JP2010279185A - Rotor for axial gap type rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機用ロータに関する。 The present invention relates to a rotor for an axial gap type rotating electrical machine.
アキシャルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転可能に配設されたロータと、このロータの回転軸方向にギャップを隔てて配設されたステータとを備える回転電機である。アキシャルギャップ型回転電機は、その構造から薄型化できる点や磁極面積を大きくしてトルク密度を向上できる点で他の構造の回転電機より好ましい。 An axial gap type rotating electrical machine is a rotating electrical machine including a rotor that is arranged to be rotatable about a rotation axis and a stator that is arranged with a gap in the direction of the rotation axis of the rotor. An axial gap type rotating electrical machine is preferable to rotating electrical machines of other structures in that the structure can be reduced in thickness and the magnetic pole area can be increased to improve the torque density.
下記の特許文献1には、アキシャルギャップ型回転電機のロータの界磁部を構成する永久磁石として、垂直磁場プレスで成形した希土類焼結磁石を使用することが記載されている。垂直磁場プレスは、プレス方向に対し垂直方向に磁場をかけて磁石粉末をプレス成形するものであり、プレス方向と平行に磁場をかける平行磁場プレスに比べ、磁石粉末の配向の乱れを少なくでき、磁気特性に優れた永久磁石を得ることができる。
しかしながら、垂直磁場プレスで成形された永久磁石は、プレス方向に対し垂直方向に磁場をかける関係から、直方体形状に成形され、その磁極面が矩形を成すことになった。したがって、アキシャルギャップ型回転電機において、ロータの磁極面積を最大限に大きくするためには、各界磁部の磁極面を略扇形状にする必要があるところ、従来では、垂直磁場プレスで得られた永久磁石を使用する場合、この直方体形状の永久磁石を略扇形状に切削加工しなければならず、その切れ端等の磁石材料の無駄が多く、ロータの製造コストを押し上げることになった。 However, the permanent magnet formed by the vertical magnetic field press is formed in a rectangular parallelepiped shape because of applying a magnetic field in a direction perpendicular to the press direction, and the magnetic pole surface is formed in a rectangular shape. Therefore, in an axial gap type rotating electrical machine, in order to maximize the magnetic pole area of the rotor, it is necessary to make the magnetic pole surface of each field part substantially fan-shaped, which has been conventionally obtained by a vertical magnetic field press. When a permanent magnet is used, the rectangular parallelepiped permanent magnet must be cut into a substantially fan shape, and there is a lot of wasted magnetic material such as a broken piece, which has increased the manufacturing cost of the rotor.
本発明は、垂直磁場プレスで成形された永久磁石を使用した従来のアキシャルギャップ型回転電機用ロータに上記のような難点があることに鑑みて為されたもので、磁石材料の無駄が殆どなく、安価で高効率なアキシャルギャップ型回転電機用ロータを提供することを目的とする。 The present invention was made in view of the above-mentioned drawbacks in a conventional axial gap type rotating electrical machine rotor using a permanent magnet molded by a vertical magnetic field press, and there is almost no waste of magnet material. An object of the present invention is to provide an inexpensive and highly efficient rotor for an axial gap type rotating electrical machine.
本発明は、回転軸を中心に回転可能なフレームと、該フレームの回転軸心の周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機用ロータであって、
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片を、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、前記二つの永久磁石片が、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成されていることを特徴としている。
The present invention relates to an axial gap type rotation including a frame rotatable around a rotation axis, and a plurality of field portions disposed around the rotation axis of the frame and having a magnetic pole surface on an axial end surface. An electric rotor,
Each field part is configured by arranging two permanent magnet pieces having right-angled trapezoidal or right-angled triangular magnetic pole faces so that the width on the outer peripheral side of the frame is larger than the width on the rotation axis side, The two permanent magnet pieces are formed by dividing a permanent magnet having a rectangular magnetic pole surface into two equal parts by a dividing line inclined with respect to the side thereof.
