JP2008278638A - Rotor yoke, manufacturing method for rotor yoke and motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ローターヨークおよびローターヨークの製造方法および電動機に関する。 The present invention relates to a rotor yoke, a method for manufacturing the rotor yoke, and an electric motor.
従来、例えば電動機の回転軸の周囲に同心円状に設けた第1および第2回転子を備え、電動機の回転速度に応じて、あるいは、固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第1および第2回転子の周方向の相対位置つまり位相差を制御する電動機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この電動機では、例えば電動機の回転速度に応じて第1および第2回転子の位相差を制御する場合には、遠心力の作用により径方向に沿って変位する部材を介して第1および第2回転子の周方向の相対位置を変更するようになっている。また、例えば固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第1および第2回転子の位相差を制御する場合には、各回転子が慣性により回転速度を維持する状態で固定子巻線に制御電流を通電して回転磁界速度を変更することによって、第1および第2回転子の周方向の相対位置を変更するようになっている。
In this electric motor, for example, when the phase difference between the first and second rotors is controlled according to the rotational speed of the electric motor, the first and second elements are displaced via a member that is displaced along the radial direction by the action of centrifugal force. The relative position in the circumferential direction of the rotor is changed. For example, when the phase difference between the first and second rotors is controlled in accordance with the speed of the rotating magnetic field generated in the stator, the stator windings are kept in a state where each rotor maintains the rotation speed due to inertia. The relative position in the circumferential direction of the first and second rotors is changed by passing a control current and changing the rotating magnetic field velocity.
ところで、上記従来技術の一例に係る電動機においては、内周側の第2回転子の永久磁石による界磁磁束が、外周側の第1回転子の永久磁石を鎖交せずに、第1回転子のヨークを介して短絡してしまう虞があり、この場合には、内周側の第2回転子の永久磁石による界磁磁束のうち、外周側の第1回転子の永久磁石を鎖交する磁束の量(鎖交磁束量)が低下し、漏洩磁束が増大してしまい、第1および第2回転子の周方向の相対位置を変更することに伴う誘起電圧定数の可変幅が低下してしまうという問題が生じる。 By the way, in the electric motor according to an example of the above prior art, the field magnetic flux generated by the permanent magnet of the second rotor on the inner peripheral side does not interlink the permanent magnet of the first rotor on the outer peripheral side, and the first rotation. There is a risk of short circuit through the yoke of the child. In this case, of the field magnetic flux generated by the permanent magnet of the second rotor on the inner circumference, the permanent magnet of the first rotor on the outer circumference is linked. The amount of magnetic flux to be reduced (linkage magnetic flux amount) decreases, the leakage magnetic flux increases, and the variable width of the induced voltage constant accompanying the change in the relative position in the circumferential direction of the first and second rotors decreases. Problem arises.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、界磁磁束の短絡を抑制し、漏洩磁束を低減することが可能なローターヨークおよびローターヨークの製造方法および電動機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotor yoke, a method of manufacturing the rotor yoke, and an electric motor that can suppress a short circuit of field magnetic flux and reduce leakage magnetic flux.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1態様に係るローターヨークは、何れか一方は軟磁性材(例えば、実施の形態での軟磁性材7a)からなり、何れか他方は非磁性材(例えば、実施の形態での非磁性材7b)からなる内周側ヨーク部材(例えば、実施の形態での内周側ヨーク部材41)および外周側ヨーク部材(例えば、実施の形態での外周側ヨーク部材42)に対し、環状であって外周部に凹凸部(例えば、実施の形態での凸部41a)を有する前記内周側ヨーク部材と、環状であって内周部に前記凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部(例えば、実施の形態での嵌合凹部42a)を有する前記外周側ヨーク部材とを、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させた状態で、焼結拡散接合により接合して接合体(例えば、実施の形態での接合体43)を形成し、前記軟磁性材と前記非磁性材とが周方向で交互に配置されるように前記接合体の内周部および外周部を切除して形成されている。
In order to solve the above problems and achieve the object, either one of the rotor yokes according to the first aspect of the present invention is made of a soft magnetic material (for example, the soft
また、本発明の第2態様に係るローターヨークの製造方法は、何れか一方は軟磁性材(例えば、実施の形態での軟磁性材7a)からなり、何れか他方は非磁性材(例えば、実施の形態での非磁性材7b)からなる内周側ヨーク部材(例えば、実施の形態での内周側ヨーク部材41)および外周側ヨーク部材(例えば、実施の形態での外周側ヨーク部材42)に対し、環状であって外周部に凹凸部(例えば、実施の形態での凸部41a)を有する前記内周側ヨーク部材と、環状であって内周部に前記凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部(例えば、実施の形態での嵌合凹部42a)を有する前記外周側ヨーク部材とを、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させる嵌合工程(例えば、実施の形態でのステップS02)と、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させた状態で、前記内周側ヨーク部材と前記外周側ヨーク部材とを焼結拡散接合により接合して接合体(例えば、実施の形態での接合体43)を形成する接合工程(例えば、実施の形態でのステップS03)と、前記軟磁性材と前記非磁性材とが周方向で交互に配置されるように前記接合体の内周部および外周部を切除する切除工程(例えば、実施の形態でのステップS04)とを含む。
