JP2009219312A - Rotating electric machine and spindle unit using same - Google Patents

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Misa Nakayama
美佐 中山
Kazumasa Ito
一将 伊藤
Ryuichi Takiguchi
隆一 瀧口
Toru Ogawa
徹 小川
Daisuke Nishijima
大輔 西島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotating electric machine that ensures magnet holding at the time of high-speed rotation, while delivering sufficient torque. <P>SOLUTION: The permanent magnet type rotating electric machine has a stator and a rotor. The rotor is configured in such a manner that many holding holes axially extending toward a surface part at the radial outside in opposition to the stator along the circumferential direction are formed on a rotor body made of materials with low magnetic permeability, and many permanent magnets are inserted into the holding holes. As an arrangement of the permanent magnets in the circumferential direction, a hull-back arrangement is employed wherein the permanent magnets are separated from one another. The rotating electric machine ensures magnet holding at the time of high-speed rotation, while delivering sufficient torque. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、回転電機およびそれを用いたスピンドルユニットに関し、特に永久磁石型回転電機とそれを用いたスピンドルユニットに関するものである。   The present invention relates to a rotating electrical machine and a spindle unit using the same, and more particularly to a permanent magnet type rotating electrical machine and a spindle unit using the same.

永久磁石型同期電動機(以下、PMモータと呼ぶ)は、そのロータの構造上、永久磁石をロータの外周面に配置したSPM(Surface Permanent Magnet)モータと、内部に配置したIPM(Interior Permanent Magnet)モータとに大別される。   Permanent magnet type synchronous motors (hereinafter referred to as PM motors) are composed of an SPM (Surface Permanent Magnet) motor in which permanent magnets are disposed on the outer peripheral surface of the rotor and an IPM (Interior Permanent Magnet) disposed in the interior. Broadly divided into motors.

SPMモータは、永久磁石がロータ外周面に配置されているため、インダクタンスが小さくなり、高速な電流応答が得られ、トルクの線形性もよい。しかし、SPMモータで高速回転させる場合、外周面に配置した永久磁石に大きな遠心力が働くため、その遠心力によって、ロータから永久磁石が脱落、破損しないように、永久磁石をロータに確実に固定しなければならない。このような特性を有するSPMモータにおいて、ロータの外周面に配置する永久磁石の固定方法としては以下の代表例が挙げられる。
(1)接着剤を用いて永久磁石を接着する方法
(2)押さえ金具を用いて固定する方法
(3)ロータシャフトの外周面に形成したくさび状の溝で固定する方法
(4)SUS管により固定する方法
(5)CFRPリングにより固定する方法
In the SPM motor, since the permanent magnet is disposed on the outer peripheral surface of the rotor, the inductance is reduced, a high-speed current response is obtained, and the linearity of the torque is good. However, when rotating at high speed with an SPM motor, a large centrifugal force acts on the permanent magnets arranged on the outer peripheral surface, so that the permanent magnets are securely fixed to the rotor so that the permanent magnets do not fall off or be damaged by the centrifugal force. Must. In the SPM motor having such characteristics, the following representative examples can be given as a method for fixing the permanent magnet disposed on the outer peripheral surface of the rotor.
(1) Method of bonding a permanent magnet using an adhesive (2) Method of fixing using a presser fitting (3) Method of fixing with a wedge-shaped groove formed on the outer peripheral surface of a rotor shaft (4) Using a SUS tube Fixing method (5) Fixing method with CFRP ring

しかしながら、(1)(2)(3)による固定方法は、ロータの高速回転によって永久磁石などに作用する大きな遠心力強度に対して永久磁石自体の強度が不十分であり、高速回転には適していない。また、(4)(5)の方法では、SUS管もしくはCFRPリングと高透磁率材であるロータコアバックが別部材であるため、部品点数が増加し組立工数が増加するという課題がある。   However, the fixing method according to (1), (2), and (3) is suitable for high-speed rotation because the strength of the permanent magnet itself is insufficient with respect to the large centrifugal force intensity acting on the permanent magnet or the like by high-speed rotation of the rotor. Not. In the methods (4) and (5), since the SUS pipe or the CFRP ring and the rotor core back, which is a high magnetic permeability material, are separate members, there is a problem that the number of parts increases and the number of assembly steps increases.

