JP2019022278A - Rotary electric machine manufacturing device, manufacturing method for rotary electric machine, and rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機の製造装置、回転電機の製造方法、および回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine manufacturing apparatus, a rotating electrical machine manufacturing method, and a rotating electrical machine.
車両に搭載されるモータ等の回転電機は、搭載先の車両のグレードや車種等に関連して、トルクや出力等の性能が設定される場合がある。回転電機のトルクおよび出力は、例えばロータおよびステータの軸方向の寸法や径方向の寸法等を変更することで適宜設定することができる。しかしながら、ロータおよびステータの寸法を変更する場合には、仕様毎に製造ラインを設ける必要があるため、投資コストの上昇に伴って、製造コストも上昇する可能性がある。 In a rotating electrical machine such as a motor mounted on a vehicle, performance such as torque and output may be set in relation to the grade of the vehicle on which the vehicle is mounted and the vehicle type. The torque and output of the rotating electrical machine can be set as appropriate by changing, for example, the axial and radial dimensions of the rotor and stator. However, when the dimensions of the rotor and the stator are changed, it is necessary to provide a production line for each specification. Therefore, the production cost may increase with an increase in investment cost.
ところで、上記特許文献1には、ロータコアの永久磁石挿入穴の中央部に磁気的空間部が形成されたロータが記載されている。このように、永久磁石挿入穴に磁気的空間部を形成することで、永久磁石挿入穴の全長に亘って均一に磁石を配置した場合と比較して、モータ特性を変えることができる可能性がある。しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、定出力範囲をより高速回転領域まで広げるために磁気的空間部を形成しており、回転電機への要求性能に応じてモータ特性を適宜設定する点については記載されていない。したがって、従来技術にあっては、要求性能に応じて特性が設定された回転電機を低コストで製造するという課題がある。 By the way, the above-mentioned patent document 1 describes a rotor in which a magnetic space is formed at the center of a permanent magnet insertion hole of a rotor core. Thus, by forming a magnetic space in the permanent magnet insertion hole, there is a possibility that the motor characteristics can be changed compared to the case where the magnets are uniformly arranged over the entire length of the permanent magnet insertion hole. is there. However, in the technique described in Patent Document 1, a magnetic space is formed in order to extend the constant output range to a higher speed rotation region, and the motor characteristics are appropriately set according to the performance required for the rotating electrical machine. Is not described. Therefore, in the prior art, there is a problem that a rotating electrical machine having characteristics set according to required performance is manufactured at low cost.
そこで本発明は、要求性能に応じて特性が設定された回転電機を低コストで製造できる回転電機の製造装置、回転電機の製造方法、および回転電機を提供するものである。 Accordingly, the present invention provides a rotating electrical machine manufacturing apparatus, a rotating electrical machine manufacturing method, and a rotating electrical machine that can manufacture a rotating electrical machine having characteristics set according to required performance at low cost.
本発明の回転電機の製造装置(例えば、実施形態における製造装置100)は、コイル(例えば、実施形態におけるコイル15)、および前記コイルが装着されたステータコア(例えば、実施形態におけるステータコア11)を有するステータ(例えば、実施形態におけるステータ10)と、前記ステータコアに対向配置され所定軸(例えば、実施形態における軸線O)回りに回転可能に設けられたロータコア(例えば、実施形態におけるロータコア23)、および前記ロータコアに装着された磁石(例えば、実施形態における磁石27,127)を有し、前記ロータコアには、前記所定軸の軸方向に延在し前記磁石が装着される磁石装着部(例えば、実施形態における磁石装着部25,125)が設けられた、ロータ(例えば、実施形態におけるロータ20)と、を備える回転電機(例えば、実施形態における回転電機1)の製造装置であって、所定の要求性能に応じて前記磁石の前記軸方向における寸法を設定して、同一形状の前記ロータコアの前記磁石装着部に前記磁石を装着する、ことを特徴とする。
A rotating electrical machine manufacturing apparatus (for example,
本発明によれば、回転電機の特性はロータコアが同一であっても磁石の軸方向の寸法を変えることで変化するので、同一形状のロータコアを用いて、要求性能に応じた特性を有する複数の仕様の回転電機を製造することができる。このため、特性の異なる複数の仕様の回転電機を同じ設備で製造することが可能となる。したがって、各仕様に応じた複数の製造ラインの構築に必要な投資コストの発生を抑えることが可能となり、要求性能に応じて特性が設定された回転電機を低コストで製造できる。 According to the present invention, since the characteristics of the rotating electrical machine are changed by changing the axial dimension of the magnet even if the rotor core is the same, the rotor core having the same shape is used and a plurality of characteristics corresponding to the required performance are used. Specified rotating electrical machines can be manufactured. For this reason, it becomes possible to manufacture the rotary electric machine of the some specification from which a characteristic differs with the same installation. Therefore, it is possible to suppress the generation of investment costs necessary for constructing a plurality of production lines according to each specification, and it is possible to manufacture a rotating electrical machine having characteristics set according to required performance at a low cost.
上記の回転電機の製造装置において、前記所定の要求性能は、前記回転電機の必要トルクおよび必要出力である、ことが望ましい。 In the rotating electrical machine manufacturing apparatus, it is desirable that the predetermined required performance is a required torque and a required output of the rotating electrical machine.
