JP2011097783A - Rotor of rotary electric machine - Google Patents

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Takeshi Takeda
健 武田
Shintaro Chinen
真太郎 知念
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Aisin AW Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor of an embedded magnet type rotary electric machine having a multilayered permanent magnet, which improves output by forming flux barriers into a proper shape. <P>SOLUTION: Each pole includes surface-side flux barriers and center-side flux barriers formed with a gap in a radial direction. Each flux barrier includes: magnet embedding parts 42, 52 in which a surface-side permanent magnet 3A and a center-side permanent magnet 3B are embedded respectively; and side barrier parts 43, 44, 53, 54 located on both sides in a rotating direction of the magnet embedding parts. The surface-side permanent magnet and the center-side permanent magnet are parallel to each other in the direction orthogonal to the radial direction. The shortest distance between the side barrier part of the surface-side flux barrier and the side barrier part of the center-side flux barrier is larger than that between the surface-side permanent magnet and the center-side permanent magnet. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、永久磁石同期型の回転電機を構成するフラックスバリアを形成したロータ
に関する。
The present invention relates to a rotor having a flux barrier forming a permanent magnet synchronous rotating electric machine.

フラックスバリアを形成した埋込磁石同期モータ(IPMSM)のトルクは、マグネットトルクとリラクタンストルクとを足し合わせたものとなり、リラクタンストルクはq軸インダクタンスとd軸インダクタンスとの差に比例し、マグネットトルクは埋設永久磁石によるステータ鎖交磁束に比例することが知られている(例えば、非特許文献1参照)。この非特許文献1には、さらに、永久磁石を多層にすることも開示されている。永久磁石の多層化によるd軸インダクタンスはほとんど変化せず、q軸インダクタンス、永久磁石の電機子鎖交磁束は大幅に増加するが、永久磁石の層数が2層以上では、q軸インダクタンス及び永久磁石の電機子鎖交磁束の増加の割合が非常に小さくなり飽和に傾向を示すことが記載されている。   The torque of the embedded magnet synchronous motor (IPMSM) that forms the flux barrier is the sum of the magnet torque and the reluctance torque. The reluctance torque is proportional to the difference between the q-axis inductance and the d-axis inductance. It is known that it is proportional to the stator interlinkage magnetic flux by the embedded permanent magnet (see, for example, Non-Patent Document 1). This Non-Patent Document 1 further discloses that the permanent magnets are multilayered. The d-axis inductance due to the multi-layered permanent magnet hardly changes and the q-axis inductance and the armature interlinkage magnetic flux of the permanent magnet are greatly increased. It is described that the rate of increase in the armature flux linkage of the magnet becomes very small and tends to saturate.

埋込磁石型回転電機の回転子として、磁石収容孔の周方向両側のバリアを磁石収容孔の周方向両側の側面の最深点である側端を通過する接線よりも径方向反ステータ側に深堀り部を設けることにより、高速回転時の出力の向上を図ったものも知られている(特許文献1参照)。この特許文献1では、磁石側方のバリアを磁石より深く掘り込むことにより出力を向上させることを課題達成としているが、永久磁石を多層化することは開示されておらず、多層化された永久磁石を有する構造における出力向上は課題とされていない。   As a rotor of an embedded magnet type rotating electrical machine, the barriers on both sides in the circumferential direction of the magnet housing hole are deeper than the tangential line passing through the side end that is the deepest point of the side surface on both sides in the circumferential direction of the magnet housing hole. There is also known one in which an output at the time of high-speed rotation is improved by providing a flange (see Patent Document 1). In Patent Document 1, the problem is to improve the output by digging the barrier on the side of the magnet deeper than the magnet, but it is not disclosed that the permanent magnet is multilayered, and the multilayered permanent is not disclosed. Improvement in output in a structure having a magnet is not a problem.