これらの課題の解決方法として、永久磁石をロータ内部に埋め込んだIPMモータとすることが提案されている。IPMモータとすることで、遠心力による永久磁石の破損がなくなる。また、永久磁石固定部材とロータコアバックが一体となることから、部品点数や組立工数が増加しない(例えば特許文献1参照)。   As a solution to these problems, it has been proposed to use an IPM motor in which a permanent magnet is embedded in the rotor. By using an IPM motor, the permanent magnet is not damaged by centrifugal force. Further, since the permanent magnet fixing member and the rotor core back are integrated, the number of parts and the number of assembly steps do not increase (for example, refer to Patent Document 1).

特開平5−76146号公報JP-A-5-76146

しかし、特許文献1のようにIPMモータとする方法では、以下の課題がある。高速回転させるためには、永久磁石を保持するためにロータブリッジ部分の強度を確保することが必要である。つまり、高速回転に対応したIPMではロータブリッジ部分が太くなり、永久磁石はロータ内部深くに埋め込まれることとなる。このことにより、永久磁石の漏れ磁束が増加し、トルクが減少する。また、永久磁石がロータ内部深くに埋め込まれても、モータ特性を確保するためにはロータコアバックを同じだけ確保する必要がある。この場合ロータ内径が小さくなるため、主軸モータに適用する場合にはチャック径が小さくなり把持できる工具の自由度が減少する。   However, the method of using an IPM motor as in Patent Document 1 has the following problems. In order to rotate at high speed, it is necessary to secure the strength of the rotor bridge portion in order to hold the permanent magnet. In other words, in the IPM that supports high-speed rotation, the rotor bridge portion becomes thick, and the permanent magnet is buried deep inside the rotor. This increases the leakage flux of the permanent magnet and decreases the torque. Further, even if the permanent magnet is embedded deep inside the rotor, it is necessary to ensure the same rotor core back in order to ensure motor characteristics. In this case, since the inner diameter of the rotor is reduced, the chuck diameter is reduced when applied to a spindle motor, and the degree of freedom of a tool that can be gripped is reduced.

従って本発明の目的は高速回転時でも確実に磁石保持が可能でかつ十分なトルクが得られ、ロータ内径を大きく確保できる回転電機を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can reliably hold a magnet even during high-speed rotation, can obtain a sufficient torque, and can ensure a large rotor inner diameter.

この発明によれば、ステータコアおよび上記ステータコアに巻回されたコイルを持つステータと、上記ステータに対して回転自在に支持された低透磁率材料のロータ本体および上記ロータ本体内に互いに離間して周方向に配列された複数の永久磁石を持つロータとを備えた回転電機において、上記永久磁石が、周方向に交互に配置された径方向極性を持つ主磁石と周方向極性を持つ補助磁石とを備え、上記主磁石および上記補助磁石は、それぞれ極性が周方向に互いに逆極性となるよう配置されていることを特徴とする回転電機が得られる。   According to the present invention, a stator having a stator core and a coil wound around the stator core, a rotor body of a low magnetic permeability material rotatably supported with respect to the stator, and a rotor body spaced apart from each other in the rotor body. In a rotating electrical machine including a rotor having a plurality of permanent magnets arranged in a direction, the permanent magnet includes a main magnet having a radial polarity and an auxiliary magnet having a circumferential polarity arranged alternately in the circumferential direction. The rotating electric machine is characterized in that the main magnet and the auxiliary magnet are arranged so that their polarities are opposite to each other in the circumferential direction.