従来、トルクおよび出力が異なる複数の仕様の回転電機を製造する場合には、各仕様に応じてステータおよびロータの寸法変更が必要となり、これに伴って各仕様に対応する複数の製造ラインの構築が必要となる。
本発明では、同一のロータコアを用いてトルクおよび出力が異なる複数の仕様の回転電機を製造することができるので、各仕様に対応する複数の製造ラインの構築が不要となる。したがって、トルクおよび出力が異なる複数の仕様の回転電機を低コストで製造できる。
Conventionally, when manufacturing rotating electrical machines with multiple specifications with different torques and outputs, it is necessary to change the dimensions of the stator and rotor according to each specification, and as a result, the construction of multiple manufacturing lines corresponding to each specification Is required.
In the present invention, it is possible to manufacture rotating electrical machines having a plurality of specifications with different torques and outputs using the same rotor core, so that it is not necessary to construct a plurality of manufacturing lines corresponding to each specification. Therefore, a rotating electrical machine having a plurality of specifications with different torques and outputs can be manufactured at low cost.
上記の回転電機の製造装置において、前記所定の要求性能は、前記回転電機が搭載される車両のグレードに関連して設定される、ことが望ましい。 In the rotating electrical machine manufacturing apparatus, the predetermined required performance is preferably set in relation to a grade of a vehicle on which the rotating electrical machine is mounted.
本発明によれば、同一のロータコアを用い、かつ磁石の寸法を小さくすることでトルクおよび出力を小さくすることができるので、磁石の使用量が減少する分、回転電機の製造コストを削減することができる。つまり、安価なグレードの車両に搭載される回転電機を、高価なグレードの車両に搭載される回転電機よりも低コストで製造することができる。したがって、価格差が設けられた複数のグレードを有する車両に搭載される回転電機を製造するのに好適である。 According to the present invention, since the torque and output can be reduced by using the same rotor core and reducing the size of the magnet, the manufacturing cost of the rotating electrical machine can be reduced by the amount of use of the magnet. Can do. That is, a rotating electrical machine mounted on an inexpensive grade vehicle can be manufactured at a lower cost than a rotating electrical machine mounted on an expensive grade vehicle. Therefore, it is suitable for manufacturing a rotating electrical machine mounted on a vehicle having a plurality of grades provided with price differences.
上記の回転電機の製造装置において、前記磁石の前記軸方向における寸法を、前記ロータコアの前記軸方向における寸法よりも小さく設定し、前記所定の要求性能に応じて前記軸方向における前記磁石装着部への前記磁石の装着位置を設定する、ことが望ましい。 In the rotating electrical machine manufacturing apparatus, the dimension of the magnet in the axial direction is set smaller than the dimension of the rotor core in the axial direction, and the magnet mounting portion in the axial direction is set according to the predetermined required performance. It is desirable to set the mounting position of the magnet.
本発明によれば、例えば磁石を磁石装着部の軸方向中間部に装着することで、ステータとロータとの間に相互に作用する力の分布を軸方向に対称とすることができる。よって、ロータの回転時における軸方向の振動を抑制することができる。 According to the present invention, for example, by attaching a magnet to the intermediate portion in the axial direction of the magnet mounting portion, the distribution of forces acting between the stator and the rotor can be made symmetrical in the axial direction. Therefore, it is possible to suppress axial vibration during rotation of the rotor.
上記の回転電機の製造装置において、前記ロータコアの前記所定軸に直交する断面形状は、前記軸方向において異なる2箇所で相違する、ことが望ましい。 In the above rotating electrical machine manufacturing apparatus, it is desirable that the cross-sectional shape of the rotor core perpendicular to the predetermined axis is different at two different locations in the axial direction.
本発明によれば、ロータコアの断面形状に応じて決まる回転電機の特性を、軸方向において異なる2箇所で相違させることができる。このため、例えば、ロータコアのうち径方向から見て磁石が装着される領域の断面形状を軸方向の単位長さあたりの磁石トルクがより大きくなるように設計し、磁石が装着されない領域の断面形状を軸方向の単位長さあたりのリラクタンストルクがより大きくなるように設計することができる。これにより、ロータコアが軸方向に一様に延在する場合と比較してトルクを向上させる等、回転電機特性を調整することができる。 According to the present invention, the characteristics of the rotating electrical machine determined according to the cross-sectional shape of the rotor core can be made different at two different locations in the axial direction. For this reason, for example, the cross-sectional shape of the region where the magnet is mounted in the rotor core as viewed from the radial direction is designed so that the magnet torque per unit length in the axial direction is larger, and the cross-sectional shape of the region where the magnet is not mounted Can be designed such that the reluctance torque per unit length in the axial direction is greater. As a result, the rotating electrical machine characteristics can be adjusted such that the torque is improved as compared with the case where the rotor core extends uniformly in the axial direction.
