JP2021122163A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、界磁用の永久磁石を回転子に備えている回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electric machine having a permanent magnet for a field magnet in a rotor.
近年、回転電機においては、界磁に永久磁石が用いられ、小形・高効率化が図られている。永久磁石が用いられる回転電機の小形化と高効率化の手段として、回転軸方向に沿った永久磁石の表面積を拡大し、永久磁石の磁束量を増やすことが挙げられる。そして、永久磁石の磁束量を増やすための手段の一つとして、永久磁石の形状・配置を工夫することがある。 In recent years, permanent magnets have been used as field magnets in rotary electric machines to improve their compactness and efficiency. As a means for reducing the size and increasing the efficiency of a rotating electric machine in which a permanent magnet is used, it is possible to increase the surface area of the permanent magnet along the direction of the rotation axis and increase the amount of magnetic flux of the permanent magnet. Then, as one of the means for increasing the amount of magnetic flux of the permanent magnet, the shape and arrangement of the permanent magnet may be devised.
回転電機に用いられる永久磁石の形状や配置に関する従来技術として、例えば、特許文献1(図1)に記載の技術が知られている。この従来技術では、回転子に埋設される永久磁石が、回転子の径方向内側へ向かって凸となる円弧状の中央部と、この中央部の両端部から回転子の外周面へ向かって延びる直線状の複数の側部とを備える。このような、永久磁石の形状・配置より、円弧状の中央部と直線状の側部との間の屈曲部において、着磁によって得られる磁束量が確保され、磁束量を増やすことができる。 As a conventional technique relating to the shape and arrangement of permanent magnets used in a rotary electric machine, for example, the technique described in Patent Document 1 (FIG. 1) is known. In this conventional technique, a permanent magnet embedded in the rotor extends toward the outer peripheral surface of the rotor from an arcuate central portion that is convex inward in the radial direction of the rotor and both ends of the central portion. It has a plurality of linear side portions. Due to the shape and arrangement of the permanent magnets, the amount of magnetic flux obtained by magnetism is secured at the bent portion between the central portion of the arc shape and the side portion of the linear shape, and the amount of magnetic flux can be increased.
しかしながら、上記従来技術では、永久磁石の直線状の複数の側部における回転子外周側に位置する先端部が、固定子が備える電機子巻線による磁界によって減磁され易いという問題がある。このため、永久磁石のトルク特性の低下を招く恐れがある。 However, in the above-mentioned conventional technique, there is a problem that the tip portion of the plurality of linear side portions of the permanent magnet located on the outer peripheral side of the rotor is easily demagnetized by the magnetic field generated by the armature winding included in the stator. Therefore, the torque characteristics of the permanent magnet may be deteriorated.
そこで、本発明は、永久磁石の減磁を抑制できる回転電機を提供する。 Therefore, the present invention provides a rotary electric machine capable of suppressing demagnetization of a permanent magnet.
上記課題を解決するために、本発明による回転電機は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻装される電機子巻線とを有する固定子と、回転子鉄心と、前記回転子鉄心に埋設される複数の永久磁石と、前記回転子鉄心に固定される回転シャフトとを有する回転子と、を備えるものであって、前記複数の永久磁石は、前記回転子の径方向内側に凸となる円弧状断面を有する複数の第1永久磁石と、矩形状断面を有し、前記矩形状断面が、前記回転子の径方向内側から径方向外側に向かって延びる複数の第2永久磁石と、を含み、前記回転子鉄心は、前記複数の第1永久磁石が挿入される複数の第1磁石挿入孔と、前記複数の第2永久磁石が挿入される複数の第2磁石挿入孔と、を有し、前記回転子の複数の磁極の各々は、一つの前記第1永久磁石と、二つの前記第2永久磁石とが、前記第1永久磁石の両側に前記第2永久磁石が配置され、かつ前記回転子の径方向に対して線対称に配置されて構成され、前記第2磁石挿入孔は、前記回転子の径方向外側の端部に空隙部を有する。 In order to solve the above problems, the rotor electric machine according to the present invention has a stator core, a stator having an armature winding wound around the stator core, a rotor core, and the rotor core. A plurality of permanent magnets to be embedded and a rotor having a rotating shaft fixed to the rotor core are provided, and the plurality of permanent magnets are convex inward in the radial direction of the rotor. A plurality of first permanent magnets having an arcuate cross section, and a plurality of second permanent magnets having a rectangular cross section and the rectangular cross section extending from the radial inside to the radial outside of the rotor. The rotor core includes a plurality of first magnet insertion holes into which the plurality of first permanent magnets are inserted, and a plurality of second magnet insertion holes into which the plurality of second permanent magnets are inserted. Each of the plurality of magnetic poles of the rotor has one first permanent magnet and two second permanent magnets, and the second permanent magnets are arranged on both sides of the first permanent magnet. Moreover, the second magnet insertion hole is arranged linearly symmetrically with respect to the radial direction of the rotor, and the second magnet insertion hole has a gap portion at an end portion on the outer side in the radial direction of the rotor.
また、上記課題を解決するために、本発明による回転電機は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻装される電機子巻線とを有する固定子と、回転子鉄心と、前記回転子鉄心に埋設される一磁極当たり二つのみの永久磁石と、前記回転子鉄心に固定される回転シャフトとを有する回転子と、を備えるものであって、前記二つの永久磁石は、矩形状断面を有し、前記矩形状断面が、前記回転子の径方向内側から径方向外側に向かって延び、前記回転子鉄心は、前記二つの永久磁石が挿入される二つの磁石挿入孔を有し、前記回転子の複数の磁極の各々は、前記二つの永久磁石が、前記回転子の径方向に対して線対称に配置されて構成され、前記磁石挿入孔は、前記回転子の径方向外側の端部に空隙部を有し、前記回転子鉄心は、前記回転子の最外周表面と前記空隙部との間に介在する第1ブリッジ部を有し、前記第1ブリッジ部は、前記回転子の周方向に沿って位置し、前記空隙部における前記回転子の径方向に沿う二つの内壁面の内、前記磁極の磁束軸であるd軸の側に位置する一方の内壁面の長さをL1とし、前記磁束軸に電気角で直交するq軸の側に位置する他方の内壁面の長さL2とすると、L1<L2である。 Further, in order to solve the above problems, the rotor electric machine according to the present invention includes a rotor core, a stator having an armature winding wound around the stator core, a rotor core, and the rotor. It includes only two permanent magnets per magnetic pole embedded in the iron core and a rotor having a rotor shaft fixed to the rotor core, and the two permanent magnets have a rectangular cross section. The rectangular cross section extends from the radially inner side of the rotor toward the radial outer side, and the rotor core has two magnet insertion holes into which the two permanent magnets are inserted. Each of the plurality of magnetic poles of the rotor is configured such that the two permanent magnets are arranged line-symmetrically with respect to the radial direction of the rotor, and the magnet insertion holes are radially outside the rotor. The rotor core has a gap portion at an end, the rotor core has a first bridge portion interposed between the outermost outer peripheral surface of the rotor and the gap portion, and the first bridge portion is the rotor. Of the two inner wall surfaces along the circumferential direction of the rotor and along the radial direction of the rotor in the gap, the length of one inner wall surface located on the d-axis side, which is the magnetic flux axis of the magnetic pole. Assuming that L1 is the length L2 of the other inner wall surface located on the side of the q-axis orthogonal to the magnetic flux axis in terms of electric angle, L1 <L2.
