JP2010011621A - End plate for rotating electrical machine - Google Patents

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Chika Sonohara
知香 園原
Yasuharu Taketsuna
靖治 竹綱
Noritoshi Tanahashi
文紀 棚橋
Afu Arakawa
亜富 荒川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress loss and heat generation caused by eddy current in an end plate for rotating electrical machine, and to cool a rotor. <P>SOLUTION: A rotating electrical machine 10 includes a case 12, a rotor shaft 14, a stator core 16 and a coil 18, a rotor core 20 and a magnet 22, and an end plate 30. The end plate 30 includes an end plate body 32, an arm 34 which extends in the radial direction from the end plate body 32 apart from the rotor core 20, and a presser 36 provided at the distal end of the arm 34 and in contact with the rotor core 20. A refrigerant supply path 60 is provided in the rotor shaft 14 and connected with a refrigerant supply path 62 on the end plate side which is arranged in the end plate 30, and refrigerant is supplied to a gap space 50 formed between the end plate 30 and the rotor core 20. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転電機用エンドプレートに係り、特に、円周方向に沿って配置される複数の磁石を有する筒型のコアの端部を軸方向で押えるエンドプレートに関する。   The present invention relates to an end plate for a rotating electrical machine, and more particularly to an end plate that presses an end of a cylindrical core having a plurality of magnets arranged along a circumferential direction in an axial direction.

回転電機の永久磁石型ロータとして、高効率、小型化のために積層鉄心内に磁石が埋め込まれて配置されるものが用いられる。この場合に、ロータの回転によって積層されたコア薄板、永久磁石が飛び出さないように、これらを軸方向に押えるための保持部材が用いられる。この保持部材は、ロータの軸方向の端部に設けられるので、エンドリング、フランジ、エンドプレート等と呼ばれる。   As a permanent magnet type rotor for a rotating electrical machine, a rotor in which magnets are embedded in a laminated core for high efficiency and downsizing is used. In this case, a holding member for pressing the core thin plates and the permanent magnets laminated in the axial direction so as not to jump out is used. Since this holding member is provided at the end of the rotor in the axial direction, it is called an end ring, a flange, an end plate or the like.

例えば、特許文献1には、永久磁石を備える電動機の回転子において永久磁石を保持するエンドリングあるいはフランジと呼ばれる回転体について、永久磁石に接触する部分を非磁性体で構成し、永久磁石に接触しない部分を磁性体で構成することが開示されている。   For example, in Patent Document 1, in a rotor called an end ring or a flange that holds a permanent magnet in a rotor of an electric motor including a permanent magnet, a portion that contacts the permanent magnet is formed of a non-magnetic material and contacts the permanent magnet. It is disclosed that the portion not to be formed is made of a magnetic material.

また、特許文献2には、ロータ内に永久磁石が配置される永久磁石電動機として、永久磁石が挿入されているロータコアと、ロータコアの回転軸方向の端部に設けられるエンドプレートとを備える構成において、エンドプレートが永久磁石に対面する領域とその領域から半径方向外側の領域を非磁性体で構成して、ステータからの磁束によるd軸磁路を形成する領域とし、これ以外でコア本体に対面する領域を磁性体で構成して、ステータからの磁束によるq軸磁路を形成する領域とすることが開示されている。このエンドプレートの構成によって、マグネットトルク、リラクタンストルクの双方の向上を図ることができると述べられている。   Further, in Patent Document 2, as a permanent magnet motor in which a permanent magnet is disposed in a rotor, a configuration including a rotor core into which a permanent magnet is inserted and an end plate provided at an end portion in the rotation axis direction of the rotor core. The region where the end plate faces the permanent magnet and the region radially outward from the region are made of a nonmagnetic material to form a d-axis magnetic path by the magnetic flux from the stator, and the other part faces the core body. It is disclosed that a region to be formed is a region that forms a q-axis magnetic path by a magnetic flux from a stator. It is stated that the configuration of the end plate can improve both the magnet torque and the reluctance torque.

また、特許文献3には、積層鉄心内に配置される磁石を有する電動機の回転子について調べたところ、回転子に用いられるエンドプレートにおいて、磁石の内側面から積層鉄心の外周側までの範囲が最も渦電流損が発生しやすいことの知見を得たことが述べられている。そこで、この渦電流の最も発生しやすい範囲について、エンドプレートを切り欠く構成、その範囲を非磁性体とする構成が開示されている。   Further, in Patent Document 3, the rotor of an electric motor having a magnet disposed in a laminated core was examined, and in the end plate used for the rotor, there was a range from the inner surface of the magnet to the outer peripheral side of the laminated core. It is stated that the knowledge that eddy current loss is most likely to occur is obtained. Therefore, a configuration in which the end plate is notched in the range where the eddy current is most likely to be generated and a configuration in which the range is a non-magnetic material are disclosed.

特開2002−345186号公報JP 2002-345186 A 特開2005−102461号公報JP-A-2005-102461 特開2005−304177号公報JP 2005-304177 A

このように、磁石が埋め込まれた積層鉄心を用いるロータにおいてエンドプレートが用いられるが、エンドプレートに渦電流が生じると、そこに損失が発生し、発熱し、温度上昇が生じる。これ以外にも駆動等によってロータの温度が上昇すると、磁石の温度特性のために保磁力が低下し、外部からの反磁界によって磁石が不可逆減磁を生じて回転電機の性能が低下することが生じる。   As described above, an end plate is used in a rotor using a laminated iron core in which magnets are embedded. However, when an eddy current is generated in the end plate, a loss occurs in the end plate, heat is generated, and a temperature rise occurs. In addition to this, when the temperature of the rotor rises due to driving or the like, the coercive force is lowered due to the temperature characteristics of the magnet, and the magnet undergoes irreversible demagnetization due to the demagnetizing field from the outside, thereby reducing the performance of the rotating electrical machine. Arise.