なお、本願において、直角台形とは、隣り合う二つの直角の内角を有する台形をいう。また、矩形とは長方形または正方形をいう。また、角部の微小な面取りや丸めは任意である。 In the present application, the right trapezoid means a trapezoid having two adjacent internal angles at right angles. Moreover, a rectangle means a rectangle or a square. In addition, minute chamfering and rounding of the corners are arbitrary.
また、本発明は、前記二つの永久磁石片の間に、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片が配置されていることを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that an inner permanent magnet piece having a rectangular magnetic pole surface is disposed between the two permanent magnet pieces.
また、本発明は、回転軸を中心に回転可能なフレームと、該フレームの回転軸心の周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機用ロータであって、
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片と、該二つの永久磁石片の間に配される等脚台形の磁極面を有する一つの内側永久磁石片とを、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、前記二つの永久磁石片および前記一つの内側永久磁石片が、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し等角度で傾斜する二つの分割線で分割して形成されていることを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, there is provided an axial gap comprising: a frame that is rotatable about a rotation axis; and a plurality of field portions that are disposed around the rotation axis of the frame and have a pole face on an axial end surface. A rotor for a rotary electric machine,
Each of the field portions has two permanent magnet pieces each having a right trapezoid or right triangle pole face, and one inner permanent magnet piece having an isosceles trapezoid pole face disposed between the two permanent magnet pieces; Are arranged side by side so that the width on the outer peripheral side of the frame is larger than the width on the rotation axis side, and the two permanent magnet pieces and the one inner permanent magnet piece have rectangular magnetic pole faces. The permanent magnet is divided by two dividing lines inclined at an equal angle with respect to the side thereof.
また、本発明は、回転軸を中心に回転可能なフレームと、該フレームの回転軸心の周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部と、を備えたアキシャルギャップ型回転電機用ロータであって、
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片と、該二つの永久磁石片の間に配される直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの内側永久磁石片とを、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、前記二つの永久磁石片が、矩形の磁極面を有する一の永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成され、前記二つの内側永久磁石片が、矩形の磁極面を有する他の永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成されていることを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, there is provided an axial gap comprising: a frame that is rotatable about a rotation axis; and a plurality of field portions that are disposed around the rotation axis of the frame and have a pole face on an axial end surface. A rotor for a rotary electric machine,
Two permanent magnet pieces each having a right trapezoid or right triangle pole face, and two inner permanent magnets having a right trapezoid or right triangle pole face disposed between the two permanent magnet pieces. Are arranged such that the width on the outer peripheral side of the frame is larger than the width on the rotational axis side, and the two permanent magnet pieces are one permanent magnet having a rectangular magnetic pole surface. The two inner permanent magnet pieces are bisected by a dividing line inclined with respect to the side, and the two inner permanent magnet pieces are bisected with a dividing line inclined with respect to the side. It is characterized by being divided.
また、本発明は、前記二つの永久磁石片がその斜辺同士を対向させて並べられていることを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that the two permanent magnet pieces are arranged with their hypotenuses facing each other.
また、本発明は、前記永久磁石片と前記内側永久磁石片との対向辺の長さが略同じであることを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that the lengths of the opposing sides of the permanent magnet piece and the inner permanent magnet piece are substantially the same.
また、本発明は、前記内側永久磁石片の残留磁束密度が、前記永久磁石片の残留磁束密度よりも大きいことを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that a residual magnetic flux density of the inner permanent magnet piece is larger than a residual magnetic flux density of the permanent magnet piece.
また、本発明は、前記内側永久磁石片の保磁力が、前記永久磁石片の保磁力よりも小さいことを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that a coercive force of the inner permanent magnet piece is smaller than a coercive force of the permanent magnet piece.
また、本発明は、前記フレームの回転方向後進側の永久磁石片の保磁力が、該フレームの回転方向前進側の永久磁石片の保磁力よりも大きいことを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that the coercive force of the permanent magnet piece on the reverse side in the rotational direction of the frame is larger than the coercive force of the permanent magnet piece on the forward side in the rotational direction of the frame.