さらに、回転子の内部に複数個の所定厚みの永久磁石を装着するとともに、各永久磁石の周方向の端部に連続させて、回転子の表面近傍まで延び、かつ永久磁石の厚みよりも大きい周方向長さの非磁性部を有することにより、鉄損と銅損を共に減少させて高効率化を達成しようとする技術も知られている(特許文献2参照)。なお、この特許文献2には、断面円弧状の永久磁石の外側にも断面円弧状の補助的な永久磁石をさらに設けた回転子が開示されている。しかしながら、この補助的な永久磁石に対してはフラックスバリアが考慮されておらず、実質的には、単一層の永久磁石を有するものと同じ考えが適用されており、多層化された永久磁石を有する構造における出力向上は課題とされていない。   Furthermore, a plurality of permanent magnets having a predetermined thickness are mounted inside the rotor, and are extended to the vicinity of the surface of the rotor so as to be continuous with the circumferential end of each permanent magnet, and larger than the thickness of the permanent magnet. There is also known a technique for achieving high efficiency by reducing both iron loss and copper loss by having a non-magnetic portion having a circumferential length (see Patent Document 2). Note that Patent Document 2 discloses a rotor in which an auxiliary permanent magnet having an arcuate cross section is further provided outside the permanent magnet having an arcuate cross section. However, the flux barrier is not considered for this auxiliary permanent magnet, and substantially the same idea as that having a single layer permanent magnet is applied. The output improvement in the structure which has is not made into the subject.

特開2005‐341655号公報(段落番号〔0007−0009〕、図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-341655 (paragraph number [0007-0009], FIG. 1) 特開2002−44888号公報(段落番号〔0011、0107−0110〕、図1、図19)JP 2002-44888 (paragraph numbers [0011, 0107-0110], FIG. 1, FIG. 19)

武田洋次ほか著、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、オーム社、頁9-13、89-94Takeda Yoji et al., “Design and Control of Embedded Magnet Synchronous Motor”, Ohmsha, pp. 9-13, 89-94

上記実情に鑑み、本発明の目的は、多層化された永久磁石を有する埋込磁石型の回転電機のロータにおいて、フラックスバリアの形状を適正にすることで出力向上を図ることである。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to improve the output of a rotor of an embedded magnet type rotating electrical machine having multilayered permanent magnets by making the shape of a flux barrier appropriate.

上記目的を達成するため、本発明による、永久磁石多層化構造を有する回転電機のロータは、回転軸心の径方向に間隔をあけて形成された表面側フラックスバリアと中心側フラックスバリアとを各極に有し、前記表面側フラックスバリアと前記中心側フラックスバリアとが、それぞれ永久磁石を埋設する磁石埋設部と前記磁石埋設部の回転方向両側に位置する側方バリア部とからなり、前記表面側フラックスバリアの磁石埋設部に埋設される表面側永久磁石と前記中心側フラックスバリアの磁石埋設部に埋設される中心側永久磁石が径方向に直交する方向で互いに平行となるように前記磁石埋設部が形成され、前記表面側フラックスバリアの側方バリア部と前記中心側フラックスバリアの側方バリア部との間の最短距離よりも前記表面側永久磁石と前記中心側永久磁石との間の距離の方が大きくなるように構成されている。
なお、本願において「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
In order to achieve the above object, a rotor of a rotating electrical machine having a permanent magnet multilayer structure according to the present invention comprises a surface side flux barrier and a center side flux barrier formed at intervals in the radial direction of the rotation axis. The surface-side flux barrier and the center-side flux barrier are each composed of a magnet-embedded portion for embedding a permanent magnet and side barrier portions located on both sides in the rotational direction of the magnet-embedded portion, The magnet embedded so that the surface side permanent magnet embedded in the magnet embedded portion of the side flux barrier and the center side permanent magnet embedded in the magnet embedded portion of the center side flux barrier are parallel to each other in a direction perpendicular to the radial direction Part is formed and the surface side permanent than the shortest distance between the side barrier part of the surface side flux barrier and the side barrier part of the center side flux barrier. Towards the distance between the stone and the center-side permanent magnet is configured to be larger.
In the present application, the “rotary electric machine” is used as a concept including a motor (electric motor), a generator (generator), and a motor / generator that functions as both a motor and a generator as necessary.

