JP2016054644A - Embedded permanent magnet type rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、回転子に永久磁石が埋め込まれた永久磁石埋込型回転電機に関する。 The present invention relates to a permanent magnet embedded type rotating electric machine in which a permanent magnet is embedded in a rotor.
従来から積層された電磁鋼板で構成された回転子鉄心内に永久磁石が埋め込まれた回転
子と、回転子周囲に電機子巻線を有する固定子を備えた永久磁石埋込型回転電機が知られている。
このような永久磁石埋込型回転電機において、永久磁石の冷却方法として、外側から回転子表面に冷却油をかけて放熱する方法のほか、特許文献1のように、磁性材板を積層した回転子鉄心内に冷媒流路を設ける方法がある。
Conventionally, there is known a permanent magnet embedded type rotating electric machine including a rotor in which a permanent magnet is embedded in a rotor core made of laminated magnetic steel sheets and a stator having an armature winding around the rotor. It has been.
In such a permanent magnet embedded type rotating electrical machine, as a method of cooling the permanent magnet, in addition to a method of dissipating heat by applying cooling oil to the rotor surface from the outside, a rotation in which magnetic material plates are laminated as in Patent Document 1 There is a method of providing a coolant channel in the core.
しかしながら、従来の永久磁石埋込型回転電機においては、永久磁石に冷却媒体を直接かけないため、冷却効果が低く、電動パワーステアリング装置等に用いられる電動機の出力を高めにくいという問題があった。 However, the conventional permanent magnet embedded type rotating electric machine has a problem that the cooling effect is low because the cooling medium is not directly applied to the permanent magnet, and it is difficult to increase the output of the electric motor used in the electric power steering apparatus or the like.
この発明は、このような問題を解決しようとするもので、永久磁石を冷却媒体で直接冷却することにより、永久磁石の冷却効果を高められる永久磁石埋込型回転電機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an embedded permanent magnet type rotating electrical machine that can improve the cooling effect of a permanent magnet by directly cooling the permanent magnet with a cooling medium. To do.
この発明の永久磁石電動機は、電機子巻線を有する固定子と、磁性材板を円筒状に積層して構成され、前記固定子の内側に回転自在に設けられた回転子鉄心を有し、前記回転子鉄心の前記磁性材板の積層方向に貫通する磁石収容孔を周方向の所定位置に複数個形成された回転子と、前記複数個の磁石収容孔にそれぞれ収容された複数の永久磁石を備え、前記各永久磁石は、前記磁石収容孔において前記回転子鉄心の径方向外側に対応する部分を前記回転子鉄心に固定され、前記回転子鉄心の径方向内側に対応する部分において前記回転子鉄心との間に前記回転子鉄心の軸方向に冷媒を通す冷媒通路を形成するように配置されると共に、前記冷媒通路における前記回転子鉄心の露出部に、前記冷媒の流通方向と直交する方向に前記磁性材板のプレス加工時の抜きダレによる複数の凸部を設置する。 The permanent magnet motor of the present invention is configured by laminating a stator having an armature winding and a magnetic material plate in a cylindrical shape, and has a rotor core provided rotatably inside the stator, A rotor in which a plurality of magnet housing holes penetrating in the stacking direction of the magnetic material plates of the rotor core are formed at predetermined positions in the circumferential direction, and a plurality of permanent magnets respectively housed in the plurality of magnet housing holes Each permanent magnet is fixed to the rotor core at a portion corresponding to the radially outer side of the rotor core in the magnet housing hole, and the rotation at a portion corresponding to the radially inner side of the rotor core. The refrigerant core is arranged so as to form a refrigerant passage through which the refrigerant passes in the axial direction of the rotor core, and the exposed portion of the rotor core in the refrigerant passage is orthogonal to the flow direction of the refrigerant. Direction of the magnetic material plate Installing a plurality of convex portions by punching sag during the scan process.
この発明の永久磁石電動機によれば、永久磁石下に冷媒通路を形成し、かつ冷媒を冷媒通路の凸部に衝突させることにより、冷媒の流れを層流から乱流に移行させて永久磁石付近の温度境界層を効果的に防止することができるので、永久磁石の冷却効果を高められる。 According to the permanent magnet motor of the present invention, the refrigerant passage is formed under the permanent magnet, and the refrigerant is caused to collide with the convex portion of the refrigerant passage, thereby transferring the refrigerant flow from laminar flow to turbulent flow and in the vicinity of the permanent magnet. Since the temperature boundary layer can be effectively prevented, the cooling effect of the permanent magnet can be enhanced.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の永久磁石埋込型電動機を示す側断面図で,平板状の永久磁石を用い,16極,48スロットに構成した例を示している。
固定子10はコアバック12とティース13とスロット14が設けられた固定子鉄心11と,スロット14に納められた分布巻の電機子巻線として、U1,U2,W1,W2,V1,V2の電機子巻線15が納められている。
U1,U2,W1,W2,V1,V2は3相の電機子巻線15が2組あることを示しており,第1のU相巻線がU1,第2のU相巻線がU2,第1のV相巻線がV1,第2のV相巻線がV2,第1のW相巻線がW1,第2のW相巻線がW2としている。
U1,V1,W1が第1の電機子巻線を構成し,第1のインバータに接続され,U2,V2,W2が第2の電機子巻線を構成し,第2のインバータに接続される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a side sectional view showing a permanent magnet embedded electric motor according to Embodiment 1 of the present invention, and shows an example in which a plate-like permanent magnet is used and is configured with 16 poles and 48 slots.
