JP2001359263A - Synchronous machine serving both as magnet - Google Patents

Synchronous machine serving both as magnet

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JP2001359263A
JP2001359263A JP2000175273A JP2000175273A JP2001359263A JP 2001359263 A JP2001359263 A JP 2001359263A JP 2000175273 A JP2000175273 A JP 2000175273A JP 2000175273 A JP2000175273 A JP 2000175273A JP 2001359263 A JP2001359263 A JP 2001359263A
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明 福島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a synchronous machine which serves both as a magnet, that allows the factor of electromagnetic steel plate utilization to be enhanced, without degrading the capability to prevent excessive increase in generated voltage. SOLUTION: A rotor core 1210 is formed, by spirally wrapping and laminating band-shaped soft magnetic long plates in the axial direction. As a result, electromagnetic steel plates, normally employed for rotor cores, can be saved to reduce the quantities of used materials. Moreover, a magnetic pin (magnetically short- circuiting member) 1281, made of soft magnetic material penetrating the spirally wrapped soft magnetic long plates, forms a magnetic path short-circuiting the rotor core 1210 in the axial direction and further provides a function of binding the spirally wrapped soft magnetic long plates to prevent the plates from coming apart in the circumferential direction or axial direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁石併用式同期機
に関する。
The present invention relates to a synchronous machine with a magnet.

【0002】[0002]

【従来の技術】永久磁石型同期機は他の形式の同期機に
比較して高出力でコンパクト化が容易であり、ハイブリ
ッド車や電気自動車の車両走行モータ用磁石併用同期機
に好適である。
2. Description of the Related Art A permanent magnet type synchronous machine has a high output and is easy to be compact in comparison with other types of synchronous machines, and is suitable for a magnet combined synchronous machine for a vehicle running motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle.

【0003】しかしながら、車両走行モータ用磁石併用
同期機では、低速トルクを十分に確保するとともに、高
速回転時に過大な電機子巻線誘起電圧が駆動回路の半導
体駆動素子などに印加されるのを防止するため、高速回
転時の磁石磁界を低減する手段を設ける必要がある。
However, a synchronous machine with a magnet for a vehicle running motor ensures a sufficient low-speed torque and prevents an excessive armature winding induced voltage from being applied to a semiconductor drive element of a drive circuit during high-speed rotation. Therefore, it is necessary to provide means for reducing the magnet magnetic field during high-speed rotation.

【0004】本出願人の出願になる特開平10ー304
633号公報は、ロータコアに永久磁石、永久磁石磁極
を磁気的に短絡する短絡部材、及び、短絡部材の磁束量
を制御する界磁コイルを設け、界磁コイルへの通電によ
り短絡部材を含む短絡磁気回路の磁気抵抗を調節し、こ
れにより電機子巻線と有効に鎖交する有効運磁界を制御
して電機子巻線の発電電圧を調節可能する磁石併用同期
機を提案している。
JP-A-10-304 filed by the present applicant
No. 633 discloses a rotor core provided with a permanent magnet, a short-circuit member for magnetically short-circuiting the permanent magnet poles, and a field coil for controlling the amount of magnetic flux of the short-circuit member. A magnet-combined synchronous machine has been proposed in which the reluctance of a magnetic circuit is adjusted, thereby controlling the effective magnetic field that is effectively linked to the armature winding to adjust the generated voltage of the armature winding.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た磁石併用式同期機は、積層電磁鋼板からなるロータコ
アの内周側をくりぬいて界磁コイルを収容するために、
高価な電磁鋼板の利用率が悪く、材料費増大により実用
性が低下していた。
However, the above-described synchronous machine with magnets has a problem in that the inner peripheral side of the rotor core made of laminated magnetic steel sheets is cut out to accommodate the field coil.
The utilization rate of expensive electromagnetic steel sheets was poor, and the practicality was reduced due to the increase in material costs.

【0006】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、発電電圧過昇抑止性能を低下させることなく電磁
鋼板利用率を向上可能な磁石併用式同期機を提供するこ
とを、その目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a synchronous machine with a magnet capable of improving the utilization rate of an electromagnetic steel sheet without deteriorating the generation voltage excessive rise suppression performance. I have.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の磁石併用式同
期機によれば、ロータコアを、帯板状の軟磁性板を螺旋
巻きして軸方向に積層して形成したので、通常、ロータ
コアとして採用される電磁鋼板を節約して材料使用量を
低減することができる。
According to the synchronous machine with magnets of the first aspect, the rotor core is formed by spirally winding a band-shaped soft magnetic plate and laminating in the axial direction. The amount of material used can be reduced by saving the electromagnetic steel sheet used as a material.

【0008】更に、螺旋巻きされた軟磁性板を軸方向に
貫通する磁気短絡部材は、ロータコアを軸方向に磁気短
絡する磁路を構成するとともに、螺旋巻きされた軟磁性
板を周方向又は軸方向にばらけないように締結する機能
を奏することができ、螺旋巻き構成のロータコアの固定
のための特別のピン部材を省略することができる。
Further, the magnetic short-circuit member penetrating the helically wound soft magnetic plate in the axial direction constitutes a magnetic path for magnetically short-circuiting the rotor core in the axial direction, and the helically wound soft magnetic plate is formed in the circumferential direction or the axial direction. The function of fastening so as not to disperse in the direction can be achieved, and a special pin member for fixing the spirally wound rotor core can be omitted.

【0009】請求項2記載の構成によれば請求項1記載
の磁石併用式同期機において更に、短絡部材収容用貫通
孔とロータコアの内周面とを連通するスリットがロータ
コアに形成されている。
According to a second aspect of the present invention, in the synchronous machine with a magnet according to the first aspect, a slit is formed in the rotor core for communicating the through hole for accommodating the short-circuit member and the inner peripheral surface of the rotor core.

【0010】本構成によれば、短絡部材収容用貫通孔が
スリットとともにロータコア形成用の軟磁性板の塑性変
形を容易化するため、ロータコア製造が容易となる。
[0010] According to this configuration, the through hole for accommodating the short-circuit member and the slit facilitate the plastic deformation of the soft magnetic plate for forming the rotor core, thereby facilitating the manufacture of the rotor core.

【0011】請求項3記載の構成によれば請求項1又は
2記載の磁石併用式同期機において更に、ロータコア
は、軸方向に貫設された磁石収容用貫通孔と、前記磁石
収容用貫通孔を前記ロータコアの内周面に連通するスリ
ットとを有するので、磁石収容用貫通孔がスリットとと
もにロータコア形成用の軟磁性板の塑性変形を容易化す
るため、ロータコア製造が容易となる。
According to a third aspect of the present invention, in the synchronous machine with magnets according to the first or second aspect, the rotor core further comprises a through hole for magnet accommodation penetrating in the axial direction, and the through hole for magnet accommodation. And a slit communicating with the inner circumferential surface of the rotor core, the through hole for magnet accommodating the slit facilitates plastic deformation of the soft magnetic plate for forming the rotor core, thereby facilitating the manufacture of the rotor core.

【0012】請求項4記載の構成によれば請求項1乃至
3のいずれか記載の磁石併用同期機において更に、前記
磁石収容用貫通孔は、一対の辺が略径方向に伸びる矩形
断面形状を有し、前記永久磁石の磁極面は、周方向両端
面に形成され、互いに周方向に隣接する2つの前記永久
磁石は、逆方向に磁化されていることを特徴としてい
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the combined magnet synchronous machine according to any one of the first to third aspects, the magnet containing through-hole has a rectangular cross-sectional shape in which a pair of sides extend substantially in a radial direction. Wherein the magnetic pole faces of the permanent magnet are formed on both end faces in the circumferential direction, and two permanent magnets adjacent to each other in the circumferential direction are magnetized in opposite directions.

【0013】本構成によれば、磁石収容用貫通孔が矩形
断面を有するので、軟磁性板の塑性変形が容易となる
他、磁石磁束を増大することができる。
According to this structure, since the magnet-receiving through-hole has a rectangular cross section, plastic deformation of the soft magnetic plate is facilitated and magnet flux can be increased.