本発明の回転電機の製造方法は、コイル(例えば、実施形態におけるコイル15)、および前記コイルが装着されたステータコア(例えば、実施形態におけるステータコア11)を有するステータ(例えば、実施形態におけるステータ10)と、前記ステータコアに対向配置され所定軸(例えば、実施形態における軸線O)回りに回転可能に設けられたロータコア(例えば、実施形態におけるロータコア23)、および前記ロータコアに装着された磁石(例えば、実施形態における磁石27,127)を有し、前記ロータコアには、前記所定軸の軸方向に延在し前記磁石が装着される磁石装着部(例えば、実施形態における磁石装着部25,125)が設けられた、ロータ(例えば、実施形態におけるロータ20)と、を備える回転電機(例えば、実施形態における回転電機1)の製造方法であって、所定の要求性能に応じて前記磁石の前記軸方向における寸法を設定して、同一形状の前記ロータコアの前記磁石装着部に前記磁石を装着する、ことを特徴とする。
The manufacturing method of the rotating electrical machine of the present invention includes a stator (for example, the
本発明によれば、回転電機の特性はロータコアが同一であっても磁石の軸方向の寸法を変えることで変化するので、同一形状のロータコアを用いて要求性能に応じた特性を有する複数の仕様の回転電機を製造することができる。このため、特性の異なる複数の仕様の回転電機を同じ設備で製造することが可能となる。したがって、各仕様に応じた複数の製造ラインの構築に必要な投資コストの発生を抑えることが可能となり、要求性能に応じて特性が設定された回転電機を低コストで製造できる。 According to the present invention, since the characteristics of the rotating electrical machine change by changing the axial dimension of the magnet even if the rotor core is the same, a plurality of specifications having characteristics corresponding to the required performance using the rotor core of the same shape. Can be manufactured. For this reason, it becomes possible to manufacture the rotary electric machine of the some specification from which a characteristic differs with the same installation. Therefore, it is possible to suppress the generation of investment costs necessary for constructing a plurality of production lines according to each specification, and it is possible to manufacture a rotating electrical machine having characteristics set according to required performance at a low cost.
本発明の回転電機(例えば、実施形態における回転電機1)は、コイル(例えば、実施形態におけるコイル15)、および前記コイルが装着されたステータコア(例えば、実施形態におけるステータコア11)を有するステータ(例えば、実施形態におけるステータ10)と、前記ステータコアに対向配置され所定軸(例えば、実施形態における軸線O)回りに回転可能に設けられたロータコア(例えば、実施形態におけるロータコア23)、および前記ロータコアに装着された磁石(例えば、実施形態における磁石27,127)を有し、前記ロータコアには、前記所定軸の軸方向に延在し前記磁石が装着される磁石装着部(例えば、実施形態における磁石装着部25,125)が設けられた、ロータ(例えば、実施形態におけるロータ20)と、を備え、前記磁石は、所定の要求性能に応じて前記軸方向の寸法が設定され、前記ロータには、前記磁石が装着された領域(例えば、実施形態における磁石装着領域21A)と、前記磁石が装着されていない領域(例えば、実施形態における磁石非装着領域21B)と、が前記軸方向に並んで設けられている、ことを特徴とする。
A rotating electrical machine of the present invention (for example, the rotating electrical machine 1 in the embodiment) includes a stator (for example, the
本発明によれば、磁石が装着された領域と、磁石が装着されていない領域と、が軸方向に並んで設けられるように、所定の要求性能に応じて軸方向の寸法が設定された磁石が磁石装着部に装着されることで、要求性能に応じた特性を有する複数の仕様のうち、いずれかの仕様の回転電機が得られる。そして、複数の仕様の回転電機は、同一形状のロータコアを用い、所定の要求性能に応じて軸方向の寸法が設定された磁石を磁石装着部に装着することにより、同じ設備で製造することが可能となる。したがって、各仕様に応じた複数の製造ラインの構築に必要な投資コストの発生を抑えることが可能となり、要求性能に応じて特性が設定された回転電機を低コストで提供できる。 According to the present invention, the axial dimension is set according to the predetermined required performance so that the area where the magnet is mounted and the area where the magnet is not mounted are provided side by side in the axial direction. Is mounted on the magnet mounting portion, and a rotating electrical machine having any one of a plurality of specifications having characteristics corresponding to the required performance can be obtained. A plurality of specifications of the rotating electrical machine can be manufactured with the same equipment by using a rotor core having the same shape and mounting a magnet whose axial dimension is set according to predetermined required performance on the magnet mounting portion. It becomes possible. Accordingly, it is possible to suppress the generation of investment costs necessary for constructing a plurality of production lines according to each specification, and it is possible to provide a rotating electrical machine having characteristics set according to required performance at a low cost.
本発明によれば、要求性能に応じて特性が設定された回転電機を低コストで製造できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotary electric machine by which the characteristic was set according to the required performance can be manufactured at low cost.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to configurations having the same or similar functions. And the description which overlaps those structures may be abbreviate | omitted.