本発明の目的は、ロータの冷却を行うことを可能とする回転電機用エンドプレートを提供することである。他の目的は、渦電流による損失と発熱を抑制することを可能とする回転電機用エンドプレートを提供することである。   The objective of this invention is providing the end plate for rotary electric machines which makes it possible to cool a rotor. Another object is to provide an end plate for a rotating electrical machine capable of suppressing loss and heat generation due to eddy current.

本発明に係る回転電機用エンドプレートは、円周方向に沿って配置される複数の磁石を有する筒型のコアの端部を軸方向で押えるエンドプレートであって、エンドプレート本体から径方向に延出し、コアと軸方向で離間して配置され、非磁性体で構成される離間延出部と、離間延出部の径方向先端部に設けられてコアと当接し、離間延出部とは異なる材質の非磁性体で構成される押え部と、を備えることを特徴とする。   An end plate for a rotating electrical machine according to the present invention is an end plate that axially presses the end of a cylindrical core having a plurality of magnets arranged along a circumferential direction, and is arranged in a radial direction from the end plate main body. A separation extending portion that is arranged in an axial direction apart from the core and made of a non-magnetic material, and is provided at a radial tip of the separation extending portion so as to abut against the core; And a presser portion made of a non-magnetic material of a different material.

また、本発明に係る回転電機用エンドプレートにおいて、離間延出部は、アルミニウムで構成され、押え部は、セラミックまたは樹脂で構成されることが好ましい。   Moreover, in the end plate for a rotating electrical machine according to the present invention, it is preferable that the separation extending portion is made of aluminum and the pressing portion is made of ceramic or resin.

また、本発明に係る回転電機用エンドプレートにおいて、離間延出部は、筒型のコアの円周方向に沿って隣接して配置される磁石の間を通るように腕状に径方向に延出して複数配置される腕部であり、隣接する腕部の間をコアと軸方向で離間しながら充填し、非磁性体で構成される腕部間充填部を有することが好ましい。   Further, in the end plate for a rotating electrical machine according to the present invention, the separation extending portion extends radially in the shape of an arm so as to pass between adjacent magnets arranged along the circumferential direction of the cylindrical core. Preferably, the arm portions are arranged in a plurality of positions, and are filled with the adjacent arm portions being spaced apart from the core in the axial direction, and having an inter-arm filling portion made of a nonmagnetic material.

また、本発明に係る回転電機用エンドプレートにおいて、腕部間充填部は、アルミニウムまたは樹脂またはセラミックで構成されることが好ましい。   Moreover, in the end plate for a rotating electrical machine according to the present invention, it is preferable that the filling portion between the arms is made of aluminum, resin, or ceramic.

また、本発明に係る回転電機用エンドプレートにおいて、筒型のコアの端部と、腕部と、腕部間充填部と、押え部とで形成される空間に冷却用媒体を供給する媒体供給路を備えることが好ましい。   Also, in the end plate for a rotating electrical machine according to the present invention, the medium supply for supplying a cooling medium to the space formed by the end of the cylindrical core, the arm, the inter-arm filling portion, and the presser It is preferable to provide a path.

上記構成により、回転電機用エンドプレートは、エンドプレート本体から径方向に延出し、コアと軸方向で離間して配置され、非磁性体で構成される離間延出部と、離間延出部の径方向先端部に設けられてコアと当接し、離間延出部とは異なる材質の非磁性体で構成される押え部とを備える。これにより、コアに当接するのは、エンドプレート本体から延出する離間延出部の先端の非磁性体である押え部のみである。離間延出部はコアに接触しない。したがって、エンドプレートにおける渦電流の発生を抑制することができる。   With the above configuration, the end plate for the rotating electrical machine extends from the end plate main body in the radial direction, and is spaced apart from the core in the axial direction. A pressing portion is provided at the distal end portion in the radial direction, is in contact with the core, and is made of a nonmagnetic material made of a different material from the separated extension portion. As a result, only the presser portion, which is a non-magnetic material at the tip of the spaced extension extending from the end plate body, contacts the core. The spaced extension does not contact the core. Therefore, generation | occurrence | production of the eddy current in an end plate can be suppressed.

また、回転電機用エンドプレートにおいて、離間延出部は、アルミニウムで構成され、押え部は、セラミックまたは樹脂で構成される。アルミニウムは導電体であるが、コアとの離間距離を十分取ることで離間延出部における渦電流の発生を抑制できる。また、セラミック、樹脂は絶縁体であるので、押え部における渦電流の発生を無くすことができる。   Moreover, in the end plate for a rotating electrical machine, the separation extending portion is made of aluminum, and the presser portion is made of ceramic or resin. Although aluminum is a conductor, generation of eddy currents in the separated extension portion can be suppressed by taking a sufficient distance from the core. Moreover, since ceramic and resin are insulators, generation of eddy currents in the presser portion can be eliminated.

また、回転電機用エンドプレートにおいて、離間延出部は、筒型のコアの円周方向に沿って隣接して配置される磁石の間を通るように腕状に径方向に延出して複数配置される腕部であるので、離間延出部に対する磁石の影響を少なくすることができる。また、隣接する腕部の間をコアと軸方向で離間しながら充填し、非磁性体で構成される腕部間充填部を有するので、渦電流の発生を抑制しながら、腕部の間の強度を確保することができる。   Further, in the end plate for a rotating electrical machine, a plurality of spaced extension portions are radially extended in an arm shape so as to pass between adjacent magnets arranged along the circumferential direction of the cylindrical core. Since the arm portion is used, the influence of the magnet on the separated extension portion can be reduced. In addition, the space between the adjacent arm portions is filled while being spaced apart from the core in the axial direction, and since there is a filling portion between the arm portions made of a non-magnetic material, Strength can be secured.

また、回転電機用エンドプレートにおいて、腕部間充填部は、アルミニウムまたは樹脂またはセラミックで構成されるので、腕部、押え部と共通の材料を用いることができ、コストを低減することができる。   Moreover, in the end plate for rotating electrical machines, since the filling portion between the arms is made of aluminum, resin, or ceramic, a material common to the arms and the pressing portion can be used, and the cost can be reduced.