上述した本発明の構成における重要な視点は、側方バリア部の間はいわゆるq軸磁束を通すだけで十分であるのに対して、永久磁石の間、つまり磁石埋設部の間はq軸磁束だけでなく永久磁石からの磁束も通す必要があり、十分な磁束経路が確保されないと磁気飽和が生じるということである。この視点を考慮した本発明の構成によれば、表面側永久磁石と前記中心側永久磁石との間に作り出される磁束経路のための領域に対して十分な幅を確保することができるのでその領域でステータ巻線からの磁束と磁石から発生する磁束とが交差することによる磁気飽和は抑制される。これにより、q軸インダクタンス:Lqとd軸インダクタンス:Ldとの差:(Lq−Ld)の適正化を行い、最大トルクを向上させることが可能となった。   The important point of view in the configuration of the present invention described above is that it is sufficient to pass the so-called q-axis magnetic flux between the side barrier portions, whereas the q-axis magnetic flux is between the permanent magnets, that is, between the magnet embedded portions. In addition, it is necessary to pass a magnetic flux from the permanent magnet, and magnetic saturation occurs if a sufficient magnetic flux path is not secured. According to the configuration of the present invention in consideration of this viewpoint, a sufficient width can be ensured with respect to the region for the magnetic flux path created between the surface side permanent magnet and the center side permanent magnet. Thus, magnetic saturation caused by crossing of the magnetic flux from the stator winding and the magnetic flux generated from the magnet is suppressed. As a result, the difference between the q-axis inductance: Lq and the d-axis inductance: Ld: (Lq−Ld) can be optimized and the maximum torque can be improved.

このような回転電機のロータにおいて、前記中心側フラックスバリアにおける前記側方バリア部の前記磁石埋設部に対する境界領域の径方向長さは前記中心側永久磁石の径方向の厚みより大きく、当該側方バリア部の前記境界領域の表面側縁辺は前記中心側永久磁石の表面側縁辺より径方向表面側に位置するように構成すると好適である。この構成により、前記表面側永久磁石と前記中心側永久磁石との間の距離を長くすることができるとともに、d軸インダクタンス:Ldが低減できるので、差:(Lq−Ld)も大きくなり、最大トルクの向上が可能となる。また、側方バリア部の径方向長さを大きくすることにより、磁石漏れ磁束が低減し、磁石トルクが向上する。   In such a rotor of the rotating electric machine, the radial length of the boundary region of the side flux barrier in the center side flux barrier with respect to the magnet embedded portion is larger than the thickness in the radial direction of the center side permanent magnet. It is preferable that the surface side edge of the boundary region of the barrier portion is located on the radial surface side of the surface side edge of the center permanent magnet. With this configuration, the distance between the surface-side permanent magnet and the center-side permanent magnet can be increased, and d-axis inductance: Ld can be reduced. Therefore, the difference: (Lq−Ld) is also increased, and the maximum Torque can be improved. Further, by increasing the radial length of the side barrier portion, the magnet leakage flux is reduced and the magnet torque is improved.

上述した回転電機のロータの構成において、さらに、前記中心側フラックスバリアにおける前記側方バリア部の前記磁石埋設部に対する境界領域が、前記中心側永久磁石の径方向断面積より径方向断面積が大きい部分を有するように構成することも好適である。永久磁石からロータ表面に延びていくフラックスバリアにおける側方バリア部の磁石埋設部に対する境界領域の径方向断面積が永久磁石の径方向断面積より大きい部分を有するという寸法形状は、表面側永久磁石と中心側永久磁石との間の磁束経路の幅を長くするという可能性を与える。また、d軸インダクタンス:Ldを小さくすることで、軸インダクタンス:Lqとd軸インダクタンス:Ldとの差:(Lq−Ld)を大きくすることができる。   In the structure of the rotor of the rotating electrical machine described above, the boundary region of the side flux barrier with respect to the magnet embedded portion in the center side flux barrier has a larger radial cross sectional area than a radial cross sectional area of the central permanent magnet. It is also suitable to have a portion. The size and shape that the radial cross-sectional area of the boundary region of the flux barrier extending from the permanent magnet to the rotor surface with respect to the magnet buried portion of the side barrier portion is larger than the radial cross-sectional area of the permanent magnet is the surface side permanent magnet. And the possibility of increasing the width of the magnetic flux path between the center permanent magnet and the center side permanent magnet. Further, by reducing the d-axis inductance Ld, the difference between the axis inductance Lq and the d-axis inductance Ld: (Lq−Ld) can be increased.

