JP2007053864A - Permanent magnet embedded rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、永久磁石をロータ内部に埋込むことにより、マグネットトルクのみならず、リラクタンストルクをも利用することにより、高効率を実現できる永久磁石埋込型モータに関する。 The present invention relates to a permanent magnet embedded motor that can realize high efficiency by using not only magnet torque but also reluctance torque by embedding a permanent magnet in a rotor.
従来の永久磁石埋込型ロータについて、図を参照して説明する。図3において、31は埋込磁石形モータのロータコア、32はロータコア内部に挿入された永久磁石、33はスリット、34は長方形孔部34である。ロータコア31は、磁極間の漏洩磁束を低減するために、磁極間にスリット33を設けることが一般的に実施されている。
A conventional permanent magnet embedded rotor will be described with reference to the drawings. In FIG. 3, 31 is a rotor core of an embedded magnet type motor, 32 is a permanent magnet inserted into the rotor core, 33 is a slit, and 34 is a
一方、高速回転時に永久磁石埋込型ロータの薄肉部の遠心力による応力集中を軽減するため、ロータコア内における漏洩磁束を防止する抜き穴と軸穴との間に、略円弧状のスリットを形成すると共に、スリット内周と軸穴との間の径方向厚みを、ロータスロット内周と軸穴との間の径方向厚みに等しくするものが提案されている (例えば、特許文献1参照)。
解決しようとする問題点は、ロータコア内部における磁極間の漏洩磁束の発生である。マグネットトルクを有効に活用するためには、磁極間をできるだけ縮めて、なおかつ、漏洩磁束がないことが理想であるが、磁極間の漏洩磁束を低減するために磁極間を切り取れば、ロータコアが内外に切り離されて(分割されて)、ロータコアとして成立しなくなる。また、磁極間にスリットを設ける場合も、内外に分割されないように最小限繋げる必要があるため、漏洩磁束は減少するものの発生し、これ以上の効率の向上は望めない。 The problem to be solved is the generation of leakage magnetic flux between the magnetic poles inside the rotor core. In order to effectively use the magnet torque, it is ideal that the gap between the magnetic poles is reduced as much as possible and that there is no leakage magnetic flux, but if the gap between the magnetic poles is cut to reduce the leakage magnetic flux between the magnetic poles, the rotor core can be Are separated (divided) into a rotor core. In addition, when slits are provided between the magnetic poles, it is necessary to connect them at least so as not to be divided into the inside and the outside. Therefore, although the leakage magnetic flux is reduced, no further improvement in efficiency can be expected.
一方、高速回転時における遠心力による応力集中およびアンバランスが発生するという問題があった。 On the other hand, there is a problem that stress concentration and unbalance occur due to centrifugal force during high-speed rotation.
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、磁極間の漏洩磁束を低減させ、高速回転時に、遠心力による応力集中の軽減およびアンバランスを抑制させ、高出力で損失の少ない高効率モータを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, reduces leakage magnetic flux between magnetic poles, reduces stress concentration due to centrifugal force and suppresses unbalance during high-speed rotation, and has high output and high loss with high efficiency. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために本発明は、永久磁石を挿入する2つの挿入孔部間を空隙部で接続して、全ての永久磁石の片側が空隙部、他方が連結部となるようにロータコアを形成し、前記ロータコアを1枚ごとに交互に空隙部と連結部とを入れ替えて積層して回転子鉄心とし、前記回転子鉄心の挿入孔部によって形成された軸方向の空間部に永久磁石を固着することにより、磁極間の漏洩磁束を低減するとともに、高速回転時に、遠心力による応力集中の軽減およびアンバランスを抑制することができる。 In order to solve the above problems, the present invention provides a rotor core in which two insertion holes for inserting permanent magnets are connected by a gap, and one side of all the permanent magnets is a gap and the other is a connection. And forming a rotor core by alternately laminating the gap portions and the connection portions for each of the rotor cores, and forming a permanent magnet in an axial space formed by the insertion hole portion of the rotor core. By fixing, the leakage magnetic flux between the magnetic poles can be reduced, and stress concentration due to centrifugal force can be reduced and unbalance can be suppressed during high-speed rotation.