この構成により、永久磁石が確実に固定でき、漏れ磁束が低減できるので十分なトルクが得られる。   With this configuration, the permanent magnet can be reliably fixed and the leakage magnetic flux can be reduced, so that sufficient torque can be obtained.

実施の形態1.
図1は、この発明の回転電機の実施の形態1の概略断面図である。図1において、回転電機は、ステータ1とロータ2とを備えている。本実施の形態では、4極24ティース構成を示したが、いずれの極数およびティース数の組み合わせであってもよい。ステータ1およびロータ2は、たがいに回転自在となるよう間に所定の空隙3を設けて支持されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of Embodiment 1 of the rotating electrical machine of the present invention. In FIG. 1, the rotating electrical machine includes a stator 1 and a rotor 2. In the present embodiment, a four-pole / 24-tooth configuration is shown, but any combination of the number of poles and the number of teeth may be used. The stator 1 and the rotor 2 are supported by providing a predetermined gap 3 between them so as to be freely rotatable.

ステータ1は、内周面に複数のティース4が設けられた円筒状磁性体のステータコア5と、ステータコア5のティース4に巻回されたコイル6とを備えている。   The stator 1 includes a cylindrical magnetic core stator core 5 provided with a plurality of teeth 4 on an inner peripheral surface, and a coil 6 wound around the teeth 4 of the stator core 5.

ロータ2は、ステータ1に対して回転自在に支持され、SUSやCFRPなどの低透磁率材料の中心孔7を持つ一体物である円筒形のロータ本体8と、ロータ本体8内に互いに周方向に離間して支持されてロータ本体8の周方向に配列された複数の永久磁石9を持っている。   The rotor 2 is rotatably supported with respect to the stator 1 and has a cylindrical rotor body 8 which is a single body having a central hole 7 of a low permeability material such as SUS or CFRP, and a circumferential direction within the rotor body 8. And a plurality of permanent magnets 9 arranged in the circumferential direction of the rotor body 8.

永久磁石9は、先端がN極を表す矢印で示すように、周方向に交互に配置されて径方向極性を持つ主磁石10a、10bと、周方向に交互に配置されて周方向極性を持つ補助磁石11a、11bとを備え、主磁石10a、10bおよび補助磁石11a、11bは、それぞれ極性が周方向に交互に逆極性となるよう配置されている。即ち、永久磁石9の配列は、図1において、12時の位置から時計回りに順番に、径方向外向きの極性の主磁石10a、周方向反時計方向の極性の補助磁石11a、径方向内向きの極性の主磁石10b、および周方向時計方向の極性の補助磁石11bとされている。   The permanent magnets 9 are alternately arranged in the circumferential direction and have radial polarities, as indicated by arrows representing the N poles, and the permanent magnets 9 are alternately arranged in the circumferential direction and have circumferential polarity. Auxiliary magnets 11a and 11b are provided, and the main magnets 10a and 10b and the auxiliary magnets 11a and 11b are arranged so that the polarities are alternately reversed in the circumferential direction. That is, in FIG. 1, the arrangement of the permanent magnets 9 in order from the 12 o'clock position in the clockwise direction is the main magnet 10a having the radially outward polarity, the auxiliary magnet 11a having the counterclockwise polarity in the circumferential direction, The main magnet 10b has a polarity in the direction and the auxiliary magnet 11b has a polarity in the clockwise direction in the circumferential direction.