表面側永久磁石と中心側永久磁石との間を通過するq軸磁束経路に関して、表面側永久磁石と中心側永久磁石との間の磁束経路領域から中心側に位置する段差をもって永久磁石から離れていく磁束経路領域を作り出して、q軸インダクタンス:Lqとd軸インダクタンス:Ldとの差:(Lq−Ld)を調整することが考えられる。これを実現するため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記側方バリア部の前記磁石埋設部に対する境界領域は前記磁石埋設部の周方向端から径方向で表面側に立ち上がった立ち上り部を有するように構成されている。このような構成の結果、q軸磁束と磁石磁束の2つの磁束の通り道となる磁束経路以外はフラックスバリアとなり、このことがd軸磁束を阻害して、d軸インダクタンス:Ldを小さくする。   With respect to the q-axis magnetic flux path that passes between the surface-side permanent magnet and the center-side permanent magnet, it is separated from the permanent magnet with a step located on the center side from the magnetic flux path area between the surface-side permanent magnet and the center-side permanent magnet. It is conceivable to adjust the difference (Lq−Ld) between the q-axis inductance: Lq and the d-axis inductance: Ld by creating a going magnetic flux path region. In order to achieve this, in one preferred embodiment of the present invention, the boundary region of the side barrier portion with respect to the magnet embedded portion rises from the circumferential end of the magnet embedded portion to the surface side in the radial direction. It is comprised so that it may have a part. As a result of such a configuration, a flux barrier other than the magnetic flux path that is the path of the two magnetic fluxes of the q-axis magnetic flux and the magnet magnetic flux becomes a flux barrier, which inhibits the d-axis magnetic flux and reduces the d-axis inductance: Ld.

本発明によるロータは、複数層でフラックスバリアを形成する構成を採用しているので、強度的な問題が生じる可能性がある。このような問題を解消するため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記側方バリア部を作り出している境界周壁の径方向に対向する壁間をつなぐ径方向ブリッジが前記側方バリア部に設けられている。   Since the rotor according to the present invention employs a configuration in which a flux barrier is formed of a plurality of layers, there may be a problem in strength. In order to solve such a problem, in one of the preferred embodiments of the present invention, a radial bridge that connects the walls facing the radial direction of the boundary peripheral wall forming the side barrier portion is a side barrier. Provided in the department.

埋込永久磁石としては、磁力が強いネオジム磁石を用いるのが好適であり、その際、ネオジム磁石の成形性や、フラックスバリアが打ち抜き加工で形成されることを考慮すると、永久磁石が同一形状であるとともに軸方向に対する横断面が矩形であることが好ましい。しかしながら、本発明において、埋込永久磁石としてネオジム磁石を限定しているわけではなく、他の磁石材料を用いることも可能である。さらに、前記磁石埋設部を挟んで前記磁石埋設部の両側に位置する前記側方バリア部は互いに径方向線に対して対称となる形状を有するように構成すると、特にフラックスバリアを打ち抜き加工で形成する場合に好都合であるし、磁束線も対称となることからモータ制御に関しても好都合である。   As the embedded permanent magnet, it is preferable to use a neodymium magnet having a strong magnetic force. In this case, considering the moldability of the neodymium magnet and the fact that the flux barrier is formed by punching, the permanent magnet has the same shape. In addition, the cross section with respect to the axial direction is preferably rectangular. However, in the present invention, the neodymium magnet is not limited as the embedded permanent magnet, and other magnet materials can be used. Further, when the side barrier portions positioned on both sides of the magnet embedded portion with the magnet embedded portion interposed therebetween are configured to be symmetrical with respect to the radial line, the flux barrier is particularly formed by punching. This is convenient, and since the magnetic flux lines are also symmetric, it is convenient for motor control.