また、回転電機用エンドプレートにおいて、筒型のコアの端部と、腕部と、腕部間充填部と、押え部とで形成される空間に冷却用媒体を供給する媒体供給路を備える。これによって、磁石を有するコアを冷却することができ、磁石の温度特性による回転電機の性能低下を抑制することができる。   The rotating electric machine end plate further includes a medium supply path for supplying a cooling medium to a space formed by the end portion of the cylindrical core, the arm portion, the inter-arm portion filling portion, and the presser portion. As a result, the core having the magnet can be cooled, and the performance degradation of the rotating electrical machine due to the temperature characteristics of the magnet can be suppressed.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、電磁鋼板を所定の形状に加工したコア薄板を積層したものとしてコアを説明するが、これ以外の構成のコアであってもよい。例えば、磁性体を一体として加工した構成のコア、圧粉成形等で一体構造としたコアであってもよい。また、磁石は、一対の磁石をV型に配置したものを複数用いる構成として説明するが、これ以外の配置構成であってもよい。また、以下で説明する材料等は説明のための一例であるので、回転電機の仕様等に応じて適宜変更が可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Below, a core is demonstrated as what laminated | stacked the core thin plate which processed the electromagnetic steel plate into the predetermined shape, However, The core of a structure of other than this may be sufficient. For example, a core having a structure in which magnetic bodies are integrally processed, or a core having a single structure by compacting or the like may be used. In addition, the magnet is described as a configuration using a plurality of magnets in which a pair of magnets are arranged in a V shape, but other configurations may be used. Moreover, since the material etc. which are demonstrated below are an example for description, it can be suitably changed according to the specification etc. of a rotary electric machine.

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。   Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.

図1は、冷却機能を有するエンドプレート30を備えた回転電機10の構成を説明する断面図である。回転電機10は、ケース12と、ケース12に両端が支持されるロータ軸14と、ケース12に取り付けられるステータコア16とステータコア16に巻回されるコイル18と、ロータ軸14に取り付けられるロータコア20とロータコア20に埋め込まれて配置される磁石22と、ロータコア20および磁石22を軸方向に飛び出さないように押えるためのエンドプレート30を含んで構成される。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a rotating electrical machine 10 including an end plate 30 having a cooling function. The rotating electrical machine 10 includes a case 12, a rotor shaft 14 supported at both ends by the case 12, a stator core 16 attached to the case 12, a coil 18 wound around the stator core 16, and a rotor core 20 attached to the rotor shaft 14. The magnet 22 is configured to be embedded in the rotor core 20 and an end plate 30 for pressing the rotor core 20 and the magnet 22 so as not to protrude in the axial direction.

ケース12は回転電機の筐体であって、例えば、適当な金属製鋳物を加工したものを用いることができる。ロータ軸14は、回転電機10の出力軸に相当し、ステンレス鋼等の適当な強度を有する金属軸を加工したものを用いることができる。ステータコア16はコイルを巻回するための複数のティースと呼ばれる突出部をロータコア20に向かい合わせて周方向に配列した磁性体であり、電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いて積層したものを用いることができる。コイル18は、磁石22と協働して駆動力を生成するための電流を流すためのもので、絶縁処理がなされた導体線をステータコア16のティースに巻回して構成することができる。コイル18は、図示されていない回転電機制御回路に接続される。   The case 12 is a casing of a rotating electrical machine, and for example, a case obtained by processing an appropriate metal casting can be used. The rotor shaft 14 corresponds to the output shaft of the rotating electrical machine 10, and a machined metal shaft having an appropriate strength such as stainless steel can be used. The stator core 16 is a magnetic body in which projecting portions called teeth for winding a coil are arranged in the circumferential direction facing the rotor core 20, and a laminate obtained by punching electromagnetic steel sheets into a predetermined shape and using them is used. it can. The coil 18 is for flowing a current for generating a driving force in cooperation with the magnet 22, and can be configured by winding a conductor wire that has been subjected to an insulation treatment around the teeth of the stator core 16. The coil 18 is connected to a rotating electrical machine control circuit (not shown).

ロータコア20は、ロータ軸14に取り付けられる円筒状の磁性体である。ロータコア20は、ロータ軸14を通す穴、磁石22を埋め込むための穴が設けられる。かかるロータコア20は、電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いて積層したものを用いることができる。   The rotor core 20 is a cylindrical magnetic body that is attached to the rotor shaft 14. The rotor core 20 is provided with a hole through which the rotor shaft 14 passes and a hole for embedding the magnet 22. The rotor core 20 can be made by punching and laminating electromagnetic steel sheets into a predetermined shape.

磁石22は、ステータコア16に巻回されるコイルに流される駆動電流と協働して駆動力を生成するための磁束を発生する永久磁石である。磁石22は、ロータコア20の内部に軸方向に延びて複数配置される。磁石22の配置については、エンドプレート30の押え構造のところで後述する。かかる磁石22としては、ネオジ磁石当の希土類磁石を用いることができる。   The magnet 22 is a permanent magnet that generates a magnetic flux for generating a driving force in cooperation with a driving current passed through a coil wound around the stator core 16. A plurality of magnets 22 are arranged in the rotor core 20 so as to extend in the axial direction. The arrangement of the magnets 22 will be described later in the description of the structure for holding the end plate 30. As the magnet 22, a rare earth magnet such as a neodymium magnet can be used.

エンドプレート30は、エンドプレート本体32と、エンドプレート本体32から径方向に延出する腕部34と、腕部34の径方向先端部に設けられ、ロータコア20に当接する押え部36を含んで構成され、ロータコア20の軸方向端面に向かい合って配置される。エンドプレート30は、ロータコア20に対し、その軸方向の両側の端面にそれぞれ配置されるが、それぞれは同じ構造であるので、以下では、図1の紙面上でロータコア20の左側に配置されるエンドプレート30について説明する。また、ロータ軸14には、エンドプレート30を固定して支持するための押えリング52が取り付けられる。   The end plate 30 includes an end plate main body 32, an arm portion 34 that extends in the radial direction from the end plate main body 32, and a pressing portion 36 that is provided at a distal end portion in the radial direction of the arm portion 34 and that contacts the rotor core 20. It is comprised and arrange | positions facing the axial direction end surface of the rotor core 20. As shown in FIG. The end plates 30 are respectively arranged on both end surfaces in the axial direction with respect to the rotor core 20. However, since the end plates 30 have the same structure, the end plate 30 is arranged on the left side of the rotor core 20 on the paper surface of FIG. The plate 30 will be described. In addition, a presser ring 52 for fixing and supporting the end plate 30 is attached to the rotor shaft 14.