<実施形態>
(回転電機の第1具体例)
最初に、実施形態の回転電機の製造装置100および製造方法によって得られた回転電機の第1具体例について説明する。
図1は、実施形態の製造装置および製造方法により得られた回転電機の第1具体例を示す断面図である。図2は、図1のII−II線におけるステータおよびロータの断面図である。なお、図1では、後述するスリット25aおよび磁石27をそれぞれ1つだけ図示している(図5、図6、図11についても同様)。
図1および図2に示すように、実施形態の第1具体例の回転電機1は、ステータ10と、ロータ20と、シャフト30と、を備えている。回転電機1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。なお、ステータ10、ロータ20およびシャフト30は、それぞれ軸線O(所定軸)を共通軸線として配置されている。以下、軸線Oの延びる方向を軸方向と称し、軸線Oに直交する方向を径方向と称し、軸線O回りに周回する方向を周方向と称して説明する。
<Embodiment>
(First specific example of rotating electrical machine)
First, a first specific example of the rotating electrical machine obtained by the rotating electrical
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a first specific example of a rotating electrical machine obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the embodiment. 2 is a cross-sectional view of the stator and the rotor taken along line II-II in FIG. 1 shows only one
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating electrical machine 1 of the first specific example of the embodiment includes a
ステータ10は、ステータコア11と、ステータコア11に装着された複数層(例えば、U相、V相、W相)のコイル15と、を備えている。ステータ10は、コイル15に電流が流れることにより磁界を発生する。ステータコア11は、軸方向に延在する円筒状に形成されている。ステータコア11は、例えば電磁鋼板を軸方向に複数枚積層することにより形成されている。なお、ステータコア11は、軟磁性粉を加圧成形することにより形成されていてもよい。ステータコア11には、コイル15が挿入されたスロット13が周方向に並んで設けられている。コイル15は、例えば平角線により形成された複数の導体セグメントをステータコア11のスロット13に挿入し、ステータコア11から軸方向に突出した部分において互いに連結されて構成されたセグメントコイルである。
The
ロータ20は、埋込磁石形のロータである。ロータ20は、ステータ10の径方向内側に配置されている。ロータ20は、ロータコア23と、ロータコア23に装着された磁石27と、を備えている。ロータコア23は、軸方向に一様に延在する円筒状に形成され、ステータコア11の内周面に対向配置されている。ロータコア23は、例えば電磁鋼板を軸方向に複数枚積層することにより形成されている。なお、ロータコア23は、軟磁性粉を加圧成形することにより形成されていてもよい。ロータコア23の内側には、シャフト30が挿入され、圧入等により固定されている。これにより、ロータコア23は、シャフト30と一体となって、軸線O回りに回転可能に設けられている。
The
ロータコア23には、1/12周の周角度領域のそれぞれに、磁石27が装着される磁石装着部25が形成されている。磁石装着部25は、ロータコア23の外周部に形成されている。磁石装着部25は、ロータコア23を軸方向に貫通するように形成されている。磁石装着部25は、径方向に間隔をあけて並ぶ複数(図示の例では3つ)のスリット25aを備えている。複数のスリット25aは、同心の円弧状に形成され、径方向内側に向かって凸となるように設けられている。各スリット25aの軸方向から見た長手方向両端は、それぞれロータコア23の外周面に近接するように形成されている。
In the
磁石27は、希土類磁石である。希土類磁石としては、例えばネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石、プラセオジム磁石等が挙げられる。磁石27は、磁石装着部25の各スリット25aに挿入(装着)され、例えば樹脂や接着剤等により、ロータコア23に対して固定されている。各磁石27は、スリット25aの形状に対応するように形成されている。すなわち、各磁石27は、軸方向から見た断面形状が径方向内側に向かって凸となる円弧状に形成されている。各磁石27の軸方向の寸法は、同等になっている。各磁石27の軸方向から見た長さは、軸方向から見てそれぞれの磁石27が挿入されるスリット25aの長さよりも短くなっている。各磁石27は、軸方向から見たスリット25aの長手方向中央に配置されている。これにより、軸方向から見た各スリット25aの長手方向両端には、空隙であるフラックスバリアが形成される。フラックスバリアは、磁石27のロータコア23への磁束漏れを抑制する。
The
図3は、図1のIII−III線におけるステータおよびロータの断面図である。
図1から図3に示すように、磁石27の軸方向における寸法は、ロータコア23の軸方向における寸法よりも小さくなっている。複数の磁石27の軸方向における寸法は、略同一となっている。各磁石27は、磁石装着部25における軸方向の一端部に寄った状態で配置されている。これにより、ロータ20は、磁石27が装着された磁石装着領域21Aと、磁石27が装着されていない磁石非装着領域21Bと、の2種類の領域が軸方向に並んで設けられた状態となる。磁石装着領域21Aは、ロータ20の一端部に設けられている。磁石非装着領域21Bは、ロータ20の他端部に設けられている。磁石非装着領域21Bにおいて、磁石装着部25には空隙が設けられている。図示の第1具体例の回転電機1では、軸方向において磁石装着領域21Aが磁石非装着領域21Bよりも小さくなっている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the stator and the rotor taken along line III-III in FIG.
As shown in FIGS. 1 to 3, the dimension of the
(回転電機の第2具体例)
次に、実施形態の回転電機の製造装置100および製造方法によって得られた回転電機の第2具体例について説明する。
図4は、実施形態の製造装置および製造方法により得られた回転電機の第2具体例を示す断面図である。
図4に示すように、実施形態の第2具体例の回転電機1では、軸方向において磁石装着領域21Aが磁石非装着領域21Bよりも大きくなっている。すなわち、第2具体例の回転電機1では、図1に示す第1具体例の回転電機1と比べて、磁石27の軸方向における寸法が大きく設定されている。
(Second specific example of rotating electrical machine)
Next, a second specific example of the rotating electrical machine obtained by the rotating electrical
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a second specific example of the rotating electrical machine obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the embodiment.
As shown in FIG. 4, in the rotating electrical machine 1 of the second specific example of the embodiment, the
(回転電機の第3具体例)
次に、実施形態の回転電機の製造装置および製造方法によって得られた回転電機の第3具体例について説明する。
図5は、実施形態の製造装置および製造方法により得られた回転電機の第3具体例を示す断面図である。
図5に示すように、実施形態の第3具体例の回転電機1では、軸方向においてロータ20の全体が磁石装着領域21Aとなっている。すなわち、第3具体例の回転電機1では、図1に示す第1具体例の回転電機1、および図5に示す第2具体例の回転電機1と比べて、磁石27の軸方向における寸法が大きく設定されている。
(Third specific example of rotating electrical machine)
Next, a third specific example of the rotating electrical machine obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the rotating electrical machine according to the embodiment will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a third specific example of the rotating electrical machine obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the embodiment.