The
U1, U2, W1, W2, V1, and V2 indicate that there are two sets of three-
U1, V1, and W1 constitute the first armature winding and are connected to the first inverter, and U2, V2, and W2 constitute the second armature winding and are connected to the second inverter. .
一方、回転子20は固定子10の内側に回転自在に設けられた回転子鉄心21と、回転子鉄心21の中心部に挿入された回転軸22と,回転子鉄心21に埋め込まれた平板状の永久磁石23を有する。
On the other hand, the
図2は、図1における回転子20を示す平面図で、円筒状に磁性材板を積層された回転子鉄心21を有し、その中心部に回転軸22が挿入される軸挿入孔24が設けられ、径方向周辺部に平板状の永久磁石23を収容するための磁石収容孔25が等間隔に16個設けられ、永久磁石23の内周側で軸挿入孔24の周囲に冷媒である冷却油を通す貫通孔26が等間隔に8個設けられている。
なお、図2におけるNとSは永久磁石23の極性を表す。すなわち図1では異なる極性の磁石が交互に並ぶように配置されている。
また、回転子鉄心21に用いられる磁性材板は、磁石に着く鉄の特性(磁性)に改良を加え、磁気⇔電気というエネルギー交換を効率的に行う機能材料のことである。
FIG. 2 is a plan view showing the
Note that N and S in FIG. 2 represent the polarity of the
Moreover, the magnetic material plate used for the
図3は、図2のA部の拡大図で、磁石収容孔25に収容された永久磁石周辺部の構造を示しており、磁石収容孔25と永久磁石23との間に冷却油を通す冷媒通路27が形成されている。
この冷媒通路27は、永久磁石23の周りにおいて回転子鉄心21の軸方向に冷却油を通す間隙として機能するように形成され、永久磁石23の回転子鉄心21の径方向内側に対応する部分において回転子鉄心21の磁石収容孔25との隙間に形成されている。
すなわち、永久磁石23は、磁石収容孔25において回転子鉄心21の径方向外側長辺部に対応する部分を回転子鉄心21に固定用樹脂層で片寄せ固定され、回転子鉄心21の径方向内側長辺部に対応する部分には固定用樹脂層を設けること無く、冷媒通路27となる隙間を形成するように配置されている。
FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG. 2, showing the structure of the peripheral portion of the permanent magnet accommodated in the
The
That is, the
そして、図4及び図5に示すように、永久磁石下の冷媒通路27には、回転子鉄心21の露出部21aに冷却油の流れる方向と直交する方向に複数の凸部28が隣接する凸部と重ならないようジグザグに配置されている。
このように永久磁石下の冷媒通路27に複数の凸部28を配置することにより、冷却油が凸部28に衝突する時に層流から乱流に遷移するため、永久磁石付近の温度境界層を効果的に防止することができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the
By arranging the plurality of
図4においては、永久磁石下の冷媒通路27を形成する回転子鉄心21の露出部21aに、凸部28を軸方向に等間隔に複数設置し、また隣接する凸部同士が互いに重ならないよう配置しているため、冷却油が凸部28に衝突しやすくなり、冷却油が凸部28に衝突する時に層流から乱流に遷移して、永久磁石付近の温度境界層を効果的に防止することができ、永久磁石の冷却効果を高めることができる。
In FIG. 4, a plurality of
なお、図示していないが、冷媒通路27への冷却油の供給は、回転軸22の中心に設けられた中空孔から、回転子20の一端部に設けた飛散防止用のプレートによって形成された冷媒通路を経由して行われる。
Although not shown, the cooling oil is supplied to the
以上のように、この発明の永久磁石埋込型回転電機は、電機子巻線15を有する固定子10と、磁性材板を円筒状に積層して構成され、固定子10の内側に回転自在に設けられた回転子鉄心21を有し、回転子鉄心21の磁性材板の積層方向に貫通する磁石収容孔25を周方向の所定位置に複数個形成された回転子20と、複数個の磁石収容孔25にそれぞれ収容された複数の永久磁石23を備え、各永久磁石23は、磁石収容孔25において回転子鉄心21の径方向外側に対応する部分を回転子鉄心21に固定され、回転子鉄心21の径方向内側に対応する部分において回転子鉄心21との間に回転子鉄心21の軸方向に冷却油を通す冷媒通路27が形成されるように配置されると共に、冷媒通路27における回転子鉄心21の露出部21aに冷却油の流通方向と直交する方向に複数の凸部28を設置するもので、永久磁石23を冷却油で直接冷却することができる上、永久磁石下の冷媒通路27には、回転子鉄心21の露出部21aに冷却油の流れる方向と直交する方向に複数の凸部28が設置されているので、冷媒通路27を通る冷却油の流れを、凸部28に衝突する時に層流から乱流に遷移させて、永久磁石付近の温度境界層を効果的防止することができ、永久磁石23の冷却効果を一層高めることができる。
As described above, the embedded permanent magnet rotating electric machine of the present invention is configured by laminating the
実施の形態2.