【0014】請求項5記載の構成によれば請求項1〜4
のいずれか記載の磁石併用同期機において更に、前記ロ
ータコアの外周面は、前記磁石挿入孔の径外側の部位に
位置して径内側に凹設され、かつ、前記軟磁性板の積層
方向に隣接する薄板部同士が溶接されている接続部を有
することを特徴としているので、磁石磁束の漏れを低減
できるとともに、ロータコアの強度を強化することがで
きる。
According to the fifth aspect, the first to fourth aspects are provided.
Further, in the synchronous machine with magnet according to any one of the above, the outer peripheral surface of the rotor core is located at a radially outer portion of the magnet insertion hole and is recessed radially inward, and is adjacent to the soft magnetic plate in the laminating direction. It is characterized in that it has a connection portion where the thin plate portions are welded to each other, so that leakage of magnet magnetic flux can be reduced and the strength of the rotor core can be enhanced.

【0015】特に、この接続部にてロータコアは径内側
へ凹設されているので、上記溶接による盛り上がりを吸
収することができるとともに、接続部を通じてのステー
タコアに対する磁気漏洩を低減することができ、更に溶
接熱によりこの接続部の磁気特性を劣化させて接続部を
周方向に通過する漏れ磁石磁束を低減することができ
る。
In particular, since the rotor core is recessed radially inward at the connection portion, the swelling due to the welding can be absorbed, and magnetic leakage to the stator core through the connection portion can be reduced. The magnetic properties of the connecting portion are degraded by welding heat, and the magnetic flux leakage magnet passing circumferentially through the connecting portion can be reduced.

【0016】請求項6記載の構成によれば請求項1ない
し5のいずれか記載の磁石併用同期機において更に、前
記ロータコアの内周部は、前記界磁コイルの両側に位置
して前記磁気部材の外周面に向けて径内側へ突設された
磁気的凸部と、前記界磁ヨークとの間の磁気抵抗が前記
磁気的凸部よりも大きい磁気的凹部とを前記ロータコア
の周方向磁極ピッチで交互に有し、前記ロータコアの軸
方向一端側は他端側に対して、前記磁気的凸部及び磁気
的凹部を周方向逆位置に有することを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the synchronous machine with magnets according to any one of the first to fifth aspects, further, an inner peripheral portion of the rotor core is located on both sides of the field coil to form the magnetic member. A magnetic protrusion protruding radially inward toward the outer peripheral surface of the rotor core; and a magnetic recess having a magnetic resistance between the field yoke and the magnetic protrusion larger than the magnetic protrusion. , And the one end in the axial direction of the rotor core has the magnetic protrusions and the magnetic recesses at circumferentially opposite positions with respect to the other end.

【0017】本構成によれば、界磁コイルが形成する電
流磁束が磁石磁束の磁路と独立にロータコアを軸方向に
流れることにより磁石磁束を制御する効果が低下するこ
とを防止することができる。
According to this structure, it is possible to prevent the current magnetic flux formed by the field coil from flowing in the rotor core in the axial direction independently of the magnetic path of the magnet magnetic flux, thereby preventing the effect of controlling the magnetic magnetic flux from being reduced. .

【0018】請求項7記載の構成によれば請求項6記載
の磁石併用同期機において更に、前記磁石収容用貫通孔
は、長辺が径方向に対して45度未満の所定の傾斜角を
有する径方向断面形状を有し、隣接する2つの前記永久
磁石の前記傾斜角は、前記ロータコアの前記磁気的凸部
が前記磁気的凹部より幅広かつ径方向を基準に逆向きに
形成されている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the synchronous machine with the magnet according to the sixth aspect, the through hole for accommodating the magnet has a long side having a predetermined inclination angle of less than 45 degrees with respect to the radial direction. The inclination angle of two adjacent permanent magnets having a radial cross section is such that the magnetic protrusions of the rotor core are wider than the magnetic recesses and are formed in opposite directions with respect to the radial direction.

【0019】請求項8記載の構成によれば請求項1乃至
7のいずれか記載の磁石併用式同期機において更に、前
記磁気部材は、前記ハウジングの内端壁に固定されて外
周面が前記ロータコアの内周面に所定ギャップを隔てて
対面する界磁ヨークを有することを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the synchronous machine with magnets according to any one of the first to seventh aspects, the magnetic member is fixed to an inner end wall of the housing and an outer peripheral surface of the rotor core is fixed to the rotor core. Are characterized by having a field yoke facing the inner peripheral surface thereof with a predetermined gap therebetween.

【0020】これにより、回転質量を低減して加速性を
向上するとともに、界磁コイルへの給電経路を簡素な構
造とすることができる。
Thus, the rotating mass can be reduced to improve the acceleration, and the power supply path to the field coil can be simplified.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の好適な態様を実施例を参
照して以下に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to examples.

【0022】[0022]

【実施例1】実施例1記載の磁石併用式同期機を図1〜
図3を参照して説明する。 (全体構造の説明)回転機1000は、ステータ110
0と、ロータ1200を有し、ステータ1100はフロ
ントフレーム1910およびエンドフレーム1911の
内周面に固定されている。
Embodiment 1 The synchronous machine with a magnet described in Embodiment 1 is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG. (Description of Overall Structure) The rotating machine 1000 includes a stator 110
0 and a rotor 1200, and the stator 1100 is fixed to the inner peripheral surfaces of the front frame 1910 and the end frame 1911.

【0023】ロータ1200は、軸受け1920、19
21を介してフロントフレーム1910およびエンドフ
レーム1911に支承されており、その外周面はエアギ
ャップを介してステータ1100の内周面に対面してい
る。1930はロータ1200の回転位置を測定するレ
ゾルバロータであり、1931はレゾルステータであ
る。
The rotor 1200 has bearings 1920 and 19
The outer peripheral surface faces the inner peripheral surface of the stator 1100 via an air gap. Reference numeral 1930 denotes a resolver rotor for measuring the rotational position of the rotor 1200, and reference numeral 1931 denotes a resolver stator.

【0024】ステータ1100は、電磁鋼板を軸方向に
積層してなるステータコア1120に3相コイル111
0を巻装してなり、ステータコア1120は、3相コイ
ル1110を挿入するスロット1121、ティース11
22およびコアバック1123を有している。
The stator 1100 has a three-phase coil 111 on a stator core 1120 formed by laminating electromagnetic steel sheets in the axial direction.
0, the stator core 1120 includes a slot 1121 for inserting the three-phase coil 1110, and the teeth 11
22 and a core back 1123.

【0025】ロータ1200は、電磁鋼板製のロータコ
ア1210、軟磁性体鉄心製のロータヨーク1270を
有している。
The rotor 1200 has a rotor core 1210 made of an electromagnetic steel plate and a rotor yoke 1270 made of a soft magnetic iron core.

【0026】ロータコア1210は、図2(図1におけ
るEーE線矢視断面図)に示すように電磁薄鋼板を螺旋
状に巻き重ねて軸方向に積層することにより円筒形状に
形成されている。ロータコア1210は、周方向に等間
隔ピッチで軸方向に貫設された角形の磁石挿入孔(磁石
収容用貫通孔)1211、及び、隣り合う2つの磁石挿
入孔1211の間に軸方向に貫設された丸孔(短絡部材
収容用貫通孔)1212を有している。ロータコア12
10の内周部には、後述の界磁ヨーク1232からの磁
束が通過容易な磁気的凸部1250、及び、通過しにく
い磁気的凹部1251が磁極ピッチ毎に交互に形成され
てなる磁気的凹凸部が形成されている。磁気的凸部12
50は、径方向に形成されて丸孔1212とロータコア
1210の内周面とを連通するスリット1252を有し
ている。
The rotor core 1210 is formed in a cylindrical shape by spirally winding electromagnetic thin steel sheets and laminating them in the axial direction as shown in FIG. 2 (a sectional view taken along the line EE in FIG. 1). . The rotor core 1210 has a square magnet insertion hole (magnet accommodation through hole) 1211 penetrating in the axial direction at an equal pitch in the circumferential direction and an axial penetration between two adjacent magnet insertion holes 1211. Round holes (through holes for accommodating short-circuit members) 1212. Rotor core 12
In the inner peripheral portion of the magnetic pole 10, a magnetic projection 1250 through which a magnetic flux from a field yoke 1232 described later easily passes and a magnetic recess 1251 through which a magnetic flux hard to pass are alternately formed at every magnetic pole pitch. A part is formed. Magnetic protrusion 12
50 has a slit 1252 formed in the radial direction and communicating the round hole 1212 and the inner peripheral surface of the rotor core 1210.