また、本発明は、前記各界磁部が、前記永久磁石片または内側永久磁石片に重ねられた略扇形状の磁性体コアを備えていることを特徴としている。 In addition, the present invention is characterized in that each of the field portions includes a substantially fan-shaped magnetic core superimposed on the permanent magnet piece or the inner permanent magnet piece.
また、本発明は、前記永久磁石が、Nd−Fe−B系焼結磁石であることを特徴としている。 Moreover, the present invention is characterized in that the permanent magnet is an Nd—Fe—B based sintered magnet.
本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機用ロータは、複数の界磁部がそれぞれ、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片を、フレームの外周側の幅が回転軸心側の幅よりも大きくなるように並べて構成されており、そして、これら二つの永久磁石片が、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成されたものであるため、垂直磁場プレスで成形されて直方体形状を成す特性に優れた永久磁石をほぼ無駄なく利用することができ、安価で高効率なアキシャルギャップ型回転電機用ロータを提供することができる。 The rotor for an axial gap type rotating electrical machine according to the present invention includes two permanent magnet pieces each having a plurality of field portions each having a right trapezoidal or triangular magnetic pole face, and the width on the outer peripheral side of the frame is on the rotational axis side. The two permanent magnet pieces are formed by dividing the permanent magnet having a rectangular magnetic pole surface into two equal parts by a dividing line inclined with respect to the side thereof. Therefore, it is possible to use a permanent magnet excellent in characteristics that are formed by a vertical magnetic field press and form a rectangular parallelepiped shape without any waste, and it is possible to provide an inexpensive and highly efficient rotor for an axial gap type rotating electrical machine. .
しかも、各界磁部を複数の永久磁石片を並べて構成しているので、例えば、残留磁束密度や保磁力等の特性の異なる複数の永久磁石片を、必要に応じて適宜、組み合わせることが簡単にでき、より高効率なアキシャルギャップ型回転電機用ロータを提供することができる。 In addition, since each field portion is configured by arranging a plurality of permanent magnet pieces, for example, a plurality of permanent magnet pieces having different characteristics such as residual magnetic flux density and coercive force can be easily combined as necessary. In addition, a more efficient axial gap type rotating electrical machine rotor can be provided.
本発明に係るロータは、アキシャルギャップ型回転電機に使用されるものである。図1の概略図に示すように、アキシャルギャップ型回転電機100は、回転軸40(回転軸心C)を中心として回転可能に配設されたロータ10と、このロータ10の回転軸方向の両側に所定のギャップを隔てて配設された第一ステータ20及び第二ステータ30と、を備えている。第一ステータ20は、バックヨーク201と、バックヨーク201に立設されたティース202と、ティース202に巻回されたコイル203とから構成されており、第二ステータ30は、バックヨーク301から構成されている。第一ステータ20及び第二ステータ30は、不図示の容器に固定され、回転軸40が回転可能に貫通している。
The rotor according to the present invention is used for an axial gap type rotating electrical machine. As shown in the schematic diagram of FIG. 1, the axial gap type rotating