本発明によれば、永久磁石の減磁を抑制することができる。 According to the present invention, demagnetization of a permanent magnet can be suppressed.
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
以下、本発明の実施形態について、下記の実施例1〜5により、図面を用いながら説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the following Examples 1 to 5 with reference to the drawings. In each figure, those having the same reference number indicate the same constituent requirements or constituent requirements having similar functions.
各実施例は、回転子鉄心に永久磁石が埋設される埋込磁石型の回転電機であり、同期電動機として動作する。また、各実施例においては、回転子の磁極数が8極、固定子のスロット数が48である。なお、磁極数とスロット数の組み合わせは、「8極、48スロット」に限らず、所望のモータ特性に応じて適宜設定できる。 Each embodiment is an embedded magnet type rotary electric machine in which a permanent magnet is embedded in a rotor core, and operates as a synchronous motor. Further, in each embodiment, the number of magnetic poles of the rotor is 8 and the number of slots of the stator is 48. The combination of the number of magnetic poles and the number of slots is not limited to "8 poles, 48 slots" and can be appropriately set according to desired motor characteristics.
また、本明細書では、「軸方向」とは回転子の回転軸方向を示し、「径方向」とは回転子の径方向を示し、「周方向」とは回転子の周方向を示す。 Further, in the present specification, the "axial direction" indicates the rotation axis direction of the rotor, the "diametrical direction" indicates the radial direction of the rotor, and the "circumferential direction" indicates the circumferential direction of the rotor.
まず、図1、図2を用いて、本発明の第一の実施例である回転電機の全体構成について概略的に説明する。 First, with reference to FIGS. 1 and 2, the overall configuration of the rotary electric machine according to the first embodiment of the present invention will be schematically described.
図1は、本発明の第一の実施例である回転電機の固定子および回転子の軸方向に垂直な方向における断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a stator and a rotor of a rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention in a direction perpendicular to the axial direction.
図1に示すように、回転電機1は、固定子2と、固定子2の内側に所定のギャップを介して回転可能に配置される回転子3から構成されている。この回転子3には、負荷と機械的に接続される回転シャフト15が固定的に設けられている。
As shown in FIG. 1, the rotary
固定子2は、磁性体からなる固定子鉄心6を有する。固定子鉄心6は、コアバック5と、コアバック5から径方向内側へ向けて突出する複数のティース4とからなる。複数のティース4は、その径方向に沿って、外周側でコアバック5によって連結される。また、複数のティース4は、周方向に等間隔に配列されている。周方向に隣り合う二つのティース4間には、回転子3の最外周表面3bに向かって開口し、三相巻線である電機子巻線(図1では図示せず)が巻装される固定子スロット7が設けられる。
The
本実施例では、電機子巻線は、複数(本実施例では48個)のスロットに、分布巻きで巻装されている。なお、電機子巻線は、集中巻きでもよい。 In this embodiment, the armature windings are wound in a plurality of slots (48 in this embodiment) in a distributed winding manner. The armature winding may be a centralized winding.
回転子3は、磁性体からなる回転子鉄心12と、回転子鉄心12に埋設される複数の永久磁石とを有する。回転子3の一つの磁極は、3個で1組の永久磁石(14a,14b,14c)から構成される。本実施例では、図1に示すように、8組の永久磁石によって、8極の磁極が構成される。永久磁石(14a,14b,14c)は、回転シャフト15の軸方向から磁石挿入孔(13a,13b,13c)に挿入されている。さらに詳細な回転子3の構成については、後述する。
The
図2は、図1に示す回転電機1の軸方向における断面図である。なお、図2においては、固定子2および回転子3を支持するケース、フレーム、軸受けなどは図示を省略している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotary
図2に示すように、固定子鉄心6および回転子鉄心12は、珪素鋼板などの磁性体からなる薄板30を複数積層した積層体から構成される。これにより、固定子鉄心6および円柱状の回転子鉄心12に発生する渦電流損などの鉄損が低減される。複数の薄板30は、溶接やカシメ等によって、互いに接合されて、一体化されている。固定子スロット7は、軸方向に沿って、固定子鉄心6を貫通する。また、磁石挿入孔(13a,13b,13c)は、軸方向に沿って、回転子鉄心12を貫通する。
As shown in FIG. 2, the
電機子巻線40を構成する複数の導体素線は、固定子スロット7を通る部分がコイルサイドを構成し、固定子スロット7から固定子2外へ突出する部分がコイルエンドを構成する。
In the plurality of conductor strands constituting the armature winding 40, a portion passing through the stator slot 7 constitutes a coil side, and a portion protruding from the stator slot 7 to the outside of the
永久磁石(14a,14b,14c)は、軸方向の長さが磁石挿入孔(13a,13b,13c)と同等である一個の板状(長方形断面)の磁石である。本実施例において、永久磁石(14a,14b,14c)は、比較的安価なフェライト製の永久磁石である。 The permanent magnets (14a, 14b, 14c) are single plate-shaped (rectangular cross-section) magnets whose axial length is equivalent to that of the magnet insertion holes (13a, 13b, 13c). In this embodiment, the permanent magnets (14a, 14b, 14c) are relatively inexpensive ferrite permanent magnets.
なお、永久磁石(14a,14b,14c)は、軸方向において、複数に分割されてもよい。また、永久磁石(14a,14b,14c)として、ネオジム磁石などの希土類磁石を用いてもよい。 The permanent magnets (14a, 14b, 14c) may be divided into a plurality of pieces in the axial direction. Further, as the permanent magnets (14a, 14b, 14c), rare earth magnets such as neodymium magnets may be used.
このような回転電機1においては、固定子2の電機子巻線に三相交流電流を流すと回転磁界が発生する。この回転磁界によって回転子3に働く電磁力により、回転子3が回転する。これにより、回転電機1は、同期電動機として動作する。
In such a rotating
次に、図3、図4を用いて、本実施例における回転子の詳細な構成について説明する。 Next, the detailed configuration of the rotor in this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
図3は、本発明の第一の実施例である回転電機の回転子の軸方向に垂直な方向における断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction of the rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment of the present invention.