As shown in FIG. 5, in the rotating electrical machine 1 of the third specific example of the embodiment, the
(回転電機の製造装置および製造方法)
次に、上述した回転電機の製造装置100および製造方法について説明する。
図6は、実施形態の回転電機の製造装置の構成を示す模式図である。
図6に示すように、回転電機の製造装置100は、搬送手段101と、磁石装着手段103と、制御部105と、を備えている。回転電機の製造装置100は、回転電機の製造ラインの一部を構成するものであって、例えば上述した各具体例の回転電機1のうちロータ20を製造する装置である。
(Rotating electrical machine manufacturing apparatus and manufacturing method)
Next, the above-described rotating electrical
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the configuration of the rotating electrical machine manufacturing apparatus according to the embodiment.
As illustrated in FIG. 6, the rotating electrical
搬送手段101は、例えば搬送ベルトや搬送ローラ等により構成されている。搬送手段101は、ロータコア23を順次搬送する。
磁石装着手段103は、例えばロボットアーム等であって、ロータコア23の磁石装着部25に装着する磁石27を取得し、取得した磁石27をロータコア23の磁石装着部25に装着する。
The
The magnet mounting means 103 is, for example, a robot arm or the like, acquires the
制御部105は、搬送手段101および磁石装着手段103を制御する。制御部105は、所定の要求性能に応じて磁石27の軸方向における寸法を設定し、設定された寸法に対応する磁石27を取得するように磁石装着手段103を制御する。所定の要求性能は、例えば製造する回転電機1の必要トルクおよび必要出力であって、回転電機1が搭載される車両のグレードに関連して設定される。なお、車両のグレードとは、同一車種において複数段階に分けて設定されたランク分けであり、動力性能等の差が設けられる。制御部105は、搬送手段101により搬送されたロータコア23の磁石装着部25に、磁石27を装着するように磁石装着手段103を制御する。制御部105は、磁石27を磁石装着部25における軸方向一端部に装着するように磁石装着手段103を制御する。制御部105は、磁石装着部25に装着された磁石27の寸法に応じて、ロータ20の搬送先を変更するように搬送手段101を制御する。以上により、本実施形態の回転電機の製造装置100および製造方法は、所定の要求性能に応じて、磁石27の軸方向における寸法を設定して、磁石27をロータコア23の磁石装着部25に装着する。
The
(回転電機の特性)
次に、実施形態の製造装置100および製造方法により得られた回転電機1に関し、磁石27の軸方向における寸法を変化させた場合の回転電機特性について説明する。
図7は、実施形態の製造装置および製造方法により得られた回転電機のトルク特性を示す図である。図8は、実施形態の製造装置および製造方法により得られた回転電機の出力特性を示す図である。図9は、実施形態の製造装置および製造方法により得られた回転電機の引き摺り損失を示す図である。図7において、縦軸は回転電機のトルクを示し、横軸は回転電機の回転数を示している。図8において、縦軸は回転電機の出力を示し、横軸は回転電機の回転数を示している。図9において、縦軸は引き摺り損失を示し、横軸は磁石の軸方向の寸法を示している。なお、図7から図9では、ロータコア23の軸方向の寸法を61.5mmとし、磁石27の軸方向の寸法を20mmから61.5mmに変化させた場合の測定結果を示している。また、ステータ10は、いずれも同一のものを用いている。
(Characteristics of rotating electrical machines)
Next, regarding the rotating electrical machine 1 obtained by the
FIG. 7 is a diagram illustrating torque characteristics of the rotating electrical machine obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating output characteristics of the rotating electrical machine obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating drag loss of the rotating electrical machine obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the embodiment. In FIG. 7, the vertical axis indicates the torque of the rotating electrical machine, and the horizontal axis indicates the rotational speed of the rotating electrical machine. In FIG. 8, the vertical axis indicates the output of the rotating electrical machine, and the horizontal axis indicates the rotational speed of the rotating electrical machine. In FIG. 9, the vertical axis indicates drag loss, and the horizontal axis indicates the axial dimension of the magnet. 7 to 9 show measurement results when the axial dimension of the
図7および図8に示すように、回転電機1のトルクおよび出力は、いずれも磁石27の軸方向の寸法が小さくなるに従って減少している。また、図9に示すように、回転電機1の引き摺り損失は、磁石27の軸方向の寸法が大きくなるに従って増加している。これらの結果により、回転電機1の必要トルクおよび必要出力が小さい場合には、磁石27の軸方向の寸法を小さく設定し、回転電機1の必要トルクおよび必要出力が大きい場合には、磁石27の軸方向の寸法を大きく設定することで、所定の要求性能を満たすことが可能となることがわかる。また、図9に示すように、磁石27の軸方向の寸法をより小さく設定することで、回転電機1の引き摺り損失を低減させることができることがわかる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the torque and output of the rotating electrical machine 1 both decrease as the axial dimension of the
