JP2011066964A - 回転電機 - Google Patents
回転電機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011066964A JP2011066964A JP2009213293A JP2009213293A JP2011066964A JP 2011066964 A JP2011066964 A JP 2011066964A JP 2009213293 A JP2009213293 A JP 2009213293A JP 2009213293 A JP2009213293 A JP 2009213293A JP 2011066964 A JP2011066964 A JP 2011066964A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- permanent magnet
- magnet
- electrical machine
- rotating electrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
【課題】比較的簡易な構成で回転子を高速に回転させることができる回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機1は、周方向に回転する円筒状の回転子3と、空隙を介して回転子3の外周側に設けられ、回転子3を回転させる磁界を発生させる固定子4と、を備え、回転子3は、磁石穴が回転軸方向に形成された回転子コア6と、磁石穴内に設けられた永久磁石7と、永久磁石7の回転子外周側の表面に設けられた非磁性部材と、を有するものである。
【選択図】図1
【解決手段】回転電機1は、周方向に回転する円筒状の回転子3と、空隙を介して回転子3の外周側に設けられ、回転子3を回転させる磁界を発生させる固定子4と、を備え、回転子3は、磁石穴が回転軸方向に形成された回転子コア6と、磁石穴内に設けられた永久磁石7と、永久磁石7の回転子外周側の表面に設けられた非磁性部材と、を有するものである。
【選択図】図1
Description
本発明は、回転電機に関し、特に、永久磁石が回転子コアに与える遠心力を低減した永久磁石埋込型の回転電機に関する。
永久磁石埋込型の回転電機は、回転子の内部に永久磁石を埋め込んだ回転電機である。永久磁石埋込型の回転電機は、回転子の表面に永久磁石を貼り付けた表面磁石型の回転電機よりも、遠心力に強く高速回転に向いていると言われている。一般的に、電動機は同じ出力であれば、高速回転させた方が小型化できる。したがって、永久磁石埋込型の回転電機は、搭載スペースが限られる用途、特に工作機械や、移動台車、電気自動車などに用いられている。
永久磁石埋込型の回転電機においては、永久磁石を埋め込むために回転子に形成された矩形状の磁石穴に平板の永久磁石が挿入される。ここで、回転子を高速で回転させた場合に、磁石穴の角部に応力が集中し、磁石の遠心力により回転子コアが破損する可能性がある。そこで、磁石穴の形状を複雑なものに変えて磁石穴の角部に集中する応力を緩和するなどの方策が報告されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、従来の永久磁石埋込型の回転電機においては、比較的簡易な構成で高速回転を実現するものは存在しなかった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、比較的簡易な構成で高速に回転させることができる回転子を有する回転電機を提供することを目的とする。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、比較的簡易な構成で高速に回転させることができる回転子を有する回転電機を提供することを目的とする。
上記問題を解決するために、本発明の回転電機は、周方向に回転する円筒状の回転子と、空隙を介して回転子の外周側に設けられ、回転子を回転させる磁界を発生させる固定子と、を備え、回転子は、磁石穴が回転軸方向に形成された回転子コアと、磁石穴内に設けられた永久磁石と、永久磁石の回転子外周側の表面に設けられた非磁性部材とを有するものである。
本発明の回転電機によれば、回転子コアの回転によって発生する永久磁石の遠心力を低減させることができるとともに、回転子コアに発生する応力を低減することができ、比較的簡易な構成で回転子を高速に回転させることができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。まず、図1、図2を参照して回転電機の全体構造を説明する。