In addition, in the rotor yoke manufacturing method according to the second aspect of the present invention, either one is made of a soft magnetic material (for example, the soft
また、本発明の第3態様に係る電動機は、第1態様に記載のローターヨークと、前記ローターヨークの内周側または外周側において周方向に配置された複数の永久磁石片(例えば、実施の形態での永久磁石9a)とを備える回転子を備える。
An electric motor according to a third aspect of the present invention includes a rotor yoke according to the first aspect, and a plurality of permanent magnet pieces (for example, implementations) arranged in the circumferential direction on the inner peripheral side or outer peripheral side of the rotor yoke. A rotor with a
さらに、本発明の第4態様に係る電動機は、前記ローターヨークの外周側のうち径方向で前記軟磁性材に対向する位置に前記永久磁石片を備える外周側回転子(例えば、実施の形態での外周側回転子5)と、前記外周側回転子に対して同軸かつ相対回動可能に配置され、周方向に配置された複数の永久磁石片(例えば、実施の形態での永久磁石9b)を備える内周側回転子(例えば、実施の形態での内周側回転子6)と、前記外周側回転子と前記内周側回転子との相対位相を変更する位相変更手段(例えば、実施の形態での位相変更手段12)とを備える。
Furthermore, the electric motor according to the fourth aspect of the present invention is an outer peripheral rotor (for example, in the embodiment) provided with the permanent magnet piece at a position facing the soft magnetic material in the radial direction on the outer peripheral side of the rotor yoke. And a plurality of permanent magnet pieces (for example,
さらに、本発明の第5態様に係る電動機では、前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側での周方向幅aと、前記軟磁性材の内周側での周方向幅bと、前記内周側回転子の磁石装着突部の周方向幅cとに対して、所定の関係(a>b≧c)が設定され、かつ、前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側の周方向両端が中心軸に対してなす角θ1と、前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側および内周側での周方向の一端同士を含む直線と他端同士を含む直線とのなす角θ2とに対して、所定関係(θ1<θ2)が設定されている。 Furthermore, in the electric motor according to the fifth aspect of the present invention, a circumferential width a on the outer peripheral side of the soft magnetic material of the outer rotor and a circumferential width b on the inner peripheral side of the soft magnetic material, A predetermined relationship (a> b ≧ c) is set with respect to the circumferential width c of the magnet mounting protrusion of the inner circumferential rotor, and the outer circumferential side of the soft magnetic material of the outer circumferential rotor An angle θ1 formed by both ends in the circumferential direction with respect to the central axis, a straight line including one end in the circumferential direction on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the soft magnetic material of the outer peripheral rotor, and a straight line including the other end A predetermined relationship (θ1 <θ2) is set with respect to the angle θ2 formed by
本発明の第1態様に係るローターヨークによれば、煩雑な手間および過剰な費用が掛かることを防止しつつ、周方向に交互に配置された軟磁性材と非磁性材とに対して所望の接合強度を確保することができると共に、ローターヨークにおいて磁束を所望の方向に収束させることができ、漏洩磁束を低減することができる。 According to the rotor yoke according to the first aspect of the present invention, desired soft magnetic material and non-magnetic material that are alternately arranged in the circumferential direction can be obtained while preventing troublesome labor and excessive costs. The joining strength can be ensured, and the magnetic flux can be converged in a desired direction in the rotor yoke, so that the leakage magnetic flux can be reduced.
また、本発明の第2態様に係るローターヨークの製造方法によれば、煩雑な手間および過剰な費用が掛かることを防止しつつ、周方向に交互に配置された軟磁性材と非磁性材とに対して所望の接合強度を確保することができると共に、ローターヨークにおいて磁束を所望の方向に収束させることができ、漏洩磁束を低減することができる。 Further, according to the method of manufacturing the rotor yoke according to the second aspect of the present invention, the soft magnetic material and the non-magnetic material, which are alternately arranged in the circumferential direction, are prevented while taking troublesome labor and excessive costs. On the other hand, a desired bonding strength can be ensured, and the magnetic flux can be converged in a desired direction in the rotor yoke, so that the leakage magnetic flux can be reduced.
また、本発明の第3態様に係る電動機によれば、ローターヨークにおいて永久磁石の界磁磁束を所望の方向に収束させることができ、漏洩磁束を低減することができ、電動機のトルクおよび回転数に対する運転可能範囲が減少してしまうことを防止することができる。 Further, according to the electric motor according to the third aspect of the present invention, the field magnetic flux of the permanent magnet can be converged in a desired direction in the rotor yoke, the leakage magnetic flux can be reduced, and the torque and rotational speed of the electric motor can be reduced. It is possible to prevent the drivable range from decreasing.