本実施形態のロータ10は、図1〜図3に示すように、回転軸40に固定され、回転軸心Cを中心に回転可能な非磁性体から成るフレーム1と、このフレーム1の回転軸心Cの周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部2と、これら複数の界磁部2をフレーム1に固定する押さえ部材3と、から構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
フレーム1は、図2の分解斜視図に示すように、回転軸40(不図示)を挿通可能な軸孔11を有する内周部12と、この内周部12の外側面から放射状に突設されたスポーク部13と、このスポーク部13の先端に設けられた外周部14とから構成されており、これら内周部12の外側面と、各スポーク部13の側面と、外周部14の内側面とで仕切られた計6つの界磁部保持孔15を有している。
As shown in the exploded perspective view of FIG. 2, the
界磁部2は、図2に示すように、上記フレーム1の界磁部保持孔15内に保持される永久磁石部21と、この永久磁石部21に重ねられ、同じ界磁部保持孔15内に保持される略扇形状の磁性体コア22と、から構成されている。ここで磁性体コア22の磁性体とは、鉄などの軟磁性体をさす。
As shown in FIG. 2, the
永久磁石部21は、図4に示すように、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片211・211を、フレーム1の外周側(外周部14側)における周方向の幅W1が回転軸心C側(内周部12側)における周方向の幅W2よりも大きくなるように並べて構成されている。
As shown in FIG. 4, the
これら二つの永久磁石片211・211は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたNd−Fe−B系(ネオジウム・鉄・ボロン系)焼結磁石を斜めに二等分して形成されている。即ち、図5に示すように、垂直磁場プレスで得られた矩形の磁極面を有する永久磁石M1を、その側辺に対し角度θ1傾斜する分割線V1で二等分することによって、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片211・211が形成されている。本実施形態では、図4及び図5に示すように、永久磁石M1の分割線V1の傾斜角度θ1を、θ1°=90°−180°/P(P:界磁部の数)としているので、隣り合う界磁部2の永久磁石部21同士の対向辺S1・S1を平行にすることができ、漏れ磁束を低減しつつ磁極面積を大きくすることができる。なお、この角度θ1は、全ての磁極での永久磁石形状が等しい場合に、最も望ましい角度を示すものであって、必ずしも永久磁石形状が等しい必要はない。永久磁石形状が磁極毎に異なる場合は、θ1が異なっても良い。
These two
希土類焼結磁石は、導電率が高く、第一ステータ20から発生する回転磁界によって渦電流損が生じ易い。このため、磁性体コア22は希土類磁石に比べて導電率の小さい磁性材から構成されており、永久磁石部21に対し第一ステータ20側に配置されることによって、渦電流損を低減できる。特に、PWM制御する場合、キャリア成分の高周波の磁束の変化による渦電流損を低減できる。また、磁性体コア22を磁気的に等方性を有する圧粉磁心から構成すれば、磁性体コア22において渦電流損を生じ難くすることができる。また、永久磁石部21が第一ステータ20側で発生させる界磁磁束のうちの殆どが磁性体コア22を通るので、略扇形状の磁性体コア22の第一ステータ20側の表面は、実質的に界磁部2の極磁面として機能する。
The rare earth sintered magnet has high electrical conductivity, and eddy current loss is likely to occur due to the rotating magnetic field generated from the
また、本実施形態では、直角台形の磁極面を有する二つの永久磁石片211が、その斜辺S2同士を対向させて並べられている。このことで、各界磁部2において、永久磁石部21の中央部におけるフレーム径方向の長さL1を、側縁部におけるフレーム径方向の長さL2よりも大きくすることができ、エアギャップ磁束密度を正弦波に近づけて分布させることが可能となり、誘起電圧を正弦波化してトルクリプルを低減できる。このとき、磁性体コア22も、中央部におけるフレーム径方向の長さを、側縁部におけるフレーム径方向の長さよりも大きくしてもよい。具体的には、磁性体コア22のフレーム中心からの外径を、中央部で最大とし、側縁部に向けて小さくしていくと好適である。また、押さえ部材3とフレーム1との接合手段はレーザ溶接に限定されず、リベット結合等、他の接合方法を採用しても良い。
In the present embodiment, two
押さえ部材3は、図1及び図2に示すように、フレーム1の複数の界磁部保持孔15内にそれぞれ保持された界磁部2をフレーム1に固定するものである。本実施形態では、フレーム1の回転軸線C方向の両側にそれぞれ、押さえ部材3がレーザ溶接されることによって、複数の界磁部2が固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the pressing
本実施形態では、フレーム1の第一ステータ20側で界磁部2を固定する押さえ部材3が、小径のリング部品31、及び大径のリング部品32から形成されており、フレーム1の第二ステータ30側で界磁部2を固定する押さえ部材3が、ディスク部品33から形成されている。図1に示すように、小径のリング部品31が界磁部2の第一ステータ20側の磁極面の内縁の一部を押さえた状態でフレーム1にレーザ溶接されており、大径のリング部品32が界磁部2の第一ステータ20側の磁極面の外縁の一部を押さえた状態でフレーム1にレーザ溶接されている。そして、ディスク部品33が界磁部2の第二ステータ30側の磁極面の全部を押さえた状態でフレーム1にレーザ溶接されている。