【0027】ロータコア1210の展開形状、すなわち
長尺帯板状の電磁鋼板の螺旋巻き重ね前の形状を図8に
示す。展開状態(螺旋巻き重ね前)のロータコア121
0にはプレス打ち抜きにより、磁石挿入孔1211、丸
孔1212及びスリット1252が形成されている。こ
れら各磁石挿入孔1211、丸孔1212及びスリット
1252は、巻き重ね後、軸方向に一直線に並ぶように
形成されている。
FIG. 8 shows the unfolded shape of the rotor core 1210, that is, the shape of the long strip-shaped electromagnetic steel sheet before the spiral winding. Rotor core 121 in an unfolded state (before spiral winding)
In FIG. 0, a magnet insertion hole 1211, a round hole 1212, and a slit 1252 are formed by press punching. The magnet insertion holes 1211, the round holes 1212, and the slits 1252 are formed so as to be aligned in the axial direction after winding.

【0028】磁石挿入孔1211には磁石1280が、
丸孔1212には軟磁性体からなる磁性ピン(磁気短絡
部材)1281が圧入(または嵌合)されている。磁性
ピン1281は螺旋巻きされた上記長尺帯板状の電磁鋼
板の周方向への戻りや軸方向へのばらけを阻止してい
る。
A magnet 1280 is inserted into the magnet insertion hole 1211.
A magnetic pin (magnetic short-circuit member) 1281 made of a soft magnetic material is press-fitted (or fitted) into the round hole 1212. The magnetic pin 1281 prevents the spirally wound long strip-shaped electromagnetic steel plate from returning in the circumferential direction and dispersing in the axial direction.

【0029】螺旋巻き前のロータコア1210すなわち
上記長尺帯板状の電磁鋼板のスリット1252は、内周
に向かうにつれてスリット幅が広くなる形状を有してお
り、これにより螺旋巻き後のスリット1252のスリッ
ト幅は各部において微小となっている。これにより、界
磁磁束に対するロータコア1210の磁気抵抗を低減す
ることができる。このスリット1252の形成により、
上記長尺帯板状の電磁鋼板の螺旋巻きが容易となるが、
この実施例では、スリット1252を丸孔1212の位
置に設けているため、丸孔1212もスリット1252
も実質的にスリットとしての機能を果たすことができ、
上記長尺帯板状の電磁鋼板の螺旋巻きを一層容易化する
ことができる。
The slit 1252 of the rotor core 1210 before the spiral winding, that is, the long strip-shaped electromagnetic steel plate has a shape in which the slit width becomes wider toward the inner periphery, whereby the slit 1252 after the spiral winding is formed. The slit width is very small in each part. Thereby, the magnetic resistance of rotor core 1210 with respect to the field magnetic flux can be reduced. By forming the slit 1252,
Spiral winding of the long strip-shaped electromagnetic steel plate is easy,
In this embodiment, since the slit 1252 is provided at the position of the round hole 1212, the round hole 1212
Can also substantially function as a slit,
The spiral winding of the long strip-shaped electromagnetic steel plate can be further facilitated.

【0030】磁気的凸部1250は、周方向一つおきの
丸孔1212の内周側に隣接して周方向両側の2つの磁
石挿入孔1211の間にわたって設けられ、 磁気的凹
部1251は、他の丸孔1212の内周側に隣接して周
方向両側の2つの磁石挿入孔1211の間にわたって設
けられている。
The magnetic projection 1250 is provided adjacent to the inner circumference of every other round hole 1212 in the circumferential direction and between the two magnet insertion holes 1211 on both sides in the circumferential direction. Is provided between two magnet insertion holes 1211 on both sides in the circumferential direction, adjacent to the inner peripheral side of the round hole 1212.

【0031】この実施例では、スリット1252は、磁
気的凸部1250に設けられており、これにより、磁気
的凸部1250の螺旋巻きのための塑性変形を容易化し
ている。もちろん、磁気的凹部1250にスリット12
52を設けてもよい。また、磁気的凸部1250及び磁
気的凹部1251は、図1に示すように、ロータコア1
210の軸方向前半部と軸方向後半部とで位置が逆転し
て形成されている。
In this embodiment, the slit 1252 is provided in the magnetic projection 1250, thereby facilitating plastic deformation for the spiral winding of the magnetic projection 1250. Of course, the slit 12
52 may be provided. Further, as shown in FIG. 1, the magnetic protrusion 1250 and the magnetic recess 1251 are
The position is reversed between the first half of the axial direction 210 and the second half of the axial direction.

【0032】各磁石挿入孔1211に軸方向に挿入され
た磁石1280は、その厚さ方向すなわち略軸方向に磁
化されており、周方向に隣接する2つの磁石1280
は、互いに対面する端面が同一極性の磁極面となってい
る。
The magnet 1280 inserted in each magnet insertion hole 1211 in the axial direction is magnetized in its thickness direction, that is, substantially in the axial direction, and two magnets 1280 adjacent in the circumferential direction are magnetized.
In the above, the end faces facing each other are magnetic pole faces having the same polarity.

【0033】磁性ピン(軟磁性体ピン)1281は、基
端部に丸孔1212より径大の鍔部を有し、圧入後に軟
磁性体ピン1281の先端部材を押し広げて螺旋状に巻
き重ねられた上記長尺帯板状の電磁鋼板からなるロータ
コア1210を軸方向に固定している。また、一つおき
の磁性ピン1281はロータコア1210をロータヨー
ク1270に固定している。
The magnetic pin (soft magnetic pin) 1281 has a flange at the base end that is larger in diameter than the round hole 1212, and after press-fitting, pushes the distal end member of the soft magnetic pin 1281 and spirally winds it. The rotor core 1210 made of the long strip-shaped electromagnetic steel plate is fixed in the axial direction. Further, every other magnetic pin 1281 fixes the rotor core 1210 to the rotor yoke 1270.

【0034】ロータコア1210は、その外周面と磁石
挿入孔1211の径外端との間にて図8に示すように径
内側へ凹設された凹設部をもち、この凹設部は、磁石挿
入孔1211に沿って軸方向に形成されている。この凹
設部は、磁石1280の外周面とステータコア1120
の内周面との間に大きなギャップを確保し、磁石128
0の磁束が電機子巻線1110と十分に鎖交せずに漏れ
磁束となってしまうのを抑止している。また、この凹設
部は、ロータコア1210の外周面と磁石挿入孔121
1の径外端との間のロータコア1210の周方向磁気通
路を狭窄して、磁石1280の漏れ磁束を低減してい
る。更に、この凹設部は、ロータコア1210の外周面
側から軸方向にレーザ溶接されており、これにより、螺
旋巻きされてロータコア1210を構成する長尺帯板状
の電磁鋼板の各層を一体化するとともに、この凹設部の
磁気特性を劣化させてこの部位を周方向に流れる漏れ磁
束を低減している。
The rotor core 1210 has a recess formed between the outer peripheral surface and the outer end of the magnet insertion hole 1211 as shown in FIG. It is formed in the axial direction along the insertion hole 1211. The recessed portion is formed between the outer peripheral surface of the magnet 1280 and the stator core 1120.
A large gap is secured between the inner surface of the magnet 128 and the magnet 128.
It is suppressed that the magnetic flux of 0 does not sufficiently interlink with the armature winding 1110 and becomes a leakage magnetic flux. The recessed portion is formed between the outer peripheral surface of the rotor core 1210 and the magnet insertion hole 121.
The circumferential magnetic path of the rotor core 1210 between the outer peripheral end of the rotor core 1210 and the outer end of the rotor core 12 is narrowed to reduce the leakage magnetic flux of the magnet 1280. Furthermore, this recessed portion is laser-welded in the axial direction from the outer peripheral surface side of the rotor core 1210, whereby the layers of the long strip-shaped electromagnetic steel sheet that is spirally wound and constitute the rotor core 1210 are integrated. At the same time, the magnetic properties of the recessed portion are degraded to reduce the leakage magnetic flux flowing in this portion in the circumferential direction.