そして、ロータ軸14の内部には、ロータコア20と磁石22を冷却するための冷媒を流す冷媒供給路60が設けられる。冷媒供給路60は、ロータ軸14の軸方向に延び、エンドプレート30が配置される位置でロータ軸14の内部を径方向に延び、エンドプレート30に配置される後述のエンドプレート側冷媒供給路62と接続され、エンドプレート30とロータコア20との間に形成される隙間空間50に冷媒が供給される。   Inside the rotor shaft 14, a refrigerant supply path 60 is provided through which a refrigerant for cooling the rotor core 20 and the magnet 22 flows. The refrigerant supply path 60 extends in the axial direction of the rotor shaft 14, extends radially inside the rotor shaft 14 at a position where the end plate 30 is disposed, and is an end plate-side refrigerant supply path, which will be described later, disposed on the end plate 30. The refrigerant is supplied to the gap space 50 connected to the end plate 30 and formed between the end plate 30 and the rotor core 20.

図2は、エンドプレート30の詳細構成を説明する図で、左側の(a)には、左側から見た正面図、中央の(b)には断面図、右側の(c)には右側から見た裏面図がそれぞれ示される。エンドプレート30は、外周形状が円形で、中央にロータ軸14を通すための中心穴を有する円環状の複合部材である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the detailed configuration of the end plate 30, in which (a) on the left side is a front view as viewed from the left side, (b) in the center is a cross-sectional view, and (c) on the right side is from the right side. Each back view is shown. The end plate 30 is an annular composite member having a circular outer peripheral shape and having a center hole through which the rotor shaft 14 passes.

エンドプレート本体32は、ロータ軸14に取り付けられ、その端面でロータコア20の内周側の部分を押える機能を有する円環状部材である。円環状部材の中心穴は、ロータ軸14を通すための貫通穴で、円環状部材の外周部は、腕部34が取り付けられる取付部としての機能を有する。また、円環状部材の内部には、ロータ軸14の内部に設けられる冷媒供給路60に接続するエンドプレート側冷媒供給路62が設けられる。かかるエンドプレート本体32は、非磁性体を所定の形状に加工して得ることができる。非磁性体としては、アルミニウム等の非磁性金属、樹脂等の絶縁体を用いることができる。   The end plate main body 32 is an annular member that is attached to the rotor shaft 14 and has a function of pressing the inner peripheral side portion of the rotor core 20 at its end face. The center hole of the annular member is a through hole through which the rotor shaft 14 passes, and the outer peripheral portion of the annular member functions as an attachment portion to which the arm portion 34 is attached. Further, an end plate side refrigerant supply path 62 connected to a refrigerant supply path 60 provided inside the rotor shaft 14 is provided inside the annular member. The end plate body 32 can be obtained by processing a nonmagnetic material into a predetermined shape. As the nonmagnetic material, a nonmagnetic metal such as aluminum, or an insulator such as resin can be used.

エンドプレート側冷媒供給路62は、エンドプレート本体32の内部に設けられ、その中心穴から径方向に延び、エンドプレート本体32の円環状の外周に開口する流路である。図2(c)の例では、エンドプレート本体32の中心穴から周方向に沿った角度で90度おきに、4本のエンドプレート側冷媒供給路62が径方向に延びている様子が示されている。エンドプレート側冷媒供給路62は、図1で示される隙間空間50に向けて開口する。隙間空間50の形成の詳細については後述する。   The end plate side refrigerant supply path 62 is a flow path that is provided inside the end plate main body 32, extends in the radial direction from the center hole thereof, and opens to the annular outer periphery of the end plate main body 32. In the example of FIG. 2C, a state is shown in which four end plate side refrigerant supply paths 62 extend in the radial direction every 90 degrees at an angle along the circumferential direction from the center hole of the end plate main body 32. ing. The end plate side refrigerant supply path 62 opens toward the gap space 50 shown in FIG. Details of the formation of the gap space 50 will be described later.

腕部34は、エンドプレート本体32から径方向に延出し、ロータコア20と軸方向で離間して配置される腕状の部材である。図2(c)の例では、エンドプレート本体32の円環状の外周部において、周方向に沿った角度で45度おきに、8本の腕部34が径方向に延出している様子が示されている。かかる腕部34は、非磁性体を所定の形状に加工して得ることができる。非磁性体としては、アルミニウム等の非磁性金属、樹脂等の絶縁体を用いることができる。エンドプレート本体32と腕部34を同じ材質の非磁性体で構成することもでき、その場合には、エンドプレート本体32と複数の腕部34とを一体構造として構成することができる。   The arm portion 34 is an arm-shaped member that extends in the radial direction from the end plate main body 32 and is spaced apart from the rotor core 20 in the axial direction. In the example of FIG. 2 (c), it is shown that eight arm portions 34 extend in the radial direction every 45 degrees at an angle along the circumferential direction in the annular outer peripheral portion of the end plate body 32. Has been. Such an arm portion 34 can be obtained by processing a nonmagnetic material into a predetermined shape. As the nonmagnetic material, a nonmagnetic metal such as aluminum, or an insulator such as resin can be used. The end plate main body 32 and the arm part 34 can also be comprised with the nonmagnetic body of the same material, and in that case, the end plate main body 32 and the some arm part 34 can be comprised as an integral structure.