図1および図2において、永久磁石埋込型の回転電機1は、中空のシャフト2を回転軸としている。回転電機1は、周方向に回転する円筒状の回転子3と、回転子3を回転させる磁界を発生させる固定子4とを備えている。固定子4は、空隙を介して回転子3の外周側に設けられている。回転子3は、磁石穴5(図3参照)が回転軸方向に形成された回転子コア6と、磁石穴5内に設けられた永久磁石7とからなっている。
図2に示すように、永久磁石7は回転子コア6に略V字状に繰り返し配列されている。なお、永久磁石7の配列はこれに限られるものではない。永久磁石7の長手方向が回転子コア6の外周に沿うように繰り返し配列してもよい。
図2に示すように、永久磁石7は回転子コア6に略V字状に繰り返し配列されている。なお、永久磁石7の配列はこれに限られるものではない。永久磁石7の長手方向が回転子コア6の外周に沿うように繰り返し配列してもよい。
回転子3は、略円筒形状のフレーム9に対し、フレーム9に配設された軸受9aによりシャフト2を介して回転自在に支持されている。回転子3は、略円筒状の回転子コア6の内径側でシャフト2に固定されている。
固定子4は、固定子コア4aと巻線10とからなっている。銅線をコイル状にした巻線10は磁性体である固定子コア4aに巻設されている。
固定子4は、固定子コア4aと巻線10とからなっている。銅線をコイル状にした巻線10は磁性体である固定子コア4aに巻設されている。
次に図3を参照して磁石穴5と永久磁石7について詳細に説明する。図3は図2におけるA部分を拡大したものである。図3において、磁石穴5の断面形状は長尺状の矩形である。磁石穴5に挿入された状態で保持される永久磁石7の形状は、平板状のブロックである。永久磁石7には製作誤差があるため、磁石穴5は、永久磁石7の製造ばらつきを考慮して、かなり大きめに形成されている。
ここで、回転子3が回転する際に永久磁石7に発生する遠心力は、回転子3の回転速度および、回転中心から永久磁石7までの距離が大きいほど、大きくなる。このため、永久磁石7に発生する遠心力を小さくするためには、永久磁石7をなるべく回転子コア6の内径側に配置すること、すなわち回転子コア6の内径側に密着させることが望ましい。
ここで、回転子3が回転する際に永久磁石7に発生する遠心力は、回転子3の回転速度および、回転中心から永久磁石7までの距離が大きいほど、大きくなる。このため、永久磁石7に発生する遠心力を小さくするためには、永久磁石7をなるべく回転子コア6の内径側に配置すること、すなわち回転子コア6の内径側に密着させることが望ましい。
そこで、永久磁石7の回転子3の外周側(回転子コア6の外径側)の表面には、非磁性部材8が設けられている。これにより、永久磁石7が回転子コア6の内径側に密着しやすくなっている。これは、磁石穴5の中央付近を狙って永久磁石7を挿入しようとすると、永久磁石7の回転子外周側の表面に設けられた非磁性部材8の存在により、永久磁石7と回転子コア6の内径側との距離が近づいた状態で永久磁石7が挿入されやすいからである。
このように、永久磁石7の回転子外周側の表面に、非磁性部材8が設けられておりさえすれば、永久磁石7が回転子コア6の内径側に密着しやすくなるという効果を得られるが、更にこの効果を確実にするための実施形態を以下で説明する。
このように、永久磁石7の回転子外周側の表面に、非磁性部材8が設けられておりさえすれば、永久磁石7が回転子コア6の内径側に密着しやすくなるという効果を得られるが、更にこの効果を確実にするための実施形態を以下で説明する。
図4は、磁石穴5と永久磁石7と非磁性部材8の寸法関係を示すものである。図4において、寸法Tは、磁石穴5の短辺方向における磁石穴5の寸法、寸法hは磁石穴5の短辺方向における永久磁石7の寸法、寸法tは、磁石穴5の短辺方向における非磁性部材8の寸法である。
次に、図5を参照して、永久磁石7に作用する磁力について説明する。図5は、永久磁石7が、非磁性部材8を介して回転子コア6の外径側に接触して挿入された場合(以下、「外径接触挿入時」という)を示している。図5において、永久磁石7には、回転子コア6の内径側からF1、回転子コア6の外径側からF2という、永久磁石7を回転子コア6に引き寄せる力が働いている。ここで、外径接触挿入時に次式、
(数1)
F1>F2
という条件が満足されるならば、永久磁石7を磁石穴5のどの位置に挿入しても、永久磁石7は回転子コア6の内径側に引き寄せられて磁力により密着することとなる。
一般に、磁石と磁性体との距離が短いほど磁力が強くなるため、(数1)が成り立つためには、回転子コア6の外径側から永久磁石7までの距離と、回転子コア6の内径側から永久磁石7までの距離について、次式、
(数2)
T−(h+t)<t
が成り立てばよい。
また、非磁性部材8を有する永久磁石7が磁石穴5に挿入可能なためには、次式、
(数3)
T>h+t
を満たす必要もある。結局、(数2)と(数3)より、次式、
(数4)
(T−h)/2<t<T−h
が導かれ、この条件を満足すれば、永久磁石7を磁石穴5内のどの位置に挿入しても、永久磁石7は回転子コア6の内径側に引き寄せられて磁力により密着することとなる。