本発明の永久磁石埋込型ロータによれば、全ての永久磁石は、軸方向に交互に空隙部と連結部を有しているため、漏洩磁束を低減することができる。交互に空隙部と連結部とを入れ替えて積層しているので、高速回転時に、遠心力による応力集中の軽減およびアンバランスを抑制できる。 According to the embedded permanent magnet rotor of the present invention, all the permanent magnets have gap portions and connecting portions alternately in the axial direction, so that leakage magnetic flux can be reduced. Since the gap portions and the connection portions are alternately switched and stacked, reduction of stress concentration and unbalance due to centrifugal force can be suppressed during high-speed rotation.
また、ロータコアの連結部にスリットを設けることで、さらに漏洩磁束を小さくすることができる。 Further, the leakage magnetic flux can be further reduced by providing a slit in the connecting portion of the rotor core.
また、少なくとも一方の最外端面に配置するロータコアだけ永久磁石の挿入孔部をなくすことにより永久磁石の位置決めおよびズレを防止することができる。 In addition, the permanent magnet can be prevented from being positioned and displaced by eliminating the permanent magnet insertion hole only in the rotor core disposed on at least one outermost end surface.
また、ロータコアの外形を花びら型とすることで、コギングトルクを低下することができる。 Moreover, cogging torque can be reduced by making the outer shape of the rotor core into a petal shape.
永久磁石を挿入する2つの挿入孔部間を空隙部で接続して、全ての永久磁石の片側が空隙部、他方が連結部となるようにロータコアを形成し、この連結部にスリットを設け、前記ロータコアを1枚ごとに交互に空隙部と連結部とを入れ替えて積層して回転子鉄心とし、前記回転子鉄心の挿入孔部によって形成された軸方向の空間部に永久磁石を固着して永久磁石埋込型ロータを構成し、コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心の内側に配置する。 Between the two insertion holes for inserting the permanent magnet is connected by a gap, and a rotor core is formed so that one side of all the permanent magnets is a gap and the other is a linkage, and a slit is provided in this linkage. The rotor cores are alternately laminated with the gap portions and the connection portions alternately stacked to form a rotor core, and permanent magnets are fixed to the axial space formed by the insertion holes of the rotor core. A permanent magnet embedded rotor is configured and arranged inside a cylindrical stator core around which a coil is wound.
本発明の永久磁石埋込型ロータについて、図を参照しながら説明する。 The permanent magnet embedded rotor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の永久磁石埋込型ロータに用いるロータコアの平面図の一例である。図1において、ロータコア11は、永久磁石を挿入する2つの挿入孔部12間を空隙部13で接続して、全ての永久磁石の片側が空隙部13、他方が連結部14となるように形成している。
FIG. 1 is an example of a plan view of a rotor core used in a permanent magnet embedded rotor according to the present invention. In FIG. 1, the
また、磁極間の連結部14には、漏洩磁束が少なくなるようにスロット15を設けており、2つの挿入孔部12間を空隙部13で接続する際に、スリット15を含むように構成している。さらに、ロータコア11の中心部には、中央孔部16を設けており、ロータ完成後に回転軸が装着される。
Further, the connecting
次に、本発明の永久磁石埋込型ロータについて図を参照しながら説明する。図2において、まず、図1に示したロータコア11を、1枚ごとに交互に空隙部13と連結部14とを入れ替えて軸方向に積層して回転子鉄心22を形成する。
Next, the embedded permanent magnet rotor of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 2, first, the
ロータコア11の挿入孔部12によって形成された回転子鉄心22の軸方向の空間部23に、磁極の異なる永久磁石24を交互に接着剤で固着し、最後に回転軸25を中央孔部16に装着して永久磁石埋込型ロータ21となる。
このように、ロータコア11を1枚ごとに交互に空隙部13と連結部14とを入れ替えて軸方向に積層し、回転子鉄心22の軸方向の空間部23に、磁極の異なる永久磁石24を交互に固着した構成に特徴があり、その他の構成には従来構成が適用できる。
In this way, the
この構成によって、1磁極当たりの空隙部が増加することとなり、漏洩磁束を低減できる。また、磁極連結部にスリットを設ければ、さらに漏洩磁束を低減できる。 With this configuration, the gap per magnetic pole increases, and the leakage magnetic flux can be reduced. Moreover, if a slit is provided in the magnetic pole coupling part, the leakage magnetic flux can be further reduced.