さらに、本発明の第4態様に係る電動機によれば、内周側回転子の永久磁石片による界磁磁束が外周側回転子の永久磁石片を鎖交せずにローターヨークを介して短絡してしまうことを抑制し、漏洩磁束を低減することができ、外周側回転子と内周側回転子との相対位相を変更することに伴う電動機の誘起電圧定数の可変幅が低下してしまうことを防止することができる。 Further, according to the electric motor of the fourth aspect of the present invention, the field magnetic flux caused by the permanent magnet piece of the inner peripheral side rotor is short-circuited via the rotor yoke without interlinking the permanent magnet piece of the outer peripheral side rotor. And the leakage flux can be reduced, and the variable range of the induced voltage constant of the motor accompanying the change of the relative phase between the outer rotor and the inner rotor is reduced. Can be prevented.
さらに、本発明の第5態様に係る電動機によれば、内周側回転子の永久磁石片による界磁磁束を外周側回転子の永久磁石片に効率よく鎖交させることができる。
一方、例えば所定の関係(a>b≧c)または所定関係(θ1<θ2)が成り立たない場合には、漏洩磁束が増大したり、内周側回転子の永久磁石片による界磁磁束を適切に収束させることができずに、外周側回転子の永久磁石片を鎖交する界磁磁束の量(鎖交磁束量)が低下し、外周側回転子と内周側回転子との相対位相を変更することに伴う電動機の誘起電圧定数の可変幅が低下してしまう虞がある。
Furthermore, according to the electric motor which concerns on the 5th aspect of this invention, the field magnetic flux by the permanent magnet piece of an inner peripheral side rotor can be efficiently linked with the permanent magnet piece of an outer peripheral side rotor.
On the other hand, for example, when the predetermined relationship (a> b ≧ c) or the predetermined relationship (θ1 <θ2) does not hold, the leakage magnetic flux increases or the field magnetic flux due to the permanent magnet piece of the inner circumferential rotor is appropriately set. The amount of field magnetic flux (linkage magnetic flux) that links the permanent magnet pieces of the outer rotor cannot be reduced, and the relative phase between the outer rotor and the inner rotor is reduced. There is a risk that the variable width of the induced voltage constant of the motor accompanying the change of the motor will be reduced.
以下、本発明のローターヨークおよびローターヨークの製造方法および電動機の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態による電動機1は、例えばハイブリッド車や電動車両等の車両の走行駆動源として搭載され、例えば図1から図3に示すように、円環状の固定子2の内周側に回転子ユニット3が配置されたインナロータ型のブラシレスモータとされている。
固定子2は複数相の固定子巻線2aを有し、回転子ユニット3は軸芯部に回転軸4を有している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a rotor yoke, a rotor yoke manufacturing method, and an electric motor according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
An electric motor 1 according to this embodiment is mounted as a traveling drive source of a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle. For example, as shown in FIGS. 1 to 3, a rotor is disposed on the inner peripheral side of an
The
回転子ユニット3は、例えば円環状の外周側回転子5と、この外周側回転子5の内側に同軸に配置される円環状の内周側回転子6を備え、外周側回転子5と内周側回転子6とが所定の設定角度の範囲で相対的に回動可能とされている。
The
外周側回転子5は、回転子本体である円環状のロータ鉄心7(ローターヨーク)の外周面上に固定された複数の永久磁石9aを備え、各永久磁石9aは厚み方向に磁化された平板状とされている。
内周側回転子6は、回転子本体である円環状のロータ鉄心8の外周側に偏寄した位置に円周方向等間隔に形成された複数の磁石装着スロット8aを備え、各磁石装着スロット8aには、厚み方向に磁化された平板状の永久磁石9bが装着されている。
The outer
The inner
そして、外周側回転子5と内周側回転子6の各永久磁石9a,9bは夫々同数設けられ、夫々1対1で対応するようになっている。これにより、外周側回転子5と内周側回転子6の各永久磁石9a,9bを互いに異極同士で対向させる(同極配置にする)ことにより、回転子ユニット3全体の界磁が最も強められる強め界磁の状態(例えば、図2,図4(a)参照)を得ることができるとともに、外周側回転子5と内周側回転子6の各永久磁石9a,9bを互いに同極同士で対向させる(異極配置にする)ことにより、回転子ユニット3全体の界磁が最も弱められる弱め界磁の状態(例えば、図3,図4(b)参照)を得ることができる。
