JP5542423B2 - Rotating electric machine rotor and rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転子鉄心に永久磁石が設けられた永久磁石式の回転電機の回転子、およびその回転電機に関する。 The present invention relates to a rotor of a permanent magnet type rotating electrical machine in which a permanent magnet is provided on a rotor core, and the rotating electrical machine.
従来、回転電機としての電動機には、複数相、例えばU相、V相、W相の三相のコイルを固定子鉄心に巻装し、回転子鉄心に磁極としての永久磁石を設けた永久磁石型の電動機(以下、永久磁石電動機という)が知られている。このような永久磁石電動機では、小型化、高トルク化、及び高出力化のために、固定子鉄心に巻装されたコイルに供給される電流やコイルのターン数が増加する傾向にある。この場合、固定子側から発生する起磁力も大きくなり、この起磁力が回転子に設けられている永久磁石に作用することにより、反磁界となって永久磁石が減磁されることがある。そのため、例えば特許文献1の回転子では、永久磁石の減磁しやすい部位、例えば段階的なスキューが形成されている側の端面(以下、スキュー面と称する)に非磁性体材料からなる回転子抜板を設け、永久磁石の減磁を低減している。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric motor as a rotating electric machine has a permanent magnet in which a plurality of phases, for example, U-phase, V-phase, and W-phase coils are wound around a stator core and a permanent magnet as a magnetic pole is provided on the rotor core. A type of electric motor (hereinafter referred to as a permanent magnet electric motor) is known. In such a permanent magnet motor, the current supplied to the coil wound around the stator core and the number of turns of the coil tend to increase in order to reduce the size, increase the torque, and increase the output. In this case, the magnetomotive force generated from the stator side is also increased, and this magnetomotive force acts on the permanent magnet provided on the rotor, so that the permanent magnet may be demagnetized as a demagnetizing field. Therefore, for example, in the rotor of
しかしながら、上記した特許文献1の構成では、非磁性体材料からなる回転子抜板部分には永久磁石が存在しないので、回転電機の性能が低下するおそれがある。代わりに、永久磁石を保磁力の高い磁性体で形成することにより減磁を低減することが考えられるものの、保磁力の高い磁性体は高価であるため、永久磁石を高保磁力の磁性体で形成すると材料コストが大幅に増加するという問題がある。一方、低保磁力の磁性体で永久磁石を形成し、耐減磁性を高めるためにその厚みを増加させると、材料コストの増加に加えて、永久磁石の重量や寸法の増加にともなう構造の大形化、ひいては永久磁石電動機の大型化を招くという問題もある。
However, in the configuration of
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、材料コストの大幅な増加を招くことなく、また、構造の大形化を招くことなく永久磁石の耐減磁性を高めることができる回転電機の回転子、および回転電機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to increase the demagnetization resistance of a permanent magnet without causing a significant increase in material cost and without increasing the size of the structure. An object of the present invention is to provide a rotor for a rotating electrical machine and a rotating electrical machine.
本発明の回転電機の回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向に一定の間隔を存して複数設けられ、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体挿入孔にそれぞれ挿入され、挿入方向に対する断面形状が略長方形をなす永久磁石と、を備え、
前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、前記磁性体挿入孔に挿入されたとき、保磁力の高い磁性体が固定子側に配置され、前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれており、保磁力の高い磁性体は、前記回転子鉄心の積層方向に隣接する前記永久磁石に設けられている保磁力の高い磁性体と接触可能な厚みに形成されていることを特徴とする(請求項1)。
The rotor of the rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor core and a pair of magnetic body inserts that are provided in plural with a constant interval in the circumferential direction of the rotor core, and whose opposing distances gradually increase toward the outer periphery. A permanent magnet inserted into each of the holes and having a substantially rectangular cross-sectional shape with respect to the insertion direction,
The permanent magnet is formed by a plurality of types of magnetic materials different relatively coercive force, when inserted into the magnetic insertion hole, a high magnetic coercive force is disposed on the stator side, by the permanent magnet The center of the magnetic pole formed is shifted stepwise in the circumferential direction of the rotor core in the stacking direction of the rotor core, and the magnetic body having a high coercive force is adjacent to the stacking direction of the rotor core. It is formed in the thickness which can contact with the magnetic body with high coercive force provided in the said permanent magnet (Claim 1).