In the present embodiment, the pressing
ディスク部品33は、軟磁性の電磁鋼板から形成されており、界磁部2の第二ステータ30側の磁束を部分的に短絡する機能を有する。この機能によって、第二ステータ30とロータ10との間に働く磁気吸引力が、第一ステータ20とロータ10との間に働く磁気吸引力よりも強い場合に、第二ステータ30とロータ10との間に働く磁気吸引力を弱めることができる。この機能が不要であれば、ディスク部品33の代わりにリング部品を使用してもよい。
The
なお、各界磁部2の永久磁石部21の着磁は、押さえ部材3で界磁部2をフレーム1に固定した後に行ってもよく、固定する前に行ってもよいが、固定した後に着磁するのが、永久磁石片211の取り扱いの面で好ましい。互いに反発力が働くため、着磁した後に永久磁石片211を並べるのは作業上困難であるからである。
Magnetization of the
このように本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ロータ10は、複数の界磁部2がそれぞれ、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片211をフレーム1の外周側における幅が回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、そして、これら二つの永久磁石片211が、矩形の磁極面を有する永久磁石M1をその側辺に対し傾斜する分割線V1で二等分して形成されたものであるため、垂直磁場プレスで成形されて直方体形状を成す特性に優れた永久磁石をほぼ無駄なく利用することができ、安価で高効率なアキシャルギャップ型回転電機用ロータを提供することができる。
Thus, in the
以上、本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ロータ10について説明したが、本発明はその他の形態でも実施することができる。
As described above, the axial gap type rotating
例えば、図6〜図8に示すアキシャルギャップ型回転電機用ロータ50のように実施してもよい。ロータ50は、各界磁部2の永久磁石部23が、計3つの永久磁石片をフレーム1の周方向に並べて構成されている点に特徴があり、他の構成は上記実施形態のロータ10と同様である。
For example, you may implement like the
ロータ50は、図7に示すように、各界磁部2の永久磁石部23が、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片231、233と、これら二つの永久磁石片231、233の間に配される、矩形の磁極面を有する一つの内側永久磁石片232とを、フレーム1の外周側(外周部14側)における周方向の幅W3が回転軸心C側(内周部12側)における周方向の幅W4よりも大きくなるように並べて構成されている。
As shown in FIG. 7, the
直角台形の磁極面を有する永久磁石片231、233は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたNd−Fe−B系(ネオジウム・鉄・ボロン系)焼結磁石を斜めに二等分して形成されている。即ち、図8に示すように、垂直磁場プレスで成形されて矩形の磁極面を有する永久磁石M2を、その側辺に対し角度θ2傾斜する分割線V2で二等分することによって、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片231、233が形成されている。この変形例では、図7及び図8に示すように、永久磁石M2の分割線V2の傾斜角度θ2を、θ2°=90°−180°/P(P:界磁部の数)としているので、隣り合う界磁部2の永久磁石部23同士の対向辺S3・S3を平行にすることができ、漏れ磁束を低減しつつ磁極面積を大きくすることができる。
また、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片232は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたNd−Fe−B系(ネオジウム・鉄・ボロン系)焼結磁石M3から形成されている。この実施変形例では、直角台形の磁極面を有する永久磁石片231、233の斜辺S4の長さと、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片232の長辺S5の長さを同じにしているので、これら永久磁石片231、233と内側永久磁石片232との対向辺(S4、S5)の長さを同じにすることができ、各界磁部2の磁極面をより有効に形成することができる。
Further, the inner
このようにロータ50は、各界磁部2において、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片231、233の間に、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片232を配置しているので、各界磁部2を扇形状により近づけることができ、各界磁部2の磁極面をより有効に形成することができる。
As described above, the
また、フレーム周方向の両外側の永久磁石片231、233の残留磁束密度を、フレーム周方向の内側の内側永久磁石片232の残留磁束密度より小さくすることが好ましい。このことで、エアギャップ磁束密度を正弦波に近づけて分布させることができ、誘起電圧を正弦波化してトルクリプルを低減することができる。
