JP2006174552A - Rotor structure for axial gap type dynamo-electric machine - Google Patents
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ステータとロータが軸方向に対向配置されるアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造の技術分野に属する。 The present invention belongs to a technical field of a rotor structure of an axial gap type rotating electrical machine in which a stator and a rotor are arranged to face each other in the axial direction.
永久磁石をロータ内部に埋め込んだ埋込磁石同期モータ(IPMSM:Interior Permanent Magnet Synchronus Motor)や永久磁石をロータ表面に張り付けた表面磁石同期モータ(SPMSM:Surface Permanent Magnet Synchronus Motor)は、損失が少なく、効率が良く、出力が大きい(マグネットトルクのほかにリラクタンストルクも利用できる)等の理由により、電気自動車用モータやハイブリッド車用モータ等の用途にその応用範囲を拡大している。 The permanent magnet synchronous motor (IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronus Motor) with a permanent magnet embedded in the rotor and the surface magnet synchronous motor (SPMSM: Surface Permanent Magnet Synchronus Motor) with a permanent magnet attached to the rotor surface have low loss. Due to its high efficiency and large output (in addition to magnet torque, reluctance torque can also be used), its application range has been expanded to applications such as electric vehicle motors and hybrid vehicle motors.
このような永久磁石同期モータであって、ステータとロータが軸方向に対向配置されるアキシャルギャップ型モータは、薄型化が可能であり、レイアウトに制限がある用途に使用されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来のアキシャルギャップ型モータにあっては、永久磁石をロータプレートの表面に装着したり、軸方向に挿入して嵌合により装着していたため、永久磁石のロータプレート装着面がロータ軸方向と一致するし、永久磁石の装着面積がロータの厚みにより制限を受けて狭くなるため、ロータプレートに対する永久磁石の保持強度が低く、磁石装着部にて剥離が発生したり、永久磁石の軸方向抜けが発生する可能性がある、という問題があった。
また、永久磁石がロータプレートに対し周方向に複数個配設されるが、永久磁石部分とロータプレート部分との境目において、磁気吸引力の差が大きく発生するため、ロータ位置によるステータとロータの静的な磁気吸引力の差を原因とするコギングトルクの発生が大きくなってしまう、という問題があった。
そして、これらの問題は、アキシャルギャップ型モータの高速回転化や高トルク化に対する大きな課題となっている。
However, in the conventional axial gap type motor, since the permanent magnet is mounted on the surface of the rotor plate or is inserted by fitting in the axial direction, the rotor plate mounting surface of the permanent magnet is in the rotor axial direction. And the permanent magnet mounting area is limited and narrowed by the rotor thickness, so the retention strength of the permanent magnet to the rotor plate is low, peeling occurs at the magnet mounting part, and the axial direction of the permanent magnet There was a problem that omission might occur.
In addition, a plurality of permanent magnets are disposed in the circumferential direction with respect to the rotor plate. However, a large difference in magnetic attractive force is generated at the boundary between the permanent magnet portion and the rotor plate portion. There has been a problem that the generation of cogging torque due to a difference in static magnetic attraction force becomes large.
These problems are major issues for increasing the rotational speed and torque of the axial gap motor.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータ厚を拡大したり部品点数を増大することなく、永久磁石の保持強度を高めることができると共に、コギングトルクを軽減することができるアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and can increase the holding strength of the permanent magnet and reduce the cogging torque without increasing the rotor thickness or increasing the number of parts. An object of the present invention is to provide a rotor structure for a gap type rotating electrical machine.
上記目的を達成するため、本発明では、永久磁石を配置したロータと、ステータコアとステータコイルを有するステータと、を備え、前記ロータと前記ステータが軸方向に配設されたアキシャルギャップ型回転電機において、
前記ロータに配置される永久磁石は、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレートに複数個装着され、且つ、前記永久磁石の前記ロータプレートに対する装着面を、ロータ軸方向に対して傾斜角を持たせた傾斜装着面とした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an axial gap type rotating electrical machine includes a rotor having a permanent magnet disposed thereon, a stator having a stator core and a stator coil, and the rotor and the stator are disposed in an axial direction. ,
A plurality of permanent magnets arranged on the rotor are mounted on the rotor plate while alternately changing the polarity in the circumferential direction, and the mounting surface of the permanent magnet with respect to the rotor plate is inclined with respect to the rotor axial direction. An inclined mounting surface with a corner was used.
