JP2006211826A - Embedded magnet type rotor - Google Patents

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Norisada Nishiyama
典禎 西山
Shizuka Yokote
静 横手
Hiroshi Murakami
浩 村上
Yoshitaka Tsunoda
吉隆 角田
Naoaki Morino
修明 森野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce cogging torque and torque pulsation by suppressing the decrease of effective magnetic flux without elongating a rotor, in an embedded magnet type motor. <P>SOLUTION: This rotor has such a configuration that a plurality of rotor core blocks, which are made of stacked rotor core sheets consisting of magnetic material and in which permanent magnets are to be arranged, are stacked axially within, each having an angle in its rotational angle. Between them, an intermediate rotor core sheet is stacked. It has such form that it consists of magnetic material and has a plurality of holes, and that slender bridge parts constituted of intermediates between the periphery and the holes are slid in stages from the rotor core block in the first stage to the rotor core block in the second stage. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、小型高効率で低振動低騒音性が要求される、コンプレッサ用、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等に用いられる永久磁石型モータに関する。   The present invention relates to a permanent magnet type motor used for a compressor, an electric vehicle, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, etc., which is small and highly efficient and requires low vibration and low noise.

従来の埋め込み磁石型モータは、磁石によるマグネットトルクに加え、ロータ内部に永久磁石を配することで磁気突極性を持たせたリラクタンストルクを利用しており、小型、高トルク、高効率といった特徴を有する。しかし、マグネットトルクとリラクタンストルクを用いるため、トルク脈動が大きくなる傾向にある。（例えば、特許文献１参照）
トルク脈動の低減策として、複数のロータコアブロックを軸方向に角度を持たせて積層することで、疑似スキューの効果をねらったものがある。 Conventional embedded magnet type motors use reluctance torque with magnetic saliency by arranging permanent magnets inside the rotor in addition to magnet torque by magnets, and have features such as small size, high torque, and high efficiency. Have. However, since magnet torque and reluctance torque are used, torque pulsation tends to increase. (For example, see Patent Document 1)
As a measure for reducing the torque pulsation, there is one that aims at the effect of pseudo skew by stacking a plurality of rotor core blocks with an angle in the axial direction.

また、複数のロータコアブロックを軸方向に角度を持たせて積層し、ロータコアブロックの間に非磁性体からなる薄板をはさみ込んでロータブロック間の洩れ磁束を低減し、鎖交磁束の低下なく、小型高トルクの特徴を有するモータがある。
特開平１１−１２２８５２号公報 In addition, a plurality of rotor core blocks are laminated at an angle in the axial direction, and a thin plate made of a non-magnetic material is sandwiched between the rotor core blocks to reduce leakage magnetic flux between the rotor blocks, without reducing interlinkage magnetic flux, There are small motors with high torque characteristics.
JP-A-11-122852

解決しようとする課題点は、埋め込み磁石型モータにおいて、ロータを長大化することなく有効磁束の低減を抑えて、コギングトルクおよびトルク脈動を低減することが困難な点である。   The problem to be solved is that in an embedded magnet type motor, it is difficult to reduce cogging torque and torque pulsation by suppressing reduction of effective magnetic flux without increasing the length of the rotor.

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ロータ内部に永久磁石を配した磁性体からなるロータコアシートを積層した複数のロータコアブロックを、各々が回転方向に角度を持って軸方向に積層した構成で、その間に磁性体からなり複数の穴を有し、外周と穴とのすきまで構成された細いブリッジ部を１段目のロータコアブロックから２段目のロータコアブロックに向けて段階的にずらした形状である間ロータコアシートを積層した構成からなることを主な特徴とするものである。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is directed to a plurality of rotor core blocks in which a rotor core sheet made of a magnetic material in which a permanent magnet is arranged in a rotor is laminated. With a plurality of holes between them, and a narrow bridge part that extends to the gap between the outer periphery and the holes is directed from the first-stage rotor core block to the second-stage rotor core block. The main feature is that the rotor core sheet is laminated while the shape is shifted.

請求項２に係る発明は、請求項１記載の埋め込み磁石型ロータにおいて、永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間は最大外径よりも小さい形状であるロータコアシートを積層したロータコアブロックと間ロータコアシートとしたことを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the embedded magnet type rotor according to the first aspect, an arc that coincides with the axial center is set as the maximum outer diameter at the magnetic pole central portion of the permanent magnet, and the gap between the magnetic poles is smaller than the maximum outer diameter. A rotor core block in which a certain rotor core sheet is laminated and an intermediate rotor core sheet are used.

請求項３に係る発明は、請求項１記載の埋め込み磁石型ロータにおいて、永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間近傍は軸中心と一致した円弧を最小外径とし、最小外径と最大外径とを曲線でつなげた外形となるロータコアシートを積層したロータコアブロックと間ロータコアシートとしたことを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, in the embedded magnet type rotor according to the first aspect, an arc that coincides with the center of the axis is set as the maximum outer diameter at the magnetic pole central portion of the permanent magnet, and an arc that coincides with the axis center is formed between the magnetic poles. A rotor core block having a minimum outer diameter and a rotor core sheet having an outer shape obtained by connecting the minimum outer diameter and the maximum outer diameter with a curve, and an intermediate rotor core sheet are provided.