上記実施の形態1では、永久磁石下の冷媒通路27における回転子鉄心21の露出部21aに冷却油の流れる方向と直交する方向に複数の凸部28を設置する場合を示したが、図6に示すように冷媒通路27を形成する回転子鉄心21の露出部21aにおいて、回転子鉄心21を構成する磁性材板の端部の形状を山形状に整形して、回転子鉄心自体で凸部28を形成したものである。
このようにすれば、回転子鉄心自体で冷媒通路27内に凸部28を形成することができ、実施の形態1と同様に、冷媒通路27を通る冷却油の流れを、凸部28に衝突する時に層流から乱流に遷移させて、永久磁石付近の温度境界層を防止することができ、永久磁石23の冷却効果を一層高めることができる。
In the first embodiment, the case where the plurality of
In this way, the rotor core itself can form the
実施の形態3.
上記実施の形態2では、回転子鉄心21を構成する磁性材板の端部を整形して凸部28を形成しているが、図7に示すように、磁性材板のプレス加工時にできる端部の抜きダレ29を、冷媒通路27を形成する回転子鉄心21の露出部21aに配置して凸部として利用したものである。
このようにすれば、プレス加工した磁性材板をそのまま用いて冷媒通路27内に凸部28を形成することができ、実施の形態1、2と同様に、冷媒通路27を通る冷却油の流れを、抜きダレ29に衝突する時に層流から乱流に遷移させて、永久磁石付近の温度境界層を防止することができ、永久磁石23の冷却効果を一層高めることができる。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, the end portion of the magnetic material plate constituting the
In this way, the
なお,この発明は,その発明の範囲内において,各実施の形態を自由に組み合わせたり,各実施の形態を適宜,変形,省略することが可能である。 It should be noted that within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.
10 固定子、11 固定子鉄心、12 コアバック、13 ティース、14 スロット、
15 電機子巻線、
20 回転子、21 回転子鉄心、21a 露出部、22 回転軸、23 永久磁石、24 軸挿入孔、25 磁石収容孔、26 貫通孔、27 冷媒通路、28 凸部、29 抜きダレ
10 stator, 11 stator core, 12 core back, 13 teeth, 14 slots,
15 armature winding,
20 Rotor, 21 Rotor core, 21a Exposed portion, 22 Rotating shaft, 23 Permanent magnet, 24 Shaft insertion hole, 25 Magnet housing hole, 26 Through hole, 27 Refrigerant passage, 28 Protruding portion, 29 Pull-out
Claims (3)
磁性材板を円筒状に積層して構成され、前記固定子の内側に回転自在に設けられた回転子鉄心を有し、前記回転子鉄心の前記磁性材板の積層方向に貫通する磁石収容孔を周方向の所定位置に複数個形成された回転子と、
前記複数個の磁石収容孔にそれぞれ収容された複数の永久磁石を備え、
前記各永久磁石は、前記磁石収容孔において前記回転子鉄心の径方向外側に対応する部分を前記回転子鉄心に固定され、前記回転子鉄心の径方向内側に対応する部分において前記回転子鉄心との間に前記回転子鉄心の軸方向に冷媒を通す冷媒通路を形成するように配置されると共に、
前記冷媒通路における前記回転子鉄心の露出部に、前記冷媒の流通方向と直交する方向に前記磁性材板のプレス加工時の抜きダレによる複数の凸部を設置する
ことを特徴とする永久磁石埋込型回転電機。 A stator having armature windings;
A magnet housing hole configured by laminating magnetic material plates in a cylindrical shape, having a rotor core rotatably provided inside the stator, and penetrating in the stacking direction of the magnetic material plates of the rotor core A plurality of rotors formed at predetermined positions in the circumferential direction;
A plurality of permanent magnets respectively housed in the plurality of magnet housing holes,
Each of the permanent magnets is fixed to the rotor core at a portion corresponding to the radially outer side of the rotor core in the magnet housing hole, and the rotor core at a portion corresponding to the radially inner side of the rotor core. And is arranged so as to form a refrigerant passage through which the refrigerant passes in the axial direction of the rotor core,
A plurality of convex portions are installed in the exposed portion of the rotor core in the refrigerant passage in a direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant by punching when the magnetic material plate is pressed. Built-in rotary electric machine.
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