The same number of
外周側回転子5のロータ鉄心7は、後述する嵌合工程および接合工程および切除工程により形成され、例えば図2および図3に示すように、焼結拡散接合により接合された軟磁性材7aと非磁性材7bとが周方向で交互に配置されて構成されている。外周側回転子5の各永久磁石9aは各軟磁性材7aの外周面上に配置され、例えばフィラメントワインディング等により非磁性材7bの外周面上に形成された磁石保持層7cによって保持されている。
The
また、内周側回転子6のロータ鉄心8は、各永久磁石9b毎に対応して径方向外方に向かい突出する突部8bを備え、各突部8bに磁石装着スロット8aが形成されている。
Further, the
そして、例えば図5に示すように、外周側回転子5のロータ鉄心7の軟磁性材7aの外周側での周方向幅aと、軟磁性材7aの内周側での周方向幅bと、内周側回転子6のロータ鉄心8の突部8bの周方向幅cとに対して、所定の関係(a>b≧c)が設定され、かつ、外周側回転子5のロータ鉄心7の軟磁性材7aの外周側の周方向両端が中心軸線Oに対してなす角θ1と、外周側回転子5のロータ鉄心7の軟磁性材7aの外周側および内周側での周方向の一端同士を含む直線と他端同士を含む直線とのなす角θ2とに対して、所定関係(θ1<θ2)が設定されている。
For example, as shown in FIG. 5, a circumferential width a on the outer peripheral side of the soft
なお、この電動機1において、所定の関係(a>b≧c)または所定関係(θ1<θ2)が成り立たない場合には、漏洩磁束が増大したり、内周側回転子6の永久磁石9bによる界磁磁束を適切に収束させることができずに、外周側回転子5の永久磁石9aを鎖交する界磁磁束の量(鎖交磁束量)が低下し、外周側回転子5と内周側回転子6との相対位相を変更することに伴う電動機1の誘起電圧定数の可変幅が低下してしまう虞がある。
In the electric motor 1, when the predetermined relationship (a> b ≧ c) or the predetermined relationship (θ1 <θ2) does not hold, the leakage magnetic flux increases or the
また、例えば図1から図3および図6および図7に示すように、回転子ユニット3は、外周側回転子5と内周側回転子6を相対回動させるための回動機構11を備えている。この回動機構11は、両回転子5,6の相対位相を任意に変更するための位相変更手段12の一部を構成するものであり、非圧縮性の作動流体である作動液(例えば、トランスミッションT/M用の潤滑油、エンジンオイル等でもよい)の圧力によって操作されるようになっている。
位相変更手段12は、例えば図7に示すように、回動機構11と、この回動機構11に供給する作動液の圧力を制御する油圧制御装置13とを主要な要素として備えて構成されている。
Further, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, 6, and 7, the
For example, as shown in FIG. 7, the
回動機構11は、例えば図1から図3および図6に示すように、回転軸4の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ14と、ベーンロータ14の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング15とを備え、この環状ハウジング15が内周側回転子6の内周面に一体に嵌合固定されるとともに、ベーンロータ14が、環状ハウジング15と内周側回転子6の両側の側端部を跨ぐ円板状の一対のドライブプレート16,16を介して外周側回転子5に一体に結合されている。したがって、ベーンロータ14は回転軸4と外周側回転子5に一体化され、環状ハウジング15は内周側回転子6に一体化されている。
For example, as shown in FIG. 1 to FIG. 3 and FIG. 6, the
ベーンロータ14は、回転軸4にスプライン嵌合される円筒状のボス部17の外周に、径方向外側に突出する複数の羽根部18が円周方向等間隔に設けられている。一方、環状ハウジング15は、内周面に円周方向等間隔に複数の凹部19が設けられ、この各凹部19にベーンロータ14の対応する羽根部18が収容配置されるようになっている。各凹部19は、羽根部18の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁20と、隣接する凹部19,19同士を隔成する略三角形状の突出部21によって構成され、ベーンロータ14と環状ハウジング15の相対回動時に、羽根部18が一方の突出部21と他方の突出部21の間を変位し得るようになっている。
In the
この実施の形態においては、突出部21は羽根部18と当接することにより、ベーンロータ14と環状ハウジング15の相対回動を規制する規制部材としても機能する。なお、各羽根部18の先端部と突出部21の先端部には、軸方向に沿うようにシール部材22が設けられ、これらのシール部材22によって羽根部18と凹部19の底壁20、突出部21とボス部17の外周面の各間が液密にシールされている。
In this embodiment, the projecting
また、内周側回転子6に固定される環状ハウジング15のベース部15aは一定厚みの円筒状に形成されるとともに、例えば図1に示すように、内周側回転子6や突出部21に対して軸方向外側に突出している。このベース部15aの外側に突出した各端部は、ドライブプレート16に形成された環状のガイド溝16aに摺動自在に保持され、環状ハウジング15と内周側回転子6が、外周側回転子5や回転軸4にフローティング状態で支持されるようになっている。
Further, the
外周側回転子5とベーンロータ14を連結する両側のドライブプレート16,16は、環状ハウジング15の両側面(軸方向の両端面)に摺動自在に密接し、環状ハウジング15の各凹部19の側方を夫々閉塞する。したがって、各凹部19は、ベーンロータ14のボス部17と両側のドライブプレート16,16によって夫々独立した空間部を形成し、この空間部は、作動液が導入される導入空間23となっている。各導入空間23内は、ベーンロータ14の対応する各羽根部18によって夫々2室に隔成され、一方の部屋が進角側作動室24、他方の部屋が遅角側作動室25とされている。
The
進角側作動室24は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子6を外周側回転子5に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室25は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子6を外周側回転子5に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内周側回転子6を外周側回転子5に対して、図2,図3中の矢印Rで示す電動機1の回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子6を外周側回転子5に対して、電動機1の回転方向Rと逆側に進めることを言うものとする。
