JP2009296841A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機に係り、特に、複数のロータ部を周方向にずらして積層したロータを有する回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly, to a rotating electrical machine having a rotor in which a plurality of rotor portions are stacked while being shifted in the circumferential direction.
ハイブリッド自動車や電機自動車等に用いられる回転電機として、界磁に永久磁石を用いた永久磁石回転電機が知られている。代表的な永久磁石回転電機として、回転子鉄心外周に永久磁石を貼り付けた表面磁石型永久磁石回転電機、永久磁石を回転子鉄心内に埋め込んだ埋め込み型永久磁石回転電機が知られている。可変特性に適している回転電機として、リラクタンストルクと磁石トルクとを併用した永久磁石式リラクタンス型回転電機が知られている。特に、永久磁石式リラクタンス型回転電機は、磁石トルクと同等からそれ以上のトルクを得ることができるリラクタンストルクを磁石トルクとともに利用しており、可変速駆動時において、中・低速回転時はリラクタンストルクと磁石トルクとで駆動し、高速回転時は主にリラクタンストルクで駆動する。 2. Description of the Related Art A permanent magnet rotating electric machine using a permanent magnet as a field magnet is known as a rotating electric machine used for a hybrid vehicle, an electric vehicle, and the like. As a typical permanent magnet rotating electrical machine, a surface magnet type permanent magnet rotating electrical machine in which a permanent magnet is attached to the outer periphery of a rotor core and an embedded permanent magnet rotating electrical machine in which a permanent magnet is embedded in the rotor core are known. As a rotating electrical machine suitable for variable characteristics, a permanent magnet type reluctance rotating electrical machine that uses both reluctance torque and magnet torque is known. In particular, the permanent magnet type reluctance type rotating electrical machine uses a reluctance torque that can obtain a torque equal to or higher than the magnet torque, together with the magnet torque. And magnet torque, and mainly driven by reluctance torque during high-speed rotation.
しかし、このような永久磁石を用いたモータは、回転子が回転されると、回転電機内に誘起電圧が発生する。また、集中巻方式は通常用いられる分布巻方式に比べ、永久磁石磁束によって発生する誘起電圧が大きくひずみ、トルクリップルが大きいという問題がある。そこで、特許文献1には、電機子巻線を有する固定子と、この固定子の内側に回転可能に設けられ、回転子鉄心を有する回転子と、この回転子に隣接した鉄心の磁極間を通る電機子巻線からの磁束を打ち消すように回転子鉄心内に配置された永久磁石と、を備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機であって、回転子は、回転軸方向で2分割され、分割された回転子が周方向にずらして配置され、分割された一方の回転子鉄心の磁極中心と分割された他方の回転子鉄心の磁極中心とが回転軸に対してなす角度をスキュー角度θとしたとき、スキュー角度θは、13度<θ<31度であるものが開示されている。
However, in a motor using such a permanent magnet, an induced voltage is generated in the rotating electrical machine when the rotor is rotated. Further, the concentrated winding method has a problem that the induced voltage generated by the permanent magnet magnetic flux is greatly distorted and the torque ripple is larger than that of the normally used distributed winding method. Therefore, in
上記特許文献1の構成によれば、発生する誘起電圧波形の最大値およびトルクリップルを低減することが可能である。しかし、特許文献1の構成では、図10(a)に示されるように複数のロータ部を周方向にずらして積層する、いわゆるロータを段スキューさせたときに、それぞれのスキュー段間にロータの回転軸の軸方向に沿って漏れ磁束(矢印A)が発生する。そして、図10(b)に示されるように隣接するロータ部内に渦電流(矢印B)が発生し、これによって面内渦電流損失が発生することが問題となる。
According to the configuration of
本発明の目的は、ロータを段スキューさせたときにロータの面内渦電流損失の発生を抑制する回転電機を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that suppresses occurrence of in-plane eddy current loss of a rotor when the rotor is skewed.