また、本発明の回転電機の回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心に周方向に一定の間隔を存して複数設けられ、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体挿入孔にそれぞれ挿入され、挿入方向に対する断面形状が略長方形をなす永久磁石と、を備え、前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれているように構成され、更に、前記段階的なずれが形成されている面側の端部に保磁力の高い磁性体が配置されることを特徴とする(請求項4)。
In addition, the rotor of the rotating electrical machine of the present invention includes a rotor core and a pair of magnetic cores that are provided in the rotor core with a certain interval in the circumferential direction and the opposing distances gradually increase toward the outer periphery. A permanent magnet that is inserted into the body insertion hole and has a substantially rectangular cross-section in the insertion direction. The permanent magnet is formed of a plurality of types of magnetic bodies having relatively different coercive forces. The formed magnetic pole is configured such that the center thereof is shifted stepwise in the circumferential direction of the rotor core in the stacking direction of the rotor core, and further, the surface on which the stepwise shift is formed. A magnetic body having a high coercive force is disposed at the end on the side ( claim 4 ).
また、本発明の回転電機は、上記した回転子を用いることを特徴とする。 The rotating electrical machine of the present invention is characterized by using the above-described rotor.
本発明の回転電機の回転子(請求項1)によれば、固定子コイル側に高保磁力部を配置しているので、固定子コイルから発生する起磁力による反磁界の影響を低減することが可能になり、永久磁石の減磁を抑制することができる。また、高価な高保磁力の磁性体を永久磁石の一部に使用しているので、材料コストの大幅な増加を招くことがない。さらに、永久磁石の外形を大きくすることなく耐減磁性を高めることができるので、回転子の大形化を招くことがない。 According to the rotor of the rotating electrical machine of the present invention (Claim 1), since the high coercive force portion is arranged on the stator coil side, the influence of the demagnetizing field due to the magnetomotive force generated from the stator coil can be reduced. Thus, demagnetization of the permanent magnet can be suppressed. Further, since an expensive high-coercivity magnetic body is used as a part of the permanent magnet, the material cost is not significantly increased. Furthermore, since the demagnetization resistance can be increased without increasing the outer shape of the permanent magnet, the rotor is not increased in size.
また、本発明の回転電機の回転子(請求項3)によれば、高保磁力部は、磁極の段階的なずれが形成されている回転子鉄心において、そのずれが形成されている面側の端部に配置されているので、永久磁石の、減磁し易い前記ずれが形成されている面における減磁を抑制することができる。 Further, according to the rotor of the rotating electrical machine of the present invention (Claim 3), the high coercive force portion is provided on the surface side where the deviation is formed in the rotor core where the stepwise deviation of the magnetic pole is formed. Since it is arrange | positioned at an edge part, the demagnetization in the surface in which the said shift | offset | difference which is easy to demagnetize a permanent magnet is formed can be suppressed.
また、本発明の回転電機によれば、上記した回転子を用いるので、材料コストの大幅な増加を抑制することができるとともに、大形化を招くこともない。 Moreover, according to the rotating electrical machine of the present invention, since the above-described rotor is used, a significant increase in material cost can be suppressed and an increase in size is not caused.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