The advance
また、各進角側作動室24と遅角側作動室25に対する作動液の給排は回転軸4を通して行われるようになっている。具体的には、進角側作動室24は、例えば図7に示す油圧制御装置13の進角側給排通路26に接続され、遅角側作動室25は同油圧制御装置13の遅角側給排通路27に接続されている。さらに、進角側給排通路26と遅角側給排通路27の一部は、例えば図1に示すように、夫々回転軸4に軸方向に沿って形成させた通路孔26a,27aによって構成されている。
Further, the supply and discharge of the hydraulic fluid to and from each of the advance
そして、各通路孔26a,27aの端部は、回転軸4の外周面の軸方向にオフセットした2位置に形成された環状溝26bと環状溝27bに夫々接続され、その各環状溝26b,27bは、ベーンロータ14のボス部17に略半径方向に沿って形成された複数の導通孔26c,…,26c,27c,…,27cに接続されている。進角側給排通路26の各導通孔26cは環状溝26bと各進角側作動室24とを接続し、遅角側給排通路27の各導通孔27cは環状溝27bと各遅角側作動室25とを接続している。
The end portions of the passage holes 26a and 27a are respectively connected to an
この実施の形態の電動機1において、内周側回転子6が外周側回転子5に対して最遅角位置にあるときに、外周側回転子5と内周側回転子6の永久磁石9a,9bが異極同士で対向して強め界磁の状態(例えば、図2,図4(a)参照)になり、内周側回転子6が外周側回転子5に対して最進角位置にあるときに、外周側回転子5と内周側回転子6の永久磁石9a,9bが同極同士で対向して弱め界磁の状態(例えば、図3,図4(b)参照)になるように設定されている。
In the electric motor 1 of this embodiment, when the inner
なお、この電動機1は、進角側作動室24と遅角側作動室25に対する作動液の給排制御によって、強め界磁の状態と弱め界磁の状態を任意に変更し得るものであるが、このように磁界の強さが変更されると、これに伴って誘起電圧定数Keが変化し、この結果、電動機1の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数Keが大きくなると、電動機1として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数Keが小さくなると、電動機1の出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。
The electric motor 1 can arbitrarily change the state of the strong field and the state of the weak field by controlling the supply and discharge of the hydraulic fluid to the advance
油圧制御装置13は、例えば図7に示すように、オイルタンク(図示略)から作動液を吸い上げて通路に吐出する電動のオイルポンプ(EOP)32と、このオイルポンプ32から吐出された作動液の油圧を調整して高圧のライン通路33に導入し、余剰分の作動液を各種機器の潤滑や冷却のための低圧通路34に流出させるレギュレータバルブ35と、ライン通路33に導入された作動液を進角側給排通路26と遅角側給排通路27に振り分けるとともに、進角側給排通路26と遅角側給排通路27で不要な作動液をドレン通路36に排出する流路切換弁37とを備えている。
For example, as shown in FIG. 7, the
レギュレータバルブ35は、ライン通路33の圧力を制御圧として受け、反力スプリング38とのバランスによって作動液の振り分けを行う。
また、流路切換弁37は、制御スプール37aを進退操作する電磁ソレノイド37bを有し、この電磁ソレノイド37bが制御装置(図示略)によって制御されるようになっている。
The
The flow
本実施の形態による外周側回転子5のロータ鉄心7(ローターヨーク)および電動機1は上記構成を備えており、次に、このロータ鉄心7(ローターヨーク)の製造方法について説明する。
The rotor iron core 7 (rotor yoke) and the electric motor 1 of the outer
先ず、例えば図8に示すステップS01の圧粉体形成工程では、例えば図9(a),(b)に示すように、軟磁性材または非磁性材の何れか他方を圧縮成形して、圧粉体による環状の内周側ヨーク部材41を形成すると共に、軟磁性材または非磁性材の何れか一方を圧縮成形して、圧粉体による環状の外周側ヨーク部材42を形成する。
内周側ヨーク部材41は外周部に凹凸部、例えば径方向外方に突出する複数の凸部41aを備え、外周側ヨーク部材42は内周部に、内周側ヨーク部材41の凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部、例えば内周側ヨーク部材41の凸部41aが嵌合される嵌合凹部42aを備えている。
First, in the green compact forming process of step S01 shown in FIG. 8, for example, as shown in FIGS. 9A and 9B, either the soft magnetic material or the non-magnetic material is compression-molded and compressed. An annular
The inner circumferential
ここで、後述する接合工程での焼結拡散接合に係る所定温度(例えば、912℃以上の温度等)において、内周側ヨーク部材41の線膨張係数は、外周側ヨーク部材42の線膨張係数よりも大きな値を有するように設定されており、例えば内周側ヨーク部材41は、非磁性材であるアルミニウムまたは銅等による圧粉体とされ、例えば外周側ヨーク部材42は、軟磁性材である純鉄系焼結材料による圧粉体とされている。
Here, at a predetermined temperature (for example, a temperature of 912 ° C. or more) related to sintering diffusion bonding in a bonding process described later, the linear expansion coefficient of the inner peripheral