本発明に係る回転電機は、周方向に所定の間隔で永久磁石が配置された複数のロータ部を積層して、各ロータ部の永久磁石の周方向の位置がずれるように各ロータ部を周方向にずらして設けられるロータを備える回転電機であって、隣接して積層されるロータ部の接合部分において永久磁石の位置に対応する位置に設けられ、ロータの回転軸の軸方向に垂直な断面積が永久磁石よりも大きい大きさを有する空洞部を備えることを特徴とする。 The rotating electrical machine according to the present invention includes a plurality of rotor portions each having permanent magnets arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and each rotor portion is rotated so that the positions of the permanent magnets in the circumferential direction are shifted. A rotating electrical machine having a rotor that is shifted in a direction, provided at a position corresponding to the position of a permanent magnet at a joint portion of adjacently stacked rotor portions, and perpendicular to the axial direction of the rotor rotation shaft. A hollow portion having a size larger in area than the permanent magnet is provided.
また、本発明に係る回転電機において、空洞部に非磁性体が充填されることが好ましい。 In the rotating electrical machine according to the present invention, it is preferable that the cavity is filled with a nonmagnetic material.
また、本発明に係る回転電機において、ロータの回転軸の軸方向の一方端と他方端とに接続される軸流路であって、ロータの軸芯において軸方向に冷媒を流すための軸流路と、軸流路から各空洞部に対して冷媒を流入させるための流入流路と、各空洞部から軸流路に冷媒を戻すための流出流路と、を備えることが好ましい。 Further, in the rotating electrical machine according to the present invention, the axial flow path is connected to one end and the other end in the axial direction of the rotating shaft of the rotor, and the axial flow for flowing the refrigerant in the axial direction at the axial center of the rotor It is preferable to include a channel, an inflow channel for allowing the refrigerant to flow into each cavity from the axial channel, and an outflow channel for returning the refrigerant from each cavity to the axial channel.
上記構成の回転電機によれば、接合部分において永久磁石の位置に対応する位置に、ロータの回転軸の軸方向に垂直な断面積が永久磁石よりも大きい大きさを有する空洞部を有し、空洞部の透磁率は、例えば鋼板を積層して構成するロータの透磁率よりも低く磁束が漏れにくくなる。これにより、ロータの面内渦電流損失の発生を抑制することができる。 According to the rotating electrical machine configured as described above, the hollow portion having a cross-sectional area perpendicular to the axial direction of the rotating shaft of the rotor is larger than that of the permanent magnet at a position corresponding to the position of the permanent magnet in the joint portion. The magnetic permeability of the hollow portion is lower than the magnetic permeability of a rotor formed by stacking steel plates, for example, and the magnetic flux hardly leaks. Thereby, generation | occurrence | production of the in-plane eddy current loss of a rotor can be suppressed.
上記構成の空洞部に非磁性体が充填された回転電機によれば、磁束の漏れを抑制することができる。これにより、ロータの面内渦電流損失の発生を抑制することができる。また、非磁性体が永久磁石の軸方向の動きを規制することにもなるため、永久磁石の軸方向のずれを防止することもできる。 According to the rotating electrical machine in which the hollow portion having the above configuration is filled with a nonmagnetic material, leakage of magnetic flux can be suppressed. Thereby, generation | occurrence | production of the in-plane eddy current loss of a rotor can be suppressed. Further, since the non-magnetic material restricts the movement of the permanent magnet in the axial direction, it is possible to prevent the axial displacement of the permanent magnet.
上記構成の冷媒の流入流路と流出流路とを有する回転電機によれば、ロータの軸芯に設けられた軸流路から空洞部へ冷媒を流すことができる。これにより、ロータの冷却効果を向上させることができる。 According to the rotating electric machine having the refrigerant inflow channel and the outflow channel having the above-described configuration, the refrigerant can flow from the shaft channel provided in the shaft core of the rotor to the cavity. Thereby, the cooling effect of a rotor can be improved.
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。また、この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Further, in this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the use, purpose, specification, and the like.