よって、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造にあっては、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレートに複数個装着される永久磁石は、ロータプレートに対する装着面が、ロータ軸方向に対して傾斜角を持たせた傾斜装着面とされる。すなわち、永久磁石のロータプレート装着面がロータ軸方向(磁石抜け方向)と一致しないし、永久磁石の装着面積をロータ厚みを変えることなく広い面積を確保できるため、ロータプレートに対する永久磁石の保持強度が高くなる。また、永久磁石は、ロータプレートに対し周方向に複数個配設されるが、永久磁石部分とロータプレート部分との境目領域においては、永久磁石の傾斜装着面により、磁気吸引力が周方向位置変化に対し滑らかに変化する特性を示し、コギングトルクの発生が抑えられる。この結果、ロータ厚を拡大したり部品点数を増大することなく、永久磁石の保持強度を高めることができると共に、コギングトルクを軽減することができる。 Therefore, in the rotor structure of the axial gap type rotating electric machine according to the present invention, the permanent magnets mounted on the rotor plate while alternately changing the polarities in the circumferential direction have a mounting surface with respect to the rotor plate. The inclined mounting surface is inclined with respect to the direction. That is, the rotor plate mounting surface of the permanent magnet does not coincide with the rotor axial direction (magnet removal direction), and a large area can be secured without changing the rotor thickness, so the permanent magnet holding strength against the rotor plate Becomes higher. In addition, a plurality of permanent magnets are arranged in the circumferential direction with respect to the rotor plate. However, in the boundary area between the permanent magnet portion and the rotor plate portion, the magnetic attractive force is positioned in the circumferential direction by the inclined mounting surface of the permanent magnet. It exhibits a characteristic that changes smoothly with respect to the change, and the generation of cogging torque is suppressed. As a result, the holding strength of the permanent magnet can be increased and the cogging torque can be reduced without increasing the rotor thickness or increasing the number of parts.
以下、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例1〜実施例4に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the rotor structure of an axial gap type rotating electrical machine of the present invention will be described based on Examples 1 to 4 shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
図1は実施例1のロータ構造が適用された1ロータ・2ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機を示す全体断面図、図2は実施例1のロータ構造が適用されたアキシャルギャップ型回転電機のステータを示す正面図である。
実施例1のアキシャルギャップ型回転電機は、ロータ軸1と、ロータ2と、一対のステータ3,3と、回転電機ケース4と、を備えていて、前記ロータ2と前記一対のステータ3,3とは軸方向に対向して配設されている。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall cross-sectional view showing a 1 rotor / 2 stator type axial gap rotating electrical machine to which the rotor structure of the first embodiment is applied, and FIG. 2 shows an axial gap rotating electrical machine to which the rotor structure of the first embodiment is applied. It is a front view which shows a stator.
The axial gap type rotating electrical machine according to the first embodiment includes a rotor shaft 1, a
前記ロータ軸1は、回転電機ケース4(フロント側サイドケース4a)との間に設けられた第1軸受け5と、回転電機ケース4(リヤ側サイドケース4b)との間に設けられた第2軸受け6と、によって回転自在に支持されている。このロータ軸1には、軸心油路7と、該軸心油路7に連通してフロント側のステータ3を冷却する第1径方向油路8と、前記軸心油路7に連通してリヤ側のステータ3と第2軸受け6を冷却する第2径方向油路9と、前記軸心油路7に連通して前記第1軸受け5を冷却する第3径方向油路10と、が形成されている。
The rotor shaft 1 is provided between a first bearing 5 provided between the rotating electrical machine case 4 (
前記ロータ2は、前記ロータ軸1に対し固定され、その固定位置は前記一対のステータ3,3により挟まれた位置とされる。このロータ2は、ロータ軸1に固定された強磁性体によるロータプレート11と、前記一対のステータ3,3との対向面位置に周方向に複数埋め込まれた永久磁石12,12と、を有して構成されている。そして、一対のステータ3,3から与えられる回転磁束に対し、永久磁石12,12に反力を発生させ、ロータ軸1を中心に回転するように、前記複数の永久磁石12,12は、隣接する表面磁極(N極,S極)が、互いに相違するよう配置されている。ここで、ロータ2とステータ3,3との間には、エアギャップと呼ばれる軸方向隙間が存在し、互いに接触することはない。
The