以下、本発明を電気自動車やハイブリット自動車などに用いられるインバータ駆動方式の永久磁石電動機に適用した第1実施形態について、図1から図6に基づいて説明する。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in a plurality of embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to an inverter-driven permanent magnet motor used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like will be described with reference to FIGS.
図2は、永久磁石電動機1の概略を示す図である。永久磁石電動機1は、固定子2及び固定子2の内周側に配置された回転子3から構成されている。固定子2は、固定子鉄心4に、複数相、例えば三相のコイルであるU相コイル5、V相コイル6、W相コイル7が巻装されている。固定子鉄心4は、例えば珪素鋼板をプレスで打ち抜いた円環状の鉄心片を複数枚積層して一体的に形成された円筒状をなしており、この固定子鉄心4の内周面には、U相コイル5、V相コイル6およびW相コイル7を配設するための固定子スロット8が複数個所、例えば48箇所形成されている。以下、U相コイル5、V相コイル6およびW相コイル7を総称して固定子コイルという。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of the
回転子3は、例えば珪素鋼板をプレスで打ち抜くことなどにより円環状に形成された鉄心片を複数積層してなる回転子鉄心9と、回転子鉄心9の内周部に設けられた回転軸10とを有している。回転子3は、その外周面と固定子2の内周面との間に僅かな隙間(エアギャップ)を隔てて回転可能に配置されている。回転軸10は、回転子鉄心9を鉄心材の積層方向に貫いており、回転子鉄心9に固定されている。
The
回転子鉄心9の外周部には、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体スロット11(本発明でいう磁性体挿入孔)が複数対、例えば8対、周方向に所定の間隔を存して設けられており、回転子鉄心9を鉄心材の積層方向(軸方向)に貫いている。これら8対の磁性体スロット11は、それぞれ等間隔に設けられており、回転子3の内周側から視た場合にV字状に配置されている。
In the outer peripheral portion of the
磁性体スロット11には、ネオジムなどの希土類系元素を含む磁性体で形成された永久磁石12がそれぞれ挿入されている。永久磁石12は、一対の磁性体スロット11では同じ極が回転子3の外周側に位置するように配置されているとともに、周方向に隣接する磁性体スロット11では、外周側に位置する極性が互いに逆になるように配置されている。これにより、回転子3の周方向には、互いに極性の異なる磁極(N極またはS極)が交互に形成されている。
このような構成を備えた回転子3には、永久磁石電動機1として考えた場合に、磁束が通り難い磁気的凹部(d軸)と磁束が通り易い磁気的凸部(q軸)とが形成され、d軸では磁気抵抗が高く、q軸では磁気抵抗が低くなる。この磁気抵抗の変化によってリラクタンストルクが発生するとともに、永久磁石12と固定子2の磁極との間の磁気吸引力および磁気反発力によってもトルクが発生し、回転子3は回転する。
The
図3は、回転子3を側方から視た側面図である。回転子3に設けられている磁性体スロット11は、回転子3の軸方向に対する中心位置が回転子3の周方向に段階的にずれている。そのため、この磁性体スロット11に挿入される永久磁石12により生成される磁極(図3ではN極)も、その中心位置が回転子3の周方向に段階的にずれている。換言すると、回転子3には、その軸方向において、段階的な周方向への磁極のずれ、すなわち段階的なスキューが設けられている。尚、図3には、説明の簡略化のために、永久磁石12により生成される磁極の一つを模式的に示している。
FIG. 3 is a side view of the
図1は、図2に示す領域Iの拡大図であり、永久磁石12が磁性体スロット11に収納された状態を示している。永久磁石12が収納される一対の磁性体スロット11間には、ブリッジ部13が形成されている。ブリッジ部13は、回転時に永久磁石12にかかる遠心力により破壊されない強度と、回転子鉄心9を伝わる漏洩磁束の低減とを両立させるため、幅狭に形成されている。また、幅狭にすることにより、隣接する永久磁石12の離間距離を短くして、ブリッジ部13を流れる磁束を飽和させ、固定子コイルから発生する磁束がこの磁性体スロット11間に流れ込むことを抑制している。
FIG. 1 is an enlarged view of the region I shown in FIG. 2 and shows a state where the
また、ブリッジ部13は、磁性体スロット11側へ突出した押さえ部14を有している。永久磁石12は、磁性体スロット11に挿入されたとき、この押さえ部14に当接することにより、位置決めされる。また、磁性体スロット11の外周側の端部と回転子鉄心9の外周との間には、幅狭なチップ部15が形成されており、そのチップ部15側には、磁性体スロット11側に突出して永久磁石12を押さえる押さえ部15aが形成されている。このチップ部15は、永久磁石12の漏洩磁束を制限する。
The
次に、永久磁石12について詳細に説明する。
永久磁石12は、相対的に保磁力が低い磁性体で形成された低保磁力部12aと、この低保磁力部12aに対して相対的に保磁力が高い磁性体により形成された高保磁力部12bとにより構成されている。具体的には、低保磁力部12aを形成する磁性体は、保磁力が1000〜1600k[A/m]程度のネオジム系磁石などで形成されており、高保磁力部12bを形成する磁性体は、例えばジスプロシウムなどを添加することにより保磁力を2400〜2700k[A/m]程度まで高めたネオジム系磁石で形成されている。尚、低保磁力部12aは、高保磁力部12bに対して相対的に保磁力が低い部位を指しているのであり、低保磁力部12aの保磁力の大きさ自体は、従来と同等である。
Next, the
The
永久磁石12は、これら低保磁力部12aおよび高保磁力部12bを積層し、互いに一体に形成した状態で、磁性体スロット11に収納されている。この場合、永久磁石12の外形は、従来から使用されているものと同一の大きさに形成されている。このような永久磁石12は、断面形状が略長方形をなしており、その短手方向の端部において一対の磁性体スロット11が対向する側に、高保磁力部12bが配置されている。つまり、高保磁力部12bは、一対の磁性体スロット11が形成するV字の内側の面に設けられている。そのため、永久磁石12は、図4に示すような外観を有している。