このように、本実施形態の回転電機の製造装置100および製造方法では、所定の要求性能に応じて磁石27の軸方向における寸法を設定して、同一形状のロータコア23の磁石装着部25に磁石27を装着する。本実施形態によれば、回転電機1の特性はロータコア23が同一であっても磁石27の軸方向の寸法を変えることで変化するので、同一形状のロータコア23を用いて、要求性能に応じた特性を有する複数の仕様の回転電機1を製造することができる。このため、特性の異なる複数の仕様の回転電機1を同じ設備で製造することが可能となる。したがって、各仕様に応じた複数の製造ラインの構築に必要な投資コストの発生を抑えることが可能となり、要求性能に応じて特性が設定された回転電機1を低コストで製造できる。
As described above, in the rotating electrical
特に、ステータのコイルがセグメントコイルの場合は、ロータコアの寸法変更に伴ってステータのステータコアの寸法が変わると、ステータコアのスロットにコイルを挿入する際に必要な力が変化したり、コイルの角度公差により軸方向の位置ずれが生じたりする場合がある。これにより、ロータを製造する設備だけでなく、ステータを製造する設備も、回転電機の各仕様に応じてそれぞれ必要となる可能性がある。このため、本実施形態の製造装置100および製造装置は、同一形状のロータコア23を用いて複数の仕様の回転電機1を製造することができるので、セグメントコイルを有する回転電機の製造に好適である。
In particular, when the stator coil is a segment coil, if the stator core dimension changes as the rotor core dimension changes, the force required to insert the coil into the stator core slot may change or the coil angle tolerance may change. May cause axial displacement. Thereby, not only the equipment for manufacturing the rotor but also the equipment for manufacturing the stator may be required depending on the specifications of the rotating electrical machine. For this reason, since the
また、上記所定の要求性能は、回転電機1の必要トルクおよび必要出力である。従来、トルクおよび出力が異なる複数の仕様の回転電機を製造する場合には、各仕様に応じてステータおよびロータの寸法変更が必要となり、これに伴って各仕様に対応する複数の製造ラインの構築が必要となる。これに対して本実施形態の製造装置100および製造方法では、同一のロータコア23を用いてトルクおよび出力が異なる複数の仕様の回転電機1を製造することができるので、各仕様に対応する複数の製造ラインの構築が不要となる。したがって、トルクおよび出力が異なる複数の仕様の回転電機1を低コストで製造できる。
The predetermined required performance is a required torque and a required output of the rotating electrical machine 1. Conventionally, when manufacturing rotating electrical machines with multiple specifications with different torques and outputs, it is necessary to change the dimensions of the stator and rotor according to each specification, and as a result, the construction of multiple manufacturing lines corresponding to each specification Is required. On the other hand, in the
また、上記所定の要求性能は、回転電機1が搭載される車両のグレードに関連して設定される。一般に車両に対する要求性能は、高価なグレードの車両よりも安価なグレードの車両のほうが低くなる。本実施形態によれば、同一のロータコア23を用い、かつ磁石27の寸法を小さくすることでトルクおよび出力を小さくすることができるので、磁石27の使用量が減少する分、回転電機1の製造コストを削減することができる。つまり、安価なグレードの車両に搭載される回転電機1を、高価なグレードの車両に搭載される回転電機1よりも低コストで製造することができる。したがって、価格差が設けられた複数のグレードを有する車両に搭載される回転電機1を製造するのに好適である。
The predetermined required performance is set in relation to the grade of the vehicle on which the rotating electrical machine 1 is mounted. In general, the required performance for a vehicle is lower for an inexpensive grade vehicle than for an expensive grade vehicle. According to the present embodiment, since the torque and output can be reduced by using the
なお、上記実施形態の製造装置100および製造方法では、磁石27を磁石装着部25における軸方向一端部に装着している。すなわち、上記実施形態の製造装置100および製造方法により得られた回転電機1では、磁石装着領域21Aがロータ20の一端部に設けられ、磁石非装着領域21Bがロータ20の他端部に設けられているが、これに限定されない。回転電機の製造装置100および製造方法は、磁石27の軸方向における寸法を、ロータコア23の軸方向における寸法よりも小さく設定し、軸方向における磁石27の磁石装着部25への装着位置を、所定の要求性能に応じて設定してもよい。
In the
図10は、実施形態の製造装置および製造方法により得られた回転電機の第4具体例を示す断面図である。
図10に示すように、実施形態の第4具体例の回転電機1では、磁石装着領域21Aがロータ20の中間部に設けられ、磁石非装着領域21Bがロータ20の両端部にそれぞれ設けられている。つまり、磁石27の軸方向における寸法は、ロータコア23の軸方向における寸法よりも小さくなっている。また、磁石27は、磁石装着部25の軸方向中間部に装着されている。図示の例では、各磁石非装着領域21Bの軸方向における寸法は、略同一となっている。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a fourth specific example of the rotating electrical machine obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the embodiment.