請求項４に係る発明は、請求項１記載の埋め込み磁石型ロータにおいて、ロータ内部に永久磁石を配した外径が円形からなるロータコアブロック１と、ロータ内部に永久磁石を配した磁極中央部が軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間は最大外径よりも小さい形状からなるロータコアブロック２を回転方向に角度を持って軸方向に積層した構成を特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the embedded magnet type rotor according to the first aspect, the rotor core block 1 having a circular outer diameter in which the permanent magnet is disposed inside the rotor, and the magnetic pole central portion in which the permanent magnet is disposed in the rotor. A feature of the present invention is that the rotor core block 2 having a shape smaller than the maximum outer diameter is formed by laminating the rotor core block 2 in the axial direction with an angle in the rotation direction.

請求項５に係る発明は、請求項２記載の埋込み磁石型ロータにおいて、永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径の範囲が電気角で５４°から６６°、最大外径と最小外径との差がエアギャップの７５％以上であるロータコアシートを積層したロータコアブロックと間ロータコアシートとしたことを特徴とするものである。   The invention according to claim 5 is the embedded magnet type rotor according to claim 2, wherein an arc that coincides with the center of the axis is formed in the central part of the magnetic pole of the permanent magnet, and the maximum outer diameter ranges from 54 ° to 66 ° in electrical angle. A rotor core block in which a rotor core sheet having a difference between an outer diameter and a minimum outer diameter of 75% or more of an air gap is laminated, and an inter-rotor core sheet.

請求項６に係る発明は、請求項３記載の埋込み磁石型ロータにおいて、永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径の範囲が電気角で５４°から６６°、磁極間近傍は軸中心と一致した円弧を最小外径の範囲が電気角で１５°から２０°とし、最大外径と最小外径との差がエアギャップの７５％以上としたことを特徴とするものである。   The invention according to claim 6 is the embedded magnet type rotor according to claim 3, wherein an arc that coincides with the center of the shaft has a maximum outer diameter range of 54 ° to 66 ° in electrical angle at the magnetic pole central portion of the permanent magnet. In the vicinity of the arc, an arc that coincides with the axis center has a minimum outer diameter range of 15 ° to 20 ° in electrical angle, and a difference between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter is 75% or more of the air gap. Is.

本発明の埋め込み磁石型ロータは、上記構成を有し、ロータコアブロックが回転方向に角度を持って軸方向に積層した構成で疑似スキューの効果によりトルク脈動を低減する。また、ロータコアブロック間には磁性体からなるロータコアシートを複数積層し、そのロータコアシートは、外周部の肉厚の細いブリッジ部を１段目のロータコアブロックから２段目のロータコアブロックに向けて段階的にずらした形状とした構成であり、軸方向洩れ磁束を低減するとともに、ロータコアブロック間の間ロータコアを磁路としても活用しトルクに寄与することができ、簡易な構成で小型、高トルク、高効率な埋め込み磁石型モータを提供することができる。また、永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間は最大外径よりも小さいことにより、ステータとのエアギャップを不等ギャップとしたことで、エアギャップの磁束密度分布を正弦波状とすることができ、誘起電圧波形も正弦波状になり、正弦波状の電流でモータ駆動することで、トルク脈動がを低減することができる。また、ロータコア外形の磁極間近傍は軸中心と一致した円弧とすることで、ロータコアを回転方向に角度を変えて積層する際、磁性体からなるロータコアシート外周部の磁石穴とで構成されたブリッジ部での重なりを少なくすることができ、洩れ磁束を低減でき高トルクである。また、外径が円形からなるロータコアブロック１と、ロータ内部に永久磁石を配した磁極中央部が軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間は最大外径よりも小さい形状からなるロータコアブロック２とで構成することにより、平均トルクとトルク脈動とをバランスよく設計することが可能であり、要求仕様に応じたモータを提供することが容易にできるという効果を有する。   The embedded magnet type rotor of the present invention has the above-described configuration, and reduces the torque pulsation due to the effect of pseudo skew in a configuration in which the rotor core block is laminated in the axial direction with an angle in the rotational direction. Further, a plurality of rotor core sheets made of a magnetic material are laminated between the rotor core blocks, and the rotor core sheets are stepped from the first-stage rotor core block toward the second-stage rotor core block with the thin outer peripheral bridge portion. It is a configuration that is shifted in shape, and it can reduce the axial leakage magnetic flux and can also contribute to torque by utilizing the rotor core as a magnetic path between the rotor core blocks. A highly efficient embedded magnet type motor can be provided. In addition, an arc that coincides with the center of the axis at the magnetic pole center of the permanent magnet has a maximum outer diameter, and the gap between the magnetic poles is smaller than the maximum outer diameter. Can be made sinusoidal, the induced voltage waveform is also sinusoidal, and the torque pulsation can be reduced by driving the motor with a sinusoidal current. In addition, the vicinity of the magnetic poles in the outer shape of the rotor core is an arc that matches the center of the axis, so that when the rotor core is stacked at different angles in the rotational direction, the bridge is composed of magnet holes on the outer periphery of the rotor core sheet made of magnetic material. The overlap at the part can be reduced, the leakage magnetic flux can be reduced and the torque is high. Further, the rotor core block 1 having a circular outer diameter, and a rotor core having a shape in which the central part of the magnetic pole in which the permanent magnet is arranged inside the rotor coincides with the axial center is the maximum outer diameter, and the gap between the magnetic poles is smaller than the maximum outer diameter. By configuring with the block 2, it is possible to design the average torque and the torque pulsation in a well-balanced manner, and it is possible to easily provide a motor according to the required specifications.