また、例えば図10に示すように、内周側ヨーク部材41の凸部41aの周方向幅および外周側ヨーク部材42の嵌合凹部42aの周方向幅は、径方向内方から径方向外方に向かうことに伴い、漸次減少するように形成されている。さらに、外周側ヨーク部材42の内径は内周側ヨーク部材41の外径に対して所定の締め代を有し、外周側ヨーク部材42の嵌合凹部42aは、幅方向(つまり、周方向)には、内周側ヨーク部材41の凸部41aに対して所定の締め代を有すると共に、深さ方向(つまり、径方向)には、内周側ヨーク部材41の凸部41aの長さよりも若干深く形成されている。
For example, as shown in FIG. 10, the circumferential width of the
次に、ステップS02の嵌合工程では、内周側ヨーク部材41の凸部41aを外周側ヨーク部材42の嵌合凹部42aに嵌合させるようにして、外周側ヨーク部材42の内部に内周側ヨーク部材41を圧入して、例えば図9(c)に示すように、内周側ヨーク部材41と外周側ヨーク部材42とが接合された接合体43を形成する。
Next, in the fitting step of step S02, the
次に、ステップS03の接合工程では、接合体43に焼結処理を行い、内周側ヨーク部材41と外周側ヨーク部材42との界面において原子を拡散させ、所望の接合強度を確保する。なお、この焼結処理での温度条件は、例えば内周側ヨーク部材41および外周側ヨーク部材42の材質等に応じて適宜に設定される。また、拡散を促進させるために適宜の加圧が行われてもよい。
Next, in the joining step of step S03, the joined
次に、ステップS04の切除工程では、接合体43の内周部および外周部を切削加工等によって切除して、例えば図9(d)に示すように、内周側ヨーク部材41の非磁性材7bと外周側ヨーク部材42の軟磁性材7aとが周方向で交互に配置されるように構成され、所定の関係(a>b≧c)および所定関係(θ1<θ2)が設定されたロータ鉄心7を形成する。
Next, in the excision step of step S04, the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the joined
上述したように、本実施の形態によるロータ鉄心7(ローターヨーク)によれば、煩雑な手間および過剰な費用が掛かることを防止しつつ、周方向に交互に配置された軟磁性材7aと非磁性材7bとに対して所望の接合強度を確保することができると共に、ロロータ鉄心7(ローターヨーク)において磁束を所望の方向に収束させることができ、漏洩磁束を低減することができる。
また、本実施の形態によるロータ鉄心7(ローターヨーク)の製造方法によれば、周方向に交互に配置された軟磁性材7aと非磁性材7bとに対して所望の接合強度を確保しつつ、磁束を所望の方向に収束させ、漏洩磁束を低減することができるロータ鉄心7(ローターヨーク)を、煩雑な手間および過剰な費用が掛かることを防止しつつ、容易に作製することができる。
As described above, according to the rotor iron core 7 (rotor yoke) according to the present embodiment, the soft
Further, according to the method for manufacturing the rotor core 7 (rotor yoke) according to the present embodiment, a desired bonding strength is ensured with respect to the soft
また、本実施の形態による電動機1によれば、外周側回転子5のロータ鉄心7(ローターヨーク)において、内周側回転子6の永久磁石9bの界磁磁束を所望の方向に収束させることができ、漏洩磁束を低減することができ、電動機1のトルクおよび回転数に対する運転可能範囲が減少してしまうことを防止することができ、外周側回転子5と内周側回転子6との相対位相を変更することに伴う電動機1の誘起電圧定数の可変幅が低下してしまうことを防止することができる。
Moreover, according to the electric motor 1 according to the present embodiment, the field magnetic flux of the
さらに、本実施の形態による電動機1によれば、所定の関係(a>b≧c)および所定関係(θ1<θ2)が設定されていることで、内周側回転子6の永久磁石9bによる界磁磁束を外周側回転子5の永久磁石9aに効率よく鎖交させることができる。
一方、例えば所定の関係(a>b≧c)または所定関係(θ1<θ2)が成り立たない場合には、漏洩磁束が増大したり、内周側回転子6の永久磁石9bによる界磁磁束を適切に収束させることができずに、外周側回転子5の永久磁石9aを鎖交する界磁磁束の量(鎖交磁束量)が低下し、外周側回転子5と内周側回転子6との相対位相を変更することに伴う電動機1の誘起電圧定数の可変幅が低下してしまう虞がある。
Furthermore, according to the electric motor 1 according to the present embodiment, the predetermined relationship (a> b ≧ c) and the predetermined relationship (θ1 <θ2) are set, so that the
On the other hand, for example, when the predetermined relationship (a> b ≧ c) or the predetermined relationship (θ1 <θ2) does not hold, the leakage magnetic flux increases or the field magnetic flux generated by the
なお、上述した実施の形態においては、圧粉体からなる内周側ヨーク部材41および外周側ヨーク部材42から接合体43を形成するとしたが、これに限定されず、圧粉体からなる内周側ヨーク部材41および外周側ヨーク部材42の何れか一方を焼結して焼結体を形成し、この焼結体と、圧粉体からなる内周側ヨーク部材41および外周側ヨーク部材42の何れか他方とによって、接合体43を形成してもよい。
In the above-described embodiment, the joined
なお、上述した実施の形態においては、外周側ヨーク部材42の嵌合凹部42aは深さ方向(つまり、径方向)には、内周側ヨーク部材41の凸部41aの長さよりも若干深く形成されているとしたが、これに限定されず、例えば図11(a)に示すように、嵌合凹部42aの深さは凸部41aの長さと同程度であってもよい。
また、上述した実施の形態においては、内周側ヨーク部材41の凸部41aの周方向幅は、径方向内方から径方向外方に向かうことに伴い、漸次減少するとしたが、これに限定されず、例えば図11(b)に示すように、凸部41aの周方向幅は、径方向において不変であってもよい。