In addition, it is preferable that the residual magnetic flux density of the
また、フレーム周方向の両外側の永久磁石片231、233の保磁力を、フレーム周方向の内側の内側永久磁石片232の保磁力より大きくすることが好ましい。このことで、フレームの周方向の両外側の永久磁石片ほど減磁しやすいところ、これに対処することができる。フレーム周方向の両外側の永久磁石片231、233と、フレーム周方向の内側の内側永久磁石片232とは、1の磁石から切断して製造するわけではないので、両者を異なる磁石から製作することは容易である。
Moreover, it is preferable that the coercive force of the
また、フレームの回転方向後進側の永久磁石片233の保磁力を、フレームの回転方向前進側の永久磁石片231の保磁力よりも大きくすることが好ましい。このことで、フレームの回転方向後進側の永久磁石片ほど駆動時の減磁界が大きいため減磁しやすいところ、これに対処することができる。ただ、磁石形状が同じであると、磁石材質を間違える恐れがあるため、保磁力の異なる磁石は、予めサイズの異なる矩形形状の磁石を切断することで、フレーム形状との関係で間違いを防止することも可能である。このようにロータの界磁部を構成する複数の永久磁石片の配列数、配列方向、各永久磁石片の大きさや、磁気特性の組合せ等については、アキシャルギャップ型回転電機に要求される性能等に応じて種々の設計変更が可能である。
Moreover, it is preferable that the coercive force of the
また、図9に示すように、ロータの各界磁部を構成する永久磁石部24として、フレームの各界磁部保持孔15内に、直角三角形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片241、243と、これら二つの永久磁石片241、243の間に配される、矩形の磁極面を有する一つの内側永久磁石片242とを、フレームの外周側における幅が回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べてもよい。
Further, as shown in FIG. 9, two
この直角三角形の磁極面を有する永久磁石片241、243は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたNd−Fe−B系(ネオジウム・鉄・ボロン系)焼結磁石を斜めに二等分して形成されている。即ち、図9(b)に示すように、垂直磁場プレスで成形されて矩形の磁極面を有する永久磁石M4を、その側辺に対し角度θ3傾斜する対角線たる分割線V3で二等分することによって、直角三角形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片241、243が形成されている。また、矩形の磁極面を有する内側永久磁石片242は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたNd−Fe−B系(ネオジウム・鉄・ボロン系)焼結磁石M5から形成されている。
The
また、図10に示すように、ロータの各界磁部を構成する永久磁石部25として、フレームの各界磁部保持孔15内に、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片251、253と、これら二つの永久磁石片251、253の間に配される、等脚台形の磁極面を有する一つの内側永久磁石片252とを、フレームの外周側における幅が回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べてもよい。
Further, as shown in FIG. 10, two
これら直角台形の磁極面を有する永久磁石片251、253および等脚台形の磁極面を有する永久磁石片252は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたNd−Fe−B系(ネオジウム・鉄・ボロン系)焼結磁石を、斜めに三分割して形成されている。即ち、図10(b)に示すように、垂直磁場プレスで成形されて矩形の磁極面を有する永久磁石M6を、その側辺に対し等角度θ4で傾斜する二つの分割線V4で対称的に分割することによって、直角台形の磁極面を有する二つの永久磁石片251、253と等脚台形の磁極面を有する一つの永久磁石片252とが形成されている。この実施変形例では、永久磁石M6の分割線V4の傾斜角度θ4を、2×θ4°=180°−180°/P(P:界磁部の数)としているので、隣り合う界磁部の永久磁石部25同士の対向辺を平行にすることができ、漏れ磁束を低減しつつ磁極面積を大きくすることができる。
The
なお、この実施変形例において、直角台形の磁極面を有する二つの永久磁石片251、253の代わりに、直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片を用いてもよい。また、等脚台形の磁極面を有する永久磁石片252の代わりに、二等辺三角形の磁極面を有する永久磁石片を用いてもよい。これら直角三角形の磁極面を有する永久磁石片、及び二等辺三角形の磁極面を有する永久磁石片についても、垂直磁場プレスで直方体形状に成形された永久磁石を斜めに三分割して形成することができる。
In this embodiment, two permanent magnet pieces having right-angled triangular magnetic pole faces may be used instead of the two