図示の例では、ロータ2の永久磁石9は、ロータ本体8のステータ1と対向する側(径方向外周部)の表層近くの部分に周方向に等間隔に軸方向に延びた複数の保持孔12を設け、この保持孔12に複数の主磁石10a、10bおよび補助磁石11a、11bを1つずつ挿入して接着剤などで固着するなどして構成されている。主磁石10a、10bは半径方向に異極となるように着磁して配置し、補助磁石11a、11bは磁石の周方向両側面から磁束が流通されるように着磁して配置し、いわゆるハルバック配列とされていて、この4つの永久磁石9からなるハルバック配列(10a、11a、10b、11b)が2回繰り返されている。   In the illustrated example, the permanent magnet 9 of the rotor 2 has a plurality of holding holes extending in the axial direction at equal intervals in the circumferential direction in a portion near the surface layer on the side (radial outer periphery) of the rotor body 8 facing the stator 1. 12, a plurality of main magnets 10a and 10b and auxiliary magnets 11a and 11b are inserted into the holding hole 12 one by one and fixed with an adhesive or the like. The main magnets 10a and 10b are magnetized and arranged so as to have different polarities in the radial direction, and the auxiliary magnets 11a and 11b are magnetized and arranged so that magnetic flux flows from both sides in the circumferential direction of the magnet. The hullback arrangement (10a, 11a, 10b, 11b) including the four permanent magnets 9 is repeated twice.

換言すれば、永久磁石9は、周方向に交互に配置された径方向極性を持つ主磁石10a、10bと、周方向に交互に配置された周方向極性を持つ補助磁石11a、11bとを備え、主磁石10a、10bおよび補助磁石11a、11bは、それぞれ極性が互いに逆極性となるように配置されている。   In other words, the permanent magnet 9 includes main magnets 10a and 10b having radial polarities alternately arranged in the circumferential direction and auxiliary magnets 11a and 11b having circumferential polarities alternately arranged in the circumferential direction. The main magnets 10a and 10b and the auxiliary magnets 11a and 11b are arranged so that their polarities are opposite to each other.

ところで、ハルバック配列の場合は、例えば公知文献である特開2000−197287号公報に記載されているように、発生する磁束を有効に利用するために隣り合う永久磁石は概ね互いに接触させて配置するのが技術常識であったが、隣り合う永久磁石が反発するため永久磁石の固定が困難であった。   By the way, in the case of the Halbach arrangement, as described in, for example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-197287, which is a publicly known document, adjacent permanent magnets are generally placed in contact with each other in order to effectively use the generated magnetic flux. However, it was difficult to fix the permanent magnets because the adjacent permanent magnets repelled.

しかしながら、このようにハルバック配列を採用する一方で、主磁石10a、10b、補助磁石11a、11bで構成された永久磁石9を磁石保持部材であるロータ本体8の保持孔12に挿入するなどして埋め込んで支持することにより、永久磁石9を確実に固定することができる。さらに、上述の技術常識に反して、ハルバック配列の永久磁石9間にロータ本体8による隙間が形成されることにより、減磁しにくくなるという効果も得られる。また、ロータ本体8が低透磁率材料であるために、強度確保のため内側深くに埋め込んでも漏れ磁束によるトルクの減少が生じにくくなる。さらに永久磁石9をハルバック配列で配置することにより、従来必要であった高透磁率材のロータコアバックが不要となり、ロータ内径を大きくできる。さらにロータ本体8に複数の保持孔12を形成して、その中に永久磁石9を固定する構造であり、ロータ本体8が永久磁石9の内側部分と外側部分とで連続した一体部品であるので、部品点数が増加することがない。   However, while adopting the Halbach arrangement in this way, the permanent magnet 9 composed of the main magnets 10a and 10b and the auxiliary magnets 11a and 11b is inserted into the holding hole 12 of the rotor body 8 which is a magnet holding member. By embedding and supporting, the permanent magnet 9 can be reliably fixed. Further, contrary to the above-mentioned technical common sense, a gap is formed by the rotor body 8 between the permanent magnets 9 in the hullback arrangement, so that an effect that it is difficult to demagnetize is also obtained. In addition, since the rotor body 8 is made of a low magnetic permeability material, it is difficult for torque to decrease due to leakage magnetic flux even if the rotor body 8 is embedded deep inside to ensure strength. Furthermore, by disposing the permanent magnets 9 in a hullback arrangement, the rotor core back made of a high magnetic permeability material, which has been necessary in the past, becomes unnecessary, and the rotor inner diameter can be increased. Further, the rotor body 8 has a structure in which a plurality of holding holes 12 are formed and the permanent magnet 9 is fixed therein, and the rotor body 8 is an integral part in which the inner part and the outer part of the permanent magnet 9 are continuous. The number of parts does not increase.