以下に、本発明の実施の形態を説明する。
ロータ内部に永久磁石を配した磁性体からなるロータコアシートを積層した複数のロータコアブロックを、各々のロータコアブロックが回転方向に角度を持って軸方向に積層した構成で、その間に外周部の肉厚の細いブリッジ部を１段目のロータコアブロックから２段目のロータコアブロックに向けて段階的にずらした形状である磁性体からなる間ロータコアシートを積層した構成とし、ロータコアブロックが回転方向に角度を持って軸方向に積層した構成で疑似スキューの効果によりトルク脈動を低減し、ロータコアブロック間には、磁性体からなるロータコアシートを用いて、軸方向の洩れ磁束を低減しているので、ロータコアブロック間の間ロータコアを磁路としても活用しトルクに寄与することができ、簡易な構成で小型、高トルク、高効率な埋め込み磁石型モータを提供することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
A structure in which a plurality of rotor core blocks in which a rotor core sheet made of a magnetic material in which a permanent magnet is arranged inside a rotor is laminated, each rotor core block is laminated in an axial direction with an angle in the rotation direction, and the thickness of the outer peripheral portion therebetween The rotor core sheet is laminated between the first rotor core block and the second rotor core block. The rotor core sheet is laminated, and the rotor core block has an angle in the rotational direction. Since the structure is laminated in the axial direction, the torque pulsation is reduced by the effect of pseudo skew, and the rotor core sheet made of a magnetic material is used between the rotor core blocks to reduce the axial leakage flux. The rotor core can also be used as a magnetic path to contribute to torque, and is small in size and high torque with a simple configuration It is possible to provide a highly efficient interior permanent magnet motor.

本願の第１の実施例を図１を用いて説明する。１、２は磁性体からなるロータコアシートを積層したロータコアブロックであり、各々のロータコアブロックは積層方向に同じ形状であり、複数の穴に永久磁石４を配している。ロータコアブロック１とロータコアブロック２は回転方向に１０Ａで示した角度を持って軸方向に積層しており、その間に磁性体からなる複数のコアシートを積層した間コア３を配する。図２はロータコアブロック１の平面図である。磁石４を挿入する穴５の角部はロータコアシート１の外周と細いブリッジ部Ｂを構成する。ブリッジ部Ｂはロータコアシートの強度を確保しつつ細い寸法としている。
ブリッジ部Ｂは磁気飽和により隣り合う磁極間の磁束の洩れを抑制している。
図３はロータコアブロック２の平面図であり、同様に肉厚の細いブリッジ部Ｂの磁気飽和により隣り合う磁極間の磁束の洩れを抑制している。ブリッジ部Ｂは磁気飽和により洩れ磁束を抑制していることで、隣接する磁極間の境を構成している。
図１に示すように、本実施例は、磁極間を構成する肉厚の細いブリッジ部がロータコアブロック１、２で、回転方向にずらして積層する構成であり、疑似スキューの効果によりトルク脈動が低減される。 A first embodiment of the present application will be described with reference to FIG. Reference numerals 1 and 2 denote rotor core blocks in which rotor core sheets made of a magnetic material are stacked. Each rotor core block has the same shape in the stacking direction, and permanent magnets 4 are arranged in a plurality of holes. The rotor core block 1 and the rotor core block 2 are laminated in the axial direction at an angle indicated by 10A in the rotational direction, and the core 3 is disposed between the laminated core sheets made of magnetic materials. FIG. 2 is a plan view of the rotor core block 1. The corner of the hole 5 into which the magnet 4 is inserted constitutes the outer periphery of the rotor core sheet 1 and a narrow bridge portion B. The bridge portion B has a thin dimension while ensuring the strength of the rotor core sheet.
The bridge portion B suppresses leakage of magnetic flux between adjacent magnetic poles due to magnetic saturation.
FIG. 3 is a plan view of the rotor core block 2, and similarly, leakage of magnetic flux between adjacent magnetic poles is suppressed by magnetic saturation of the bridge portion B having a small thickness. The bridge part B constitutes a boundary between adjacent magnetic poles by suppressing the leakage magnetic flux by magnetic saturation.
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the thin bridge portion between the magnetic poles is laminated in the rotor core blocks 1 and 2 while being shifted in the rotational direction, and torque pulsation is generated by the effect of the pseudo skew. Reduced.