図3に示すように、回転子鉄心12の最外周表面3bと、ティース4の内周面との間には、径方向にギャップ長g1の空隙が介在する。
As shown in FIG. 3, a gap having a gap length g1 is interposed in the radial direction between the outermost outer
図3に示す回転子断面において、1磁極に対し、3個の磁石挿入孔、すなわち、回転シャフト15の軸方向から見て、円弧状断面の磁石挿入孔(13a)と直線状断面の磁石挿入孔(13b,13c)が、略U字状もしくは略V字状に配置されている。各磁石挿入孔には、磁石挿入孔と同様の断面形状を有するフェライト製の永久磁石が挿入されている。
In the rotor cross section shown in FIG. 3, three magnet insertion holes for one magnetic pole, that is, a magnet insertion hole (13a) having an arcuate cross section and a magnet insertion having a linear cross section when viewed from the axial direction of the
ここで、図3に示すように、一つの磁極において、永久磁石による磁束の方向に、回転子3の回転中心を起点(O)とするようにd軸を定め、電気角でd軸と直交する方向に、回転子3の回転中心を起点(O)とするようにq軸を定める。なお、本実施例では、d軸およびq軸が回転中心を起点とするので、d軸およびq軸の方向は径方向でもある。また、q軸は、隣接する二つの磁極間に介在し、その中央を通る。したがって、q軸としては、d軸を対称軸として、図示された側部永久磁石14c側のq軸と、このq軸とは、線対称に位置する、図示しない側部永久磁石14b側のq軸が存在する。
Here, as shown in FIG. 3, at one magnetic pole, the d-axis is defined so that the rotation center of the
図3に示す回転子3の断面において、永久磁石(14a,14b,14c)は、径方向を向き、かつ回転子3の回転中心を通る対称軸、すなわちd軸に対し、線対称(左右対称)に配置される。なお、本実施例では、永久磁石(14a,14b,14c)は、前述のように略U字状もしくは略V字状に配置されているが、このU字もしくはV字は、径方向内側に向かって凸となるように、かつ径方向外側に向かって開口するように、配置されることを言う。
In the cross section of the
図4は、図3に示す回転子断面における1磁極分の断面を示す部分断面図である。 FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a cross section of one magnetic pole in the rotor cross section shown in FIG.
図4に示すように、一つの磁極を構成する一組の永久磁石は、3個の永久磁石、すなわち、回転子の径方向内側に凸となる円弧状の中央部永久磁石(第1永久磁石)14aと、この中央部永久磁石14aから、中央部永久磁石14aの端部における接線方向に、回転子3の径方向内側から径方向外側に向かって延びる二つの直線状の側部永久磁石(第2永久磁石)14b,14cとを含む。これら複数の永久磁石、すなわち本実施例では側部永久磁石14b、中央部永久磁石14a、側部永久磁石14cが、この順に連なるように配置されている。すなわち、本実施例では、これらの複数の永久磁石が、側部永久磁石14bの一端と中央部永久磁石14aの一端とが対向し、かつ中央部永久磁石14aの他端と側部永久磁石14cの一端とが対向するように配置されている。
As shown in FIG. 4, the set of permanent magnets constituting one magnetic pole is three permanent magnets, that is, an arc-shaped central permanent magnet (first permanent magnet) that is convex inward in the radial direction of the rotor. ) 14a and two linear side permanent magnets extending from the central
なお、円弧状の中央部永久磁石14aの中心角は180度よりも小さく、側部永久磁石14b,14cは、径方向内側から径方向外側に向かって開くように配置されている。
The central angle of the arc-shaped central
このような永久磁石の形状および配置によれば、磁極を構成する永久磁石の表面積を所望の値に設定しながらも、回転子鉄心12における側部永久磁石14b,14c間の部分10(図3)の断面積が大きくなるのでリラクタンストルクを向上できる。
According to the shape and arrangement of such permanent magnets, the
また、本実施例における永久磁石の形状および配置によれば、前述の特許文献1に記載の技術と同様に、円弧状の中央部永久磁石と直線状の側部永久磁石との間の屈曲部において、着磁によって得られる磁束量が確保される。この様子を、図4中に、磁石表面磁束φm(図中、各磁石の表面に記す矢印)として示す。図示のように、φmの向きが、中央部永久磁石14aの端部と、側部永久磁石14b,14cの径方向内側の端部との間で、例えば中央部永久磁石が直線状である場合に比べ、緩やかに変化している(特許文献1参照)。このような円弧状の中央部永久磁石と直線状の側部永久磁石との間の屈曲部においては、確実に着磁がなされる。これにより、磁束量が確保され、永久磁石の表面積に見合った磁束量が得られる。
Further, according to the shape and arrangement of the permanent magnets in this embodiment, the bent portion between the arc-shaped central permanent magnet and the linear side permanent magnet is similar to the technique described in
なお、図4に示すように、円弧状の中央部永久磁石14aと回転シャフト15の径方向最外周3aとの距離をL3、中央部永久磁石14aの径方向幅をL4、中央部永久磁石14aの外周面と回転子3の最外周表面3bとの距離をL5とすると、L3,L4,L5を次のような関係とすることが好ましい。
As shown in FIG. 4, the distance between the arc-shaped central
まず、L3≦L4<L5とすることにより、永久磁石の表面積が拡大するとともに、中央部永久磁石14aの端部および側部永久磁石14b,14cの径方向内側の端部における磁束の相殺量を抑えることができる。
First, by setting L3 ≦ L4 <L5, the surface area of the permanent magnets is increased, and the amount of magnetic flux cancellation at the ends of the central
また、L4≦L3とすることにより、中央部永久磁石14aを回転子の径方向外側の方へ近づけて着磁を容易にすることができる。なお、本実施例では、各永久磁石を構成する磁性部材が埋め込まれた回転子の外部に複数の巻線を配置して、それらの巻線に電流を供給することにより着磁が行われる。
Further, by setting L4 ≦ L3, the