【0035】ロータヨーク1270は、図1及び図1の
P視断面図である図3に示すように、軟磁性体鉄心を鍛
造加工して形成されている。ロータヨーク1270は、
径方向に延在する円板部1271と、円板部1271の
内周端からリヤ側に延在するボス部1272とからなる
フランジ部材であって、円板部1271は、円板部12
71の外周端縁から径外方向へ放射状に張り出した磁石
挿入孔1211の半分の数のリブ1273を有してい
る。リブ1273は、ロータヨーク1270の軸方向後
半部の丸孔1212(図2参照)と同一位置に同一径で
形成された丸孔1278を有している。ロータヨーク1
270の丸孔1212を貫通した軟磁性体ピン(磁性ピ
ン)1281はリブ1273の丸孔1278に圧入さ
れ、これにより、ロータコア1210がロータヨーク1
270に固定されている。1240はスプライン124
1をもつシャフトであって、ボス部1272に相対回転
不能に圧入されている。
The rotor yoke 1270 is formed by forging a soft magnetic iron core as shown in FIG. 1 and FIG. 3, which is a cross-sectional view taken along the line P in FIG. The rotor yoke 1270 is
A flange member comprising a radially extending disk portion 1271 and a boss 1272 extending rearward from the inner peripheral end of the disk portion 1271, wherein the disk portion 1271 is
A half of the number of ribs 1273 of the magnet insertion hole 1211 radially outwardly protruding from the outer peripheral edge of the outer periphery 71 is provided. The rib 1273 has a round hole 1278 formed with the same diameter at the same position as the round hole 1212 (see FIG. 2) at the rear half of the rotor yoke 1270 in the axial direction. Rotor yoke 1
The soft magnetic pin (magnetic pin) 1281 penetrating through the round hole 1212 of the 270 is press-fitted into the round hole 1278 of the rib 1273, whereby the rotor core 1210 is connected to the rotor yoke 1.
270. 1240 is a spline 124
The shaft 1 is press-fitted into the boss 1272 so as not to rotate relatively.

【0036】1274は、軟磁性体よりなるフランジ状
の界磁コア(静止ヨーク)であって、その円板部はエン
ドフレーム1911の端壁部にねじ1940にて固定さ
れている。界磁コア1274のボス部の内周面は、ロー
タヨーク1270のボス部1272の外周面に微小ギャ
ップを隔てて相対回転自在に嵌着され、ロータコア12
10の径内側に存在する空間に軸方向に突出している。
界磁コア1274の上記ボス部の外周面には、界磁巻線
1230が巻装され、界磁巻線1230の軸方向両側に
は、界磁磁束をロータコア1210の内周面に導くため
の積層電磁鋼板製の界磁ヨーク1232が圧入により嵌
着されている。
Reference numeral 1274 denotes a flange-shaped field core (stationary yoke) made of a soft magnetic material, and its disk portion is fixed to an end wall of the end frame 1911 by screws 1940. The inner peripheral surface of the boss portion of the field core 1274 is relatively rotatably fitted to the outer peripheral surface of the boss portion 1272 of the rotor yoke 1270 with a small gap therebetween.
It protrudes in the axial direction into the space existing inside the diameter of 10.
A field winding 1230 is wound around the outer peripheral surface of the boss portion of the field core 1274. On both sides of the field winding 1230 in the axial direction, a field magnetic flux is guided to the inner peripheral surface of the rotor core 1210. A field yoke 1232 made of laminated electromagnetic steel sheets is fitted by press fitting.

【0037】なお、1350は、外部から界磁巻線12
30へ給電するためのリード部1350である。
The reference numeral 1350 designates a field winding 12 from the outside.
A lead 1350 for supplying power to the power supply 30.

【0038】回転電機1000の3相コイル1110
は、直ー交電力変換器(インバータ)200を通じてバ
ッテリ300から給電されている。界磁コイル1230
に流れる界磁電流は、リード線1350を通じて界磁電
流制御回路400から給電され、レゾルバのステータ1
931は信号処理回路500に出力し、インバータ20
0、界磁電流制御回路400及び信号処理回路500は
制御回路600により制御される。 (磁気回路の説明)次に、磁石1280が形成する磁石
磁界及び界磁コイル1230の電流が形成する電流磁界
について以下に説明する。特に重要な点は、既に説明し
たようにロータコア1210の軸方向前半部の磁気的凸
部1250と軸方向後半部の磁気的凸部1250とが周
方向へ1磁極ピッチだけずれている点にある。
Three-phase coil 1110 of rotating electric machine 1000
Are supplied from a battery 300 through a direct-to-alternating power converter (inverter) 200. Field coil 1230
Is supplied from the field current control circuit 400 through the lead wire 1350 to the resolver stator 1.
931 outputs the signal to the signal processing circuit 500,
0, the field current control circuit 400 and the signal processing circuit 500 are controlled by the control circuit 600. (Description of Magnetic Circuit) Next, the magnet magnetic field formed by the magnet 1280 and the current magnetic field formed by the current of the field coil 1230 will be described below. What is particularly important is that, as described above, the magnetic protrusion 1250 in the first half in the axial direction of the rotor core 1210 and the magnetic protrusion 1250 in the second half in the axial direction are shifted by one magnetic pole pitch in the circumferential direction. .

【0039】厚さ方向(略周方向)に着磁された磁石1
280はロータコア1210の外周面に周方向交互にS
磁極、N磁極を形成する。このS磁極から出た磁束は、
ステータコア1120との間のエアギャップを通じてス
テータコア1120内で電機子巻線1110と鎖交し、
エアギャップを通じてロータコア1210に戻る有効磁
束となる。
Magnet 1 magnetized in thickness direction (substantially circumferential direction)
280 are alternately arranged on the outer peripheral surface of the rotor core 1210 in the circumferential direction.
A magnetic pole and an N magnetic pole are formed. The magnetic flux from the S magnetic pole is
The armature winding 1110 is linked in the stator core 1120 through an air gap between the armature winding 1110 and the stator core 1120,
The effective magnetic flux returns to the rotor core 1210 through the air gap.

【0040】また、磁石1280のS磁極から出た磁石
磁束は、ロータコア1210のS磁極部分の軟磁性体ピ
ン1281、ロータヨーク1270のリブ部1273、
円板部1271、ボス部1272、界磁コア1274の
ボス部、界磁ヨーク1232、ロータコア1210の軸
方向後半部の磁気的凸部1250、N磁極側軟磁性体ピ
ン1281を通って磁石1280のN磁極に戻り、これ
により短絡磁気回路が形成される。
The magnetic flux from the S magnetic pole of the magnet 1280 is applied to the soft magnetic pin 1281 of the S magnetic pole portion of the rotor core 1210, the rib portion 1273 of the rotor yoke 1270,
The magnet 1280 passes through the disk portion 1271, the boss portion 1272, the boss portion of the field core 1274, the field yoke 1232, the magnetic convex portion 1250 at the rear half in the axial direction of the rotor core 1210, and the N magnetic pole side soft magnetic material pin 1281. Return to the N pole, thereby forming a short circuit magnetic circuit.