表面側の永久磁石と中心側の永久磁石との間を流れるq軸磁束経路がロータ表面においてステータのティースに移行することを考慮すると、q軸磁束経路のスムーズな流れを確保するためには、前記表面側フラックスバリアの側方バリア部と前記中心側フラックスバリアの側方バリア部との間の最短長さが対応する回転電機のステータのティース一本分の周方向長さより長い構成、好ましくは当該最短長さが1ピッチ分程度ある構成が好適である。   Considering that the q-axis magnetic flux path flowing between the surface-side permanent magnet and the center-side permanent magnet shifts to the stator teeth on the rotor surface, in order to ensure a smooth flow of the q-axis magnetic flux path, The shortest length between the side barrier portion of the surface side flux barrier and the side barrier portion of the center side flux barrier is longer than the circumferential length of one tooth of the stator of the corresponding rotating electrical machine, preferably A configuration in which the shortest length is about one pitch is preferable.

本発明に係るロータを構成要素とする回転電機の断層図解部分を含む斜視図である。It is a perspective view including the tomographic illustration part of the rotary electric machine which uses the rotor which concerns on this invention as a component. 回転電機の平面図である。It is a top view of a rotary electric machine. 回転電機の一部を示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view showing a part of the rotating electrical machine. 2層の永久磁石の間隔と、(Lq−Ld)及び最大トルクとの関係をダイアグラムで示している説明図である。It is explanatory drawing which has shown the relationship between the space | interval of a two-layer permanent magnet, (Lq-Ld), and maximum torque with a diagram. ロータの駆動回転時に作り出される磁束を示す磁束線図であり、(a)は磁石磁束を示し、(b)は巻線磁束を示す磁束線図であり、(c)は磁石磁束と巻線磁束を組み合わせたものである。It is a magnetic flux diagram which shows the magnetic flux produced at the time of rotor rotation rotation, (a) shows magnet magnetic flux, (b) is a magnetic flux diagram which shows winding magnetic flux, (c) is magnet magnetic flux and winding magnetic flux. Is a combination.

本発明の実施形態に係る回転電機1のロータ2について図面を用いて説明する。図1に示すように、この回転電機1は回転軸心Xを有する、埋込磁石構造の同期電動機(IPMSM)として構成されており、ロータ2とステータ6を備えている。以下、特に断らない限り、「軸方向」、「径方向」、「周方向」というときは、軸心Xの「軸方向」、「径方向」、「周方向」を指すものとする。ロータ2には複数の永久磁石3が埋設されており、ステータ6はステータコイル61が装着されている。ステータ6は、図示しないケースの内面に固定されている。ステータ6は、ステータコイル61とステータコア62とを有している。ステータコア62は、内周面側に周方向に一定間隔で複数のティース64を形成しており、そのティース64の間に溝状のスロット63を作り出している。ステータコイル61は、これら複数のスロット63内に巻装される。本実施形態では、ステータコア62は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されており、略円筒状に形成されている。   A rotor 2 of a rotating electrical machine 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 1 is configured as a synchronous motor (IPMSM) having a rotation axis X and having an embedded magnet structure, and includes a rotor 2 and a stator 6. Hereinafter, unless otherwise specified, the terms “axial direction”, “radial direction”, and “circumferential direction” refer to the “axial direction”, “radial direction”, and “circumferential direction” of the axis X. A plurality of permanent magnets 3 are embedded in the rotor 2, and a stator coil 61 is attached to the stator 6. The stator 6 is fixed to the inner surface of a case (not shown). The stator 6 has a stator coil 61 and a stator core 62. The stator core 62 has a plurality of teeth 64 formed at regular intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface side, and a groove-like slot 63 is created between the teeth 64. The stator coil 61 is wound in the plurality of slots 63. In the present embodiment, the stator core 62 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, and is formed in a substantially cylindrical shape.