また、L4≦L3<L5とすることにより、永久磁石の表面積の拡大、並びに磁束の相殺量を抑制しつつ、中央部永久磁石14aを回転子の径方向外側の方へ近づけて着磁を容易にすることができる。
Further, by setting L4 ≦ L3 <L5, the central
さらに、本実施例では、一磁極分の回転子鉄心12内に、3個の磁石挿入孔、すなわち回転子の径方向内側に凸となる円弧状の中央部磁石挿入孔(第1磁石挿入孔)13aと、この中央部磁石挿入孔13aから、中央部磁石挿入孔13aの接線方向に、回転子3の径方向内側から径方向外側に向かって延びる二つの直線状の側部磁石挿入孔(第2磁石挿入孔)13b,13cが設けられている。中央部磁石挿入孔13a、側部磁石挿入孔13bおよび側部磁石挿入孔13cには、それぞれ、中央部永久磁石14a、側部永久磁石14bおよび側部永久磁石14cが挿入されて固定されている。なお、中央部磁石挿入孔13a、側部磁石挿入孔13bおよび側部磁石挿入孔13cは、回転子鉄心12内において、中央部永久磁石14a、側部永久磁石14bおよび側部永久磁石14cを挿入できるように、それぞれ、上述の中央部永久磁石14a、側部永久磁石14bおよび側部永久磁石14cと同様の位置に配置される。
Further, in this embodiment, three magnet insertion holes, that is, arc-shaped central magnet insertion holes (first magnet insertion holes) that are convex inward in the radial direction of the rotor in the
中央部永久磁石14a、側部永久磁石14bおよび側部永久磁石14cは、嵌め合いや接着などによって、それぞれ、中央部磁石挿入孔13a、側部磁石挿入孔13bおよび側部磁石挿入孔13cの内壁面に接する。これにより、中央部永久磁石14a、側部永久磁石14bおよび側部永久磁石14cは、それぞれ、中央部磁石挿入孔13a内、側部磁石挿入孔13b内および側部磁石挿入孔13c内に固定される。
The central
3個の磁石挿入孔の内、側部磁石挿入孔13b,13cは、これらの両端部の内、径方向外側の端部に、側部永久磁石14b,14cが位置していない空隙部20b,20cを有する。空隙部20b,20cは、側部磁石挿入孔13b,13cにおける側部永久磁石14b,14cが位置する領域から径方向外側に向かって延びている。なお、空隙部20b,20cと回転子鉄心12の最外周表面3bとの間には回転子鉄心12の一部が介在して、最外周側ブリッジ部(第1ブリッジ部)16b,16cが構成される。
Of the three magnet insertion holes, the side magnet insertion holes 13b and 13c are
空隙部20b,20cの周方向の幅は、側部磁石挿入孔13b,13cにおける側部永久磁石14b,14cが位置する領域の周方向の幅と同等である。すなわち、空隙部20b,20cにおいては、側部磁石挿入孔13b,13cにおける内壁面の内、側部磁石挿入孔13b,13cの長手方向における2つの内壁面が、側部永久磁石14b,14cが位置する領域の両端の内、径方向外側の一端から、径方向外側に向かって直線状に延びている。
The circumferential width of the
また、空隙部20b,20cの径方向外側の終端となる周方向の内壁面20b1,20c1は、回転子鉄心12の最外周表面3bから径方向内側へ所定距離だけ離れた位置に、回転子鉄心12の最外周表面3bに沿って位置する。これにより、空隙部20b,20cと回転子鉄心12の最外周表面3bとの間には回転子鉄心12の一部が介在して、最外周側ブリッジ部16b,16cが構成される。
Further, the inner wall surfaces 20b1 and 20c1 in the circumferential direction, which are the ends of the
図4に示すように、側部永久磁石14b,14cは、長辺が径方向(図4では、径方向からややずれているが、「略径方向」という意味で、便宜上、「径方向」と称する)に延びる矩形(長方形)状の断面を有する。ここで、図4に示すように、空隙部20b,20cの径方向の二つの内壁面の内、側部永久磁石14b,14c間に位置する回転子鉄心12側すなわちd軸側の内壁面20b2,20c2の径方向の長さをL1とし、隣接する磁極側すなわちq軸側の内壁面20b3,20c3の径方向の長さをL2とする。L1およびL2の大小関係は、本実施例では、L1<L2となる。
As shown in FIG. 4, the long sides of the side
これらL1,L2は、いわば、側部永久磁石の長手方向に対して垂直な側部永久磁石14b,14cの二つの終端面の内、径方向外側の終端面14b1,14c1と、空隙部20b,20cの内壁面20b1,20c1におけるd軸側の端部との距離(L1)およびq軸側の端部との距離(L2)でもある。したがって、L1<L2とすることにより、最外周側ブリッジ部16b,16cの径方向の幅16bt,16ctが、周方向に沿ってほぼ一様な寸法、すなわち、略一定値に設定できる。
These L1 and L2 are, so to speak, the terminal surfaces 14b1 and 14c1 on the outer side in the radial direction and the
なお、本実施例においては、図4に示すように、上述のような空隙部20b,20cを有する側部磁石挿入孔13b,13cの全体的な断面形状は、径方向を長手方向とする細長い台形状である。この台形において、長手方向に延びる2辺は互いに平行であり(すなわち台形の上底および下底であり)、他の2辺(すなわち台形の脚)の内、径方向内側に位置する1辺(1脚)は平行な2辺と直角を成す。互いに平行な2辺の内、側部磁石挿入孔13b,13c間に位置する回転子鉄心12側すなわちd軸側の1辺は、隣接する磁極側すなわちq軸側の1辺よりも短い。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the overall cross-sectional shape of the side magnet insertion holes 13b and 13c having the
上述の空隙部20b,20cは、その周囲の回転子鉄心12よりも磁気抵抗が大きく、ティース4に巻装される電機子巻線によって回転子鉄心12の最外周表面3b付近に発生する磁束密度の高い磁束φsが侵入しにくい。このため、側部永久磁石14b,14cの径方向外側の終端面14b1,14c1が、磁束φsから離れるので、側部永久磁石14b,14cの径方向外側の端部の減磁が防止できる。
The above-mentioned
さらに、本実施例では、空隙部20b,20cを設けたことにより、最外周側ブリッジ部16b,16cの径方向の幅が、周方向に沿ってほぼ一様な寸法に設定できている。これにより、図4中のA部(点線円内の領域)に示すように、電機子巻線による磁束φsは最外周側ブリッジ部16b,16cを通る。これにより、側部永久磁石14b,14cの径方向外側の終端面14b1,14c1が、空隙部20b,20cを設けた分は確実に磁束φsから離れる。したがって、側部永久磁石14b,14cの径方向外側の端部の減磁が確実に防止できる。
Further, in this embodiment, by providing the
また、径方向外側の端部の減磁が防止できるので、電機子反作用による全鎖交磁束の高調波成分を低減できる。 Further, since demagnetization of the outer end portion in the radial direction can be prevented, the harmonic component of the full interchain magnetic flux due to the armature reaction can be reduced.