(数1)
F1>F2
という条件が満足されるならば、永久磁石7を磁石穴5のどの位置に挿入しても、永久磁石7は回転子コア6の内径側に引き寄せられて磁力により密着することとなる。
一般に、磁石と磁性体との距離が短いほど磁力が強くなるため、(数1)が成り立つためには、回転子コア6の外径側から永久磁石7までの距離と、回転子コア6の内径側から永久磁石7までの距離について、次式、
(数2)
T−(h+t)<t
が成り立てばよい。
また、非磁性部材8を有する永久磁石7が磁石穴5に挿入可能なためには、次式、
(数3)
T>h+t
を満たす必要もある。結局、(数2)と(数3)より、次式、
(数4)
(T−h)/2<t<T−h
が導かれ、この条件を満足すれば、永久磁石7を磁石穴5内のどの位置に挿入しても、永久磁石7は回転子コア6の内径側に引き寄せられて磁力により密着することとなる。
なお、永久磁石7の回転子3の内周側(回転子コア6の内径側)の表面に、磁性粉を含む接着剤が塗布されていると、より確実に永久磁石7が回転子コア6の内径側に密着することとなるので望ましい。
また、テープ状部材を永久磁石7の回転子外周側の表面に貼着することによって、非磁性部材8を所定の厚みをもつテープ状部材で構成すると、テープ状部材を何層か積み重ねることによって、非磁性部材8の厚さの調整が容易に可能となるので望ましい。また、テープ状部材を樹脂で構成すると、非磁性部材8を比較的安価に簡便に構成できるので望ましい。
なお、本実施の形態では、インナーロータタイプのモデルを用いて本発明を説明したが、これに限られるものではない。本発明は、アウターロータタイプのモデルにも適用可能である。
すなわち、周方向に回転する円筒状の回転子と、空隙を介して回転子の内周側に設けられ、回転子を回転させる磁界を発生させる固定子と、を備え、回転子は、磁石穴が回転軸方向に形成された回転子コアと、磁石穴内に設けられた永久磁石と、永久磁石の回転子外周側の表面に設けられた非磁性部材と、を有する、回転電機においても同様の効果を得ることができる。
すなわち、周方向に回転する円筒状の回転子と、空隙を介して回転子の内周側に設けられ、回転子を回転させる磁界を発生させる固定子と、を備え、回転子は、磁石穴が回転軸方向に形成された回転子コアと、磁石穴内に設けられた永久磁石と、永久磁石の回転子外周側の表面に設けられた非磁性部材と、を有する、回転電機においても同様の効果を得ることができる。
また、8極12スロットのモデルで本発明を説明したが、これに限られるものではない。本発明は、電動機の極数およびスロット数に関係なく、適用可能である。
なお、永久磁石7の表面に腐食防止のためのコーティングが予め施されている場合であっても、本発明を適用できる。そして、このコーティングの材質が非磁性部材として機能する場合には、永久磁石における回転子の内周側よりも外周側のコーティングの厚さを厚くすることとなる。
なお、永久磁石7の表面に腐食防止のためのコーティングが予め施されている場合であっても、本発明を適用できる。そして、このコーティングの材質が非磁性部材として機能する場合には、永久磁石における回転子の内周側よりも外周側のコーティングの厚さを厚くすることとなる。
このように、本発明の回転電機は、磁石穴に複雑な加工をしなくても、回転子コアの回転によって発生する永久磁石の遠心力を低減させることができるとともに、回転子コアに発生する応力を低減することができ、比較的簡易な構成で回転子を高速に回転させることができる。
本発明は、比較的簡易な構成で高速に回転させることができる回転子を有する回転電機を提供できるので回転電機の分野で有用である。
1 回転電機
2 シャフト
3 回転子
4 固定子
5 磁石穴
6 回転子コア
7 永久磁石
8 非磁性部材
9 フレーム
10 巻線
2 シャフト
3 回転子
4 固定子
5 磁石穴
6 回転子コア
7 永久磁石
8 非磁性部材
9 フレーム
10 巻線
Claims (6)
- 周方向に回転する円筒状の回転子と、
空隙を介して前記回転子の外周側に設けられ、前記回転子を回転させる磁界を発生させる固定子と、を備え、
前記回転子は、
磁石穴が回転軸方向に形成された回転子コアと、
前記磁石穴内に設けられた永久磁石と、
前記永久磁石の前記回転子外周側の表面に設けられた非磁性部材と、を有する、回転電機。 - 周方向に回転する円筒状の回転子と、
空隙を介して前記回転子の内周側に設けられ、前記回転子を回転させる磁界を発生させる固定子と、を備え、
前記回転子は、
磁石穴が回転軸方向に形成された回転子コアと、
前記磁石穴内に設けられた永久磁石と、
前記永久磁石の前記回転子外周側の表面に設けられた非磁性部材と、を有する、回転電機。 - 前記磁石穴の断面形状は長尺状の矩形であり、
前記磁石穴の短辺方向における前記磁石穴の寸法をTとし、当該短辺方向における前記永久磁石の寸法をhとしたとき、