In the above-described embodiment, the
Further, in the above-described embodiment, the circumferential width of the
なお、上述した実施の形態においては、例えば内周側ヨーク部材41は、非磁性材であるアルミニウムまたは銅等による圧粉体とされ、例えば外周側ヨーク部材42は、軟磁性材である純鉄系焼結材料による圧粉体とされるとしたが、これに限定されず、例えば内周側ヨーク部材41は、軟磁性材である純鉄系焼結材料による圧粉体とされ、例えば外周側ヨーク部材42は、非磁性材であるオーステナイト系ステンレス鋼等による圧粉体とされてもよい。
この場合、接合工程での焼結拡散接合に係る所定温度(例えば、912℃以上の温度等)において、軟磁性材である純鉄系焼結材料の線膨張係数は、非磁性材であるオーステナイト系ステンレス鋼の線膨張係数よりも大きな値を有している。
In the above-described embodiment, for example, the
In this case, the linear expansion coefficient of the pure iron-based sintered material, which is a soft magnetic material, is austenite, which is a nonmagnetic material, at a predetermined temperature (for example, a temperature of 912 ° C. or higher) related to the sintering diffusion bonding in the bonding process. It has a value larger than the linear expansion coefficient of the stainless steel.
そして、例えば図12(a),(b)に示すように、内周側ヨーク部材41の凸部41aの周方向幅および外周側ヨーク部材42の嵌合凹部42aの周方向幅は、径方向内方から径方向外方に向かうことに伴い、漸次増大するように形成されている。
そして、これらの内周側ヨーク部材41および外周側ヨーク部材42に対して、嵌合工程および接合工程を実行することで、例えば図12(c)に示す接合体43が形成され、この接合体43に対して切除工程を実行することで、例えば図12(d)に示す所定の関係(a>b≧c)および所定関係(θ1<θ2)が設定されたロータ鉄心7が形成される。
For example, as shown in FIGS. 12A and 12B, the circumferential width of the
Then, for example, a joined
なお、上述した実施の形態においては、外周側回転子5の各永久磁石9aは各軟磁性材7aの外周面上に配置され、例えばフィラメントワインディング等により非磁性材7bの外周面上に形成された磁石保持層7cによって保持されているとしたが、これに限定されず、例えば図13(a)に示すように、外周側回転子5の各永久磁石9aは、レーザー溶接等によって各軟磁性材7aの外周面上に固定されてもよい。また、例えば図13(b)に示すように、ロータ鉄心7の外周面上に、例えば積層鋼板からなり、磁石装着スロット70aを有する磁石保持層70を設け、各磁石装着スロット70aには、厚み方向に磁化された平板状の永久磁石9aが装着されてもよい。
In the embodiment described above, each
なお、上述した実施の形態においては、内周側回転子6は磁石装着スロット8aに装着される永久磁石9bを備えるとしたが、これに限定されず、例えば図14および図15に示すように、内周側回転子6において、磁石装着スロット8aおよび永久磁石9bを省略してもよい。
In the above-described embodiment, the
この場合、外周側回転子5の永久磁石9aおよび軟磁性材7aと、内周側回転子6の突部8bとを径方向で対向させることにより、回転子ユニット3全体の界磁が最も強められる強め界磁の状態(例えば、図14参照)を得ることができるとともに、外周側回転子5の非磁性材7bと、内周側回転子6の突部8bとを径方向で対向させることにより、回転子ユニット3全体の界磁が最も弱められる弱め界磁の状態(例えば、図15参照)を得ることができる。
In this case, the
なお、上述した実施の形態においては、電動機1はインナロータ型としたが、これに限定されず、電動機1は、円環状の固定子2の外周側に回転子ユニット3が配置されたアウタロータ型としてもよい。
In the above-described embodiment, the electric motor 1 is an inner rotor type. However, the electric motor 1 is not limited to this, and the electric motor 1 is an outer rotor type in which the
なお、上述した実施の形態においては、回転子ユニット3は、外周側回転子5と内周側回転子6とを備えるとしたが、これに限定されず、例えば内周側回転子6を省略し、電動機1の誘起電圧定数を所定値に固定してもよい。
In the above-described embodiment, the
1 電動機
5 外周側回転子
6 内周側回転子
7a 軟磁性材
7b 非磁性材
9a,9b 永久磁石
11 回動機構
12 位相変更手段
41 内周側ヨーク部材
41a 凸部(凹凸部)
42 外周側ヨーク部材
42a 嵌合凹部(嵌合凹凸部)
43 接合体
ステップS02 嵌合工程
ステップS03 接合工程
ステップS04 切除工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
42 Outer peripheral
43 joined body step S02 fitting process step S03 joining process step S04 excision process
Claims (5)
環状であって外周部に凹凸部を有する前記内周側ヨーク部材と、環状であって内周部に前記凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部を有する前記外周側ヨーク部材とを、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させた状態で、焼結拡散接合により接合して接合体を形成し、
前記軟磁性材と前記非磁性材とが周方向で交互に配置されるように前記接合体の内周部および外周部を切除して形成されていることを特徴とするローターヨーク。 Either one is made of a soft magnetic material, and one of the other is made of a non-magnetic material.