ロータ2は、略円筒状のロータコア4と、このロータコア4の軸方向両端側に取り付けられるエンドプレート4aを備えている。また、図示は省略するが、ロータ2は、ロータコア4と一体回転するように固定されたロータ軸を備えており、このロータ軸はケースに回転軸心X周りで回転可能に支持されている。ロータコア4は、薄板電磁鋼板などから打ち抜き加工等によって略円環板状に成形されたコア形成用打抜プレート(以下単にロータプレートと略称する)4を多数枚軸方向に層積することにより略円筒形状に構成されたものである。   The rotor 2 includes a substantially cylindrical rotor core 4 and end plates 4 a attached to both ends of the rotor core 4 in the axial direction. Although not shown, the rotor 2 includes a rotor shaft fixed so as to rotate integrally with the rotor core 4, and the rotor shaft is supported by the case so as to be rotatable around the rotation axis X. The rotor core 4 is substantially formed by stacking a large number of core forming punching plates (hereinafter simply referred to as “rotor plates”) 4 formed in a substantially annular plate shape from a thin electromagnetic steel sheet or the like by punching or the like in the axial direction. It is configured in a cylindrical shape.

図2と図3に示されているように、ロータ2を構築するロータプレート40は、周方向で複数の同一の形状と形態を有するセクタ(区画)に、この実施形態では8つのセクタに区分けされているとみなすことができる。従って、ここでは、1つのセクタの構成だけを説明する。このセクタには、回転軸心Xの径方向に間隔をあけて形成された、表面側フラックスバリア41と、中心側フラックスバリア51が形成されている。表面側フラックスバリア41はロータ2の外周面の近傍に位置おり、中心側フラックスバリア51はロータ2の外周面の近傍であるが、表面側フラックスバリア41よりは回転軸心X側(径方向内側)に位置している。表面側フラックスバリア41は、矩形断面を有する表面側永久磁石3Aが埋設される表面側磁石埋設部42と、回転方向に沿ってこの表面側磁石埋設部42の両側に接続する表面側側方バリア部とからなる。この2つの表面側側方バリア部のうち、図3において反時計方向の回転方向で表面側磁石埋設部42の前方側に位置する方を表面側第1側方バリア部43と称し、その回転方向で後方側に位置する方を表面側第2側方バリア部44と称するが、特別に区別する必要がない場合には単に表面側側方バリア部という名称を用いる。同様に、中心側フラックスバリア51は、矩形断面を有する中心側永久磁石3Bが埋設される中心側磁石埋設部52と、中心側磁石埋設部52の両側に接続する表面側側方バリア部とからなる。この2つの中心側側方バリア部のうち、図3において反時計方向の回転方向で中心側磁石埋設部52の前方側に位置する方を中心側第1側方バリア部53と称し、その回転方向で後方側に位置する方を中心側第2側方バリア部54と称するが、特別に区別する必要がない場合には単に中心側側方バリア部という名称を用いる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the rotor plate 40 constituting the rotor 2 is divided into a plurality of sectors (sections) having the same shape and form in the circumferential direction, and in this embodiment, eight sectors. Can be considered. Therefore, only the configuration of one sector will be described here. In this sector, a surface-side flux barrier 41 and a center-side flux barrier 51 are formed that are spaced apart in the radial direction of the rotation axis X. The surface-side flux barrier 41 is located in the vicinity of the outer peripheral surface of the rotor 2, and the center-side flux barrier 51 is in the vicinity of the outer peripheral surface of the rotor 2. ). The surface-side flux barrier 41 includes a surface-side magnet embedded portion 42 in which the surface-side permanent magnet 3A having a rectangular cross section is embedded, and a surface-side side barrier connected to both sides of the surface-side magnet embedded portion 42 along the rotation direction. It consists of parts. Of these two surface side barrier portions, the one located on the front side of the surface side magnet buried portion 42 in the counterclockwise direction of rotation in FIG. The one located on the rear side in the direction is referred to as a surface side second side barrier portion 44. However, when it is not necessary to distinguish the surface side second barrier portion 44, the name of the surface side side barrier portion is simply used. Similarly, the center-side flux barrier 51 includes a center-side magnet embedded portion 52 in which the center-side permanent magnet 3B having a rectangular cross section is embedded, and a surface side side barrier portion connected to both sides of the center-side magnet embedded portion 52. Become. Of these two central side barrier portions, the one located on the front side of the central magnet buried portion 52 in the counterclockwise direction of rotation in FIG. The side located on the rear side in the direction is referred to as the center-side second side barrier portion 54, but when it is not necessary to distinguish between them, the name of the center-side side barrier portion is simply used.