As shown in FIG. 10, in the rotating electrical machine 1 of the fourth specific example of the embodiment, the magnet mounting region 21 </ b> A is provided in the middle portion of the
このように、回転電機の製造装置100および製造方法は、回転電機1に対する所定の要求性能に応じて磁石27の磁石装着部25への装着位置を設定するので、例えば第4具体例の回転電機1のように磁石27を磁石装着部25の軸方向中間部に装着することで、ステータ10とロータ20との間に相互に作用する力の分布を軸方向に対称とすることができる。よって、ロータ20の回転時における軸方向の振動を抑制することができる。
As described above, the rotating electrical
また、ロータコア23は、軸方向に一様に延在していなくてもよい。例えば、磁石非装着領域21Bのロータコア23の少なくとも一部を、磁石装着領域21Aのロータコア23に対して周方向にずらして配置(スキュー)してもよい。
Further, the
図11は、実施形態の製造装置および製造方法により得られた回転電機のトルク特性を示す図である。図11において、縦軸は回転電機のトルクを示し、横軸は回転電機の回転数を示している。なお、図11では、実施形態の製造装置100および製造方法により得られた回転電機1として、ロータコア23の軸方向の寸法を61.5mmとし、磁石装着領域21Aの軸方向の寸法を30mmとし、磁石非装着領域21Bの軸方向の寸法を31.5mmとしたものを用いている。また、図11において示すAのデータは、ロータコア23が軸方向に一様に延在しているロータコア23を備えた回転電機1のデータである。また、図11において示すBのデータは、磁石非装着領域21Bのロータコア23全体を磁石装着領域21Aのロータコア23に対して電気角で20°ずらして配置したロータ20を備えた回転電機1のデータである。
FIG. 11 is a diagram illustrating torque characteristics of the rotating electrical machine obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the embodiment. In FIG. 11, the vertical axis represents the torque of the rotating electrical machine, and the horizontal axis represents the rotational speed of the rotating electrical machine. In addition, in FIG. 11, as the rotary electric machine 1 obtained by the
図11に示すように、回転電機1のトルクは、磁石非装着領域21Bのロータコア23を、磁石装着領域21Aのロータコア23に対してスキューさせることで、低回転域においてトルクが増加し、高回転域において出力が減少している。これにより、回転電機1の低回転域での必要トルクが大きい場合には、磁石非装着領域21Bのロータコア23を磁石装着領域21Aのロータコア23に対して周方向にずらして配置することで、所定の要求性能を満たすことが可能となることがわかる。
As shown in FIG. 11, the torque of the rotating electrical machine 1 increases the torque in the low rotation range by causing the
また、実施形態の製造装置100および製造方法で用いるロータコアとして、軸線Oに直交する断面形状が軸方向において異なる2箇所で相違するロータコアを用いてもよい。
図12は、実施形態の製造装置および製造方法により得られた回転電機の第5具体例を示す断面図である。
図12に示すように、ロータコア123には、上述した磁石装着部25(図2参照)が1/12周の周角度領域のそれぞれに形成された第1領域(図12には不図示)と、磁石装着部125が1/12周の周角度領域のそれぞれに形成された第2領域と、が軸方向に並んで設けられている。
Further, as the rotor core used in the
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a fifth specific example of the rotating electrical machine obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the embodiment.
As shown in FIG. 12, the
ロータコア123の第2領域は、磁石装着部125に磁石127を装着した場合、第1領域の磁石装着部25に磁石27を装着した場合よりも軸方向の単位長さあたりの磁石トルクが大きくなるように形成されている。具体的に、磁石装着部125は、周方向に間隔をあけて並ぶ複数(図示の例では一対)のスロット125aを備えている。複数のスロット125aは、それぞれ軸方向から見て径方向に対して交差する方向を長手方向とする矩形状に形成されている。図示の例では、一対のスロット125aは、軸方向から見てV字状で径方向外側に開くように配置されている。
In the second region of the
各磁石127は、第2領域の磁石装着部125に装着される。各磁石127は、スロット125aの形状に対応するように形成されている。すなわち、各磁石127は、軸方向から見て断面矩形状に形成されている。各スロット125aの軸方向から見た長手方向両端には、空隙であるフラックスバリアが形成される。
Each
各磁石127は、軸方向における寸法を所定の要求性能に応じて設定されて、磁石装着部125に装着される。なお、磁石127の軸方向における最大寸法は、磁石装着部125の軸方向における寸法(第2領域の軸方向における寸法)と一致している。磁石装着部125の軸方向における全体に磁石が装着された場合は、磁石装着領域21Aが第2領域と一致し、磁石非装着領域21Bが第1領域と一致する。また、第2領域における磁石装着部125の軸方向における一部に磁石127が装着された場合は、磁石装着領域21Aが第2領域の一部に設けられ、磁石非装着領域21Bが第1領域と第2領域とに跨って設けられる。
Each
この構成によれば、ロータコアの断面形状に応じて決まる回転電機1の特性を、軸方向において異なる2箇所で相違させることができる。このため、例えばロータ20の磁石装着領域21Aの断面形状を軸方向の単位長さあたりの磁石トルクがより大きくなるように設計し、ロータ20の磁石非装着領域21Bの断面形状を軸方向の単位長さあたりのリラクタンストルクがより大きくなるように設計することができる。これにより、ロータコアが軸方向に一様に延在する場合と比較してトルクを向上させる等、回転電機特性を調整することができる。
According to this configuration, the characteristics of the rotating electrical machine 1 determined according to the cross-sectional shape of the rotor core can be made different at two different locations in the axial direction. For this reason, for example, the cross-sectional shape of the
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、回転電機として磁石埋込形のロータを備えた、いわゆるIPM(Interior Permanent Magnet)モータを例に挙げているが、これに限定されない。回転電機は、ロータコアの外周面に磁石が装着されたロータを備えた、いわゆるSPM(Surface Permanent Magnet)モータであってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment described with reference to the drawings, and various modifications can be considered within the technical scope thereof.
For example, in the above-described embodiment, a so-called IPM (Interior Permanent Magnet) motor provided with a magnet-embedded rotor as a rotating electric machine is taken as an example, but the present invention is not limited to this. The rotating electrical machine may be a so-called SPM (Surface Permanent Magnet) motor having a rotor with a magnet mounted on the outer peripheral surface of the rotor core.