押え部36は、複数の腕部34の径方向先端部にそれぞれ設けられてロータコア20と当接する部材である。上記のように、複数の腕部34はロータコア20に当接することがないので、非磁性体金属であるアルミニウムを用いてもよいが、押え部36はロータコア20と直接的に当接するので、腕部34とは異なる材質の非磁性体とすることが好ましい。望ましくは、セラミック、樹脂等の絶縁体で押え部36を構成することがよい。このようにすることで、押え部36に渦電流が発生することをなくすことができる。   The pressing portion 36 is a member that is provided at each of the distal end portions in the radial direction of the plurality of arm portions 34 and contacts the rotor core 20. As described above, since the plurality of arm portions 34 do not come into contact with the rotor core 20, aluminum which is a nonmagnetic metal may be used. However, since the presser portion 36 comes into direct contact with the rotor core 20, It is preferable to use a non-magnetic material made of a material different from that of the portion 34. Desirably, the pressing portion 36 may be formed of an insulator such as ceramic or resin. By doing so, it is possible to eliminate generation of eddy current in the presser portion 36.

押え部36をそれぞれ先端部に有する複数の腕部34の間に設けられる腕部間充填部38は、エンドプレート30の全体を1つの円環状部材とするための機能を有する。腕部間充填部38は、複数の腕部34の間を充填する内径側充填部40と、複数の押え部36の間を充填する外径側充填部42から構成される。内径側充填部40は、腕部34と同様に、ロータコア20と離間して設けられる。すなわち、内径側充填部40は、ロータコア20と当接しない。外径側充填部42は、押え部36と同様に、ロータコア20と当接する。なお、図2(a)に示されるように、エンドプレート30の左側から見た正面図においては、腕部34が示されていない。つまり、腕部間充填部38は、腕部34の間を充填するのみならず、腕部の上部を覆っている。   The inter-arm portion filling portion 38 provided between the plurality of arm portions 34 each having the pressing portion 36 at the distal end portion has a function for making the entire end plate 30 into one annular member. The inter-arm portion filling portion 38 includes an inner diameter side filling portion 40 that fills a space between the plurality of arm portions 34 and an outer diameter side filling portion 42 that fills a space between the plurality of pressing portions 36. The inner diameter side filling portion 40 is provided apart from the rotor core 20, similarly to the arm portion 34. That is, the inner diameter side filling portion 40 does not contact the rotor core 20. The outer diameter side filling portion 42 abuts on the rotor core 20 in the same manner as the presser portion 36. As shown in FIG. 2A, the arm portion 34 is not shown in the front view seen from the left side of the end plate 30. That is, the inter-arm filling portion 38 not only fills the space between the arm portions 34 but also covers the upper portion of the arm portion.

かかる腕部間充填部38としては、非磁性体の材質で構成される。非磁性体としては、アルミニウム等の非磁性体金属、セラミック、樹脂等の絶縁体を用いることができる。好ましくは、樹脂を用い、エンドプレート本体32、腕部34、押え部36を含んで、一体化成形によって、エンドプレート30を一体化した複合体とすることがよい。   The inter-arm filling portion 38 is made of a nonmagnetic material. As the nonmagnetic material, a nonmagnetic metal such as aluminum, or an insulator such as ceramic or resin can be used. Preferably, resin is used, and the end plate main body 32, the arm part 34, and the pressing part 36 are included, and the end plate 30 may be integrated by integral molding.

このようにして構成されるエンドプレート30をロータ軸14に取り付けると、エンドプレート30は、押え部36の端面と、押え部36の端面と軸方向沿って同じ方向のエンドプレート本体32の端面とで、ロータコア20に当接する。この当接する方向をエンドプレート30の軸方向に沿った一方側とすると、エンドプレート30の軸方向に沿った他方側は、上記のように腕部間充填部38によって覆われている。したがって、エンドプレート30をロータ軸14に取り付けて、押え部36とエンドプレート本体32の一方側端面とでロータコア20に当接すると、図1で示される隙間空間50が形成される。   When the end plate 30 configured as described above is attached to the rotor shaft 14, the end plate 30 includes an end surface of the holding portion 36, and an end surface of the end plate main body 32 in the same direction as the end surface of the holding portion 36 along the axial direction. Thus, it contacts the rotor core 20. Assuming that the abutting direction is one side along the axial direction of the end plate 30, the other side along the axial direction of the end plate 30 is covered with the inter-arm filling portion 38 as described above. Therefore, when the end plate 30 is attached to the rotor shaft 14 and abuts against the rotor core 20 by the pressing portion 36 and the one end surface of the end plate main body 32, the gap space 50 shown in FIG. 1 is formed.

この隙間空間50は、筒型のロータコア20の端部と、腕部34と、腕部間充填部38と、押え部36とで形成される空間である。この隙間空間50は、腕部34における渦電流の発生を抑制するための軸方向隙間空間であるとともに、エンドプレート側冷媒供給路62が開口し、ロータコア20および磁石22を冷却する冷媒供給空間でもある。   The gap space 50 is a space formed by the end portion of the cylindrical rotor core 20, the arm portion 34, the inter-arm portion filling portion 38, and the presser portion 36. The gap space 50 is an axial gap space for suppressing the generation of eddy current in the arm portion 34, and is also a refrigerant supply space in which the end plate side refrigerant supply passage 62 is opened and the rotor core 20 and the magnet 22 are cooled. is there.

図1に関連して説明したように、ロータ軸14には、その内部に冷媒供給路60が設けられる。この冷媒供給路60は、ロータ軸14の内部を軸方向に延びてエンドプレート30が配置される位置でロータ軸14の内部を径方向に延び、そこでエンドプレート本体32に設けられるエンドプレート側冷媒供給路62と接続される。そして、図2(c)に関連して説明したように、エンドプレート側冷媒供給路62は、エンドプレート本体32の内部を径方向に延びて、隙間空間50に開口する。ここで、図示されていない冷媒供給源から冷媒供給路60に冷媒が流されてロータ軸14が回転すると、その遠心力で、冷媒は、径方向に延びる流路を勢いよく流れることができる。   As described with reference to FIG. 1, the rotor shaft 14 is provided with the refrigerant supply path 60 therein. The refrigerant supply path 60 extends in the axial direction in the rotor shaft 14 and extends in the radial direction in the rotor shaft 14 at a position where the end plate 30 is disposed, and the end plate-side refrigerant provided in the end plate main body 32 there. Connected to the supply path 62. As described with reference to FIG. 2C, the end plate side refrigerant supply path 62 extends in the radial direction inside the end plate main body 32 and opens into the gap space 50. Here, when a refrigerant is caused to flow from the refrigerant supply source (not shown) to the refrigerant supply path 60 and the rotor shaft 14 rotates, the centrifugal force can cause the refrigerant to flow vigorously through the flow path extending in the radial direction.