前記ステータ3,3は、前記回転電機ケース4のフロント側サイドケース4aとリヤ側サイドケース4bとにそれぞれ固定され、その固定位置は前記ロータ2の両側位置とされる。このステータ3は、前記両サイドケース4a,4bにボルト固定されるステータケース13と、積層鋼鈑によるステータコア14と、絶縁体15を介してステータコア14に巻かれたステータコイル16と、を有して構成されている。前記ステータコイル16付きステータコア14は、図2に示すように、周方向に等間隔で12個配列される。前記ステータ3には、上記構成要素以外に、前記ステータコア14の基部に設けられるコアベース17と、前記ステータコイル16への給電構造であるバスバー積層体18と、該バスバー積層体18に接続された送電端子19と、前記ステータケース13に形成された冷媒ギャラリー20と、前記ステータコイル16付きステータコア14と前記バスバー積層体18の空間を埋める樹脂モールド部21と、を有する。なお、前記送電端子19は、モータモードの場合、バッテリからの直流を、インバータを有する図外の強電ユニットを介して三相交流に変換し、この三相交流をバスバー積層体18を介してステータコイル16に給電する。また、ジェネレータモードの場合、ステータコイル16にて発電した三相交流を、インバータを有する図外の強電ユニットに給電し、強電ユニットにて直流に変換し、バッテリへ充電する。
The stators 3 and 3 are fixed to a
前記回転電機ケース4は、フロント側サイドケース4aと、リヤ側サイドケース4bと、両サイドケース4a,4bにボルト結合された外周ケース4cにより構成されている。前記フロント側サイドケース4aと前記リヤ側サイドケース4bには、図1に示すように、前記冷媒ギャラリー20に対し冷媒(例えば、冷却オイル)を供給する冷媒供給ポート22と、前記冷媒ギャラリー20においてステータ3から熱を奪った冷媒を排出する冷媒排出ポート23と、が形成されている。
The rotating
図3は実施例1のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図、図4は実施例1のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図3のA方向矢視図である。以下、実施例1のロータ構造を説明する。
前記ロータ2に配置される永久磁石12,12は、円周方向に極性(N極とS極)を交互に異ならせながらロータプレート11に複数個装着され、且つ、前記永久磁石12,12の前記ロータプレート11に対する装着面を、図4に示すように、ロータ軸方向に対して傾斜角θ1を持たせた傾斜装着面12a,12aとしている。
3 is a perspective view showing the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine of the first embodiment, and FIG. 4 is a view in the direction of arrow A in FIG. 3 showing the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine of the first embodiment. Hereinafter, the rotor structure of Example 1 will be described.
A plurality of
前記ロータプレート11には、図3に示すように、外周側から内周側に向かって切除することで、一対の傾斜嵌合面32a,32aと径方向ストッパ面32bとで3方を囲まれた磁石装着溝32を円周方向に複数形成する。
As shown in FIG. 3, the
前記永久磁石12は、前記磁石装着溝32への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面32a,32aに装着される一対の傾斜装着面12a,12aと、前記径方向ストッパ面32bに装着される内径装着面12bと、前記ロータプレート11のステータ対向面11a,11aと同一面となる磁極面12cと、を有する。
The
前記ロータ2は、一対のステータ3,3に挟まれて軸方向に対向配置され、前記ロータプレート11の磁石装着溝32に、ロータ軸1に直交するロータ中心面を互いの結合面Cとする極性の異なる一対の永久磁石12,12を嵌合している。
The
次に、作用を説明する。
従来のアキシャルギャップ型モータは、永久磁石をロータプレートの表面に装着したり、軸方向に挿入して嵌合により装着していたため、永久磁石のロータプレート装着面がロータ軸方向と一致するし、永久磁石の装着面積がロータの厚みにより制限を受けて狭くなるため、ロータプレートに対する永久磁石の保持強度が低く、磁石装着部にて剥離が発生したり、永久磁石の軸方向抜けが発生する可能性がある。
また、永久磁石がロータプレートに対し周方向に複数個配設されるが、永久磁石部分とロータプレート部分とが周方向において完全に分けられているため、永久磁石部分とロータプレート部分との境目において、磁気吸引力の差が大きく発生する。このため、ロータ位置によるステータとロータの静的な磁気吸引力の差を原因とするコギングトルクの発生が大きくなってしまう。
そして、これらの問題は、アキシャルギャップ型モータを、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等の動力源として採用しようとする場合、高速回転化や高トルク化に対する大きな課題となっている。
Next, the operation will be described.
In the conventional axial gap type motor, the permanent magnet is mounted on the surface of the rotor plate, or is inserted by fitting in the axial direction, so that the rotor plate mounting surface of the permanent magnet matches the rotor axial direction, Since the permanent magnet mounting area is limited and narrowed by the rotor thickness, the retention strength of the permanent magnet to the rotor plate is low, and peeling may occur at the magnet mounting part or the permanent magnet may be pulled out in the axial direction. There is sex.
In addition, a plurality of permanent magnets are disposed in the circumferential direction with respect to the rotor plate. However, since the permanent magnet portion and the rotor plate portion are completely separated in the circumferential direction, the boundary between the permanent magnet portion and the rotor plate portion is present. In this case, a large difference in magnetic attractive force occurs. For this reason, generation | occurrence | production of the cogging torque resulting from the difference of the static magnetic attraction force of the stator and rotor by a rotor position will become large.
And these problems are a big subject with respect to high-speed rotation and high torque, when it is going to employ | adopt an axial gap type motor as power sources, such as a hybrid vehicle and an electric vehicle, for example.