同時に、1枚ごとに交互に空隙部と連結部とを入れ替えて軸方向に積層するため、磁気的なバランスが安定するとともに、機械的強度の面からも一箇所に応力が集中することがなくなり、高速回転時に、遠心力による応力集中の軽減およびアンバランスを抑制することができる。 At the same time, the gaps and connecting portions are alternately replaced one by one and laminated in the axial direction, so that the magnetic balance is stabilized and stress is not concentrated in one place from the viewpoint of mechanical strength. During high-speed rotation, stress concentration due to centrifugal force can be reduced and unbalance can be suppressed.
なお、図示はしないが、実施例1における永久磁石埋込型ロータの一方の最外端面だけ永久磁石の挿入孔部をなくしたロータコアを配置してもよく、永久磁石の軸方向端面を当接させて固着するだけで軸方向の位置規制が簡単にできる。 Although not shown, a rotor core in which the permanent magnet insertion hole is eliminated on only one outermost end surface of the permanent magnet embedded rotor according to the first embodiment may be disposed, and the axial end surface of the permanent magnet is in contact with the rotor core. It is possible to easily regulate the position in the axial direction simply by fixing them.
また、本発明の永久磁石埋込型モータ(図示せず)は、永久磁石埋込型ロータの構成に特徴があり、それ以外は従来のインナーロータ型モータの構成と同等であり、例えば、コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心の内側に、本発明の永久磁石埋込型ロータを配置して、回転軸を回転自在に支承すればよい。 The interior permanent magnet motor (not shown) of the present invention is characterized by the configuration of the interior permanent magnet rotor, and is otherwise the same as the configuration of the conventional inner rotor type motor. The permanent magnet embedded rotor of the present invention may be disposed inside the cylindrical stator core around which the rotor is wound, and the rotating shaft may be supported rotatably.
これにより、漏洩磁束を低減して高出力、高効率を実現でき、高速回転時においては、遠心力による応力集中を軽減できるとともにアンバランスの発生を抑制できる。また、固定子鉄心の極歯形状と永久磁石の着磁に応じて、ロータコアの外周を1磁極ごとに対応した花びら型に形成すればコギングトルクを低減できる。 Thereby, leakage magnetic flux can be reduced and high output and high efficiency can be realized, and at the time of high speed rotation, stress concentration due to centrifugal force can be reduced and unbalance can be suppressed. Further, if the outer periphery of the rotor core is formed in a petal shape corresponding to each magnetic pole according to the pole tooth shape of the stator core and the permanent magnet, the cogging torque can be reduced.
したがって、永久磁石埋込型ロータの磁極間における漏洩磁束を低減でき、高出力で損失の少ない高効率モータが得られる。また、高速回転時においては、応力集中の軽減とアンバランスの抑制が可能となり、安価で損失の少ない高効率の永久磁石埋込型モータが得られる。 Therefore, the leakage magnetic flux between the magnetic poles of the permanent magnet embedded rotor can be reduced, and a high-efficiency motor with high output and low loss can be obtained. Further, during high-speed rotation, stress concentration can be reduced and unbalance can be suppressed, and a highly efficient embedded permanent magnet motor with low cost and low loss can be obtained.
本発明の永久磁石埋込型ロータおよびモータは、高出力化、高効率化に最適であり、高速回転で駆動する用途などに有用である。 The embedded permanent magnet rotor and motor of the present invention are optimal for high output and high efficiency, and are useful for applications such as driving at high speed.
11 ロータコア
12 挿入孔部
13 空隙部
14 連結部
15 スロット
16 中央孔部
21 永久磁石埋込型ロータ
22 回転子鉄心
23 空間部
24 永久磁石
25 回転軸
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2005
- 2005-08-19 JP JP2005238152A patent/JP2007053864A/en active Pending
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