表面側磁石埋設部42には表面側永久磁石3Aが、中心側磁石埋設部52には中心側永久磁石3Bが、実質的に隙間なく埋設されるので、表面側磁石埋設部42と表面側永久磁石3Aとの形状寸法、及び中心側磁石埋設部52と中心側永久磁石3Bとの形状寸法は実質的に同一であり、軸方向に対する横断面形状(軸方向に直交する断面の形状)がともに矩形となっている。また、表面側永久磁石3Aと中心側永久磁石3Bとは同一の断面形状となっている。そして、表面側永久磁石3Aと中心側永久磁石3Bとは、回転軸心X方向から見て、径方向に直交する方向で互いに平行に延びるように形成されている。従って、表面側磁石埋設部42と中心側磁石埋設部52も同様に互いに平行に延びるように形成されている。   Since the surface-side permanent magnet 3A is embedded in the surface-side magnet embedded portion 42 and the center-side permanent magnet 3B is embedded in the center-side magnet embedded portion 52 with substantially no gap, the surface-side magnet embedded portion 42 and the surface-side permanent magnet are embedded. The shape and size of the magnet 3A and the shape and size of the center-side magnet buried portion 52 and the center-side permanent magnet 3B are substantially the same, and both the cross-sectional shape with respect to the axial direction (the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction) is the same. It is a rectangle. Further, the surface-side permanent magnet 3A and the center-side permanent magnet 3B have the same cross-sectional shape. The surface-side permanent magnet 3A and the center-side permanent magnet 3B are formed so as to extend in parallel to each other in a direction orthogonal to the radial direction when viewed from the rotation axis X direction. Accordingly, the surface side magnet buried portion 42 and the center side magnet buried portion 52 are also formed to extend in parallel with each other.

この実施形態では、径方向で2層に配置された表面側永久磁石3Aと中心側永久磁石3Bはロータ2の径方向に磁化されており、このように2層に配置された永久磁石セット3が、ロータ2の周方向に沿ってステータ6に対する極性が交互に反対となるようにされている。すなわち、ロータ2の径方向外側から見て、ロータ2の周方向に沿ってN極とS極とが交互に表れるように各永久磁石セットの極性が設定されている。すなわち、このような永久磁石セット3の各極に対応して表面側フラックスバリア41及び中心側フラックスバリア51が設けられている。   In this embodiment, the surface-side permanent magnet 3A and the center-side permanent magnet 3B arranged in two layers in the radial direction are magnetized in the radial direction of the rotor 2, and thus the permanent magnet set 3 arranged in two layers in this way. However, the polarity with respect to the stator 6 is alternately reversed along the circumferential direction of the rotor 2. That is, the polarity of each permanent magnet set is set so that N poles and S poles appear alternately along the circumferential direction of the rotor 2 when viewed from the outside in the radial direction of the rotor 2. That is, the surface side flux barrier 41 and the center side flux barrier 51 are provided corresponding to each pole of the permanent magnet set 3.