ロータコアブロックの疑似スキュー角は、各々のロータコアブロックのトルク波形から脈動を打ち消す位相角に設定される。一般に永久磁石型３相モータのトルク脈動は、電気角で６０°周期となり、その半周期の電気角３０°ずらして重ねあわせることが有効である。本実施例は６極であり、電気角３０°は機械角１０°に相当するが、モータの駆動電流位相により最適な角度が機械角１０°に限らないため、磁界解析、実験により最適な角度とすることが良い。   The pseudo skew angle of the rotor core block is set to a phase angle that cancels the pulsation from the torque waveform of each rotor core block. In general, the torque pulsation of a permanent magnet type three-phase motor has an electrical angle of 60 ° cycle, and it is effective to overlap the half cycle by shifting the electrical angle by 30 °. In this embodiment, there are 6 poles, and an electrical angle of 30 ° corresponds to a mechanical angle of 10 °. However, the optimum angle is not limited to a mechanical angle of 10 ° due to the motor drive current phase. It is good to do.

このように大きな角度をずらしてロータコアブロックを積層すると、ロータコアブロック間で軸方向の洩れ磁束が発生するおそれがある。軸方向磁束洩れについて図４を用いて説明する。   If the rotor core blocks are stacked at such a large angle, an axial leakage magnetic flux may be generated between the rotor core blocks. The axial magnetic flux leakage will be described with reference to FIG.

図４は、ロータコアブロック１とロータコアブロック２とを重ねて描いた図であり、ロータコアブロック１を実線、ロータコアブロック２を波線で示す。ロータコアブロック２のロータコアシートにハッチングをしている。ロータコアは、肉厚の細いブリッジ間に磁極が構成される。ロータコアブロック１の磁極をＮ１、Ｓ１で示す。同様にロータコアブロック２の磁極をＮ２、Ｓ２で示す。ここで、Ｃで示したＮ１に対してＮ２の回転方向のずれ部分は、本実施例では、機械角で７．５°から１２．５°、とりわけ１０°が好ましい。Ｃの部分が大きいためロータコアブロック１と２との境ではＮ２とＳ１とが重なり磁性体であるロータコアブロックを通じて軸方向の磁束洩れが生じることになり、このままロータコアブロックを直接積層すると軸方向磁束の洩れにより有効磁束が低減しトルクも低減することになる。
ロータコアブロック間の磁束洩れを低減するためには、間を空隙とするか非磁性材を用いることが必要となる。しかし、ロータコアは、その外周に同心状のエアギャップを介したステータコアとでモータを構成する。ステータコアと対向したロータの中央部に空隙または、非磁性材を配することは、磁路を有効活用していないことになり、モータの小型化という点で好ましくない。 FIG. 4 is a diagram in which the rotor core block 1 and the rotor core block 2 are drawn so as to overlap each other, and the rotor core block 1 is indicated by a solid line and the rotor core block 2 is indicated by a wavy line. The rotor core sheet of the rotor core block 2 is hatched. In the rotor core, magnetic poles are formed between thin bridges. The magnetic poles of the rotor core block 1 are denoted by N1 and S1. Similarly, the magnetic poles of the rotor core block 2 are denoted by N2 and S2. Here, the shift portion in the rotational direction of N2 with respect to N1 indicated by C is preferably a mechanical angle of 7.5 ° to 12.5 °, particularly 10 ° in this embodiment. Since the portion C is large, N2 and S1 overlap at the boundary between the rotor core blocks 1 and 2, and magnetic flux leakage occurs in the axial direction through the rotor core block, which is a magnetic material. Leakage reduces effective magnetic flux and torque.
In order to reduce magnetic flux leakage between the rotor core blocks, it is necessary to make a gap or use a nonmagnetic material. However, the rotor core constitutes a motor with a stator core via a concentric air gap on the outer periphery thereof. Arranging a gap or a non-magnetic material in the central portion of the rotor facing the stator core is not preferable in terms of miniaturization of the motor because the magnetic path is not effectively used.