さらに、側部永久磁石14b,14cの径方向外側の端部と、最外周側ブリッジ部16b,16cとの間に、空隙部20b,20cが介在するので、側部永久磁石14b,14cの径方向外側の端部における漏れ磁束を低減できる。このため、トルクに寄与する磁石磁束が漏れ磁束により低減されることを防止できる。
Further, since the
なお、空隙部20b,20cは、いわば電機子巻線による磁束や漏れ磁束に対する磁気的障壁である。したがって、空隙部20b,20cには、樹脂などの非磁性固体物質が充填されていてもよい。
The
また、最外周側ブリッジ部16b,16cの径方向の幅が、周方向に沿ってほぼ一様な寸法に設定できるので、回転子鉄心が最外周側ブリッジ部を有しながらも、回転子3の機械的強度の低下を防止できる。
Further, since the radial widths of the outermost peripheral
さらに、本実施例では、側部磁石挿入孔13b,13cの径方向内側の端部および中央部磁石挿入孔13aの円弧に沿った方向での両端部においては、回転子鉄心12の内側になるほど磁束φsが入り込みにくくなるため、減磁防止のための空隙が設けられていない。したがって、側部永久磁石14b,14cの径方向内側の終端面14b2,14c2は、側部磁石挿入孔13b,13cの径方向内側の終端内壁面13b2,13c2に接する。換言すれば、側部永久磁石14b,14cの矩形状断面の径方向内側の短辺は、側部磁石挿入孔13b,13cの台形状断面の径方向内側の脚に接する。さらに、中央部永久磁石14aにおける、円弧に沿った方向での両終端面14a1は、中央部磁石挿入孔13aの円弧に沿った方向での終端内壁面13a1に接する。これにより、永久磁石の端部が回転子鉄心12によって支持されるので、永久磁石の微振動(ガタつき)が防止される。このため、永久磁石などの破断が防止され、回転子3の機械的耐久性が向上する。
Further, in this embodiment, at the radial inner ends of the side magnet insertion holes 13b and 13c and both ends of the central
なお、本実施例においては、永久磁石(14a,14b,14c)は、磁石挿入孔(13a,13b,13c)の内壁に、接着剤によって固定されて、接している。なお、永久磁石(14a,14b,14c)は、圧入などにより、磁石挿入孔(13a,13b,13c)の内壁に、固定されて、直接、接していてもよい。 In this embodiment, the permanent magnets (14a, 14b, 14c) are fixed and in contact with the inner wall of the magnet insertion holes (13a, 13b, 13c) with an adhesive. The permanent magnets (14a, 14b, 14c) may be fixed to the inner wall of the magnet insertion holes (13a, 13b, 13c) by press fitting or the like and may be in direct contact with the inner wall.
さらに、本実施例では、図4に示すように、側部磁石挿入孔13b,13cの径方向内側端部と中央部磁石挿入孔13aの円弧に沿った方向における両端部の間に、回転子鉄心12の一部が介在して、内周側ブリッジ部(第2ブリッジ部)16aが構成される。内周側ブリッジ部16aの径方向の幅16atは、周方向の両端部間において、略一定の所定値に設定される。この所定値は、好ましくは、回転電機1が駆動されて回転子3が回転するときに、内周側ブリッジ部16aが、遠心力によって機械的に降伏しないような厚さに設定される。
このような内周側ブリッジ部16aを設けることにより、回転子鉄心12における遠心力が働く場合における、回転子鉄心12の最外周側ブリッジ部16b,16cにおける応力集中が抑制できるので、回転子の機械的強度が向上する。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 4, a rotor is provided between the radial inner ends of the side magnet insertion holes 13b and 13c and both ends of the central
By providing such an inner peripheral
図5は、本実施例の回転電機のトルク特性図である。なお、図5の特性図は、本発明者による一検討結果である。 FIG. 5 is a torque characteristic diagram of the rotary electric machine of this embodiment. The characteristic diagram of FIG. 5 is the result of a study by the present inventor.
図5において、縦軸および横軸は、それぞれトルクおよび電機子電流をper unit値(P.U.)で示す。なお、比較のために、前述の特許文献1に記載の技術による回転電機、すなわち側部磁石挿入孔の径方向外周側端部に空隙を有さない回転電機を比較例として、そのトルク特性を示す。
In FIG. 5, the vertical axis and the horizontal axis represent torque and armature current as per unit values (PU), respectively. For comparison, a rotary electric machine according to the technique described in
図5に示すように、本実施例によれば、回転電機のトルクが向上している。 As shown in FIG. 5, according to this embodiment, the torque of the rotary electric machine is improved.
これらの構成により、高速域におけるトルク特性を低下させることなく、永久磁石の表面積を拡大でき、小形・高効率な回転電機1を提供することが可能となる。また、高速域において、高負荷、ならびに電機子巻線を増加して高インダクタンスとなる場合でも、電機子反作用による機内磁束の高調波成分を低減し、力率改善による高トルク化が図られる。また、電機子反作用による永久磁石の減磁に起因した磁束量の低下を抑制できる。さらに、永久磁石挿入孔の周方向端部(第2ブリッジ部)、永久磁石の破損を防止でき、小形・高効率な回転電機を提供できる。
With these configurations, the surface area of the permanent magnet can be increased without deteriorating the torque characteristics in the high-speed range, and it becomes possible to provide a compact and highly efficient rotary
上述のように、本実施例によれば、永久磁石の減磁が抑制されるので、永久磁石の表面積に見合った磁石磁束が得られる。これにより、回転電機のトルクが向上するとともに、回転電機を小型化できる。また、電機子反作用による全鎖交磁束の高調波成分を低減できるので、トルク脈動や電磁騒音の発生を抑制できる。さらに、回転子の機械的強度が向上するので、トルクの向上と相俟って、回転電機を高速化することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the demagnetization of the permanent magnet is suppressed, a magnet magnetic flux corresponding to the surface area of the permanent magnet can be obtained. As a result, the torque of the rotary electric machine can be improved and the rotary electric machine can be miniaturized. Further, since the harmonic component of the full interlinkage magnetic flux due to the armature reaction can be reduced, the generation of torque pulsation and electromagnetic noise can be suppressed. Further, since the mechanical strength of the rotor is improved, the speed of the rotating electric machine can be increased in combination with the improvement of the torque.
なお、本実施例は、上述のような磁石磁束の相殺や減磁の影響が希土類磁石に比べて大であるフェライト磁石が適用される回転電機に好適である。 It should be noted that this embodiment is suitable for a rotary electric machine to which a ferrite magnet, which has a larger effect of canceling magnet magnetic flux and demagnetization as described above, is larger than that of a rare earth magnet.