The
ところで、本実施形態では、図5に示すように、回転子鉄心9の積層方向において互いに隣接する永久磁石12(実線で示す永久磁石12と破線で示す永久磁石12)の中心位置が、回転子鉄心9の周方向にずれている。図5では、説明の簡略化のために磁性体スロット11を省略しているが、実線にて示す一対の永久磁石12により形成される磁極と、破線にて示す一対の永久磁石12により形成される磁極とが互いにその中心位置がずれた状態になり、これにより、回転子3には、軸方向において段階的なスキューが設けられる(図3参照)。
By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the center positions of the permanent magnets 12 (the
このとき、永久磁石12の高保磁力部12bの厚さTは、図6に示すように、永久磁石12の幅Wが見かけ上狭くなるスキュー面9aにおいて、軸方向に隣接する永久磁石12の互いの高保磁力部12bが接触可能な厚さに設定されている。つまり、永久磁石12の幅Wが見かけ上狭くなり固定子コイルからの起磁力の影響を受けやすい段階的なずれが形成されたスキュー面9a側において、且つ、永久磁石12の断面視における短手方向において、保持力の高い磁性体で形成された高保磁力部12bが、少なくとも互いの一部が接触するように、また、回転子3の外周側(固定子2側)に位置するように配置されている。
At this time, as shown in FIG. 6, the thickness T of the high
また、永久磁石12は、図1に示すように、高保磁力部12bと押さえ部14とが当接する状態で、すなわち、押さえ部14と低保磁力部12aとが接触しない状態になるように厚さTが設定されている。尚、高保磁力部12bの厚さTは、回転子3の周方向への磁極のずれの大きさ(所謂、スキュー角)や、磁性体スロット11の形状などによって適宜調節すればよい。
Further, as shown in FIG. 1, the
このような永久磁石12が設けられた回転子3は、固定子2と組み合わされて、永久磁石電動機1を構成している。このとき、2段階のスキューが設けられている回転子3においては、例えば、その全長の半分の長さを有する同一形状の回転子ブロックが2個製造され、それらを周方向に互いにずらして積層することにより回転子3が形成される。
The
次に上記した構成の永久磁石電動機1の作用および効果について説明する。
回転子3に設けられている永久磁石12には、実運転時に、外部の固定子2に巻装されたU相コイル5、V相コイル6、W相コイル7から発生する起磁力が作用する。このとき、固定子コイルに電流が流れたときに発生する起磁力は、永久磁石12の磁化方向と逆の向きに加えられ、起磁力の大きさがある大きさを超えると、永久磁石12は不可逆的に減磁される。その結果、トルク性能が低下するなど永久磁石電動機1の特性の悪化を招くことがある。
Next, operations and effects of the
Magnetomotive force generated from the
そこで、回転子3では、永久磁石12を、低保磁力部12aと、低保磁力部12aよりも保磁力の高い高保磁力部12bとで形成し、起磁力の発生源である固定子2側に高保磁力部12bを配置している。高保磁力部12bを形成する磁性体は減磁に対する耐性が高いため、固定子コイルから発生する起磁力による影響を受けやすい部位に高保磁力部12bを配置することにより、永久磁石12に対する、より大きな反磁界でも減磁しにくくなり、永久磁石12の減磁を低減することが可能になる。したがって、耐減磁性の高い回転子3を提供することができる。
Therefore, in the
永久磁石12を、その一部すなわち固定子コイルに対向する側の面に高保磁力部12bを配置した構造とすることにより、例えば永久磁石12の表面および端面などの減磁し易かった部位の耐減磁性を高めることができる。また、高保磁力の磁性体の消費量を削減することが可能になり、材料コストの大幅な増加を抑制することができる。
The
永久磁石12を、低保磁力部12aおよび高保磁力部12bを積層して形成しているので、製造工程が複雑になることが無く、材料コストの大幅な増加を抑制することができる。また、永久磁石12の大きさを従来の構成から変更することなく、同一の形状になるように形成しているので、磁極としての特性が低下することがなく、また、回転子3が大形化することもない。そのため、製造コストの大幅な増加を招くことがない。
Since the
永久磁石12の断面視で短手方向の端部、且つ、スキュー面9a側において、固定子コイル側の端部に高保磁力部12bを配置し、この高保磁力部12bの厚みTを、スキュー角に応じて、スキュー面9aにおいて隣接する永久磁石12間では互いの高保磁力部12bの少なくとも一部が接触するように設定しているので、永久磁石12の幅Wが見かけ上狭くなる部位の保磁力が高くなり、減磁を低減することができる。また、永久磁石12全体を高保磁力の磁性体で製造する場合に比べて、高保磁力の磁性体の使用量が削減され、材料コストが大幅に増加することを抑制できる。
A high
回転子3を、その全長の半分の長さを有する同一形状の部材を重ね合わせて形成しているので、段階的なスキューを設ける場合であっても、形状が異なる部材を必要とせず、作業工程を簡略化することができる。
Since the
このような回転子3を用いることにより、永久磁石電動機1の耐減磁性を高めることが可能になり、信頼性の高い永久磁石電動機1を提供することができる。また、永久磁石電動機1の大形化を招くこともない。さらに、永久磁石12の耐減磁性が高まったことから、固定子コイルに流す電流値を大きくすることができるなど、永久磁石電動機1の性能の向上を図ることもできる。
By using such a
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による回転子について、図7から図9に基づいて説明する。第2実施形態では、回転子に設けられている永久磁石に2箇所の高保磁力部を設けている点が第1実施形態と異なっている。尚、第2実施形態の永久磁石電動機の構成は第1実施形態とほぼ同一である。
(Second Embodiment)
Next, a rotor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is different from the first embodiment in that two high coercive force portions are provided in the permanent magnet provided in the rotor. The configuration of the permanent magnet motor of the second embodiment is almost the same as that of the first embodiment.