そこで、ロータコアブロックを回転方向にずらして積層して、ロータ軸方向の磁束洩れを低減して、かつ有効な磁路を確保するためにロータコアブロック間に磁性体からなる間コアを配することが有効である。その構成について、図５を用いて説明する。
図５は、ロータコアブロック１と２との角度が小さい場合であり、Ｄで示したＮ１に対してＮ２の回転方向ずれ部分が小さく、図４にみられたＮ極とＳ極との重なりがなく軸方向の磁束の洩れが生じない。
ロータコアブロック間に、図５に示した回転方向の角度を小さくした間コアシートを用いることで軸方向洩れ磁束を低減できる。
即ち、ロータ内部に永久磁石を配した磁性体からなるロータコアシートを積層した複数のロータコアブロックを、各々のロータコアブロックが回転方向に角度を持って軸方向に積層した構成で、その間に外周部の肉厚の細いブリッジ部を１段目がロータコアブロックから、２段目のロータコアブロックに向けて段階的にずらした形状である磁性体からなる間ロータコアシートを積層した構成とすることで、ロータコアブロック間の軸方向磁束洩れ抑制でき、また、磁性体のコアであるので磁路としても有効でありロータを長大化することなく小型で高トルク高効率な磁石型同期モータを提供することができる。 Therefore, the rotor core blocks may be stacked while being shifted in the rotational direction to reduce the magnetic flux leakage in the rotor axial direction and to arrange the core between the rotor core blocks while being made of a magnetic material in order to ensure an effective magnetic path. It is valid. The configuration will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows a case where the angle between the rotor core blocks 1 and 2 is small, and the rotational direction shift portion of N2 is small with respect to N1 indicated by D, and the overlap between the N pole and the S pole seen in FIG. There is no leakage of magnetic flux in the axial direction.
An axial leakage magnetic flux can be reduced by using a core sheet between the rotor core blocks while reducing the rotation direction angle shown in FIG.
That is, a plurality of rotor core blocks in which a rotor core sheet made of a magnetic material having permanent magnets arranged in a rotor is laminated, and each rotor core block is laminated in the axial direction with an angle in the rotation direction. The rotor core block is configured by laminating the rotor core sheet between the thin bridge portions made of a magnetic material in which the first stage is gradually shifted from the rotor core block toward the second stage rotor core block. The magnetic flux leakage can be suppressed, and since it is a magnetic core, it is effective as a magnetic path, and a small-sized, high-torque, high-efficiency magnetic synchronous motor can be provided without increasing the length of the rotor.

本願の第２の実施例を図６を用いて説明する。
第１の実施例でのロータコアブロック、間コアの外径が、図２、図３に示したように円形であっても効果があるが、本実施例では、図６に示すように、ロータコアの外周形状が円形ではなく、永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間近傍は最大外径よりも小さい形状であるロータコアシートを積層したロータコアブロックと間ロータコアシートとしている。図６でＲ１で示した箇所が、永久磁石の磁極中央部にて軸中心と一致した円弧を最大外径としている。磁極間は最大径よりも小さい形状であり、ステータ内径が円形の場合エアギャップが不等ギャップとなる。磁極間部のエアギャップが広いことで、磁極の切り替わりが滑らかになり、エアギャップの磁束密度分布を正弦波状とすることができるので、誘起電圧波形も正弦波状になる。正弦波状の電流でモータ駆動することで、トルク脈動を低減することができる。実験ではＲ１が電気角で５４°から６６°、最大外径と最小外径との差がエアギャップの７５％以上で好ましい結果が得られた。 A second embodiment of the present application will be described with reference to FIG.
Even if the outer diameter of the rotor core block and the inter-core in the first embodiment is circular as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the rotor core is effective in this embodiment as shown in FIG. The outer peripheral shape of the permanent magnet is not circular, and the rotor core block is formed by stacking a rotor core sheet that has a maximum outer diameter in the center of the magnetic pole of the permanent magnet, and the vicinity of the magnetic pole is smaller than the maximum outer diameter. The rotor core sheet is used. The portion indicated by R1 in FIG. 6 has a maximum outer diameter of an arc that coincides with the center of the axis at the magnetic pole central portion of the permanent magnet. The gap between the magnetic poles is smaller than the maximum diameter. When the stator inner diameter is circular, the air gap becomes an unequal gap. Since the air gap between the magnetic poles is wide, the switching of the magnetic poles becomes smooth, and the magnetic flux density distribution in the air gap can be made sinusoidal, so that the induced voltage waveform also becomes sinusoidal. Torque pulsation can be reduced by driving the motor with a sinusoidal current. In the experiment, a favorable result was obtained when R1 was an electrical angle of 54 ° to 66 ° and the difference between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter was 75% or more of the air gap.

このように、ロータ内部に永久磁石を配した磁性体からなる永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間近傍は最大外径よりも小さい形状であるロータコアシートを積層した複数のロータコアブロックを、各々のロータコアブロックが回転方向に角度を持って軸方向に積層した構成で、その間に外周部の肉厚の細いブリッジ部を１段目がロータコアブロックから、２段目のロータコアブロックに向けて段階的にずらした形状である磁性体からなる間ロータコアシートを積層した構成により、トルク脈動の小さい低振動低騒音なで高トルク高効率な磁石型同期モータを提供することができる。   In this way, the rotor core has a shape in which the arc that coincides with the center of the axis is the maximum outer diameter at the center of the magnetic pole of the permanent magnet made of a magnetic material in which the permanent magnet is arranged inside the rotor, and the vicinity between the magnetic poles is smaller than the maximum outer diameter. A plurality of rotor core blocks in which sheets are laminated, and each rotor core block is laminated in the axial direction with an angle in the rotational direction, and a thin bridge portion on the outer peripheral portion between the first stage is from the rotor core block, A magnetic core synchronous motor with low torque, low vibration, low noise, high torque, and high efficiency, with a structure in which the rotor core sheets are laminated while being made of a magnetic material that is shifted stepwise toward the second stage rotor core block. Can be provided.