図6は、本発明の第二の実施例である回転電機の回転子の軸方向に垂直な方向における部分断面図である。なお、この図6は、回転子断面における1磁極分の断面を示す。 FIG. 6 is a partial cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction of the rotor of the rotary electric machine according to the second embodiment of the present invention. Note that FIG. 6 shows a cross section of one magnetic pole in the cross section of the rotor.
以下、前述の第一の実施例と異なる点について説明する。 Hereinafter, the points different from the above-described first embodiment will be described.
図6に示すように、本実施例においては、空隙部20b,20cの周方向の幅は、側部磁石挿入孔13b,13cにおける側部永久磁石14b,14cが位置する領域の周方向の幅よりも狭い。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the circumferential width of the
より具体的には、空隙部20b’,20c’においては、側部磁石挿入孔13b,13cの長手方向におけるd軸側およびq軸側の内壁面の内、d軸側の内壁面は、第1の実施例(図4)と同様に、側部永久磁石14b,14cが位置する領域の両端の内、径方向外側の一端から、径方向外側に向かって直線状に延びている。これに対し、q軸側の内壁面は、側部永久磁石14b,14cの径方向外側かつq軸側の角部に沿ってd軸側に曲がり、さらに、側部永久磁石14b,14cの径方向外側の終端面内において、同終端面に対して垂直な方向すなわち径方向外側方向に向かって曲がって同方向に延びる。
More specifically, in the gap portions 20b'and 20c', the inner wall surface on the d-axis side and the inner wall surface on the q-axis side in the longitudinal direction of the side magnet insertion holes 13b and 13c is the third. Similar to the first embodiment (FIG. 4), the side
これにより、周方向の幅が狭い空隙部20b’,20c’が形成されると共に、側部永久磁石14b,14cの径方向外側で、かつq軸側の角部において、側部永久磁石14b,14cの径方向外側の終端面の一部が側部磁石挿入孔13b,13cの内壁面に接している。こうして側部磁石挿入孔13b,13c内において、側部永久磁石14b,14cの径方向への移動が拘束される。このため、側部永久磁石14b,14cが回転子鉄心12によって支持されるので、遠心力による永久磁石の損傷が防止される。したがって、回転子3の機械的強度が向上する。
As a result, gaps 20b'and 20c', which are narrow in the circumferential direction, are formed, and the side
さらに、空隙部20b’,20c’における最外周側ブリッジ部16b,16cと接する角部は、円弧状に曲がっている。また、空隙部20b’,20c’は、側部永久磁石14b,14cの径方向外側かつq軸側の角部に隣接する部分において、q軸に向かって円弧状に突出する突出部21b,21cを有する。これらにより、側部永久磁石14b,14cが、側部磁石挿入孔13b,13cの内壁面に接するときの応力集中を抑制できる。このため、回転子3の機械的強度が向上する。
Further, the corner portions of the gap portions 20b'and 20c' that are in contact with the outermost peripheral
また、図6に示すように、本実施例では、側部磁石挿入孔13b,13cは、径方向内側の端部に、空隙部20b’,20c’、突出部21b,21cと同様の構成を有する空隙部23b,23c、突出部22b,22cを備えている。また、中央部磁石挿入孔13aは、円弧に沿った方向での両端部において、空隙部20a、突出部21aを備えている。
Further, as shown in FIG. 6, in the present embodiment, the side magnet insertion holes 13b and 13c have the same configurations as the gaps 20b'and 20c' and the
空隙部23b,23c,20aによれば、永久磁石の端部における漏れ磁束を抑制できる。また、円弧状の突出部22b,22c,21aにより、側部磁石挿入孔13b,13c、並びに中央部磁石挿入孔13aに接する回転子鉄心12の領域における応力集中を抑制できる。
According to the
図7は、本発明の第三の実施例である回転電機の回転子の軸方向に垂直な方向における部分断面図である。なお、この図7は、回転子断面における1磁極分の断面を示す。 FIG. 7 is a partial cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction of the rotor of the rotary electric machine according to the third embodiment of the present invention. Note that FIG. 7 shows a cross section of one magnetic pole in the cross section of the rotor.
以下、前述の第二の実施例と異なる点について説明する。 Hereinafter, the points different from the above-mentioned second embodiment will be described.
本実施例では、第二の実施例(図6)とは異なり、一つの側部永久磁石(図6では14b,14c)が複数個の単位側部永久磁石から構成される。 In this embodiment, unlike the second embodiment (FIG. 6), one side permanent magnet (14b, 14c in FIG. 6) is composed of a plurality of unit side permanent magnets.
すなわち、図7に示すように、側部磁石挿入孔13bには、同じ形状の2個の単位側部永久磁石14b1,14b2が挿入される。単位側部永久磁石14b1,14b2は径方向で互いに接触しており、一つの側部永久磁石として機能する。また、側部磁石挿入孔13cには、同じ形状の2個の単位側部永久磁石14c1,14c2が挿入される。単位側部永久磁石14c1,14c2は径方向で互いに接触しており、一つの側部永久磁石として機能する。この単位側部永久磁石は、それぞれ3個以上に分割して一つの側部永久磁石として機能させても良い。
That is, as shown in FIG. 7, two unit side permanent magnets 14b1 and 14b2 having the same shape are inserted into the side
このように、本実施例によれば、単位側部永久磁石の個数によって永久磁石の総表面磁束量を容易に設定することができる。 As described above, according to this embodiment, the total surface magnetic flux amount of the permanent magnets can be easily set by the number of permanent magnets on the unit side.
図8は、本発明の第四の実施例である回転電機の回転子の軸方向に垂直な方向における部分断面図である。なお、この図8は、回転子断面における1磁極分の断面を示す。 FIG. 8 is a partial cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction of the rotor of the rotary electric machine according to the fourth embodiment of the present invention. Note that FIG. 8 shows a cross section of one magnetic pole in the cross section of the rotor.
以下、前述の第二の実施例と異なる点について説明する。 Hereinafter, the points different from the above-mentioned second embodiment will be described.