図7は、第2実施形態による回転子3の構成を示す図である。永久磁石12は、第1実施形態と同様に低保磁力部12aおよび高保磁力部12bで構成されている。尚、高保磁力部12bを形成する磁性体は、第1実施形態と同様に、低保磁力部12aよりも保磁力の高いものが用いられている。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the
永久磁石12の高保磁力部12bは、断面視における略長方形の短手方向の両端部、すなわち、磁性体スロット11が対向する側(V字の内側)、およびその反対側(V字の外側)に配置されている。つまり、永久磁石12は、図8に示すように、挿入方向に対して低保磁力部12aの上下に高保磁力部12bが配置された構成になっている。これにより、図9に示すように、永久磁石12の幅が見かけ上狭くなるスキュー面9aにおいて、その両側が高保磁力部12bにより保護されている。
The high
このように、永久磁石12を低保磁力部12aと低保磁力部12aよりも高保磁力な高保磁力部12bとで形成することにより、固定子2(図2参照)に巻装された固定子コイルから発生する起磁力による減磁を低減することができるなど、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
特に、第2実施形態では、高保磁力部12bを磁性体スロット11が対向する側の面、およびその反対側の面に配置することにより、回転子3の内周側を流れる磁束による減磁を低減することができ、耐減磁性をさらに高めることができる。
In this manner, the
In particular, in the second embodiment, the high
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態による回転子について、図10および図11に基づいて説明する。第3実施形態では、回転子鉄心に外周孔部を設けている点、および高保磁力部を永久磁石の長手方向の両端部に設けている点が第1実施形態と異なっている。尚、第3実施形態の永久磁石電動機の構成は第1実施形態とほぼ同一である。
(Third embodiment)
Next, the rotor by 3rd Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. 10 and FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in that an outer peripheral hole portion is provided in the rotor core, and a high coercive force portion is provided in both longitudinal ends of the permanent magnet. The configuration of the permanent magnet motor of the third embodiment is almost the same as that of the first embodiment.
図10は、第3実施形態による回転子3の構成を示す図である。回転子鉄心9には、一対の磁性体スロット11の内側に位置して、外周孔部16が設けられている。外周孔部16は、固定子2(図2参照)に設けられている固定子コイルからの磁束の流れ、および永久磁石12からの磁束の流れを制限する。これにより、トルクリプルや鉄損、あるいは高調波の発生などにともなう永久磁石電動機1の特性の低下が防止されている。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the
このような回転子鉄心9に収納された永久磁石12は、第1実施形態と同様に低保磁力部12aおよび高保磁力部12bで構成されている。高保磁力部12bは、断面視で略長方形の永久磁石12の長手方向の両端部、すなわち磁性体スロット11に挿入されたときに回転子鉄心9の最も外周側および最も内周側に位置する部位に配置されている。つまり、永久磁石12は、図11に示すように、挿入方向に対して低保磁力部12aの左右両側に高保磁力部12bが配置された構成になっている。
The
永久磁石12の最も外周側および最も内周側に位置する角部は、永久磁石12の厚さが見かけ上薄くなり、固定子2に設けられている固定子コイルからの磁束が通過しやすい部位である。換言すると、永久磁石12の角部は、反磁界の影響を受けやすく、減磁し易い部位である。本実施形態では、この角部に高保磁力部12bを配置することにより、永久磁石12の端部の耐減磁性を向上させることができるなど、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
The corners located on the outermost and innermost sides of the
特に、永久磁石12の断面視で長手方向の両端部、すなわち短辺側の端部に高保磁力部12bを配置しているので、高保磁力の磁性体の使用量の低減が可能になり、材料コストが大幅に増加することを抑制できる。
In particular, since the high
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態による回転子について、図12から図14に基づいて説明する。第4実施形態では、永久磁石に設けられている高保磁力部の配置が第1実施形態と異なっている。尚、第4実施形態の永久磁石電動機の構成は第1実施形態とほぼ同一であり、段階的なスキューが設けられている。
(Fourth embodiment)
Next, the rotor by 4th Embodiment of this invention is demonstrated based on FIGS. 12-14. In 4th Embodiment, arrangement | positioning of the high coercive force part provided in the permanent magnet differs from 1st Embodiment. The configuration of the permanent magnet motor of the fourth embodiment is almost the same as that of the first embodiment, and a stepped skew is provided.