【0041】また、磁石1280のS磁極から出た磁石
磁束は、ロータコア1210のS磁極部分の軟磁性体ピ
ン1281、ロータコア1210の軸方向前半部の磁気
的凸部1250、界磁ヨーク1232(軸方向前部)、
界磁コア1274のボス部、界磁ヨーク1232(軸方
向後部)、ロータコア1210の軸方向後半部の磁気的
凸部1250、N磁極側軟磁性体ピン1281を通って
磁石1280のN磁極に戻り、これにより上記短絡磁気
回路とほぼ並列の短絡磁気回路が形成される。
The magnetic flux from the S magnetic pole of the magnet 1280 is applied to the soft magnetic pin 1281 of the S magnetic pole portion of the rotor core 1210, the magnetic protrusion 1250 in the first half of the rotor core 1210 in the axial direction, and the field yoke 1232 (the shaft). Direction front),
It returns to the N magnetic pole of the magnet 1280 through the boss portion of the field core 1274, the field yoke 1232 (the rear portion in the axial direction), the magnetic convex portion 1250 in the rear half portion of the rotor core 1210 in the axial direction, and the soft magnetic pin 1281 on the N magnetic pole side. Thus, a short-circuit magnetic circuit substantially parallel to the short-circuit magnetic circuit is formed.

【0042】当然、ステータ1100の電機子巻線11
10と鎖交する上記有効磁束は、この短絡磁気回路を流
れる磁束分だけ減少する。
Of course, the armature winding 11 of the stator 1100
The effective magnetic flux linked to 10 is reduced by the amount of the magnetic flux flowing through the short-circuit magnetic circuit.

【0043】上記両短絡磁気回路は、界磁コイル123
0とも鎖交しているので、磁石磁界から短絡磁気回路に
される磁束の量は、界磁コイル1230に通電する電流
により制御することができる。
The two short-circuit magnetic circuits include a field coil 123
Since the magnetic flux is linked to zero, the amount of magnetic flux from the magnet magnetic field to the short-circuit magnetic circuit can be controlled by the current flowing through the field coil 1230.

【0044】この回転電機の等価磁気回路を図4に示
す。
FIG. 4 shows an equivalent magnetic circuit of the rotating electric machine.

【0045】ステータ1100側の磁気抵抗をRs、エ
アギャップの磁気抵抗をRg、磁石部の磁気抵抗をRm
とする。Rmは上記有効磁束が流れる磁気回路のロータ
側の磁気抵抗である。上記短絡磁気回路の磁気抵抗のう
ち上記Rmを除く磁気抵抗(短絡磁気抵抗)をRr、磁
石の起磁力をFm、界磁巻線の起磁力をFcとすると、
ステータ1100側に流れる有効磁束量Φ1は次式で表
わせる。
The magnetic resistance of the stator 1100 is Rs, the magnetic resistance of the air gap is Rg, and the magnetic resistance of the magnet is Rm.
And Rm is a magnetic resistance on the rotor side of the magnetic circuit through which the effective magnetic flux flows. When the magnetic resistance (short-circuit magnetic resistance) excluding Rm among the magnetic resistances of the short-circuit magnetic circuit is Rr, the magnetomotive force of the magnet is Fm, and the magnetomotive force of the field winding is Fc,
The effective magnetic flux amount Φ1 flowing on the stator 1100 side can be expressed by the following equation.

【0046】Φ1=(RmFc+RrFm)/(RrR
m+Rm(Rg+Rs)+(Rg+Rs)Rr) Φ2は短絡磁束量である。各パラメータの設定により有
効磁束量Φ1は任意に設定できる。例えば界磁巻線12
30に電流を流さないとき(Fc=0)の有効磁束量Φ
10は、 Φ10=RrFm/(RrRm+Rm(Rg+Rs)+
(Rg+Rs)Rr) となり、短絡磁気抵抗Rrが小のときはΦ10はほぼ0
となる。短絡磁気抵抗Rrは、軟磁性体ピン1281、
リブ部1223、円筒状鉄心1231および各部材の接
合部の磁気抵抗により決定されるため、各部の断面積お
よび長さを設定することで、界磁巻線1230に電流を
流さない時の有効磁束量Φ10を設定することができ
る。ここでは、有効磁束が流れる磁路を構成する磁性材
料のBーH特性の線形領域(図5に示す0〜Φ’の領
域)に設定し、有効磁束量Φ1が磁路を構成する磁性材
料の磁気飽和領域に達しないようにする。
Φ1 = (RmFc + RrFm) / (RrR
m + Rm (Rg + Rs) + (Rg + Rs) Rr) Φ2 is a short-circuit magnetic flux amount. The effective magnetic flux amount Φ1 can be set arbitrarily by setting each parameter. For example, the field winding 12
Effective flux amount Φ when no current flows through Fc = 0 (Fc = 0)
10 is: Φ10 = RrFm / (RrRm + Rm (Rg + Rs) +
(Rg + Rs) Rr) When the short-circuit magnetic resistance Rr is small, Φ10 is almost 0.
Becomes The short-circuited magnetic resistance Rr is expressed by a soft magnetic material pin 1281,
The magnetic flux is determined by the magnetic resistance of the rib 1223, the cylindrical iron core 1231, and the joint of each member. Therefore, by setting the cross-sectional area and length of each part, the effective magnetic flux when no current flows through the field winding 1230 The quantity Φ10 can be set. Here, the BH characteristic of the magnetic material constituting the magnetic path through which the effective magnetic flux flows is set to a linear region (range of 0 to Φ 'shown in FIG. 5), and the effective magnetic flux amount Φ1 is set to the magnetic material constituting the magnetic path. Not reach the magnetic saturation region.

【0047】界磁巻線1230に通電した場合は、界磁
巻線起磁力Fc分の磁束量Φ1cが形成される。
When current is supplied to the field winding 1230, a magnetic flux amount Φ1c corresponding to the field winding magnetomotive force Fc is formed.

【0048】Φ1c=RmFc/(RrRm+Rm(R
g+Rs)+(Rs+Rs)Rr) その結果、有効磁束量Φ1は Φ1=Φ10+Φ1c となり、界磁巻線通電流により有効磁束量を調整するこ
とができる。なお、磁束量Φ1cは、短絡磁気回路に漏
れる磁石磁束量を減らすと考えることができる。
Φ1c = RmFc / (RrRm + Rm (R
g + Rs) + (Rs + Rs) Rr) As a result, the effective magnetic flux amount Φ1 becomes Φ1 = Φ10 + Φ1c, and the effective magnetic flux amount can be adjusted by the field winding current. The magnetic flux amount Φ1c can be considered to reduce the magnetic flux amount leaking to the short-circuit magnetic circuit.

【0049】(実施例効果)上記説明した磁石併用式同
期機は、ハイブリッド車や電機自動車などの走行用モー
タとして特に好適である。
(Effects of the Embodiment) The synchronous machine with a magnet described above is particularly suitable as a running motor for a hybrid vehicle or an electric vehicle.

【0050】この種の走行用モータは車輪回転数に応じ
て広い回転数範囲で用いられる。弱め界磁制御が不要な
低回転域では、界磁巻線1230への通電電流を増加さ
せ、有効磁束量Φ1を増加する。モータ発生トルクは有
効磁束量Φ1とトルク電流とに比例するため、有効磁束
量Φ1を増加させることにより電機子巻線1110に通
電する電機子電流を低減することができる。
This kind of running motor is used in a wide rotation speed range according to the wheel rotation speed. In a low rotation range where the field weakening control is not required, the current flowing through the field winding 1230 is increased to increase the effective magnetic flux amount Φ1. Since the motor generated torque is proportional to the effective magnetic flux amount Φ1 and the torque current, the armature current flowing through the armature winding 1110 can be reduced by increasing the effective magnetic flux amount Φ1.