このように、ロータ軸14の遠心力を利用して冷媒を隙間空間50に供給できるので、冷媒用ポンプとしては小型のもので足り、場合によっては特別な冷媒用ポンプが不要となる。冷媒としては、例えば、冷却用オイルを用いることができる。また、図1等に図示されていないが、隙間空間50に、冷媒排出または循環用の適当な開口部等を設けることができる。   Thus, since the refrigerant can be supplied to the gap space 50 using the centrifugal force of the rotor shaft 14, a small refrigerant pump is sufficient, and in some cases, a special refrigerant pump is unnecessary. As the refrigerant, for example, cooling oil can be used. Although not shown in FIG. 1 and the like, the gap space 50 can be provided with an appropriate opening for discharging or circulating the refrigerant.

図3は、エンドプレート本体32と腕部34と押え部36の関係を説明する図である。図3では、これらの関係を理解しやすいように、腕部間充填部38を破線で示した。図3に示されるように、エンドプレート本体32の厚さよりも腕部34の厚さは薄い。腕部34の先端部における押え部36を含めた厚さは、ちょうどエンドプレート本体32の厚さと同じに設定される。また内径側充填部40の厚さは腕部34の厚さと同じであり、外径側充填部42の厚さは、腕部34の先端部における押え部36を含めた厚さと同じである。   FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship among the end plate main body 32, the arm portion 34, and the presser portion 36. In FIG. 3, the inter-arm filling portion 38 is indicated by a broken line so that the relationship can be easily understood. As shown in FIG. 3, the arm portion 34 is thinner than the end plate body 32. The thickness including the presser portion 36 at the distal end portion of the arm portion 34 is set to be exactly the same as the thickness of the end plate main body 32. The inner diameter side filling portion 40 has the same thickness as the arm portion 34, and the outer diameter side filling portion 42 has the same thickness as the thickness including the presser portion 36 at the distal end portion of the arm portion 34.

このようにして、腕部34の先端部における押え部36を含めた部分と、外径側充填部42とで、エンドプレート30の外周側の形状が形成され、この外周側形状とエンドプレート本体32の外周形状とで囲まれるくぼみ空間が、上記の隙間空間50に対応するものとなる。   In this way, the shape of the outer peripheral side of the end plate 30 is formed by the portion including the presser portion 36 at the distal end portion of the arm portion 34 and the outer diameter side filling portion 42, and this outer peripheral side shape and the end plate main body are formed. A hollow space surrounded by 32 outer peripheral shapes corresponds to the gap space 50 described above.

図4は、ロータコア20における磁石22の配置と、腕部34、押え部36の配置の関係を説明する図である。図4は、図1の回転電機10の端面において、特に磁石22の周辺の様子を模式的に示すもので、腕部間充填部38の図示が省略されている。   FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the arrangement of the magnets 22 in the rotor core 20 and the arrangement of the arm portions 34 and the presser portions 36. FIG. 4 schematically shows the state of the periphery of the magnet 22 on the end face of the rotating electrical machine 10 of FIG. 1, and the illustration of the inter-arm filling portion 38 is omitted.

磁石22は、同じ極性のものをV型に配置したものを1組として、ロータコア20に複数組埋め込まれて配置される。図4の例では、ちょうど腕部34が配置されるところに、1組の磁石22が示されている。この1組の磁石22のそれぞれは、ともに、N極がロータコア20の外周側を向き、S極がロータコア20の内周側を向いているもので、この2つのN極が互いに傾斜を有してV型となるように配置される。この1組の磁石22の外側に配置される磁石22は、いずれもS極がロータコア20の外周側を向き、N極がロータコア20の内周側を向いているものであり、腕部34が配置されるところの1組のV型配置の磁石22とは極性配置が逆である。   A plurality of magnets 22 having the same polarity are arranged in a V shape as a set, and a plurality of sets are embedded in the rotor core 20. In the example of FIG. 4, a set of magnets 22 is shown just where the arm portion 34 is disposed. Each of the pair of magnets 22 is such that the N pole faces the outer peripheral side of the rotor core 20 and the S pole faces the inner peripheral side of the rotor core 20, and the two N poles are inclined with respect to each other. Are arranged in a V shape. The magnets 22 arranged outside the pair of magnets 22 each have an S pole facing the outer peripheral side of the rotor core 20 and an N pole facing the inner peripheral side of the rotor core 20. The polarity arrangement is opposite to that of the set of V-shaped arrangement magnets 22.

図4に示されるように、腕部34は、相互に同極性となる1組の磁石22がV型に配置されるその間を通るように、径方向に延びて配置される。相互に異極性となる2つの磁石22の間には腕部34が配置されない。そして、腕部34の先端部に設けられる押え部36は、この相互に同極性となる1組の磁石22がV型に配置されるその中間部分のロータコア20を押えるように配置される。   As shown in FIG. 4, the arm portion 34 is disposed so as to extend in the radial direction so that a pair of magnets 22 having the same polarity with each other pass between them. The arm portion 34 is not disposed between the two magnets 22 having different polarities. The pressing portion 36 provided at the distal end portion of the arm portion 34 is arranged so as to hold the rotor core 20 at the intermediate portion where the pair of magnets 22 having the same polarity are arranged in a V shape.