本願の第３の実施例を図７を用いて説明する。
第１の実施例でのロータコアブロック、間コアの外径が、図６に示したように円形であっても効果があるが、本実施例では、図７に示すように、ロータコアの外周形状が円形ではなく、永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間近傍は軸中心と一致した円弧を最小外径とし、最小外形と最大外径とを曲線でつなげた外形となるロータコアシートを積層したロータコアブロックと間ロータコアシートとしたこととしている。図７にＲ１で示した箇所が、永久磁石の磁極中央部にで軸中心と一致した円弧を最大外径としている。Ｒ２で示した箇所が、磁極間近傍で軸中心と一致した円弧を最小外径としている箇所を示す。 A third embodiment of the present application will be described with reference to FIG.
Even if the outer diameter of the rotor core block and the inter-core in the first embodiment is circular as shown in FIG. 6, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the outer peripheral shape of the rotor core is effective. Is not circular, but the arc that matches the axis center is the maximum outer diameter at the center of the magnetic pole of the permanent magnet, the arc that matches the axis center is the minimum outer diameter near the pole, and the minimum and maximum outer diameters are curved. It is assumed that the rotor core block and the rotor core sheet between which the rotor core sheets that are connected together are laminated. In FIG. 7, the portion indicated by R <b> 1 has a maximum outer diameter of an arc that coincides with the axial center at the magnetic pole central portion of the permanent magnet. A portion indicated by R2 indicates a portion having a circular arc that coincides with the axis center in the vicinity between the magnetic poles as the minimum outer diameter.

実施例２と同様に磁極間近傍は最大径よりも小さい形状であり、ステータ内径が円形の場合エアギャップが不等ギャップとなる。磁極間近傍部のエアギャップが広いことで、磁極の切り替わりが滑らかになり、エアギャップの磁束密度分布を正弦波状とすることができるので、誘起電圧波形も正弦波状になる。正弦波状の電流でモータ駆動することで、トルク脈動を低減することができる。
実験ではＲ１が電気角で５４°から６６°、Ｒ２は回転方向にずらしてもブリッジ部の細さに変化のない１５°から２０°とし、最大外径と最小外径との差がエアギャップの７５％以上で好ましい結果が得られた。
このように、磁極間近傍の形状を軸中心と一致した円弧を最小外径としているので、回転方向にずらして積層したロータコアブロックの磁石３４を挿入する穴３５とロータコアシート３１Ａの肉厚の細いブリッジ部が一定の細い寸法を保つこととなり、間コアを含むロータコアブロックでも軸方向の洩れ磁束を低減することにさらに有効である。
よって、トルク脈動の小さい低振動低騒音なで高トルク高効率な磁石型同期モータを提供することができる。 Similar to the second embodiment, the vicinity between the magnetic poles is smaller than the maximum diameter, and the air gap becomes an unequal gap when the stator inner diameter is circular. Since the air gap in the vicinity between the magnetic poles is wide, the switching of the magnetic poles becomes smooth and the magnetic flux density distribution in the air gap can be made sinusoidal, so that the induced voltage waveform also becomes sinusoidal. Torque pulsation can be reduced by driving the motor with a sinusoidal current.
In the experiment, R1 is an electrical angle of 54 ° to 66 °, and R2 is 15 ° to 20 ° with no change in the thinness of the bridge even if it is shifted in the rotational direction. The difference between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter Preferred results were obtained at 75% or more.
As described above, since the arc in the vicinity of the magnetic poles has an arc that coincides with the axial center as the minimum outer diameter, the hole 35 for inserting the magnet 34 of the rotor core block laminated in the rotational direction and the rotor core sheet 31A are thin. The bridge portion maintains a certain thin dimension, and even in the rotor core block including the intermediate core, it is further effective in reducing the axial leakage magnetic flux.
Therefore, it is possible to provide a high-torque, high-efficiency magnet-type synchronous motor with low vibration, low noise and small torque pulsation.