【0051】反作用誘起電圧が印加電圧を超えるため、
モータ駆動に弱め界磁制御が必要な高回転域では、界磁
巻線1230への通電電流をゼロとし、磁石磁束を短絡
磁路へ最大に分流させて、電機子巻線に流す弱め界磁電
流を減少又は0とすることができる。これにより、最大
電機子電流を減らすことができるため、巻線部の発熱が
抑えられ回転機を小型化ができ、更に電力変換器200
の半導体スイッチング素子を小型化することができる。
Since the reaction induced voltage exceeds the applied voltage,
In the high rotation range where the field weakening control is necessary for driving the motor, the current flowing through the field winding 1230 is set to zero, the magnet flux is shunted to the short-circuit magnetic path to the maximum, and the field weakening current flowing to the armature winding is reduced. Can be reduced or zero. As a result, the maximum armature current can be reduced, so that the heat generation of the winding part is suppressed, the rotating machine can be downsized, and the power converter 200
Semiconductor switching element can be downsized.

【0052】なお、界磁コイル1230の銅損は電機子
巻線1110の銅損に比べてわずかであるため、この実
施例記載の界磁電流による弱め界磁は、従来の電機子電
流によるそれに比較して効率向上をもたらす。
Since the copper loss of the field coil 1230 is slightly smaller than the copper loss of the armature winding 1110, the field weakening caused by the field current described in this embodiment is smaller than that caused by the conventional armature current. This leads to an increase in efficiency.

【0053】また、界磁巻線起磁力Fc=0のときの有
効磁束量Φ10を有効磁路を構成する磁性材料のBーH
特性の線形領域に設定しているので、有効磁束量Φ10
による反作用誘起電圧が印加電圧以上となる高回転域で
モータ駆動する必要が生じたとき、電機子巻線1110
からの弱め界磁に必要な電機子電流を最小限に抑えるこ
とができる。
When the field winding magnetomotive force Fc = 0, the effective magnetic flux amount Φ10 is determined by the BH of the magnetic material constituting the effective magnetic path.
Since it is set in the linear region of the characteristic, the effective magnetic flux amount Φ10
When it is necessary to drive the motor in a high rotation range where the reaction induced voltage due to is higher than the applied voltage, the armature winding 1110
The armature current required for the field weakening can be minimized.

【0054】図5において説明すると、電機子電流によ
り有効磁束をΦoからΦ’に減少させる場合、BーHカ
ーブが線形であるときに必要ATをATa、非線形であ
るときの必要ATをATbとするとATa<ATbとな
るので、その差に比例して電機子電流を低減することが
できる。
Referring to FIG. 5, when the effective magnetic flux is reduced from Φo to Φ ′ by the armature current, the required AT is ATa when the BH curve is linear, and the required AT is ATb when the BH curve is nonlinear. Then, ATa <ATb, so that the armature current can be reduced in proportion to the difference.

【0055】更に、従来の永久磁石回式転電機をモータ
として動作させ、電機子巻線に弱め界磁電流を流して制
御する場合のTーN(トルクー回転数)特性上の効率マ
ップを図6に示し、この実施例の回転電機を上記制御方
法にて駆動した場合のTーN特性上の効率マップを図7
に示す。両図の比較からわかるように、効率マップ上の
最大効率範囲が拡大する。
Further, an efficiency map on the TN (torque-rotational speed) characteristic when the conventional permanent magnet rotary electric machine is operated as a motor and a field weakening current is applied to the armature winding for control is shown. FIG. 6 shows an efficiency map on TN characteristics when the rotating electric machine of this embodiment is driven by the above control method.
Shown in As can be seen from the comparison between the two figures, the maximum efficiency range on the efficiency map is expanded.

【0056】なお、この実施例の回転電機を発電機動作
させる場合、Φ10を車両用常用負荷のレベルに設定し
ておき、それ以上の出力が要求されるときのみ界磁巻線
に通電すれば、界磁巻線の銅損が低減でき高効率の発電
が可能である。
When the rotating electric machine of this embodiment is operated as a generator, it is necessary to set Φ10 to the level of a normal load for a vehicle, and to energize the field winding only when a higher output is required. In addition, the copper loss of the field winding can be reduced, and high-efficiency power generation is possible.

【0057】更に付言すれば、従来、ロータから界磁コ
ントロ−ル可能な同期回転機として突極形同期機、クロ
ーボール形同期機があるが、これらは共に界磁巻線のみ
により有効磁束を得ており、有効磁束の必要最小限(短
絡磁束解消分)を界磁巻線で補うことが可能なこの実施
例の回転電機と比較して、界磁巻線への通電電流が大き
く、界磁コイルの大型化、や界磁コイルの抵抗損が大き
いという問題がある。ロータ巻装の界磁コイルは冷却性
において電機子巻線に劣るので、本実施例の採用により
界磁コイルの損失、発熱低減が可能となる。
In addition, conventionally, there are salient pole type synchronous machines and claw ball type synchronous machines as synchronous rotary machines which can control the field from the rotor, and both of them use a field winding only to generate an effective magnetic flux. As compared with the rotating electric machine of this embodiment, which can compensate for the necessary minimum of the effective magnetic flux (elimination of short-circuit magnetic flux) by the field winding, the current flowing through the field winding is large. There are problems that the size of the magnetic coil is increased and that the field coil has a large resistance loss. Since the field coil of the rotor winding is inferior to the armature winding in cooling performance, the use of this embodiment can reduce the loss and heat generation of the field coil.

【0058】[0058]

【実施例2】本発明の磁石併用式同期機の他の実施例を
図9を参照して説明する。
Embodiment 2 Another embodiment of the synchronous machine with a magnet according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0059】この実施例の磁石併用式同期機は、磁石挿
入孔1211もロータコア1210の内周面に連通する
スリット1253を有している。また、図示しない角柱
形状の磁性ピンを嵌合する第2の孔(実施例1の丸孔1
212に相当)1214もロータコア1210の内周面
と連通する開口部1254、1255を有している。孔
1211、1214、および開口部1253、125
4、1255は、コア展開時(螺旋巻き前)には内周面
に向かう程開口幅を広くされていることは実施例1のス
リットと同じである。ロータコア1210を螺旋巻きし
た時、上記した磁気的凸部に位置する開口部1254の
開口幅は狭くされ、上記した磁気的凹部に位置する開口
部1255の開口幅は広くされている。1261は、磁
石が径内側へ離脱するのを防止するために開口部125
3に周方向に突設された突起部である。1262は、幅
広の開口部1255の両側に設けられたフック部であっ
て、図示しない角柱形状の磁性ピン1281に当接させ
ることにより、ロータコア1210が径外側へ変位や偏
心するのを防止している。このように、磁性ピンを角柱
形状とすることにより磁性ピンの磁路断面積を増大して
その磁気抵抗を低減し、界磁コイルの磁束量を増大する
ことができる。また、磁性ピンが、ロータコア1210
に嵌入される部位で角柱形状、ロータヨーク1270に
嵌入される部位で円柱形状としてもよい。また、図9に
示すように、ロータコア1210の内周面に磁石挿入孔
1211及び磁性ピン挿入孔1214と連通する開口部
1253、1254を設けたことにより、磁石及び磁性
ピンの装着が容易となる。また、開口部1253、12
54を設けることにより、電磁鋼板の塑性変形圧入との
残留応力を緩和して磁気特性を改善することができる。
In the synchronous machine with a magnet according to this embodiment, the magnet insertion hole 1211 also has a slit 1253 communicating with the inner peripheral surface of the rotor core 1210. Further, a second hole (a round hole 1 of the first embodiment) into which a prismatic magnetic pin (not shown) is fitted.
(Corresponding to 212) 1214 also has openings 1254 and 1255 that communicate with the inner peripheral surface of rotor core 1210. Holes 1211, 1214 and openings 1253, 125
4, 1255, the opening width is increased toward the inner peripheral surface when the core is developed (before the spiral winding), which is the same as the slit of the first embodiment. When the rotor core 1210 is spirally wound, the opening width of the opening 1254 located at the above-described magnetic projection is narrowed, and the opening width of the opening 1255 located at the above-described magnetic recess is widened. Reference numeral 1261 denotes an opening 125 for preventing the magnet from detaching inward.
Reference numeral 3 denotes a protrusion projecting in the circumferential direction. Reference numerals 1262 denote hook portions provided on both sides of the wide opening portion 1255. The hook portions 1262 abut against a not-shown prismatic magnetic pin 1281 to prevent the rotor core 1210 from being displaced or eccentric radially outward. I have. Thus, by making the magnetic pin into a prismatic shape, the magnetic path cross-sectional area of the magnetic pin can be increased, its magnetic resistance can be reduced, and the amount of magnetic flux of the field coil can be increased. In addition, the magnetic pin is
The portion fitted into the rotor yoke 1270 may have a prismatic shape, and the portion fitted into the rotor yoke 1270 may have a cylindrical shape. In addition, as shown in FIG. 9, by providing openings 1253 and 1254 communicating with the magnet insertion hole 1211 and the magnetic pin insertion hole 1214 on the inner peripheral surface of the rotor core 1210, mounting of the magnet and the magnetic pin is facilitated. . Also, the openings 1253, 12
By providing 54, it is possible to alleviate the residual stress caused by plastic deformation press-fitting of the magnetic steel sheet and improve the magnetic properties.