図12は、第4実施形態による回転子3の構成を示す図である。尚、図12には、説明の簡略化のために、永久磁石12の配置のみを模式的に示している。このように段階的なスキューが設けられている回転子3においては、上記したように、スキュー面9a(図14参照)は、永久磁石12の幅が見かけ上狭くなり、減磁しやすい部位である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the
そこで、第4実施形態では、図13および図14に示すように、永久磁石12の高保磁力部12bを、磁性体スロット11(図2参照)への挿入方向、すなわち回転子鉄心9の積層方向において、スキュー面9a側の端部に設けている。このような回転子3は、その全長の半分の長さを有する同一形状の部材がまず形成され、その一方を軸方向に対して反転させた状態で、且つ、周方向に互いにずらして積層することにより形成される。
Therefore, in the fourth embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, the high
このように、見かけ上幅が狭くなったスキュー面9a側に高保磁力部12bを配置することにより、固定子コイルから発生する起磁力による減磁を低減することができるなど、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
特に、第4実施形態では、高保磁力部12bをスキュー面9aに設けているので、永久磁石12の幅が見かけ上狭くなって減磁し易い部位の耐減磁性を高めることができる。
また、同一形状の部材を反転させることにより回転子3を形成しているので、作業工程を簡略化することができる。
Thus, by arranging the high
In particular, in the fourth embodiment, since the high
Further, since the
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態による回転子について、図15および図16に基づいて説明する。第5実施形態は、第4実施形態の変形例であり、永久磁石に設けられている高保磁力部の配置が第4実施形態と異なっている。
(Fifth embodiment)
Next, the rotor by 5th Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. 15 and FIG. The fifth embodiment is a modification of the fourth embodiment, and the arrangement of the high coercive force portions provided in the permanent magnet is different from that of the fourth embodiment.
図15は、第5実施形態による永久磁石12の外観を示す斜視図で第4実施形態の図13に相当し、図16は、永久磁石12の配置を模式的に示す図で第4実施形態の図14に相当する。第5実施形態では、図15および図16に示すように、高保磁力部12bを、磁性体スロット11(図2参照)への挿入方向、すなわち回転子鉄心9の積層方向における両端部に設けている。このように、高保磁力部12bを永久磁石12の挿入方向における両端部、すなわちスキュー面9aと回転子3の端面側とに設けているので、永久磁石12の幅が見かけ上狭くなるスキュー面9aにおける耐減磁性を高めることができるとともに、外部からの起磁力の影響を受けやすい回転子3の端面(スキュー面9aとは反対側の面)側の端部における耐減磁性を高めることができる。
FIG. 15 is a perspective view showing the appearance of the
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態による回転子について、図17から図22に基づいて説明する。第6実施形態は、上記した第1〜第5実施形態の変形例であり、永久磁石に設けられている高保磁力部の配置が上記した各実施形態と異なっている。
(Sixth embodiment)
Next, the rotor by 6th Embodiment of this invention is demonstrated based on FIGS. The sixth embodiment is a modification of the first to fifth embodiments described above, and the arrangement of the high coercive force portions provided in the permanent magnet is different from the above-described embodiments.