本実施例では、第二の実施例(図6)とは異なり、中央部磁石挿入孔13aおよび中央部永久磁石14aが、回転子3の最外周表面3bと、側部永久磁石14b,14cの径方向内側の端部との間における、回転子鉄心12の領域内に位置する。すなわち、中央部磁石挿入孔13aおよび中央部永久磁石14aが、d軸方向すなわち回転子3の径方向に沿って、回転子3の最外周表面3bと、側部永久磁石14b,14cの径方向内側の端部との間に位置する。本実施例では、図7に示すように、中央部磁石挿入孔13aおよび中央部永久磁石14aは、d軸方向において、側部磁石挿入孔13b,13cの径方向内側の端部よりも径方向外側の端部に近い側に位置する。
In this embodiment, unlike the second embodiment (FIG. 6), the central
本実施例によれば、中央部磁石挿入孔13aおよび中央部永久磁石14aを、回転子鉄心の外周側すなわち電機子巻線側に近づけることができるので、各永久磁石を構成する磁性部材が埋め込まれた回転子の外部に複数の巻線を配置して着磁が行なう場合に、永久磁石の着磁が容易になる。
According to this embodiment, the central
図9は、本発明の第五の実施例である回転電機の回転子の軸方向に垂直な方向における部分断面図である。この図9は、回転子断面における1磁極分の断面を示す。 FIG. 9 is a partial cross-sectional view in a direction perpendicular to the axial direction of the rotor of the rotary electric machine according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 shows a cross section of one magnetic pole in the cross section of the rotor.
以下、前述の第二の実施例と異なる点について説明する。 Hereinafter, the points different from the above-mentioned second embodiment will be described.
本実施例の回転電機においては、いわば、第二の実施例(図6)の回転子3から中央部磁石挿入孔13aおよび中央部永久磁石14aを取り除かれている。すなわち、図9に示すように、1磁極が、2個の側部永久磁石14b,14cのみで構成される。
In the rotary electric machine of the present embodiment, so to speak, the central
なお、本実施例においては、側部永久磁石14b,14cはフェライト製である。このため、所望の磁束を得るためには、側部永久磁石14b,14cの矩形断面の長辺の長さを調整したり、側部永久磁石14b,14cの矩形断面の短辺の長さを調整したりする。本実施例では、側部永久磁石14b,14cの矩形断面の短辺の長さの設定の自由度が向上し、フェライト製の側部永久磁石14b,14cの矩形断面の短辺の長さを容易に大きくすることができる。これにより、フェライト製の側部永久磁石14b,14cにより、所望の磁束を得ることができる。
In this embodiment, the side
2個の側部永久磁石14b,14cは、前述の各実施例と同様に、d軸を対称軸として、線対称に配置される。このため、内周側ブリッジ部16aは、d軸上に位置する。
The two side
空隙部23bおよび空隙部23cは、d軸に平行な内壁面を有する。これら内壁面は、互いに平行になるように位置する。これにより、内周側ブリッジ部16aの周方向の幅は、d軸に沿って、略一定の所定値に設定される。
The
また、本実施例5によれば、各実施例と同様に、側部永久磁石14b,14cの径方向外側の端部における減磁が防止される。
Further, according to the fifth embodiment, as in each embodiment, demagnetization at the radial outer ends of the side
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described examples, and includes various modifications. For example, the above-described examples have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
例えば、永久磁石は、焼結磁石でもよいし、ボンド磁石でもよい。また、固定子鉄心および回転子鉄心は、バルク材料により構成してもよい。 For example, the permanent magnet may be a sintered magnet or a bonded magnet. Further, the stator core and the rotor core may be made of a bulk material.
1 回転電機、2 固定子、3 回転子、4 ティース、
5 コアバック、6 固定子鉄心、7 固定子スロット、12 回転子鉄心、
13a 中央部磁石挿入孔、13b,13c 側部磁石挿入孔、
14a 中央部永久磁石、14b,14c 側部永久磁石、
14b1,14b2,14c1,14c2 単位側部永久磁石、
15 回転シャフト、16a 内周側ブリッジ部、
16b,16c 最外周側ブリッジ部、20a,20b,20c 空隙部、
21a,21b,21c,22b,22c,23b,23c 突出部、
40 電機子巻線
1 Rotor, 2 Stator, 3 Rotor, 4 Teeth,
5 core back, 6 stator core, 7 stator slot, 12 rotor core,
13a Central magnet insertion hole, 13b, 13c Side magnet insertion hole,
14a Central Permanent Magnet, 14b, 14c Side Permanent Magnet,
14b1, 14b2, 14c1, 14c2 Unit side permanent magnets,
15 rotating shaft, 16a inner peripheral side bridge,
16b, 16c outermost peripheral bridge portion, 20a, 20b, 20c gap portion,
21a, 21b, 21c, 22b, 22c, 23b, 23c protrusions,
40 Armature winding
Claims (14)
回転子鉄心と、前記回転子鉄心に埋設される複数の永久磁石と、前記回転子鉄心に固定される回転シャフトとを有する回転子と、
を備える回転電機において、
前記複数の永久磁石は、
前記回転子の径方向内側に凸となる円弧状断面を有する複数の第1永久磁石と、
矩形状断面を有し、前記矩形状断面が、前記回転子の径方向内側から径方向外側に向かって延びる複数の第2永久磁石と、
を含み、
前記回転子鉄心は、
前記複数の第1永久磁石が挿入される複数の第1磁石挿入孔と、
前記複数の第2永久磁石が挿入される複数の第2磁石挿入孔と、
を有し、
前記回転子の複数の磁極の各々は、一つの前記第1永久磁石と、二つの前記第2永久磁石とが、前記第1永久磁石の両側に前記第2永久磁石が配置され、かつ前記回転子の径方向に対して線対称に配置されて構成され、
前記第2磁石挿入孔は、前記回転子の径方向外側の端部に空隙部を有することを特徴とする回転電機。 A stator having a stator core and an armature winding wound around the stator core,
A rotor having a rotor core, a plurality of permanent magnets embedded in the rotor core, and a rotating shaft fixed to the rotor core.
In a rotary electric machine equipped with
The plurality of permanent magnets
A plurality of first permanent magnets having an arcuate cross section that is convex inward in the radial direction of the rotor,
A plurality of second permanent magnets having a rectangular cross section, wherein the rectangular cross section extends from the radial inside to the radial outside of the rotor.
Including
The rotor core is
A plurality of first magnet insertion holes into which the plurality of first permanent magnets are inserted, and
A plurality of second magnet insertion holes into which the plurality of second permanent magnets are inserted, and
Have,
Each of the plurality of magnetic poles of the rotor has one first permanent magnet and two second permanent magnets, the second permanent magnets are arranged on both sides of the first permanent magnet, and the rotation It is configured to be arranged line-symmetrically with respect to the radial direction of the child.
The second magnet insertion hole is a rotary electric machine characterized by having a gap portion at an end portion on the outer side in the radial direction of the rotor.
前記回転子鉄心は、前記回転子の最外周表面と前記空隙部との間に介在する第1ブリッジ部を有し、
前記第1ブリッジ部は前記回転子の周方向に沿って位置し、
前記第1ブリッジ部は、前記回転子の径方向における幅が、前記回転子の周方向に沿って、一定値に設定されることを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to claim 1,
The rotor core has a first bridge portion interposed between the outermost outer peripheral surface of the rotor and the gap portion.