実施の形態2.
永久磁石9の形状は図1に示す断面が扇形の柱状体以外にも、他の様々な形状が使用でき、図2に示す回転電機のロータ2の例では永久磁石9の形状が直方体形状あるいは矩形断面の四角柱であり、保持孔12も対応した四角形断面である。その他の構成は図1に示す回転電機のロータ2と同様である。
Embodiment 2. FIG.
The shape of the permanent magnet 9 is not limited to the columnar body having a fan-shaped cross section shown in FIG. 1, and various other shapes can be used. In the example of the rotor 2 of the rotating electrical machine shown in FIG. It is a rectangular column with a rectangular cross section, and the holding hole 12 has a corresponding quadrangular cross section. Other configurations are the same as those of the rotor 2 of the rotating electrical machine shown in FIG.

永久磁石9を四角形とすることで、永久磁石9および保持孔12の加工コストを低減することができ、また永久磁石9およびロータ本体8の製造および組立が容易になる。   By making the permanent magnet 9 into a quadrangle, the processing cost of the permanent magnet 9 and the holding hole 12 can be reduced, and the manufacture and assembly of the permanent magnet 9 and the rotor body 8 are facilitated.

実施の形態3.
図3に示す回転電機のロータ本体8は、図1および図2のロータ本体8が一体物で構成されているのに対して、表面に絶縁材を塗布した低透磁率材の薄板13を複数枚積層して形成した積層体により構成されている。
Embodiment 3 FIG.
The rotor main body 8 of the rotating electrical machine shown in FIG. 3 has a plurality of low-permeability thin plates 13 each coated with an insulating material, whereas the rotor main body 8 shown in FIGS. It is comprised by the laminated body formed by laminating | stacking one sheet.

ロータ本体8の材質がSUSやアルミニウムなどの金属である場合、図1の実施の形態のようにロータ本体8を一体物で構成した場合には渦電流損が発生するが、このように薄板13の積層体として構成することにより、ロータ本体8に生じる渦電流損を低減することが可能となり、損失低減の効果が得られる。また、一体物で構成されたロータ本体8に複数の保持孔12を加工する場合には、特にロータ径が大きい場合に加工コストが増加するが、低透磁率材の薄板13を打ち抜いて積層することにより、加工コストが低減でき、コア幅が異なるモータ製作にも柔軟に対応できるという効果が得られる。   When the material of the rotor body 8 is a metal such as SUS or aluminum, an eddy current loss occurs when the rotor body 8 is formed as a single body as in the embodiment of FIG. By configuring as a laminated body, it is possible to reduce eddy current loss generated in the rotor body 8 and to obtain an effect of reducing loss. Further, when the plurality of holding holes 12 are processed in the rotor main body 8 constituted by a single body, the processing cost increases particularly when the rotor diameter is large, but the thin plate 13 of the low permeability material is punched and laminated. As a result, the processing cost can be reduced, and it is possible to flexibly cope with the manufacture of motors having different core widths.

実施の形態4.
図4は実施の形態4を示す回転電機の断面図である。扇形断面の永久磁石9(主磁石10a、10bおよび補助磁石11a、11b)のうち、周方向に磁束が流れるように着磁された補助磁石11a、11bは、永久磁石9のハルバック配列は維持したまま、主磁石10a、10bに対してより径方向内側に配置されている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine showing the fourth embodiment. Of the permanent magnets 9 (main magnets 10a and 10b and auxiliary magnets 11a and 11b) having a fan-shaped cross section, the auxiliary magnets 11a and 11b magnetized so that magnetic flux flows in the circumferential direction maintained the hullback arrangement of the permanent magnets 9. As it is, it is arranged more radially inward with respect to the main magnets 10a, 10b.