図1は、本発明の第1実施形態である回転電機10のロータ3を示す図である。図2は、図1における領域4を矢印Cから見た図である。回転電機10は、ロータ3と図示しないステータとを含んで構成される。
FIG. 1 is a diagram illustrating a
ロータ3は、ロータ部20a,20b,20cと接合部40a,40bとを含んで構成される。ロータ3は、回転軸9を軸として周方向に回転する回転子として機能する。ステータは、インバータ回路に接続される巻線を有し、その巻線に流れる電流によって磁束が発生する。
The
各ロータ部20a,20b,20cは、電磁鋼板が積層して構成された円柱形状であり、回転軸9を軸として周方向に所定の角度θだけずらして積層して設けられるスキュー配置が行われている。
Each
各ロータ部20a,20b,20cには、それぞれ永久磁石8の埋め込み用の孔7が設けられる。孔7は、矢印D側から見たときに略V字形状をなす2つの永久磁石8を一組としたものが、所定の間隔で周方向に並んで配置されている。孔7は、各ロータ部20a,20b,20cを軸方向に貫通する略四角柱形状の貫通孔である。
Each
永久磁石8は、それぞれの孔7に圧入される四角柱形状の磁石である。そして、各ロータ部20a,20b,20cのスキューさせる前のそれぞれ対応する永久磁石8の位置は、ロータ部20aを基準とすると、ロータ部20bは周方向に角度θだけずれ、ロータ部20cは周方向にさらに角度θずれて設けられる。
The
ロータ部20a,20b,20cの回転軸9の軸方向の厚みは、図1に示されるようにd1である。ロータ部20a,20,20cの永久磁石8の回転軸9の軸方向の長さもd1である。
The axial thickness of the rotating shaft 9 of the
接合部40a,40bは、電磁鋼板を積層して構成された円盤形状の部材である。接合部40aは、ロータ部20aとロータ部20bとの間に配置され、回転軸9の軸方向の厚みはd2である。接合部40aには、周方向に所定の間隔で空洞部30aが設けられる。また、接合部40bは、ロータ部20bとロータ部20cとの間に配置され、回転軸9の軸方向の厚みはd2である。接合部40bには、周方向に所定の間隔で空洞部30bが設けられる。
The
空洞部30a,30bは、回転軸9の軸方向に垂直な平面上での面積S2が図2に示される略V字形状を形成する永久磁石8の面積S1の和(S1+S1)よりも大きい面積(S2>2S1)となる略三角形状の貫通孔である。また、空洞部30a,30bの内部は空気で充填されているから、電磁鋼板で構成されるロータ部20a,20b,20cに比べて透磁率が低い。
The
略V字形状をなす一組の永久磁石8と空洞部30aとの関係を説明すると、図2において空洞部30aを構成する外形の内側に略V字形状を構成する一組の永久磁石8が位置するような位置関係となっている。なお、図示しないが空洞部30bとそれに対応する一組の永久磁石8との関係についても、空洞部30bを構成する外形の内側に一組の永久磁石8が位置するような位置関係となっている。
The relationship between the set of
続いて、上記構成からなる回転電機10の動作について、図1,図2を参照して説明する。回転電機10において、ステータの巻線に流れる電流により生成される磁束は、周方向に回転するロータ3の永久磁石8が発生する磁束によって打ち消される。このとき、例えば、ロータ部20aではステータからの磁束や永久磁石8が発生する磁束が、ロータ部20aの内部を回転軸9の軸方向に沿って隣接するロータ部20bに向かう。しかし、ロータ部20aとロータ部20bとの間には、透磁率の低い空洞部30aを有する接合部40aがあるため漏れ磁束を抑制することができる。また、ロータ部20bにおいても、同様にステータからの磁束や永久磁石8が、ロータ部20bの内部を回転軸9の軸方向に沿って隣接するロータ部20cに向かう。しかし、磁束の経路に透磁率の低い空洞部30bを有する接合部40bがあるため漏れ磁束を抑制することができる。
Next, the operation of the rotating
上記のように、ロータ部20a,20b,20cの接合部分には、それぞれ接合部40a,40bがあるため漏れ磁束を抑制することができる。これにより、ロータ3の渦電流発生による面内渦電流損失を抑制することができる。
As described above, since there are the
図3に回転電機10の変形例を示す。図3は、変形例において図2に相当する図である。上記第1実施形態との相違は、空洞部30a,30bに充填される充填部50を有する点である。充填部50は、非磁性体で構成され、空洞部30a,30bと同じ形状であり、空洞部30a,30bに充填することができる。これにより、上記と同様に磁束の漏れを抑制することができる。また、空洞部30a,30bの空間部分に充填部50が存在することにより、永久磁石8の軸方向の動きを規制することもできる。これにより、永久磁石8が軸方向にずれてしまう可能性も排除することができる。
FIG. 3 shows a modification of the rotating
図4に回転電機10の別の変形例を示す。図4は、別の変形例において図2に相当する図である。上記第1実施形態との相違は、空洞部30a,30bに比べて、さらに大きい面積S3を有する空洞部31aを有する点である。これにより、より一層磁束の漏れを抑制することができる。