本願の第４の実施例を図３、図７を用いて説明する。
第１の実施例でのロータコアブロック１を図７に示したロータコアの外周形状が円形ではなく、永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間近傍は軸中心と一致した円弧を最小外径とし、最大外径とを曲線としたロータコアシートを積層し、ロータコアブロック２を図３に示した外径が円形であるロータコアシートを積層し、ロータコアブロックの間コアは、外径が円形である外周部の肉厚の細いブリッジ部を１段目がロータコアブロックから、２段目のロータコアブロックに向けて段階的にずらした形状である。 A fourth embodiment of the present application will be described with reference to FIGS.
In the rotor core block 1 of the first embodiment, the outer peripheral shape of the rotor core shown in FIG. 7 is not circular, but the arc that coincides with the axis center is the maximum outer diameter at the magnetic pole central portion of the permanent magnet, A rotor core sheet having a circular arc that coincides with the center as a minimum outer diameter and a curve with the maximum outer diameter as a curve is laminated, and the rotor core block 2 is laminated with a rotor core sheet having the circular outer diameter shown in FIG. The core has a shape in which a thin bridge portion at the outer peripheral portion having a circular outer diameter is shifted stepwise from the rotor core block toward the second rotor core block.

間コアの外径を円形としたが、ロータコアブロック１から２にかけてロータ外径を段階的に変化させることが好ましい。また、間コアの外形が、図７に示した永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間近傍は軸中心と一致した円弧を最小外径とし、最大外径とを曲線とした形状であっても良い。
外形が永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間近傍は軸中心と一致した円弧を最小外径とし最大外径とを曲線としたロータコアブロック１は、
正弦波状となるのでトルク脈動が小さい。
外形が円形のロータコアブロック２は、ロータコアブロック１と比較してトルク脈動が大きいが、平均トルクが大きい。
このように、形状がことなり、トルクと特性の異なるロータコアブロックを用いる構成により、要求仕様に合わせて、小型高効率で低振動低騒音なロータを容易に実現することができる。 Although the outer diameter of the intermediate core is circular, it is preferable to change the rotor outer diameter stepwise from the rotor core blocks 1 to 2. In addition, the outer shape of the core is the maximum outer diameter of the arc that matches the axis center at the center of the magnetic pole of the permanent magnet shown in FIG. The outer diameter may be a curved shape.
A rotor core block 1 whose outer shape has a circular arc that coincides with the center of the axis at the center of the magnetic pole of the permanent magnet, has a maximum outer diameter in the vicinity of the magnetic pole, and has a minimum outer diameter and a maximum outer diameter that curves along the axis.
Torque pulsation is small because it is sinusoidal.
The rotor core block 2 having a circular outer shape has a larger torque pulsation than the rotor core block 1, but a larger average torque.
As described above, a configuration using a rotor core block having a different shape and different characteristics from torque can easily realize a small, high-efficiency, low-vibration, low-noise rotor according to required specifications.

また、ロータコアブロックの積層は、２段に限ることなく、３段以上でも良い。ロータコアブロックは永久磁石を有するがロータコアブロック全長に磁石を有する限りではなく、永久磁石がロータコアブロックよりも短くても良い。ロータコアブロックの間コアは磁石を有しないので、マグネットトルクよりもリラクタンストルク主体となり、磁石を有するロータコアブロックと磁石を有しない間コアとの積厚の割合を変えることで、要求仕様に応じたトルク特性を実現することができる。
間コアのブリッジ部は、磁石が無い分強度に余裕ができ、その分細くすることで、軸方向洩れ磁束を低減することはさらに効果的である。 Further, the lamination of the rotor core block is not limited to two stages, and may be three or more stages. The rotor core block has a permanent magnet, but is not limited to having a magnet in the entire length of the rotor core block, and the permanent magnet may be shorter than the rotor core block. Since the core does not have magnets between the rotor core blocks, it is mainly reluctance torque rather than magnet torque, and the torque according to the required specifications is changed by changing the ratio of the thickness of the rotor core block having magnets and the core while not having magnets. Characteristics can be realized.
The bridge portion of the intermediate core has a sufficient strength due to the absence of a magnet, and it is more effective to reduce the axial leakage magnetic flux by making it thinner by that amount.

本発明は、簡単な構成でトルク脈動を低減した小型高出力高効率な埋め込み磁石型モータを実現できるため、コンプレッサ、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車用等の同期型モータとして有用である。   The present invention can realize a small, high-output, high-efficiency embedded magnet type motor with a simple configuration and reduced torque pulsation, and is therefore useful as a synchronous motor for compressors, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and the like.

本発明の第１の実施例を示す斜視図The perspective view which shows 1st Example of this invention 本発明の第１の実施例を示すロータコアブロック１の平面図The top view of the rotor core block 1 which shows 1st Example of this invention 本発明の第１の実施例を示すロータコアブロック２の平面図The top view of the rotor core block 2 which shows the 1st Example of this invention 本発明の第１の実施例の説明図Explanatory drawing of 1st Example of this invention 本発明の第１の実施例の説明図Explanatory drawing of 1st Example of this invention 本発明の第２の実施例を示す断面図Sectional drawing which shows 2nd Example of this invention 本発明の第３の実施例を示す断面図Sectional drawing which shows the 3rd Example of this invention 従来例を示す斜視図Perspective view showing a conventional example