これに対し、実施例1のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造では、前記ロータ2に配置される永久磁石12,12は、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレート11に複数個装着され、且つ、前記永久磁石12,12のロータプレート11に対する装着面を、ロータ軸方向に対して傾斜角θ1を持たせた傾斜装着面12a,12aとした。
On the other hand, in the rotor structure of the axial gap type rotating electric machine according to the first embodiment, a plurality of
よって、永久磁石12,12のロータプレート装着面がロータ軸方向(磁石抜け方向)と一致しないし、永久磁石12,12の装着面積をロータ厚みを変えることなく広い面積を確保できるため、ロータプレート11に対する永久磁石12,12の保持強度が高くなる。例えば、前記傾斜角θ1を45°とした場合には、同じロータ厚で装着面積は2倍となる。
Accordingly, the rotor plate mounting surface of the
また、永久磁石12,12は、ロータプレート11に対し周方向に複数個配設されるが、永久磁石部分とロータプレート部分との境目領域においては、永久磁石12の傾斜装着面12a,12aにより、ロータ軸方向の磁石厚を減らしながらロータプレート部分へ移行してゆくというように、磁気吸引力(磁束)が周方向位置変化に対し滑らかに変化する特性を示し、コギングトルクの発生が低く抑えられる。
In addition, a plurality of
さらに、実施例1のロータ構造では、前記ロータプレート11には、外周側から内周側に向かって切除することで、一対の傾斜嵌合面32a,32aと径方向ストッパ面32bとで3方を囲まれた磁石装着溝32を円周方向に複数形成しているため、磁石装着溝32の溝加工がロータプレート11の外周側から容易に行うことができる。
Furthermore, in the rotor structure of the first embodiment, the
実施例1のロータ構造では、永久磁石12は、磁石装着溝32への嵌合により、一対の傾斜嵌合面32a,32aに装着される一対の傾斜装着面12a,12aと、径方向ストッパ面32bに装着される内径装着面12bと、ロータプレート11のステータ対向面11a,11aと同一面となる磁極面12cと、を有するため、ロータプレート11の表面に凹凸が全く形成されることなく、永久磁石12,12を一体とするロータ2を構成することができる。
In the rotor structure of the first embodiment, the
実施例1のロータ構造では、ロータ2は、一対のステータ3,3に挟まれて軸方向に対向配置され、前記ロータプレート11の磁石装着溝32に、ロータ軸1に直交するロータ中心面を互いの結合面Cとする極性の異なる一対の永久磁石12,12を嵌合しているため、ステータ対向面11a,11aを軸方向に貫く同じ磁石装着溝32に対し、一対の永久磁石12,12を嵌合するだけで、容易に軸方向両面の磁石面積を等しくすることができる。
In the rotor structure of the first embodiment, the
次に、効果を説明する。
実施例1のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) 永久磁石12,12を配置したロータ2と、ステータコア14とステータコイル16を有するステータ3,3と、を備え、前記ロータ2と前記ステータ3,3が軸方向に配設されたアキシャルギャップ型回転電機において、前記ロータ2に配置される永久磁石12,12は、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレート11に複数個装着され、且つ、前記永久磁石12,12の前記ロータプレート11に対する装着面を、ロータ軸方向に対して傾斜角θ1を持たせた傾斜装着面12a,12aとしたため、ロータ厚を拡大したり部品点数を増大することなく、永久磁石12,12の保持強度を高めることができると共に、コギングトルクを軽減することができる。
(1) Axial in which the
(2) 前記ロータプレート11には、外周側から内周側に向かって切除することで、一対の傾斜嵌合面32a,32aと径方向ストッパ面32bとで3方を囲まれた磁石装着溝32を円周方向に複数形成し、前記永久磁石12は、前記磁石装着溝32への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面32a,32aに装着される一対の傾斜装着面12a,12aと、前記径方向ストッパ面32bに装着される内径装着面12bと、前記ロータプレート11のステータ対向面11a,11aと同一面となる磁極面12cと、を有するため、磁石装着溝32の溝加工が容易であると共に、永久磁石12,12を一体とする表面凹凸の無いロータ2を構成することができる。
(2) The
(3) 前記ロータ2は、一対のステータ3,3に挟まれて軸方向に対向配置され、前記ロータプレート11の磁石装着溝32に、ロータ軸1に直交するロータ中心面を互いの結合面Cとする極性の異なる一対の永久磁石12,12を嵌合したため、同じ磁石装着溝32に対する一対の永久磁石12,12の嵌合だけで、容易に軸方向両面の磁石面積を等しくすることができる。
(3) The
実施例2は、ロータ軸方向に対する傾斜角をロータ軸直交方向に対する傾斜角よりも大きな角度に設定すると共に、磁極面を傾斜装着面として磁性の異なる永久磁石を円周方向に交互に配列した例である。 Example 2 is an example in which the inclination angle with respect to the rotor axis direction is set to be larger than the inclination angle with respect to the rotor axis orthogonal direction, and permanent magnets having different magnetism are alternately arranged in the circumferential direction with the magnetic pole surface as the inclined mounting surface. It is.