実施の形態1〜3においては、径方向に着磁された主磁石10a、10bに周方向に着磁された補助磁石11a、11bの磁束がほぼ直角に入るため減磁しやすいが、本実施の形態4のように構成することにより、補助磁石11a、11bから主磁石10a、10bに流入する磁束の角度が緩和され、減磁しにくくなる。また、補助磁石11a、11bが径方向内側に配置してあることにより、補助磁石11aにかかる遠心力が低下し、ロータ2の強度が増す。   In the first to third embodiments, the main magnets 10a and 10b magnetized in the radial direction tend to be demagnetized because the magnetic fluxes of the auxiliary magnets 11a and 11b magnetized in the circumferential direction are almost at right angles. By configuring as in Form 4, the angle of the magnetic flux flowing from the auxiliary magnets 11a, 11b to the main magnets 10a, 10b is relaxed, and it is difficult to demagnetize. Further, since the auxiliary magnets 11a and 11b are arranged on the radially inner side, the centrifugal force applied to the auxiliary magnet 11a is reduced, and the strength of the rotor 2 is increased.

実施の形態5.
図5は実施の形態5を示す回転電機の断面図であり、この回転電機においては、図4のように配置された永久磁石9(主磁石10a、10bおよび補助磁石11a、11b)が全て図2に示すような矩形断面の直方体の永久磁石9である。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine showing the fifth embodiment. In this rotating electrical machine, all the permanent magnets 9 (main magnets 10a and 10b and auxiliary magnets 11a and 11b) arranged as shown in FIG. 4 are shown. A rectangular parallelepiped permanent magnet 9 as shown in FIG.

実施の形態1〜3においては、径方向に着磁された主磁石10a、10bに周方向に着磁された補助磁石11a、11bの磁束がほぼ直角に入るため減磁しやすいが、本実施の形態5のように構成することにより、補助磁石11a、11bから主磁石10a、10bに流入する磁束の角度が緩和され、減磁しにくくなる。また、補助磁石11a、11bが径方向内側に配置してあることにより、補助磁石11aにかかる遠心力が低下し、ロータ2の強度が増す。さらに、永久磁石9を四角形とすることで、永久磁石9および保持孔12の加工コストを低減することができ、また永久磁石9およびロータ本体8の製造および組立が容易になる。   In the first to third embodiments, the main magnets 10a and 10b magnetized in the radial direction tend to be demagnetized because the magnetic fluxes of the auxiliary magnets 11a and 11b magnetized in the circumferential direction are almost at right angles. By configuring as in the fifth form, the angle of the magnetic flux flowing from the auxiliary magnets 11a and 11b to the main magnets 10a and 10b is relaxed, and it becomes difficult to demagnetize. Further, since the auxiliary magnets 11a and 11b are arranged on the radially inner side, the centrifugal force applied to the auxiliary magnet 11a is reduced, and the strength of the rotor 2 is increased. Furthermore, by making the permanent magnet 9 into a quadrangle, the processing costs of the permanent magnet 9 and the holding hole 12 can be reduced, and the manufacture and assembly of the permanent magnet 9 and the rotor body 8 are facilitated.