このように、相互に同極性となる1組の磁石22について1つの腕部34と押え部36がそれぞれ配置され、相互に異極性となる2つの磁石22の間には腕部34も押え部36も配置しないことで、腕部34、押え部36にかかる非磁性体の材料の使用量を少なくできる。そして、実験的にも経験的にも応力負荷が高いことが知られているV型配置の中心を押え部36で押えているので、強度を落とすことなく、エンドプレート30のロータコア20に対する押さえ機能を十分に果たすことができる。   In this way, one arm portion 34 and the presser portion 36 are arranged for a pair of magnets 22 having the same polarity, and the arm portion 34 is also pressed between the two magnets 22 having different polarities. By not arranging 36, the amount of the non-magnetic material applied to the arm portion 34 and the holding portion 36 can be reduced. Since the center of the V-shaped arrangement, which is known to have a high stress load experimentally and empirically, is held by the holding portion 36, the holding function of the end plate 30 against the rotor core 20 without reducing the strength. Can be fulfilled sufficiently.

また、ロータコア20を絶縁体で構成される押え部36で押さえるものとすることで、ロータコア20において隣接する磁石22の間に発生する渦電流のループに影響されることなく、低損失の回転電機を実現でき、渦電流によるロータ発熱を抑制することができる。   In addition, since the rotor core 20 is pressed by the presser portion 36 made of an insulator, the rotor core 20 is not affected by a loop of eddy current generated between the adjacent magnets 22 in the rotor core 20, and the low-loss rotating electric machine The rotor heat generation due to the eddy current can be suppressed.

図5は、隙間空間50の渦電流発生抑制機能を説明する図である。磁石22からの磁束は、図5の矢印で示されるように、エンドプレート30の側に放射される。ここで、磁石22とエンドプレート30の腕部34との間には隙間空間50による隙間間隔Hがある。隙間空間50は空気、あるいは冷却用オイルである冷媒なので、ロータコア20を構成する電磁鋼板に比べ圧倒的に磁気抵抗が大きい。したがって、磁石22からの磁束は、ロータコア20のごく表面を流れ、隙間間隔Hがある程度あれば、ほとんど腕部34に渦電流を発生させるような磁束が到達しない。磁石22の性能にもよるが、実験によれば、隙間間隔Hが数mm程度あれば、磁石22からの磁束の影響は腕部34にほとんど及ばないことが分かる。したがって、隙間間隔Hを適当に設定することで、腕部34にアルミニウム等の非磁性体金属を用いても、渦電流による損失を十分に抑制することができる。   FIG. 5 is a diagram for explaining the function of suppressing eddy current generation in the gap space 50. The magnetic flux from the magnet 22 is radiated toward the end plate 30 as indicated by the arrows in FIG. Here, there is a gap H between the magnet 22 and the arm portion 34 of the end plate 30 due to the gap space 50. Since the gap space 50 is air or a refrigerant that is cooling oil, the magnetic resistance is overwhelmingly greater than that of the electromagnetic steel sheet constituting the rotor core 20. Therefore, the magnetic flux from the magnet 22 flows on the very surface of the rotor core 20, and if there is a gap H to some extent, almost no magnetic flux that generates an eddy current in the arm portion 34 reaches. Although it depends on the performance of the magnet 22, it can be seen from experiments that the magnetic flux from the magnet 22 hardly affects the arm portion 34 when the gap H is about several millimeters. Therefore, by appropriately setting the gap interval H, loss due to eddy current can be sufficiently suppressed even when a non-magnetic metal such as aluminum is used for the arm portion 34.

図6は、腕部と押え部の間の接続構造についていくつかの例を示す図である。図6(a)は、図1から図5について説明した接続構造で、一様な厚さの腕部34の先端部の上に重ねて押え部36を配置し、腕部34と押え部36との間を接着等で固定して取り付けるものである。図6(b)は、腕部64の先端部の先に継ぐように押え部66を配置し、腕部64と押え部66との間を接着等で固定して取り付けるものである。図6(c)は、腕部65の先端に係止形状を設け、押え部67にもこの係止形状に対応する形状を設け、係止と接着等を併用して腕部65と押え部67を固定して取り付けるものである。例えば、押え部67が外周側に移動することを抑止する係止構造とすることで、ロータ軸14が回転しても、押え部67が遠心力によって腕部65から分離することを抑制することができる。   FIG. 6 is a diagram illustrating some examples of the connection structure between the arm portion and the presser portion. FIG. 6A shows the connection structure described with reference to FIGS. 1 to 5, and the presser part 36 is arranged on the tip part of the arm part 34 having a uniform thickness, and the arm part 34 and the presser part 36. It is fixed and fixed with adhesive etc. In FIG. 6B, the presser part 66 is disposed so as to be connected to the tip of the arm part 64, and the arm part 64 and the presser part 66 are fixed and attached by adhesion or the like. In FIG. 6C, a locking shape is provided at the tip of the arm portion 65, and a shape corresponding to this locking shape is provided in the presser portion 67, and the arm portion 65 and the presser portion are used together with locking and adhesion. 67 is fixedly attached. For example, by adopting a locking structure that prevents the presser portion 67 from moving to the outer peripheral side, the presser portion 67 is prevented from being separated from the arm portion 65 by centrifugal force even when the rotor shaft 14 rotates. Can do.

すでに述べてきたように、強度とコストを考慮して、エンドプレート30を構成する各要素の材料の材質を選択することができる。ここでは、エンドプレート本体32、腕部34、押え部36、腕部間充填部38の要素があるので、材料材質の選択の自由度を大きくすることができる。上記のように、最も好ましいのは、ロータコア20に当接する押え部36をセラミックまたは樹脂の絶縁体とし、強度を要するエンドプレート本体32と腕部34とをアルミニウム等の非磁性体の金属とし、腕部間充填部38はコストの安い樹脂で構成することがよい。勿論、一体化構造等の利点を考慮して、これと異なる材料材質の組合せを選択してもよい。   As described above, the material of each element constituting the end plate 30 can be selected in consideration of strength and cost. Here, since there are the elements of the end plate main body 32, the arm part 34, the pressing part 36, and the inter-arm filling part 38, the degree of freedom in selecting the material can be increased. As described above, the most preferable is that the presser part 36 that contacts the rotor core 20 is a ceramic or resin insulator, the end plate body 32 and the arm part 34 that require strength are made of a non-magnetic metal such as aluminum, The inter-arm filling portion 38 is preferably made of a low-cost resin. Of course, in consideration of advantages such as an integrated structure, a combination of different material materials may be selected.