図5は実施例2のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図、図6は実施例2のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図5のA方向矢視図である。以下、実施例2のロータ構造を説明する。 FIG. 5 is a perspective view showing the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine of the second embodiment, and FIG. 6 is a view in the direction of arrow A in FIG. 5 showing the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine of the second embodiment. Hereinafter, the rotor structure of Example 2 will be described.
前記永久磁石12,12の傾斜装着面12a,12aは、ロータ軸方向に対する傾斜角θ1を、ロータ軸直交方向に対する傾斜角θ2よりも大きな角度に設定している。
The inclined mounting surfaces 12a and 12a of the
前記ロータ2は、一対のステータ3,3に挟まれて軸方向に対向配置され、前記ロータプレート11の磁石装着溝32に、図6に示すように、一対の傾斜装着面12a,12aからの距離が等しい平行中心面Dを互いの結合面とする極性の異なる一対の永久磁石12,12を嵌合している。つまり、永久磁石12,12の磁極面を、傾斜装着面12a,12aとしている。
The
そして、前記ロータプレート11の溝間部11bを挟む同じ極性による一組みの永久磁石12,12を磁石単位とし、該磁石単位の極性を交互に異ならせながら円周方向に連続して配列している。例えば、図6の場合、溝間部11bを挟むN極の一組みの永久磁石12,12により磁石単位が構成され、N極の磁石単位とS極の磁石単位とが円周方向に重なり合いを持ちながら平行中心面Dを境に交互に配列される。なお、他の構成は実施例1と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
Then, a set of
次に、作用を説明すると、実施例2のロータ構造は、永久磁石12,12の傾斜装着面12a,12aは、ロータ軸方向に対する傾斜角θ1を、ロータ軸直交方向に対する傾斜角θ2よりも大きな角度に設定している。この傾斜角関係θ1>θ2の設定により、永久磁石12に作用する軸方向の電磁力によって生じる永久磁石12とロータプレート11との界面摩擦力が大きくなり、実施例1に比べ、さらに永久磁石12,12の保持強度を高めることができる。
Next, the operation will be described. In the rotor structure of the second embodiment, the inclined mounting
前記ロータ2は、一対のステータ3,3に挟まれて軸方向に対向配置され、ロータプレート11の磁石装着溝32に、一対の傾斜装着面12a,12aからの距離が等しい平行中心面Dを互いの結合面とする極性の異なる一対の永久磁石12,12を嵌合し、且つ、ロータプレート11の溝間部11bを挟む同じ極性による一組みの永久磁石12,12を磁石単位とし、この磁石単位の極性を交互に異ならせながら円周方向に連続して配列している。これにより、円周方向に隣接する永久磁石12,12間の洩れ磁束経路(例えば、図6に示すように、N極の溝間部11bから隣のS極の溝間部11bへの磁束洩れ経路)に磁気抵抗の高い空気層が設けられることで、実施例1に比べ、洩れ磁束が低減され、トルクが増大する。
また、一組みの永久磁石12,12に作用する力(図6の矢印)が、ロータプレート11に対し互いに異なる方向に作用するので、2つの力は互いにキャンセルされる。このため、ロータプレート11の変形や振動を低減することができる。なお、他の作用は、実施例1と同様であるので説明を省略する。
The
Further, since the forces (arrows in FIG. 6) acting on the pair of
次に、効果を説明すると、実施例2のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造にあっては、実施例1の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。 Next, the effect will be described. In the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine of the second embodiment, the following effect can be obtained in addition to the effect (1) of the first embodiment.
(4) 前記永久磁石12,12の傾斜装着面12a,12aは、ロータ軸方向に対する傾斜角θ1を、ロータ軸直交方向に対する傾斜角θ2よりも大きな角度に設定したため、実施例1に比べ、さらに永久磁石12,12の保持強度を高めることができる。
(4) Since the inclined mounting
(5) 前記ロータ2は、一対のステータ3,3に挟まれて軸方向に対向配置され、前記ロータプレート11の磁石装着溝32に、一対の傾斜装着面12a,12aからの距離が等しい平行中心面Dを互いの結合面とする極性の異なる一対の永久磁石12,12を嵌合し、且つ、前記ロータプレート11の溝間部11bを挟む同じ極性による一組みの永久磁石12,12を磁石単位とし、該磁石単位の極性を交互に異ならせながら円周方向に連続して配列したため、洩れ磁束の低減によりトルクを増大できると共に、ロータプレート11の変形や振動を低減することができる。
(5) The
実施例3は、実施例2において、一対の永久磁石を半径方向から視て長方形状とした例である。 The third embodiment is an example in which the pair of permanent magnets in the second embodiment is rectangular when viewed from the radial direction.