また、上記実施形態においては、磁石装着部25の各スリット25aに挿入された磁石27の軸方向の寸法は同等になっているが、これに限定されない。例えば、磁石装着部25の複数のスリット25aのうちいずれかのスリット25aに挿入される磁石27のみ、所定の要求性能に応じて軸方向における寸法を設定されてもよい。
また、上記実施形態においては、6極対のロータ20を備えた回転電機1を具体例として挙げたが、ロータの極数については特に限定されない。
Moreover, in the said embodiment, although the dimension of the axial direction of the
Moreover, in the said embodiment, although the rotary electric machine 1 provided with the
また、上記実施形態においては、回転電機に設定される所定の要求性能は、搭載先の車両のグレードに関連して設定されるが、これに限定されず、例えば搭載先の車種に関連して設定されてもよい。 Further, in the above embodiment, the predetermined required performance set for the rotating electrical machine is set in relation to the grade of the vehicle on which the vehicle is mounted, but is not limited to this, for example, on the vehicle type of the vehicle on which it is mounted. It may be set.
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.
1…回転電機 10…ステータ 11…ステータコア 15…コイル 20…ロータ 23…ロータコア 25,125…磁石装着部 27,127…磁石 100…回転電機の製造装置 O…軸線(所定軸)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating
Claims (7)
前記ステータコアに対向配置され所定軸回りに回転可能に設けられたロータコア、および前記ロータコアに装着された磁石を有し、前記ロータコアには、前記所定軸の軸方向に延在し前記磁石が装着される磁石装着部が設けられた、ロータと、
を備える回転電機の製造装置であって、
所定の要求性能に応じて前記磁石の前記軸方向における寸法を設定して、同一形状の前記ロータコアの前記磁石装着部に前記磁石を装着する、
ことを特徴とする回転電機の製造装置。 A stator having a coil and a stator core on which the coil is mounted;
A rotor core disposed opposite to the stator core and rotatably provided around a predetermined axis; and a magnet attached to the rotor core, wherein the rotor core extends in an axial direction of the predetermined axis and is attached with the magnet. A rotor provided with a magnet mounting portion;
A rotating electrical machine manufacturing apparatus comprising:
Setting the dimension in the axial direction of the magnet according to a predetermined required performance, and mounting the magnet on the magnet mounting portion of the rotor core of the same shape;
An apparatus for manufacturing a rotating electrical machine.
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機の製造装置。 The predetermined required performance is a required torque and a required output of the rotating electrical machine.
The rotating electrical machine manufacturing apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の回転電機の製造装置。 The predetermined required performance is set in relation to a grade of a vehicle on which the rotating electrical machine is mounted.
The rotating electrical machine manufacturing apparatus according to claim 1 or 2,
前記所定の要求性能に応じて前記軸方向における前記磁石装着部への前記磁石の装着位置を設定する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の回転電機の製造装置。 The dimension in the axial direction of the magnet is set smaller than the dimension in the axial direction of the rotor core,
Setting the mounting position of the magnet on the magnet mounting portion in the axial direction according to the predetermined required performance;
The rotating electrical machine manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の回転電機の製造装置。 The cross-sectional shape orthogonal to the predetermined axis of the rotor core is different at two different locations in the axial direction.
The rotating electrical machine manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記ステータコアに対向配置され所定軸回りに回転可能に設けられたロータコア、および前記ロータコアに装着された磁石を有し、前記ロータコアには、前記所定軸の軸方向に延在し前記磁石が装着される磁石装着部が設けられた、ロータと、
を備える回転電機の製造方法であって、
所定の要求性能に応じて前記磁石の前記軸方向における寸法を設定して、同一形状の前記ロータコアの前記磁石装着部に前記磁石を装着する、
ことを特徴とする回転電機の製造方法。 A stator having a coil and a stator core on which the coil is mounted;
A rotor core disposed opposite to the stator core and rotatably provided around a predetermined axis; and a magnet attached to the rotor core, wherein the rotor core extends in an axial direction of the predetermined axis and is attached with the magnet. A rotor provided with a magnet mounting portion;
A method of manufacturing a rotating electrical machine comprising:
Setting the dimension in the axial direction of the magnet according to a predetermined required performance, and mounting the magnet on the magnet mounting portion of the rotor core of the same shape;
The manufacturing method of the rotary electric machine characterized by the above-mentioned.
前記ステータコアに対向配置され所定軸回りに回転可能に設けられたロータコア、および前記ロータコアに装着された磁石を有し、前記ロータコアには、前記所定軸の軸方向に延在し前記磁石が装着される磁石装着部が設けられた、ロータと、
を備え、
前記磁石は、所定の要求性能に応じて前記軸方向の寸法が設定され、
前記ロータには、前記磁石が装着された領域と、前記磁石が装着されていない領域と、が前記軸方向に並んで設けられている、
ことを特徴とする回転電機。 A stator having a coil and a stator core on which the coil is mounted;
A rotor core disposed opposite to the stator core and rotatably provided around a predetermined axis; and a magnet attached to the rotor core; the rotor core extending in an axial direction of the predetermined axis and attached with the magnet. A rotor provided with a magnet mounting portion;
With
The axial dimension of the magnet is set according to predetermined required performance,
The rotor is provided with a region where the magnet is mounted and a region where the magnet is not mounted side by side in the axial direction.
Rotating electric machine characterized by that.
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JP2020161784A (en) * | 2019-03-20 | 2020-10-01 | 日立金属株式会社 | Manufacturing apparatus and manufacturing method for pole anisotropic ring magnet, manufacturing apparatus and manufacturing method for rotor and pole position positioning jig of pole anisotropic ring magnet |
-
2017
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JP7322547B2 (en) | 2019-03-20 | 2023-08-08 | 株式会社プロテリアル | Manufacturing apparatus and manufacturing method for polar anisotropic ring magnet and pole positioning jig for polar anisotropic ring magnet |
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