また、図11に示すように、ロータの各界磁部を構成する永久磁石部26として、フレームの各界磁部保持孔15内に、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片261、264と、これら二つの永久磁石片261、264の間に配される、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの内側永久磁石片262、263とを、フレームの外周側における幅が回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べてもよい。
Further, as shown in FIG. 11, two
直角台形の磁極面を有する永久磁石片261、264は、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたNd−Fe−B系(ネオジウム・鉄・ボロン系)焼結磁石を斜めに二等分して形成されている。即ち、図11(b)に示すように、垂直磁場プレスで成形されて矩形の磁極面を有する一の永久磁石M7を、その側辺に対し角度θ5傾斜する分割線V5で二等分することによって、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片261、264が形成されている。
また、直角台形の磁極面を有する内側永久磁石片262、263も、垂直磁場プレスにて直方体形状に成形されたNd−Fe−B系(ネオジウム・鉄・ボロン系)焼結磁石を斜めに二等分して形成されている。即ち、図11(b)に示すように、垂直磁場プレスで成形されて矩形の磁極面を有する他の永久磁石M8を、その側辺に対し角度θ6傾斜する分割線V6で二等分することによって、直角台形の磁極面を有する同形状の二つの永久磁石片262、263が形成されている。この実施変形例では、分割線V5の傾斜角度θ5、及び分割線V6の傾斜角度θ6を、θ5°+θ6°=180°−180°/P(P:界磁部の数)としているので、隣り合う界磁部の永久磁石部26同士の対向辺を平行にすることができ、漏れ磁束を低減しつつ磁極面積を大きくすることができる。
In addition, the inner
なお、この実施変形例において、直角台形の磁極面を有する二つの永久磁石片261、264の代わりに、直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片を用いてもよい。また、直角台形の磁極面を有する二つの内側永久磁石片262、263の代わりに、直角三角形の磁極面を有する二つの内側永久磁石片を用いてもよい。これら直角三角形の磁極面を有する永久磁石片、及び内側永久磁石片についても、垂直磁場プレスで直方体形状に成形された永久磁石をそれぞれ、斜めに二等分して形成することができる。
In this embodiment, instead of the two
また、図12に示すロータ60のように、複数の界磁部2同士の間に、各界磁部2に対し所定間隔を隔てて磁性体磁極4を配設してもよい。即ち、ロータ60のフレーム5は、回転軸を挿通可能な軸孔51を有する内周部52と、この内周部52の外側面から放射状に突設されたスポーク部53と、このスポーク部53の先端に設けられた外周部54とから構成されており、これら内周部52の外側面と、各スポーク部53の側面と、外周部54の内側面とで仕切られた計6つの扇状の界磁部保持孔55を有している。そして、各スポーク部53に磁極保持孔56が形成され、この磁極保持孔56内に、直方体形状の磁性体磁極4が収容されている。これら磁性体磁極4は、軟磁性体から構成され、いわゆるq軸インダクタンスを高くすることで、q軸インダクタンスとd軸インダクタンスの差に起因して発生するリラクタンストルクを増す働きを有する。
Further, like the
また、各界磁部2において、磁性体コア22の複数の永久磁石片が接する面に、これら永久磁石片を位置決めする凹部又は凸部を設けても良い。このことで、より安定かつ確実に複数の永久磁石片を組み合わせてフレームに固定することができる。
Moreover, in each
また、上記実施形態では、フレーム1の界磁部保持孔15内に複数の永久磁石片211を収容して押さえ部材3で固定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば円盤形状のフレームに複数の永久磁石片を接着剤を用いて固定してもよい。また、ステータについても任意であり、第2ステータも第3ステータもコイルを有しても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the several
また、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得る。同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施しても良い。 In addition, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications and variations are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It may be implemented in a form in which any invention specific matter is replaced with another technology within a range where the same action or effect occurs, or the invention specific matter configured integrally may be constituted by a plurality of members. In addition, the invention specific items constituted by a plurality of members may be implemented in an integrated configuration.