符号の説明Explanation of symbols

１ ロータコアブロック（１）
１Ａ ロータコアシート（１）
２ ロータコアブロック（２）
２Ａ ロータコアシート（２）
３ 間コア
４ 永久磁石
５ 永久磁石挿入穴
１０Ａ ロータコアブロック１とロータコアブロック２の回転方向で示した角度


1 Rotor core block (1)
1A Rotor core sheet (1)
2 Rotor core block (2)
2A Rotor core sheet (2)
3 Core 4 Permanent magnet 5 Permanent magnet insertion hole 10A Angle shown in the rotational direction of the rotor core block 1 and the rotor core block 2


Claims (6)

ロータ内部に永久磁石を配した磁性体からなるロータコアシートを積層した複数のロータコアブロックを、各々が回転方向に角度を持って軸方向に積層した構成で、その間に磁性体からなり複数の穴を有し、外周と穴とのすきまで構成された細いブリッジ部を１段目のロータコアブロックから２段目のロータコアブロックに向けて段階的にずらした形状である間ロータコアシートを積層した構成からなる埋込み磁石型ロータ。 A plurality of rotor core blocks in which a rotor core sheet made of a magnetic material with permanent magnets arranged in the rotor is laminated, each of which is laminated in the axial direction with an angle in the rotational direction, and a plurality of holes made of a magnetic material between them. It has a configuration in which the rotor core sheet is laminated while the thin bridge portion configured to the clearance between the outer periphery and the hole is gradually shifted from the first-stage rotor core block toward the second-stage rotor core block. Embedded magnet type rotor. 永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間近傍は最大外径よりも小さい形状であるロータコアシートを積層したロータコアブロックと間ロータコアシートとしたことを特徴とする請求項１記載の埋込み磁石型ロータ。 In the central part of the magnetic pole of the permanent magnet, an arc coincident with the center of the axis is set as the maximum outer diameter, and the rotor core block in which the rotor core sheet having a shape smaller than the maximum outer diameter is laminated between the magnetic poles is formed between the rotor core sheets. The embedded magnet type rotor according to claim 1. 永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間近傍は軸中心と一致した円弧を最小外径とし、最小外径と最大外径とを曲線でつなげた外形となるロータコアシートを積層したロータコアブロックと間ロータコアシートとしたことを特徴とする請求項１記載の埋込み磁石型ロータ。 An outer shape in which the arc that matches the axis center is the maximum outer diameter in the center of the magnetic pole of the permanent magnet, the arc that matches the axis center is the minimum outer diameter, and the minimum outer diameter and the maximum outer diameter are connected by a curve. The embedded magnet type rotor according to claim 1, wherein a rotor core block in which a rotor core sheet is stacked and an intermediate rotor core sheet are used. ロータ内部に永久磁石を配した外径が円形からなるロータコアブロック１と、ロータ内部に永久磁石を配した磁極中央部が軸中心と一致した円弧を最大外径とし、磁極間近傍は最大外径よりも小さい形状からなるロータコアシートを積層したロータコアブロック２を回転方向に角度を持って軸方向に積層した構成を特徴とする請求項１記載の埋込み磁石型ロータ。 The rotor core block 1 having a circular outer diameter with a permanent magnet disposed inside the rotor and the arc whose central portion of the magnetic pole with the permanent magnet disposed within the rotor coincides with the axis center is the maximum outer diameter, and the area between the magnetic poles has the maximum outer diameter. The embedded magnet type rotor according to claim 1, wherein the rotor core block 2 in which a rotor core sheet having a smaller shape is laminated is laminated in the axial direction at an angle in the rotational direction. 永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径の範囲が電気角で５４°から６６°、最大外径と最小外径との差がエアギャップの７５％以上であるロータコアシートを積層したロータコアブロックと間ロータコアシートとしたことを特徴とする請求項２記載の埋込み磁石型ロータ。 A rotor core having a circular arc coinciding with the center of the axis at the magnetic pole central portion of the permanent magnet and having a maximum outer diameter in the range of electrical angle of 54 ° to 66 ° and a difference between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter being 75% or more of the air gap. 3. The embedded magnet type rotor according to claim 2, wherein the rotor core block and the intermediate rotor core sheet are laminated. 永久磁石の磁極中央部に、軸中心と一致した円弧を最大外径の範囲が電気角で５４°から６６°、磁極間近傍は軸中心と一致した円弧を最小外径の範囲が電気角で１５°から２０°とし、最大外径と最小外径との差がエアギャップの７５％以上としたことを特徴とする請求項３記載の埋込み磁石型ロータ。

In the central part of the magnetic pole of the permanent magnet, an arc that coincides with the center of the axis has a maximum outer diameter in the range of 54 to 66 degrees in electrical angle, and an arc in the vicinity of the pole that matches the center of the axis has an electrical angle in the range of the minimum outer diameter. 4. The embedded magnet type rotor according to claim 3, wherein a difference between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter is set to 15 to 20 degrees and 75% or more of the air gap.

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