永久磁石12は、例えば図17に示すように、断面視で略長方形に形成された外周に高保磁力部12bを配置する構成としてもよい。この場合、低保磁力部12aと高保磁力部12bとを別体に形成し、互いに積層することにより永久磁石12を形成してもよい。あるいは、図18に示すように、永久磁石12の中心側から外周側に向かって連続的に保磁力が異なる磁性体、すなわち傾斜機能材料の磁性体にて形成するようにしてもよい。これらにより、永久磁石12の減磁が低減できるなど、第1〜第3実施形態と同様の効果を得ることができる。尚、図18では、連続的に保磁力が変化する構成を、模式的に低保磁力部12aと高保磁力部12bの2段階で示している。
For example, as shown in FIG. 17, the
あるいは、外周孔部16が設けられた回転子3であれば、図19および図20に示すように、永久磁石12を、低保磁力部12aの磁性体スロット11の内側およびその反対側の面に対応する部位以外に高保磁力部12bを配置するような構成としてもよい。これにより、永久磁石12の角部、スキュー面9a側および回転子3の端面側などの減磁し易い部位の減磁を低減することができる。また、外周孔部16により磁束が制限される側つまり磁性体スロット11の内側および外側には高保磁力部12bを配置しないので、材料コストの増加を抑制することができる。
Or if it is the
あるいは、図21および図22に示すように、低保磁力部12aの外周全域を高保磁力部12bで覆うような構成としてもよい。これにより、外周孔部16が設けられていない回転子3の場合であっても、永久磁石12に対する起磁力の影響が全方向に対して低減され、耐減磁性を向上させることができる。また、この場合、永久磁石12の中心部から外周側に向かって順次保磁力が異なる傾斜機能材料にて永久磁石12を形成するとよい。これにより、形状の異なる複数の高保磁力部12bを低保磁力部12aに組み付合わせる作業が不要となり、作業効率を向上させることができるとともに、永久磁石12の部品点数を削減でき、製造コストの増加を抑制することができる。
Alternatively, as shown in FIGS. 21 and 22, the entire outer periphery of the low
(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態による回転子について、図23から図26に基づいて説明する。第7実施形態では、永久磁石に設けられている高保磁力部の形状が上記した各実施形態と異なっている。
(Seventh embodiment)
Next, a rotor according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In 7th Embodiment, the shape of the high coercive force part provided in the permanent magnet differs from each above-described embodiment.
上記した第1〜第6実施形態では、永久磁石12は、断面形状が略長方形に形成されている。このような断面形状の場合、永久磁石12を磁性体スロット11に収納するとき、例えば第1実施形態の永久磁石12では高保磁力部12bがV時の外側に配置されたり、あるいは、第4実施形態の永久磁石12では高保磁力部12bがスキュー面9aとは反対側の端部に配置されたりするなど、製造工程において永久磁石12を誤った方向で収納するおそれがある。
In the first to sixth embodiments described above, the
そこで、本実施形態では、永久磁石12の誤挿入を防止するために、断面形状を変化させている。例えば、図23に示すように、永久磁石12の4隅のうち1箇所に面取り部12cが設けられている。このため、面取り部12cが挿入方向の目安となり、永久磁石12の誤挿入を防止することができる。この場合、面取り部12cを永久磁石12の長手方向の中心線L1および短手方向の中心線L2に対して非対称にするとよい。面取り部12cを左右あるいは上下に非対称に設けることにより、例えば図23では挿入時に面取り部12cが回転子鉄心9の外周側に配置されていれば正しい方向に挿入されていることが確認でき、作業効率を向上させることができる。また、面取り部12cを、極力チップ部15に近づけているので、例えば左側の永久磁石12を右側のスロットに挿入しようとしてもできず、誤挿入を防止することができる。
Therefore, in the present embodiment, the cross-sectional shape is changed in order to prevent erroneous insertion of the
また、図24に示すように、磁性体スロット11を、永久磁石12の面取り部12cに合わせた形状にしてもよい。尚、第1実施形態のような永久磁石12の場合、高保磁力部12bは挿入方向に対して対称に形成されている。そのため、図23及び図24において、例えば左側の永久磁石12を挿入方向に対して反転させることにより、右側の永久磁石12とすることができる。すなわち、同一形状の永久磁石12を、左右の取り違えなどが発生するおそれを防止しつつ、左右どちらの磁性体スロット11にも挿入することが可能になり、作業効率を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 24, the
あるいは、図25に示すように、永久磁石12の一部に凸部12dを設け、凸部12dに対応する位置において磁性体スロット11に凹部を設けることにより、誤挿入を防止するようにしてもよい。また、図26に示すように、永久磁石12の一部に凹部12eを設け、凹部12eに対応する位置において磁性体スロット11に凸部を設けることにより、誤挿入を防止するようにしてもよい。勿論、凸部12dおよび凹部12eの両方を設ける構成としてもよい。これにより、例えば第4実施形態のようにスキュー面9aに高保磁力部12bを配置する構成であっても、逆方向には挿入することができないことから、誤挿入を防止することができる。
Alternatively, as shown in FIG. 25, a
この場合、凸部12dあるいは凹部12eを、低保磁力部12a側に設けるとよい。すなわち、比較的安価な低保磁力部12aに凸部12dあるいは凹部12eを形成することにより、高価な高保磁力部12bの磁性体が研削により無駄になることを防止できる。
これらのように、中心線L1またはL2に対して非対称に形成することにより、あるいは、永久磁石12と磁性体スロット11とに凹凸を設けることにより、挿入作業を煩雑化することなく、永久磁石12の誤挿入を防止することができ、作業効率を改善することができる。
In this case, the
As described above, the
(その他の実施形態)
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば以下のように変形または拡張することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof. For example, the present invention can be modified or expanded as follows.