The first bridge portion is located along the circumferential direction of the rotor.
The first bridge portion is a rotary electric machine characterized in that the width of the rotor in the radial direction is set to a constant value along the circumferential direction of the rotor.
前記空隙部は、前記回転子の径方向に沿う二つの内壁面の内、
前記磁極の磁束軸であるd軸の側に位置する一方の内壁面の長さをL1とし、前記磁束軸に電気角で直交するq軸の側に位置する他方の内壁面の長さL2とすると、L1<L2であることを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to claim 2,
The gap is formed in the two inner wall surfaces along the radial direction of the rotor.
The length of one inner wall surface located on the d-axis side, which is the magnetic flux axis of the magnetic pole, is L1, and the length L2 of the other inner wall surface located on the q-axis side orthogonal to the magnetic flux axis in terms of electrical angle. Then, the rotary electric machine characterized in that L1 <L2.
前記第1ブリッジ部に接する、前記空隙部の角部は、円弧状であることを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to claim 2 or 3.
A rotary electric machine characterized in that the corner portion of the gap portion in contact with the first bridge portion has an arc shape.
前記第1ブリッジ部に接する、前記空隙部の前記回転子の周方向における幅が、前記第2永久磁石の幅よりも狭い空隙部を有することを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 2 to 4.
A rotating electric machine having a gap portion in which the width of the gap portion in the circumferential direction in contact with the first bridge portion is narrower than the width of the second permanent magnet.
前記第2磁石挿入孔の前記回転子の径方向内側の端部および/または前記第1磁石挿入孔の両端部に空隙部を有することを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 5.
A rotary electric machine having voids at the radial inner end of the rotor of the second magnet insertion hole and / or at both ends of the first magnet insertion hole.
前記回転子鉄心は、前記第1永久磁石の端部と、前記回転子の径方向内側における前記第2永久磁石の端部との間に介在する第2ブリッジ部を有することを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to claim 6,
The rotor core has a second bridge portion interposed between the end portion of the first permanent magnet and the end portion of the second permanent magnet inside the rotor in the radial direction. Electric.
前記第2ブリッジ部は、前記回転子の径方向における幅が、前記回転子の周方向における両端部間で、一定値に設定されることを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to claim 7,
The second bridge portion is a rotary electric machine characterized in that the width of the rotor in the radial direction is set to a constant value between both ends of the rotor in the circumferential direction.
前記第2ブリッジ部に接する、前記第2磁石挿入孔の前記回転子の径方向内側の端部および/または前記第1磁石挿入孔の両端部における前記空隙部の角部は、円弧状であることを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to claim 7 or 8.
The radial inner ends of the rotor of the second magnet insertion hole and / or the corners of the gap at both ends of the first magnet insertion hole in contact with the second bridge are arcuate. A rotating electric machine characterized by that.
前記第2ブリッジ部に接する、前記第2磁石挿入孔の前記回転子の径方向内側の端部および/または前記第1磁石挿入孔の両端部における前記空隙部の前記回転子の周方向における幅が、前記第2永久磁石の幅よりも狭い空隙部を有することを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 7 to 9.
The radial inner end of the rotor of the second magnet insertion hole and / or the width of the gap at both ends of the first magnet insertion hole in the circumferential direction of the rotor in contact with the second bridge. However, the rotary electric machine is characterized by having a gap portion narrower than the width of the second permanent magnet.
前記回転シャフトの最外周と、前記第1永久磁石の円弧状断面の外周面との距離をL3とし、前記回転子の径方向における前記第1永久磁石の幅をL4とすると、L4≦L3であることを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 10.
Assuming that the distance between the outermost circumference of the rotating shaft and the outer peripheral surface of the arcuate cross section of the first permanent magnet is L3 and the width of the first permanent magnet in the radial direction of the rotor is L4, L4 ≦ L3. A rotating electric machine characterized by being there.
前記第1永久磁石の円弧状断面の内周面と、前記回転子の最外周表面との距離をL5とすると、L4≦L3<L5であることを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to claim 11,
A rotary electric machine characterized in that L4 ≦ L3 <L5, where L5 is the distance between the inner peripheral surface of the arcuate cross section of the first permanent magnet and the outermost outer peripheral surface of the rotor.
前記第2永久磁石は複数の永久磁石から構成されることを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 12.
The second permanent magnet is a rotary electric machine characterized by being composed of a plurality of permanent magnets.
前記複数の磁極の各々では、前記第1永久磁石が、前記回転子の径方向において、前記回転子の最外周面と、二つの前記第2永久磁石の前記回転子の径方向内側の端部との間に位置することを特徴とする回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 13.
At each of the plurality of magnetic poles, the first permanent magnets, in the radial direction of the rotor, the outermost peripheral surface of the rotor and the radially inner ends of the two second permanent magnets of the rotor. A rotating electric machine characterized by being located between and.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012080608A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Aisin Aw Co Ltd | Rotor for rotary electric machine |
JP2016171646A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー(ホンコン)リミテッド | Permanent magnet dynamo-electric machine, and compressor for use therein |
Family Cites Families (10)
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---|---|---|---|---|
JPH09294344A (en) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Meidensha Corp | Rotor of permanent magnet type rotating machine |
US7851958B2 (en) * | 2006-06-12 | 2010-12-14 | Remy International, Inc. | Electric machine with interior permanent magnets |
JP5643127B2 (en) * | 2011-02-03 | 2014-12-17 | トヨタ自動車株式会社 | Rotating machine rotor |
JP6090987B2 (en) * | 2013-02-21 | 2017-03-08 | 本田技研工業株式会社 | Rotating electric machine |
US9130422B2 (en) * | 2013-03-08 | 2015-09-08 | GM Global Technology Operations LLC | Interior permanent magnet machine having a mixed rare earth magnet and ferrite magnet rotor |
JP6002617B2 (en) * | 2013-04-05 | 2016-10-05 | 株式会社日立産機システム | Permanent magnet synchronous machine |
EP2993761B1 (en) * | 2013-05-01 | 2018-06-06 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Rotary electrical machine, and rotor for rotary electrical machine |
CN105186818A (en) * | 2015-09-14 | 2015-12-23 | 常州市普世汽车电动系统有限公司 | Permanent magnet synchronous motor with hybrid magnetic circuit arrangement |
JP6573031B2 (en) * | 2016-06-03 | 2019-09-11 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Rotor |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012080608A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Aisin Aw Co Ltd | Rotor for rotary electric machine |
JP2016171646A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー(ホンコン)リミテッド | Permanent magnet dynamo-electric machine, and compressor for use therein |
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