【0060】[0060]

【実施例3】本発明の磁石併用式同期機の他の実施例を
図10を参照して説明する。
Embodiment 3 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0061】この実施例の磁石併用式同期機は、ロータ
コア1210の磁石挿入孔1211の長辺がロータコア
1210の軸心から放射状に伸ばした法線に対して所定
の傾斜角をもつ点をその特徴としている。
The synchronous machine with a magnet according to this embodiment is characterized in that the long side of the magnet insertion hole 1211 of the rotor core 1210 has a predetermined inclination angle with respect to a normal extending radially from the axis of the rotor core 1210. And

【0062】ロータコア1210を構成する電磁鋼板は
長尺帯板形状をもち、磁石挿入孔1211の長辺方向は
ロータコア1210の軸心から放射状に伸ばした法線に
対して傾斜角θをもち、更にロータコア1210の内周
面に連通する開口部1253を有している。また、磁性
ピン1281を圧入する第2の孔(実施例1の丸孔に相
当)1212もロータコア1210の内周面に連通する
開口部1252を有している。また、コア展開時、開口
部1252、1253は、内周に向かう程開口部を広く
しておき、円環状に巻き重ねた時、所望の開口幅になる
ようにしている。1261は磁石が内周方向に離脱する
のを防止する突起部である。
The electromagnetic steel sheet constituting the rotor core 1210 has a long strip shape, and the long side direction of the magnet insertion hole 1211 has an inclination angle θ with respect to a normal line radially extending from the axis of the rotor core 1210. It has an opening 1253 that communicates with the inner peripheral surface of the rotor core 1210. Further, a second hole (corresponding to a round hole in Example 1) 1212 into which the magnetic pin 1281 is press-fitted also has an opening 1252 communicating with the inner peripheral surface of the rotor core 1210. Also, when the core is unfolded, the openings 1252 and 1253 are made wider toward the inner periphery so as to have a desired opening width when wound in an annular shape. Reference numeral 1261 denotes a protrusion for preventing the magnet from coming off in the inner circumferential direction.

【0063】この実施例では、上述したように磁石を傾
設するので、ロータの磁気的凸部1250を磁気的凹部
1251よりも幅広にし、界磁ヨーク1232からの磁
束を通り易くすると、磁石磁束を磁極面により良好に集
中することができる。なお、磁石は、磁石挿入孔121
1に装着後に着磁してもよく、その前に着磁してもよい
が、前者のほうが生産性が向上する。
In this embodiment, since the magnet is inclined as described above, the magnetic projection 1250 of the rotor is made wider than the magnetic recess 1251 to facilitate the passage of the magnetic flux from the field yoke 1232. Can be better concentrated on the pole face. Note that the magnet is provided in the magnet insertion hole 121.
1 may be magnetized after mounting, or may be magnetized before that, but the former improves productivity.

【0064】また、磁石はロータコア1210の軸方向
前半部と軸方向後半部とに分割して配設することができ
るので、磁石挿入孔1211の径外の部位における周方
向ピッチを軸方向前半部と後半部とで異ならせることに
より、合成磁束の空間分布波形をトルクリップル等が小
さくなるように調節することができる。
Further, since the magnet can be divided into the first half in the axial direction and the second half in the axial direction of the rotor core 1210, the circumferential pitch at a portion outside the diameter of the magnet insertion hole 1211 is adjusted to the first half in the axial direction. By making them different between the second half and the latter half, the spatial distribution waveform of the synthetic magnetic flux can be adjusted so that the torque ripple and the like become small.

【0065】以上説明した実施例は、埋込み磁石型回転
子の径内側の空きスペースに有効磁束を制御するための
界磁巻線を設けているので、回転機の全回転数領域にお
いて効率最大となる制御が可能となる。また、磁極を螺
旋巻きした電磁鋼板により構成しているため耐遠心力性
に優れ、鉄損も低減することができる。
In the embodiment described above, the field winding for controlling the effective magnetic flux is provided in the empty space inside the inner diameter of the embedded magnet type rotor, so that the efficiency is maximized in the entire rotation speed region of the rotating machine. Control becomes possible. Further, since the magnetic pole is made of a magnetic steel sheet spirally wound, it has excellent centrifugal force resistance and can reduce iron loss.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1の磁石併用式同期機の軸方向
断面図である。
FIG. 1 is an axial sectional view of a synchronous machine with a magnet according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のEーE線矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line EE of FIG. 1;

【図3】図1のロータのP視矢視側面図である。FIG. 3 is a side view of the rotor of FIG.

【図4】図1の同期機の等価磁気回路図である。FIG. 4 is an equivalent magnetic circuit diagram of the synchronous machine of FIG. 1;

【図5】図1の同期機に用いる磁気材料の磁束密度と磁
界との関係を示すB−H特性図である。
FIG. 5 is a BH characteristic diagram showing a relationship between a magnetic flux density and a magnetic field of a magnetic material used in the synchronous machine of FIG.

【図6】従来の永久磁石型同期機のトルクと回転数の関
係を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between torque and rotation speed of a conventional permanent magnet type synchronous machine.

【図7】図1の磁石併用式同期機のトルクと回転数の関
係を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a torque and a rotation speed of the synchronous machine with a magnet of FIG. 1;

【図8】実施例1のロータコア形状を示す図であり、
(a)は展開図、(b)は螺旋巻き後の部分側面図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating a rotor core shape according to the first embodiment;
(A) is a development view, (b) is a partial side view after spiral winding.

【図9】実施例2のロータコア形状を示す図であり、
(a)は展開図、(b)は螺旋巻き後の部分側面図であ
る。
FIG. 9 is a diagram illustrating a rotor core shape according to the second embodiment;
(A) is a development view, (b) is a partial side view after spiral winding.