The inner periphery side yoke member that is annular and has an uneven portion on the outer periphery, and the outer periphery side yoke member that is annular and has a fitting uneven portion that fits on the uneven portion on the inner periphery. In a state where the portion and the fitting uneven portion are fitted, a joined body is formed by sintering diffusion bonding,
A rotor yoke, wherein the soft magnetic material and the nonmagnetic material are formed by cutting away an inner peripheral portion and an outer peripheral portion of the joined body so that the soft magnetic material and the nonmagnetic material are alternately arranged in a circumferential direction.
環状であって外周部に凹凸部を有する前記内周側ヨーク部材と、環状であって内周部に前記凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部を有する前記外周側ヨーク部材とを、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させる嵌合工程と、
前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させた状態で、前記内周側ヨーク部材と前記外周側ヨーク部材とを焼結拡散接合により接合して接合体を形成する接合工程と、
前記軟磁性材と前記非磁性材とが周方向で交互に配置されるように前記接合体の内周部および外周部を切除する切除工程とを含むことを特徴とするローターヨークの製造方法。 Either one is made of a soft magnetic material, and one of the other is made of a non-magnetic material.
The inner periphery side yoke member that is annular and has an uneven portion on the outer periphery, and the outer periphery side yoke member that is annular and has a fitting uneven portion that fits on the uneven portion on the inner periphery. A fitting step for fitting the part and the fitting uneven part,
A joining step of joining the inner circumferential side yoke member and the outer circumferential side yoke member by sintered diffusion bonding in a state where the concave and convex portions and the fitting concave and convex portion are fitted, and a joined body;
A method for manufacturing a rotor yoke, comprising: a cutting step of cutting an inner peripheral portion and an outer peripheral portion of the joined body so that the soft magnetic material and the nonmagnetic material are alternately arranged in a circumferential direction.
前記ローターヨークの内周側または外周側において周方向に配置された複数の永久磁石片とを備える回転子を備えることを特徴とする電動機。 The rotor yoke according to claim 1;
An electric motor comprising: a rotor including a plurality of permanent magnet pieces arranged in a circumferential direction on an inner peripheral side or an outer peripheral side of the rotor yoke.
前記外周側回転子に対して同軸かつ相対回動可能に配置され、周方向に配置された複数の永久磁石片を備える内周側回転子と、
前記外周側回転子と前記内周側回転子との相対位相を変更する位相変更手段とを備える
ことを特徴とする請求項3に記載の電動機。 Outer peripheral side rotor provided with the permanent magnet piece at a position facing the soft magnetic material in the radial direction of the outer peripheral side of the rotor yoke;
An inner rotor having a plurality of permanent magnet pieces arranged coaxially and relative to the outer rotor and arranged in the circumferential direction;
The electric motor according to claim 3, further comprising phase changing means for changing a relative phase between the outer peripheral rotor and the inner peripheral rotor.
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WO2012081392A1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-06-21 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Rotary electrical machine |
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