インバータ駆動方式の三相の永久磁石型電動機に適用した例を示したが、相数や駆動方式などはこれに限定されない。例えば、インナーロータ型やアウターロータ型の電動機や発電機など、永久磁石を用いる回転電機全般に適用することができる。もちろん、車両用以外の目的に用いられる回転電機に適用してもよい。 Although an example in which the present invention is applied to an inverter-driven three-phase permanent magnet type electric motor has been shown, the number of phases and the driving method are not limited to this. For example, the present invention can be applied to general rotating electrical machines using permanent magnets such as an inner rotor type or outer rotor type electric motor or generator. Of course, you may apply to the rotary electric machine used for purposes other than for vehicles.
本発明を段階的なスキューが2段階設けられている回転子3に適用した例を示したが、段階的なスキューを3段階以上設けた回転子に適用してもよい。
第4実施形態を除く各実施形態において、段階的なスキューが設けられていない回転子に適用してもよい。この場合でも、固定子2側に高保磁力部12bを配置することにより、永久磁石12の減磁を低減することができる。
Although the example in which the present invention is applied to the
In each embodiment excluding the fourth embodiment, the present invention may be applied to a rotor that is not provided with a stepped skew. Even in this case, the demagnetization of the
第1〜第4実施形態の永久磁石12を、傾斜機能材料の磁性体により形成するようにしてもよい。あるいは、各実施形態において、互いに保磁力が異なる3種類以上の磁性体を用いる構成としてもよい。例えば、外周孔部16が設けられている回転子の場合、外周孔部16と対向する側の一部に、高保磁力部12bよりも保磁力が低く、且つ低保磁力部12aよりも保磁力が高い磁性体を配置するような構成が考えられる。
You may make it form the
図面中、1は永久磁石電動機(回転電機)、2固定子、3は回転子、9は回転子鉄心、9aはスキュー面(段階的なずれが形成されている面)、12は永久磁石、12aは低保磁力部、12bは高保磁力部、を示す。 In the drawings, 1 is a permanent magnet motor (rotary electric machine), 2 stator, 3 is a rotor, 9 is a rotor core, 9a is a skew surface (a surface on which a stepwise deviation is formed), 12 is a permanent magnet, 12a shows a low coercive force portion, and 12b shows a high coercive force portion.
Claims (10)
前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、前記磁性体挿入孔に挿入されたとき、保磁力の高い磁性体が固定子側に配置され、
前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれており、
保磁力の高い磁性体は、前記回転子鉄心の積層方向に隣り合う前記永久磁石に設けられている保磁力の高い磁性体と接触可能な厚みに形成されていることを特徴とする回転電機の回転子。 A plurality of rotor cores and a plurality of magnetic cores inserted into a pair of magnetic body insertion holes each having a constant distance in the circumferential direction of the rotor core, the opposing distances of which gradually increase toward the outer circumference. A permanent magnet having a substantially rectangular shape,
The permanent magnet is formed of a plurality of types of magnetic bodies having relatively different coercive forces , and when inserted into the magnetic body insertion hole, a magnetic body having a high coercive force is disposed on the stator side ,
The magnetic pole formed by the permanent magnet has its center shifted stepwise in the circumferential direction of the rotor core in the stacking direction of the rotor core,
A magnetic body having a high coercive force is formed in a thickness that allows contact with a magnetic body having a high coercive force provided in the permanent magnets adjacent to each other in the stacking direction of the rotor core . Rotor.
前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、The permanent magnet is formed of a plurality of types of magnetic bodies having relatively different coercive forces,
前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれているように構成され、The magnetic pole formed by the permanent magnet is configured such that the center thereof is gradually shifted in the circumferential direction of the rotor core in the stacking direction of the rotor core,
更に、前記段階的なずれが形成されている面側の端部に保磁力の高い磁性体が配置されることを特徴とする回転電機の回転子。Further, a rotor of a rotating electrical machine, wherein a magnetic body having a high coercive force is disposed at an end portion on the surface side where the stepwise deviation is formed.
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