【図10】実施例3のロータコア形状を示す図であり、
(a)は展開図、(b)は螺旋巻き後の部分側面図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a rotor core shape according to a third embodiment;
(A) is a development view, (b) is a partial side view after spiral winding.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1000 回転電機 1100 ステータ 1120 ステータコア 1200 ロータ 1230 界磁巻線 1211 磁石挿入孔(磁石収容用貫通孔) 1212 丸孔(短絡部材収容用貫通孔) 1270 ロータヨーク(磁気部材) 1280 磁石(永久磁石) 1281 軟磁性体ピン(磁気短絡部材) 1910 フロントフレーム(ハウジング) 1911 エンドフレーム(ハウジング) 1110 電機子巻線 1232 界磁ヨーク(磁気部材) 1274 界磁コア(磁気部材) 1000 rotating electric machine 1100 stator 1120 stator core 1200 rotor 1230 field winding 1211 magnet insertion hole (magnet accommodation through-hole) 1212 round hole (short-circuit member accommodation through-hole) 1270 rotor yoke (magnetic member) 1280 magnet (permanent magnet) 1281 soft Magnetic pin (magnetic short circuit member) 1910 Front frame (housing) 1911 End frame (housing) 1110 Armature winding 1232 Field yoke (magnetic member) 1274 Field core (magnetic member)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H002 AA09 AB05 AB07 AC03 AE07 AE08 5H619 AA01 BB01 BB06 BB13 BB15 BB17 BB22 PP02 PP06 PP08 PP13 PP14 5H621 AA03 GA01 GA04 GA06 GA14 GA16 GA17 GA20 GB14 HH01 HH08 HH09 JK02 JK05 5H622 AA03 CA02 CA09 CB05 PP17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) CA09 CB05 PP17

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ハウジングと、 前記ハウジングの内周面に固定されたステータコアと、 前記ステータコアに巻装された電機子巻線と、 前記ステータコアの内周面に所定ギャップを隔てて前記
ハウジングに相対回転自在に支承される円筒状のロータ
コアと、 前記ロータコアに固定されて前記ロータコアの外周面に
界磁極を形成する永久磁石と、 前記ロータコアに軸方向に挿通されて前記永久磁石によ
り形成される磁石磁界を磁気的に短絡する磁気短絡部材
と、 前記ロータコアの径内側に配置されて前記界磁ヨーク及
び前記ロータコアを通じて前記磁気短絡部材に磁束を流
す界磁コイルと、 前記ロータコアの径内側に配置されて前記ロータコア及
び磁気短絡部材とともに前記界磁コイルが形成する磁束
を貫流させる磁気部材と、 を備え、 前記ロータコアは、螺旋巻きされて軸方向に積層された
軟磁性板により形成されて前記界磁コイルの外周面と前
記ステータコアの内周面との間に介設され、 前記短絡部材は、前記ロータコアに軸方向に貫設された
短絡部材収容用貫通孔に挿通されていることを特徴とす
る磁石併用式同期機。
A stator; a stator core fixed to an inner peripheral surface of the housing; an armature winding wound on the stator core; A cylindrical rotor core rotatably supported, a permanent magnet fixed to the rotor core to form a field pole on the outer peripheral surface of the rotor core, and a magnet formed by the permanent magnet inserted axially through the rotor core A magnetic short-circuit member for magnetically short-circuiting a magnetic field; a field coil disposed radially inside the rotor core to flow a magnetic flux to the magnetic short-circuit member through the field yoke and the rotor core; and a magnetic coil disposed radially inside the rotor core. And a magnetic member that allows a magnetic flux formed by the field coil to flow through together with the rotor core and the magnetic short-circuit member. The rotor core is formed of a soft magnetic plate spirally wound and laminated in the axial direction, and is interposed between the outer peripheral surface of the field coil and the inner peripheral surface of the stator core. A synchronous machine with a magnet, wherein the synchronous machine is inserted into a through-hole for accommodating a short-circuit member that is provided in an axial direction.
【請求項2】請求項1記載の磁石併用式同期機におい
て、 前記ロータコアは、前記短絡部材収容用貫通孔と前記ロ
ータコアの内周面とを連通するスリットを有することを
特徴とする磁石併用同期機。
2. The synchronous machine with magnet according to claim 1, wherein said rotor core has a slit communicating the through-hole for accommodating the short-circuit member and an inner peripheral surface of the rotor core. Machine.
【請求項3】請求項1又は2記載の磁石併用式同期機に
おいて、 前記ロータコアは、軸方向に貫設された磁石収容用貫通
孔と、前記磁石収容用貫通孔を前記ロータコアの内周面
に連通するスリットとを有することを特徴とする磁石併
用同期機。
3. The synchronous machine with magnets according to claim 1, wherein the rotor core includes a magnet housing through-hole provided in an axial direction, and the magnet housing through hole formed on an inner peripheral surface of the rotor core. And a slit communicating with the magnet.
【請求項4】請求項1乃至3のいずれか記載の磁石併用
同期機において、 前記磁石収容用貫通孔は、一対の辺が前記ロータコアの
略径方向に伸びる矩形断面形状を有し、 前記永久磁石の磁極面は、周方向両端面に形成され、 周方向に隣接する2つの前記永久磁石の互いに対面する
端面は、同一極性の磁極面となっていることを特徴とす
る磁石併用式同期機。
4. The synchronous machine with magnet according to claim 1, wherein the through hole for accommodating a magnet has a rectangular cross-section having a pair of sides extending substantially in a radial direction of the rotor core. The magnet-combined synchronous machine is characterized in that the magnetic pole faces of the magnet are formed on both end faces in the circumferential direction, and the end faces of the two permanent magnets adjacent in the circumferential direction that face each other have the same polarity. .
【請求項5】請求項1〜4のいずれか記載の磁石併用同
期機において、 前記ロータコアの外周面は、前記磁石挿入孔の径外側の
部位に位置して径内側に凹設され、かつ、前記軟磁性板
の積層方向に隣接する薄板部同士が溶接されている接続
部を有することを特徴とする磁石併用同期機。
5. The synchronous machine according to claim 1, wherein an outer peripheral surface of the rotor core is located at a radially outer portion of the magnet insertion hole and is recessed radially inward. A synchronous machine with a magnet, comprising: a connecting portion in which thin plate portions adjacent to each other in the laminating direction of the soft magnetic plates are welded to each other.
【請求項6】請求項1ないし5のいずれか記載の磁石併
用同期機において、 前記ロータコアの内周部は、前記界磁コイルの両側に位
置して前記磁気部材の外周面に向けて径内側へ突設され
た磁気的凸部と、前記界磁ヨークとの間の磁気抵抗が前
記磁気的凸部よりも大きい磁気的凹部とを前記ロータコ
アの周方向磁極ピッチで交互に有し、 前記ロータコアの軸方向一端側は他端側に対して、前記
磁気的凸部及び磁気的凹部を周方向逆位置に有すること
を特徴とする磁石併用式同期機。
6. The synchronous machine according to claim 1, wherein the inner peripheral portion of the rotor core is located on both sides of the field coil and radially inward toward the outer peripheral surface of the magnetic member. And the magnetic core between the magnetic core and the field yoke alternately at a circumferential magnetic pole pitch of the rotor core. Wherein the one end in the axial direction has the magnetic protrusions and the magnetic recesses at circumferentially opposite positions with respect to the other end.
【請求項7】請求項6記載の磁石併用同期機において、 前記磁石収容用貫通孔は、長辺が径方向に対して45度
未満の傾斜角を有する径方向断面形状を有し、 隣接する2つの前記永久磁石の前記傾斜角は、前記ロー
タコアの前記磁気的凸部が前記磁気的凹部より幅広かつ
径方向を基準に逆向きに形成されていることを特徴とす
る磁石併用同期機。
7. The synchronous machine according to claim 6, wherein the through holes for accommodating the magnet have a radial cross section having a long side having an inclination angle of less than 45 degrees with respect to the radial direction. The tilt angle of the two permanent magnets is such that the magnetic protrusions of the rotor core are wider than the magnetic recesses and are formed in opposite directions based on a radial direction.
【請求項8】請求項1乃至7のいずれか記載の磁石併用
式同期機において、 前記磁気部材は、前記ハウジングの内端壁に固定されて
外周面が前記ロータコアの内周面に所定ギャップを隔て
て対面する界磁ヨークを有することを特徴とする磁石併
用式同期機。
8. The synchronous machine according to claim 1, wherein the magnetic member is fixed to an inner end wall of the housing, and an outer peripheral surface of the synchronous member has a predetermined gap in an inner peripheral surface of the rotor core. A synchronous machine with a magnet, comprising a field yoke facing away.
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