図7は、渦電流抑制機能と冷却機能を有しながら、構成が簡単なエンドプレート80を備えるロータ70の一例を示す図である。図7におけるエンドプレート80は、アルミニウムを材料材質とする円環状のエンドプレート本体82と、その外周部に取り付けられるセラミックまたは樹脂を材料材質とする押え部84から構成される。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a rotor 70 including an end plate 80 having a simple configuration while having an eddy current suppressing function and a cooling function. The end plate 80 in FIG. 7 includes an annular end plate main body 82 made of aluminum as a material, and a presser portion 84 made of ceramic or resin attached to the outer periphery thereof.

本発明に係る実施の形態のエンドプレートを備えた回転電機の構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the rotary electric machine provided with the end plate of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態におけるエンドプレートの詳細構成を説明する図である。It is a figure explaining the detailed structure of the end plate in embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態において、エンドプレート本体と腕部と押え部の関係を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining the relationship between an end plate main body, an arm part, and a pressing part. 本発明に係る実施の形態において、ロータコアにおける磁石の配置と、腕部、押え部の配置の関係を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining the relationship between arrangement | positioning of the magnet in a rotor core, and arrangement | positioning of an arm part and a pressing part. 本発明に係る実施の形態において、隙間空間の渦電流発生抑制機能を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining the eddy current generation | occurrence | production suppression function of clearance gap space. 本発明に係る実施の形態において、腕部と押え部の間の接続構造についていくつかの例を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows some examples about the connection structure between an arm part and a pressing part. 本発明に係る実施の形態において、他の構成のエンドプレートを備えるロータの一例を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows an example of a rotor provided with the end plate of another structure.

符号の説明Explanation of symbols

10 回転電機、12 ケース、14 ロータ軸、16 ステータコア、18 コイル、20 ロータコア、22 磁石、30,80 エンドプレート、32,82 エンドプレート本体、34,64,65 腕部、36,66,67,84 押え部、38 腕部間充填部、40 内径側充填部、42 外径側充填部、50 隙間空間、52 押えリング、60 冷媒供給路、62 エンドプレート側冷媒供給路、70 ロータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electrical machine, 12 Case, 14 Rotor shaft, 16 Stator core, 18 Coil, 20 Rotor core, 22 Magnet, 30, 80 End plate, 32, 82 End plate main body, 34, 64, 65 Arm part, 36, 66, 67, 84 Holding part, 38 Filling part between arm parts, 40 Inner diameter side filling part, 42 Outer diameter side filling part, 50 Clearance space, 52 Presser ring, 60 Refrigerant supply path, 62 End plate side refrigerant supply path, 70 Rotor.

Claims (5)

円周方向に沿って配置される複数の磁石を有する筒型のコアの端部を軸方向で押えるエンドプレートであって、
エンドプレート本体から径方向に延出し、コアと軸方向で離間して配置され、非磁性体で構成される離間延出部と、
離間延出部の径方向先端部に設けられてコアと当接し、離間延出部とは異なる材質の非磁性体で構成される押え部と、
を備えることを特徴とする回転電機用エンドプレート。
An end plate that axially presses the end of a cylindrical core having a plurality of magnets arranged along the circumferential direction,
A radially extending portion extending from the end plate body in a radial direction, spaced apart from the core in the axial direction, and configured by a non-magnetic material;
A presser portion that is provided at a distal end portion in the radial direction of the separation extending portion and abuts against the core, and is made of a nonmagnetic material made of a different material from the separation extending portion;
An end plate for a rotating electrical machine comprising:
請求項1に記載の回転電機用エンドプレートにおいて、
離間延出部は、アルミニウムで構成され、
押え部は、セラミックまたは樹脂で構成されることを特徴とする回転電機用エンドプレート。
The end plate for a rotating electrical machine according to claim 1,
The separation extending portion is made of aluminum,
An end plate for a rotating electrical machine, wherein the presser portion is made of ceramic or resin.
請求項1に記載の回転電機用エンドプレートにおいて、
離間延出部は、筒型のコアの円周方向に沿って隣接して配置される磁石の間を通るように腕状に径方向に延出して複数配置される腕部であり、
隣接する腕部の間をコアと軸方向で離間しながら充填し、非磁性体で構成される腕部間充填部を有することを特徴とする回転電機用エンドプレート。
The end plate for a rotating electrical machine according to claim 1,
The separation extension part is an arm part that extends in the radial direction in an arm shape so as to pass between magnets arranged adjacent to each other along the circumferential direction of the cylindrical core,
An end plate for a rotating electrical machine having a filling portion between arms which is formed of a nonmagnetic material and is filled between adjacent arms while being spaced apart from the core in the axial direction.
請求項3に記載の回転電機用エンドプレートにおいて、
腕部間充填部は、アルミニウムまたは樹脂またはセラミックで構成されることを特徴とする回転電機用エンドプレート。
In the end plate for rotating electrical machines according to claim 3,
An end plate for a rotating electrical machine, wherein the filling portion between the arms is made of aluminum, resin, or ceramic.
請求項3に記載の回転電機用エンドプレートにおいて、
筒型のコアの端部と、腕部と、腕部間充填部と、押え部とで形成される空間に冷却用媒体を供給する媒体供給路を備えることを特徴とする回転電機用エンドプレート。
In the end plate for rotating electrical machines according to claim 3,
An end plate for a rotating electrical machine comprising a medium supply path for supplying a cooling medium to a space formed by an end portion of a cylindrical core, an arm portion, an inter-arm portion filling portion, and a presser portion. .
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