FIG. 4 shows another modification of the rotating
図5に回転電機10のさらに別の変形例を示す。図5は、さらに別の変形例において図2に相当する図である。上記第1実施形態との相違は、略V字形状を形成する永久磁石8の面積の和(S1+S1)よりも少しだけ大きい面積S4となる略V字形状の空洞部32a,32aである。これによっても磁束の漏れを抑制することができる。
FIG. 5 shows still another modification of the rotating
次に、図6を参照して本発明の第2実施形態である回転電機11について説明する。図6は、本発明の第2実施形態である回転電機11のロータ3を示す図である。なお、図6では、永久磁石8や一部の空洞部30a,30bの記載を省略し簡略化している。図7は、図6におけるE−E線断面図である。図8は、接合部40aを上面から見た図である。図9は、接合部40bを上面から見た図である。ここで、回転電機11は、上記第1実施形態の回転電機10とほぼ同様の構成を有するため、同一構成要素には同一符号を付して重複することとなる説明を援用によって省略し、異なる構成およびその作用について説明する。
Next, the rotary
回転電機11は、さらに軸流路60と流入流路70と中継流路80と流出流路90と中心円部6a,6bとを含む。中心円部6a,6bは、それぞれ接合部40a,40bの中心に設けられる円形状の貫通孔である。
The rotating
流入流路70は、接合部40aに設けられ、図8に示されるように中心円部6aから各空洞部30aに向かって放射状に設けられる。流入流路70は、軸芯に位置する中心円部6aから各空洞部30aに冷媒を流すための流路である。流入流路70も軸方向の厚みがd2である。
The
中継流路80は、各空洞部30aと周方向に角度θずらしたそれぞれに対応する各空洞部30bと一対としてそれらを連通するためにロータ部20bに設けられる。中継流路80は、各空洞部30aに流れ込んだ冷媒を各空洞部30bに送り出すための流路である。
The
流出流路90は、接合部40bに設けられ、図9に示されるように各空洞部30bから中心円部6bに向けて放射状に設けられる。流出流路90は、各空洞部30bから軸芯である中心円部6bに冷媒を流すための流路である。流出流路90も軸方向の厚みはd2である。
The
軸流路60は、軸流路部60aと軸流路部60cとを含んで構成される。軸流路60は、ロータ3の中心軸である軸芯側からロータ3の冷却用の冷媒を流すための流路である。軸流路部60aは、ロータ3の一方側の端面100の上方からロータ3の軸芯に沿って、接合部40aの中心円部6aに冷媒を流し込むような円柱形状の流路である。軸流路部60cは、接合部40bの中心円部6bからロータ3の軸芯に沿って、ロータ3の他方側の端面101から突出して下方に冷媒を排出するような円柱形状の流路である。なお、軸流路部60aの一方端600aと軸流路部60cの一方端600cとの間には、冷媒のためのポンプと熱交換部等が接続され回転電機11の内部を冷媒が循環するように構成されている。
The
続いて、上記構成からなる回転電機11の動作について、図6〜9を参照して説明する。回転電機11は、回転電機10と同様に空洞部30a,30bを有するため磁束の漏れを抑制することができる。また、回転電機11の構成では軸流路60から空洞部30aおよび空洞部30bへ冷媒を流すことができるため、ロータ3の中心部だけでなく外周部も冷却することができる。これにより、ロータ3全体の冷却効果も高めることができる。
Next, the operation of the rotating
3 ロータ、4 領域、6a,6b 中心円部、7 孔、8 永久磁石、9 回転軸、10,11 回転電機、20a,20b,20c ロータ部、30a,30b,31a,31b 空洞部、40a,40b 接合部、50 充填部、60 軸流路、60a,60c 軸流路部、70 流入流路、80 中継流路、90 流出流路、100,101 端面、600a,600c 一方端。 3 rotor, 4 region, 6a, 6b central circular part, 7 holes, 8 permanent magnet, 9 rotating shaft, 10, 11 rotating electrical machine, 20a, 20b, 20c rotor part, 30a, 30b, 31a, 31b hollow part, 40a, 40b Joint part, 50 filling part, 60 axial flow path, 60a, 60c axial flow path part, 70 inflow flow path, 80 relay flow path, 90 outflow flow path, 100, 101 end face, 600a, 600c one end.
Claims (3)
