集中卷永久磁石モータのギヤップ変調とこれを考慮した分布卷優劣分岐点の導出

摘要

昨今の地球温暖化防止に対する省エネ機運の高まりを受け、家電や自動車など幅広い用途で髙効率な永久磁石モータの採用が拡大している。家電用途における普及の歴史を振り返ると，1990年代前半にエアコン圧縮機でフェライト磁石を用いた表面磁石型(SPM ： Surface Pennanent Magnet)の開発が進み，固定子の卷線仕様は分布卷と集中巻の両方が検討されていた。その後ネオジム磁石が実用化されると、集中卷との組み合わせが主流となり，小型化と高効率化が進hだ。図1に示すように，集中卷は卷線軸方向端部（以下，コイルエンドと呼称する）の周回距離l_a，l_bが分布卷と比較して縮小する。このため，ネオジム磁石と組み合わせることで卷線抵抗と電流を同時に低減でき，大幅な銅損低減が可能となる。また，銅線使用量低減とモータ小形化が可能となるので，コスト面でも良好な組合せと言える。一方で、自動車主機用途では分布卷磁石モータが採用される場合が多い。一般に主機用モータには低速回転域で大トルクが要求されるが、集中卷では磁束利用率が低くトルクが出にくいため分布卷が好まれている。