図7は実施例3のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図、図8は実施例3のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図7のA方向矢視図である。以下、実施例3のロータ構造を説明する。
実施例3の磁石装着溝32に装着される一対の永久磁石12,12は、半径方向から視た形状が長方形状であり、前記磁石装着溝32の溝幅とほぼ一致する短辺と、前記ロータプレート11の両側に形成された一対のステータ対向面11a,11aから突出しない長辺を有する。なお、他の構成は実施例2と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 7 is a perspective view showing the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine of the third embodiment, and FIG. 8 is a view in the direction of arrow A in FIG. 7 showing the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine of the third embodiment. Hereinafter, the rotor structure of Example 3 will be described.
The pair of
次に、作用を説明すると、実施例3の磁石装着溝32に装着される一対の永久磁石12,12は、半径方向から視た形状を長方形状としたため、実施例2において、永久磁石12,12の強度上不利な三角柱の部分が排除され、永久磁石12,12の強度が確保される。また、永久磁石12,12の製造に際し、実施例2のように傾斜面を有する場合には、複雑な形状の型を要するし、材料充填にも時間を要することで、コスト増を招くのに対し、長方形状としたことで、コストの低減も行うことができる。なお、他の作用は、実施例2と同様である。
Next, the operation will be described. Since the pair of
次に効果を説明すると、実施例3のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造にあっては、実施例2の効果に加え、下記の効果を得ることができる。 Next, the effect will be described. In the rotor structure of the axial gap type rotating electric machine of the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the second embodiment.
(6) 前記磁石装着溝32に装着される一対の永久磁石12,12は、半径方向から視た形状が長方形状であり、前記磁石装着溝32の溝幅とほぼ一致する短辺と、前記ロータプレート11の両側に形成された一対のステータ対向面11a,11aから突出しない長辺を有するため、永久磁石12,12の強度を確保できると共に、コスト低減も達成することができる。
(6) The pair of
実施例4は、実施例3では永久磁石を磁石装着溝に装着するのに対し、永久磁石を磁石装着穴に装着するようにしたした例である。 The fourth embodiment is an example in which the permanent magnet is mounted in the magnet mounting groove while the permanent magnet is mounted in the magnet mounting hole in the third embodiment.
図9は実施例4のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す斜視図、図10は実施例4のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を示す図9のB−B線断面図である。以下、実施例4のロータ構造を説明する。 FIG. 9 is a perspective view showing a rotor structure of an axial gap type rotating electric machine according to the fourth embodiment, and FIG. 10 is a sectional view taken along line BB of FIG. 9 showing a rotor structure of the axial gap type rotating electric machine according to the fourth embodiment. Hereinafter, the rotor structure of Example 4 will be described.
前記ロータプレート11には、両側に形成された一対のステータ対向面11a,11aを貫通して切除することで、一対の傾斜嵌合面33a,33aと一対の径方向ストッパ面33b,33bとで4方向を囲まれた磁石装着穴33を円周方向に複数形成し、前記永久磁石12,12は、前記磁石装着穴33への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面33a,33aに装着される一対の傾斜装着面12a,12aと、前記一対の径方向ストッパ面33b,33bに装着される一対の内外径装着面12d,12eと、を有する。なお、他の構成は実施例3と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
The
次に、作用について説明すると、実施例4のロータ構造では、永久磁石12に作用する遠心力がステータプレート11自体で支持され、高回転域においてする永久磁石12のステータプレート11に対する保持強度を高めることができる。また、この場合のステータプレート11の製造方法については、無垢材からの削りだし、薄板の電磁鋼板を位相を周方向にずらして積層する、あるいは、焼結材などによって製造することが可能である。なお、他の作用は実施例3と同様であるの説明を省略する。
Next, the operation will be described. In the rotor structure of the fourth embodiment, the centrifugal force acting on the
次に効果を説明すると、実施例4のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造にあっては、実施例3の効果に加え、下記の効果を得ることができる。 Next, the effects will be described. In the rotor structure of the axial gap type rotating electric machine of the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the third embodiment.