隣接して積層されるロータ部の接合部分において永久磁石の位置に対応する位置に設けられ、ロータの回転軸の軸方向に垂直な断面積が永久磁石よりも大きい大きさを有する空洞部を備えることを特徴とする回転電機。 A rotor that is provided by laminating a plurality of rotor portions each having permanent magnets arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and shifting each rotor portion in the circumferential direction so that the circumferential position of the permanent magnet of each rotor portion is shifted. A rotating electrical machine comprising:
A cavity portion is provided at a position corresponding to the position of the permanent magnet at a joint portion of the rotor portions stacked adjacent to each other, and has a cavity portion whose cross-sectional area perpendicular to the axial direction of the rotating shaft of the rotor is larger than that of the permanent magnet. Rotating electric machine characterized by that.
空洞部に非磁性体が充填されたことを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
A rotating electrical machine, wherein a hollow portion is filled with a nonmagnetic material.
ロータの回転軸の軸方向の一方端と他方端とに接続される軸流路であって、ロータの軸芯において軸方向に冷媒を流すための軸流路と、
軸流路から各空洞部に対して冷媒を流入させるための流入流路と、
各空洞部から軸流路に冷媒を戻すための流出流路と、
を備えることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
An axial flow path connected to one end and the other end in the axial direction of the rotating shaft of the rotor, the axial flow path for flowing the refrigerant in the axial direction at the axial center of the rotor;
An inflow channel for allowing the coolant to flow into each cavity from the axial channel;
An outflow channel for returning the refrigerant from each cavity to the axial channel;
A rotating electric machine comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013121253A (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Daikin Ind Ltd | Rotor, and manufacturing method therefor |
CN104333155A (en) * | 2014-10-21 | 2015-02-04 | 杭州摩恩电机有限公司 | Rotor iron core convenient to produce |
JP2016208623A (en) * | 2015-04-20 | 2016-12-08 | 本田技研工業株式会社 | Rotor for rotary electric machine |
KR102018229B1 (en) * | 2018-05-29 | 2019-09-04 | 엘지전자 주식회사 | Rotor for electric motor |
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2008
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104333155A (en) * | 2014-10-21 | 2015-02-04 | 杭州摩恩电机有限公司 | Rotor iron core convenient to produce |
JP2016208623A (en) * | 2015-04-20 | 2016-12-08 | 本田技研工業株式会社 | Rotor for rotary electric machine |
KR102018229B1 (en) * | 2018-05-29 | 2019-09-04 | 엘지전자 주식회사 | Rotor for electric motor |
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