実施の形態6.
図6は実施の形態6を示す回転電機の断面図である。扇形断面の永久磁石9のうち、周方向に磁束が流れるように着磁された補助磁石11a、11bが、磁束の方向が径方向の主磁石10a、10bに対してより内側に配置されているのは図4に示す回転電機と同様であり、さらに高透磁率部材14が主磁石10a、10bの内側に配置されている。高透磁率部材14は、例えば珪素鋼などで作られ、互いにほぼ直角な辺がそれぞれ主磁石10a、10bの内側、補助磁石11a、11bの周方向に平行で、斜面が湾曲した直角三角形に似た断面形状を持つ三角柱の部材であり、隣接の永久磁石の間を滑らかに連結するように配置されている。このように構成することにより、磁束の流れがより円滑になるためトルクが向上する。なお、高透磁率部材14が主磁石10a、10bと補助磁石11a、11bとの間に配置されることによって磁束の流れを円滑にすることができるが、高透磁率部材14が主磁石10a、10bのN極またはS極に対向するように、主磁石10a、10bの内側に配置されることによって磁束の流れをより円滑にすることができる。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine showing the sixth embodiment. Among the permanent magnets 9 having a fan-shaped cross section, auxiliary magnets 11a and 11b magnetized so that magnetic flux flows in the circumferential direction are arranged more inside than the main magnets 10a and 10b whose magnetic flux direction is radial. This is the same as the rotating electrical machine shown in FIG. 4, and a high permeability member 14 is arranged inside the main magnets 10a and 10b. The high-permeability member 14 is made of, for example, silicon steel, and has substantially right-angled sides parallel to the inner sides of the main magnets 10a and 10b and the circumferential direction of the auxiliary magnets 11a and 11b, and resembles a right-angled triangle with a curved slope. It is a triangular prism member having a cross-sectional shape, and is arranged so as to smoothly connect adjacent permanent magnets. By configuring in this way, the flow of magnetic flux becomes smoother and torque is improved. The high magnetic permeability member 14 is arranged between the main magnets 10a and 10b and the auxiliary magnets 11a and 11b, so that the flow of magnetic flux can be made smooth. However, the high magnetic permeability member 14 includes the main magnet 10a, The magnetic flux can be flowed more smoothly by being arranged inside the main magnets 10a and 10b so as to face the N pole or S pole of 10b.

実施の形態7.
図7は実施の形態7を示す回転電機の断面図である。扇形断面の永久磁石9のうち、周方向に磁束が流れるように着磁された補助磁石11a、11bが、磁束の方向が径方向の主磁石10a、10bに対してより内側に配置されているのは図5に示す回転電機と同様であり、さらに高透磁率部材14が主磁石10a、10bの内側に配置されている。高透磁率部材14は、例えば珪素鋼などで作られ、互いにほぼ直角な辺がそれぞれ主磁石10a、10bの内側、補助磁石11a、11bの周方向に平行な直角三角形に似た断面形状を持つ三角柱の部材であり、隣接の永久磁石の間を滑らかに連結するように配置されている。このように構成することにより、磁束の流れがより円滑になるためトルクが向上する。なお、高透磁率部材14が主磁石10a、10bと補助磁石11a、11bとの間に配置されることによって磁束の流れを円滑にすることができるが、高透磁率部材14が主磁石10a、10bの内側に配置されることによって磁束の流れをより円滑にすることができる。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 7 is a sectional view of a rotating electrical machine showing the seventh embodiment. Among the permanent magnets 9 having a fan-shaped cross section, auxiliary magnets 11a and 11b magnetized so that magnetic flux flows in the circumferential direction are arranged more inside than the main magnets 10a and 10b whose magnetic flux direction is radial. This is the same as the rotating electrical machine shown in FIG. 5, and a high permeability member 14 is arranged inside the main magnets 10a and 10b. The high magnetic permeability member 14 is made of, for example, silicon steel, and has a cross-sectional shape similar to a right triangle whose sides substantially perpendicular to each other are parallel to the inner sides of the main magnets 10a and 10b and the circumferential direction of the auxiliary magnets 11a and 11b, respectively. It is a triangular prism member and is arranged so as to smoothly connect adjacent permanent magnets. By configuring in this way, the flow of magnetic flux becomes smoother and torque is improved. The high magnetic permeability member 14 is arranged between the main magnets 10a and 10b and the auxiliary magnets 11a and 11b, so that the flow of magnetic flux can be made smooth. However, the high magnetic permeability member 14 includes the main magnet 10a, The flow of magnetic flux can be made smoother by being arranged inside 10b.