(7) 前記ロータプレート11には、両側に形成された一対のステータ対向面11a,11aを貫通して切除することで、一対の傾斜嵌合面33a,33aと一対の径方向ストッパ面33b,33bとで4方向を囲まれた磁石装着穴33を円周方向に複数形成し、前記永久磁石12,12は、前記磁石装着穴33への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面33a,33aに装着される一対の傾斜装着面12a,12aと、前記一対の径方向ストッパ面33b,33bに装着される一対の内外径装着面12d,12eと、を有するため、高回転域においてする永久磁石12のステータプレート11に対する保持強度を高めることができる。
(7) The
以上、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造を実施例1〜実施例4に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As described above, the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine of the present invention has been described based on the first to fourth embodiments. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the claims are not limited thereto. Modifications and additions of the design are permitted without departing from the spirit of the invention according to the claims.
例えば、実施例1〜4では、1つのロータの両側にステータを有する例を示したが、片側にのみステータを有する場合には、本形状以外にも、永久磁石とロータプレートが軸方向にラップする傾斜装着面を有する形状であれば、同様の作用効果が得られる。 For example, in Examples 1 to 4, an example in which a stator is provided on both sides of one rotor has been shown. However, in the case of having a stator on only one side, in addition to this shape, a permanent magnet and a rotor plate are wrapped in the axial direction. If it has a shape having an inclined mounting surface, the same effect can be obtained.
実施例4では、実施例3において磁石装着溝に代え磁石装着穴とした例を示したが、実施例1において磁石装着溝に代え磁石装着穴としても良いし、実施例2において磁石装着溝に代え磁石装着穴としても良い。 In the fourth embodiment, the magnet mounting hole is used instead of the magnet mounting groove in the third embodiment. However, in the first embodiment, the magnet mounting hole may be used instead of the magnet mounting groove. In the second embodiment, the magnet mounting groove may be used. It is good also as a magnet mounting hole instead.
実施例1〜4では、アキシャルギャップ型回転電機として、ロータとステータとの間に軸方向のエアギャップを有する例を示したが、ロータとステータとの間には、例えば、油膜によるアキシャルギャップが存在するだけで、実質的にエアギャップが存在しないようなアキシャルギャップ型回転電機に対しても適用することができる。 In Examples 1 to 4, as an axial gap type rotating electrical machine, an example in which an axial air gap is provided between the rotor and the stator has been shown. However, for example, an axial gap by an oil film is provided between the rotor and the stator. The present invention can also be applied to an axial gap type rotating electrical machine in which there is substantially no air gap.
実施例1〜4では、アキシャルギャップ型回転電機と述べているが、それはアキシャルギャップ型モータとして適用しても良いし、また、アキシャルギャップ型ジェネレータとして適用しても良い。また、実施例1〜4では、1ロータ・2ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機への適用例を示したが、1ロータ・1ステータ型や2ロータ・1ステータ型や2ロータ・2ステータ型のアキシャルギャップ型回転電機等、ステータとロータの数が実施例とは異なるアキシャルギャップ型回転電機にも適用することができる。 In the first to fourth embodiments, an axial gap type rotating electric machine is described. However, it may be applied as an axial gap type motor, or may be applied as an axial gap type generator. In the first to fourth embodiments, an example of application to a 1 rotor / 2 stator type axial gap type rotating electrical machine has been shown. However, a 1 rotor / 1 stator type, 2 rotor / 1 stator type, 2 rotor / 2 stator type The present invention can also be applied to an axial gap type rotating electrical machine in which the number of stators and rotors is different from that of the embodiment.
1 ロータ軸
2 ロータ
3 ステータ
4 回転電機ケース
5 第1軸受け
6 第2軸受け
7 軸心油路
8 第1径方向油路
9 第2径方向油路
10 第3径方向油路
11 ロータプレート
11a ステータ対向面
12 永久磁石
12a 傾斜装着面
12b 内径装着面
12c 磁極面
12d,12e 内外径装着面
13 ステータケース
14 ステータコア
15 絶縁体
16 ステータコイル
17 コアベース
18 バスバー積層体
19 送電端子
θ1,θ2 傾斜角
32 磁石装着溝
32a 傾斜嵌合面
32b 径方向ストッパ面
33 磁石装着穴
33a 傾斜嵌合面
33b 径方向ストッパ面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記ロータに配置される永久磁石は、円周方向に極性を交互に異ならせながらロータプレートに複数個装着され、且つ、前記永久磁石の前記ロータプレートに対する装着面を、ロータ軸方向に対して傾斜角を持たせた傾斜装着面としたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。 In an axial gap type rotating electrical machine including a rotor having a permanent magnet, a stator having a stator core and a stator coil, and the rotor and the stator are disposed in an axial direction.
A plurality of permanent magnets arranged on the rotor are mounted on the rotor plate while alternately changing the polarity in the circumferential direction, and the mounting surface of the permanent magnet with respect to the rotor plate is inclined with respect to the rotor axial direction. A rotor structure for an axial gap type rotating electrical machine, characterized in that the mounting surface has an inclined mounting surface.