100:アキシャルギャップ型回転電機
10、50、60:ロータ
1、5:フレーム
2:界磁部
21、23、24、25、26:永久磁石部
211、231、233、241、243、251、253、261、264:永久磁石片
232、242、252、262、263:内側永久磁石片
22:磁性体コア
3:押さえ部材
20:第一ステータ
30:第二ステータ
40:回転軸
C:回転軸心
M1〜M8:永久磁石
V1〜V6:分割線
S2:斜辺
W1、W3:界磁部のフレーム外周側における幅
W2、W4:界磁部のフレーム回転軸心側における幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Axial gap type rotary
Claims (11)
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片を、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、
前記二つの永久磁石片が、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。 A rotor for an axial gap type rotating electrical machine, comprising: a frame rotatable around a rotation axis; and a plurality of field portions disposed around an axis of rotation of the frame and having a magnetic pole surface on an axial end surface. There,
Each field part is configured by arranging two permanent magnet pieces having right-angled trapezoidal or right-angled triangular magnetic pole faces so that the width on the outer peripheral side of the frame is larger than the width on the rotation axis side,
A rotor for an axial gap type rotating electrical machine, wherein the two permanent magnet pieces are formed by dividing a permanent magnet having a rectangular magnetic pole surface into two equal parts by a dividing line inclined with respect to the side thereof.
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片と、該二つの永久磁石片の間に配される等脚台形の磁極面を有する一つの内側永久磁石片とを、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、
前記二つの永久磁石片および前記一つの内側永久磁石片が、矩形の磁極面を有する永久磁石をその側辺に対し等角度で傾斜する二つの分割線で分割して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。 A rotor for an axial gap type rotating electrical machine, comprising: a frame rotatable around a rotation axis; and a plurality of field portions disposed around an axis of rotation of the frame and having a magnetic pole surface on an axial end surface. There,
Each of the field portions has two permanent magnet pieces each having a right trapezoid or right triangle pole face, and one inner permanent magnet piece having an isosceles trapezoid pole face disposed between the two permanent magnet pieces; Are arranged side by side so that the width on the outer peripheral side of the frame is larger than the width on the rotational axis side,
The two permanent magnet pieces and the one inner permanent magnet piece are formed by dividing a permanent magnet having a rectangular magnetic pole surface by two dividing lines inclined at an equal angle with respect to the side thereof. Axial gap type rotating electrical machine rotor.
前記各界磁部が、直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの永久磁石片と、該二つの永久磁石片の間に配される直角台形または直角三角形の磁極面を有する二つの内側永久磁石片とを、前記フレームの外周側における幅が前記回転軸心側における幅よりも大きくなるように並べて構成されており、
前記二つの永久磁石片が、矩形の磁極面を有する一の永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成され、
前記二つの内側永久磁石片が、矩形の磁極面を有する他の永久磁石をその側辺に対し傾斜する分割線で二等分して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータ。 A rotor for an axial gap type rotating electrical machine, comprising: a frame rotatable around a rotation axis; and a plurality of field portions disposed around an axis of rotation of the frame and having a magnetic pole surface on an axial end surface. There,
Two permanent magnet pieces each having a right trapezoid or right triangle pole face, and two inner permanent magnets having a right trapezoid or right triangle pole face disposed between the two permanent magnet pieces. The pieces are arranged side by side so that the width on the outer peripheral side of the frame is larger than the width on the rotation axis side,
The two permanent magnet pieces are formed by dividing a permanent magnet having a rectangular magnetic pole surface into two equal parts by a dividing line inclined with respect to the side thereof,
For the axial gap type rotating electrical machine, wherein the two inner permanent magnet pieces are formed by equally dividing another permanent magnet having a rectangular magnetic pole surface by a dividing line inclined with respect to the side thereof. Rotor.
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