前記短辺方向における前記非磁性部材の寸法tは、次の関係式、(T−h)/2<t<T−hを満たすように設定される、請求項1または2に記載の回転電機。 - 前記永久磁石の前記回転子内周側の表面には磁性粉を含む接着剤が塗布されている、請求項1または2に記載の回転電機。
- 前記非磁性部材は、所定の厚みをもつテープ状部材で構成される、請求項1または2に記載の回転電機。
- 前記テープ状部材は、樹脂で構成される、請求項5に記載の回転電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009213293A JP2011066964A (ja) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009213293A JP2011066964A (ja) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | 回転電機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011066964A true JP2011066964A (ja) | 2011-03-31 |
Family
ID=43952613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009213293A Pending JP2011066964A (ja) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | 回転電機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011066964A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014057456A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Aisin Seiki Co Ltd | 電動モータのロータ |
-
2009
- 2009-09-15 JP JP2009213293A patent/JP2011066964A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014057456A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Aisin Seiki Co Ltd | 電動モータのロータ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4310611B2 (ja) | 永久磁石形モータ | |
JP6055725B2 (ja) | 回転子および回転子を用いたアキシャル型回転電機 | |
WO2015093074A1 (ja) | モータ | |
JP6068048B2 (ja) | ロータ及びモータ | |
WO2007133499A3 (en) | Permanent magnet rotor with crimped sheath | |
JP2007074776A (ja) | 回転電機 | |
JP2004222455A (ja) | 回転電気機器 | |
JP2011109774A (ja) | 回転電機 | |
JP4673825B2 (ja) | 磁石埋込型ロータ及び磁石埋込型ロータの製造方法 | |
JP2021118611A (ja) | 磁気ギアード回転電機 | |
CN103795166A (zh) | 转子和具有该转子的旋转电机 | |
JP4640373B2 (ja) | 回転電機 | |
JP2008228460A (ja) | 回転機及び回転機を製造する方法 | |
US10224770B2 (en) | Rotor assembly and motor including the same | |
JPWO2007083724A1 (ja) | ギャップワインディング形モータ | |
KR101238855B1 (ko) | 이중 공극형 발전기 | |
JP2011066964A (ja) | 回転電機 | |
JP2007116850A (ja) | 永久磁石式回転電機および円筒型リニアモータ | |
JP2018125918A (ja) | アウターロータ型モータ | |
JP2013046430A (ja) | 回転電機のロータ構造 | |
JP2010141991A (ja) | 回転モーター | |
TWI385899B (zh) | 永磁式電機之轉子結構及其製造方法 | |
JP2009153332A5 (ja) | ||
TW201737596A (zh) | 軸流間隙型旋轉電機 | |
WO2015181895A1 (ja) | 回転電機 |