前記ロータプレートには、外周側から内周側に向かって切除することで、一対の傾斜嵌合面と径方向ストッパ面とで3方を囲まれた磁石装着溝を円周方向に複数形成し、
前記永久磁石は、前記磁石装着溝への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面に装着される一対の傾斜装着面と、前記径方向ストッパ面に装着される内径装着面と、前記ロータプレートのステータ対向面と同一面となる磁極面と、を有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。 In the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine according to claim 1,
The rotor plate is cut from the outer peripheral side toward the inner peripheral side, so that a plurality of magnet mounting grooves surrounded by three sides by a pair of inclined fitting surfaces and a radial stopper surface are formed in the circumferential direction. ,
The permanent magnet includes a pair of inclined mounting surfaces that are mounted on the pair of inclined fitting surfaces, an inner diameter mounting surface that is mounted on the radial stopper surface, and the rotor plate. A rotor structure for an axial gap type rotating electrical machine, comprising: a magnetic pole surface that is flush with the stator facing surface.
前記ロータは、一対のステータに挟まれて軸方向に対向配置され、
前記ロータプレートの磁石装着溝に、ロータ軸に直交するロータ中心面を互いの結合面とする極性の異なる一対の永久磁石を嵌合したことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。 In the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine according to claim 2,
The rotor is disposed between the pair of stators so as to face each other in the axial direction,
A rotor structure of an axial gap type rotating electrical machine, wherein a pair of permanent magnets having different polarities having a rotor center plane perpendicular to the rotor axis as a coupling surface are fitted in the magnet mounting groove of the rotor plate.
前記永久磁石の傾斜装着面は、ロータ軸方向に対する傾斜角を、ロータ軸直交方向に対する傾斜角よりも大きな角度に設定したことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。 In the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine according to claim 2 or 3,
The rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine, wherein the inclined mounting surface of the permanent magnet has an inclination angle with respect to the rotor axis direction larger than an inclination angle with respect to the rotor axis orthogonal direction.
前記ロータは、一対のステータに挟まれて軸方向に対向配置され、
前記ロータプレートの磁石装着溝に、一対の傾斜装着面からの距離が等しい平行中心面を互いの結合面とする極性の異なる一対の永久磁石を嵌合し、且つ、前記ロータプレートの溝間部を挟む同じ極性による一組みの永久磁石を磁石単位とし、該磁石単位の極性を交互に異ならせながら円周方向に連続して配列したことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。 In the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine according to claim 4,
The rotor is disposed between the pair of stators so as to face each other in the axial direction,
A pair of permanent magnets having different polarities, each having a parallel center plane with the same distance from the pair of inclined mounting surfaces as the coupling surfaces, are fitted in the magnet mounting grooves of the rotor plate, and the groove portion of the rotor plate A rotor structure of an axial gap type rotating electrical machine, wherein a pair of permanent magnets having the same polarity sandwiching the magnet is used as a magnet unit, and the magnet units are continuously arranged in the circumferential direction with different polarities.
前記磁石装着溝に装着される一対の永久磁石は、半径方向から視た形状が長方形状であり、前記磁石装着溝の溝幅とほぼ一致する短辺と、前記ロータプレートの両側に形成された一対のステータ対向面から突出しない長辺を有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。 In the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine according to claim 4 or 5,
The pair of permanent magnets mounted in the magnet mounting groove has a rectangular shape when viewed from the radial direction, and is formed on both sides of the rotor plate and a short side substantially matching the groove width of the magnet mounting groove. A rotor structure of an axial gap type rotating electrical machine having a long side that does not protrude from a pair of stator facing surfaces.
前記ロータプレートには、両側に形成された一対のステータ対向面を貫通して切除することで、一対の傾斜嵌合面と一対の径方向ストッパ面とで4方向を囲まれた磁石装着穴を円周方向に複数形成し、
前記永久磁石は、前記磁石装着穴への嵌合により、前記一対の傾斜嵌合面に装着される一対の傾斜装着面と、前記一対の径方向ストッパ面に装着される一対の内外径装着面と、を有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造。 In the rotor structure of the axial gap type rotating electrical machine according to claim 1,
The rotor plate has a magnet mounting hole surrounded in four directions by a pair of inclined fitting surfaces and a pair of radial stopper surfaces by cutting through a pair of stator facing surfaces formed on both sides. Form multiple in the circumferential direction,
The permanent magnet has a pair of inclined mounting surfaces mounted on the pair of inclined fitting surfaces and a pair of inner and outer diameter mounting surfaces mounted on the pair of radial stopper surfaces by fitting into the magnet mounting holes. And a rotor structure for an axial gap type rotating electrical machine.
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