実施の形態8.
図8は実施の形態8を示す回転電機の断面図である。本発明においては、磁束の方向が径方向の主磁石10a、10bと磁束の方向が周方向の補助磁石11a、11bで構成された永久磁石9がハルバック配列で配置されているため、ロータコアバックが不要となるので、図8に示すようにロータ本体8に直径の大きな中心孔15を設けることができる。このような回転電機を工作機械のスピンドルユニット用主軸モータとして用いる場合には、ロータ内径を大きく確保できるためチャック径を大きくでき、より大きな工具が把持可能となり、スピンドルユニットの性能が向上する。
Embodiment 8 FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine showing the eighth embodiment. In the present invention, since the permanent magnets 9 composed of the main magnets 10a, 10b whose magnetic flux direction is radial and the auxiliary magnets 11a, 11b whose magnetic flux direction is the circumferential direction are arranged in a hullback arrangement, the rotor core back is Since it becomes unnecessary, a central hole 15 having a large diameter can be provided in the rotor body 8 as shown in FIG. When such a rotating electrical machine is used as a spindle motor for a spindle unit of a machine tool, a large rotor inner diameter can be secured, so that a chuck diameter can be increased, a larger tool can be gripped, and the performance of the spindle unit is improved.

本発明の実施の形態1における回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における回転電機のロータ本体の斜視図である。It is a perspective view of the rotor main body of the rotary electric machine in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4における回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5における回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6における回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine in Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7における回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine in Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態8における回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine in Embodiment 8 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ステータ、2 ロータ、3 空隙、4 ティース、5 ステータコア、6 コイル、7 中心孔、8 ロータ本体、9 永久磁石、10a、10b 主磁石、11a、11b 補助磁石、12 保持孔、13 薄板、14 高透磁率部材、15 中心孔。   1 Stator, 2 Rotor, 3 Gap, 4 Teeth, 5 Stator Core, 6 Coil, 7 Center Hole, 8 Rotor Body, 9 Permanent Magnet, 10a, 10b Main Magnet, 11a, 11b Auxiliary Magnet, 12 Holding Hole, 13 Thin Plate, 14 High permeability member, 15 center hole.

Claims (6)

ステータコアおよび上記ステータコアに巻回されたコイルを持つステータと、
上記ステータに対して回転自在に支持された低透磁率材料のロータ本体および上記ロータ本体内に互いに離間して周方向に配列された複数の永久磁石を持つロータとを備えた回転電機において、
上記永久磁石が、周方向に交互に配置された径方向極性を持つ主磁石と周方向極性を持つ補助磁石とを備え、上記主磁石および上記補助磁石は、それぞれ極性が周方向に互いに逆極性となるよう配置されている回転電機。
A stator having a stator core and a coil wound around the stator core;
In a rotating electrical machine comprising a rotor body of a low magnetic permeability material rotatably supported with respect to the stator and a rotor having a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction and spaced apart from each other in the rotor body,
The permanent magnet includes a main magnet having a radial polarity and an auxiliary magnet having a circumferential polarity that are alternately arranged in the circumferential direction, and the main magnet and the auxiliary magnet have opposite polarities in the circumferential direction. The rotating electrical machine is arranged to be.
上記永久磁石が、直方体形状である請求項1に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the permanent magnet has a rectangular parallelepiped shape. ロータ本体が、表面に絶縁材を塗布した低透磁率材の薄板の積層体である請求項1あるいは2に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 1 or 2, wherein the rotor main body is a laminated body of thin plates of a low magnetic permeability material with an insulating material applied to the surface. 上記補助磁石が、上記主磁石よりも径方向内側に配置されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the auxiliary magnet is disposed radially inward of the main magnet. 上記主磁石と上記補助磁石との間に高透磁率部材が配置されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4, wherein a high magnetic permeability member is disposed between the main magnet and the auxiliary magnet. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転電機を備えているスピンドルユニット。   A spindle unit comprising the rotating electrical machine according to claim 1.
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