この実施形態では、図3から理解できるように、軸心X方向からみた、表面側永久磁石3A及び中心側永久磁石3Bの長さは、ステータコア62のティース64の約2ピッチ分となっている。また、表面側フラックスバリア41の表面側第1側方バリア部43および表面側第2側方バリア部44は、その先端がステータコア62のスロット63の方に臨むように延びており、両先端の距離はティース64の約3ピッチ分となっている。これに対して、中心側フラックスバリア51の中心側第1側方バリア部53および中心側第2バリア部54もその先端がステータコア62のスロット63の方に臨むように延びており、両先端の距離はティース64の約5ピッチ分となっている。従って、表面側フラックスバリア41と、中心側フラックスバリア51の間を通って作り出されるq軸磁束経路の両先端の距離は約4ピッチ分となっている。その結果、中心側フラックスバリア51は全体として回転軸心X側(径方向内側)に向かって凸となった湾曲線にほぼ沿う配置となっている。表面側フラックスバリア41は中心側フラックスバリア51ほど明確ではないが、回転軸心X側に向かって凸となった湾曲線にほぼ沿う傾向を有している。   In this embodiment, as can be understood from FIG. 3, the lengths of the surface-side permanent magnet 3 </ b> A and the center-side permanent magnet 3 </ b> B are about two pitches of the teeth 64 of the stator core 62 as viewed from the axial center X direction. . Further, the front side first side barrier portion 43 and the front side second side barrier portion 44 of the front side flux barrier 41 extend so that the tips thereof face the slots 63 of the stator core 62, and The distance is about 3 pitches of the teeth 64. On the other hand, the center-side first side barrier portion 53 and the center-side second barrier portion 54 of the center-side flux barrier 51 also extend so that their tips face the slots 63 of the stator core 62. The distance is about 5 pitches of the teeth 64. Therefore, the distance between both ends of the q-axis magnetic flux path created between the surface side flux barrier 41 and the center side flux barrier 51 is about 4 pitches. As a result, the center-side flux barrier 51 as a whole is arranged substantially along a curved line that protrudes toward the rotation axis X side (in the radial direction). The surface-side flux barrier 41 is not as clear as the center-side flux barrier 51, but has a tendency to substantially follow a curved line that is convex toward the rotation axis X side.

表面側フラックスバリア41と中心側フラックスバリア51との間を通るq軸磁束経路は、表面側磁石埋設部42と中心側磁石埋設部52とに挟まれた領域内に位置する中間磁束経路とその回転方向(周方向)両側に位置する側方磁束経路とからなる。この実施形態では、表面側磁石埋設部42を挟んで表面側第1側方バリア部43と表面側第2側方バリア部44とは互いに径方向線に対して対称となる形状を有し、中心側磁石埋設部52を挟んで中心側第1側方バリア部53と中心側第2側方バリア部54とは互いに径方向線に対して対称となる形状を有している。   The q-axis magnetic flux path passing between the surface side flux barrier 41 and the center side flux barrier 51 is an intermediate magnetic flux path located in a region sandwiched between the surface side magnet buried part 42 and the center side magnet buried part 52 and its It consists of side magnetic flux paths located on both sides in the rotational direction (circumferential direction). In this embodiment, the surface side first side barrier portion 43 and the surface side second side barrier portion 44 have a shape that is symmetrical with respect to the radial line with the surface side magnet buried portion 42 interposed therebetween, The center-side first side barrier part 53 and the center-side second side barrier part 54 have a shape that is symmetrical with respect to the radial line with the center-side magnet embedded part 52 interposed therebetween.

さらにこのロータ2を特徴付けているのは、表面側フラックスバリア41の表面側第1側方バリア部43または表面側第2側方バリア部44と、中心側フラックスバリア51の中心側第1側方バリア部53または中心側第2側方バリア部54との間の距離:D2よりも表面側永久磁石3Aと中心側永久磁石3Bとの間の距離:D1の方が大きいことである。   Further, the rotor 2 is characterized by the surface side first side barrier portion 43 or the surface side second side barrier portion 44 of the surface side flux barrier 41 and the center side first side of the center side flux barrier 51. The distance between the surface side permanent magnet 3A and the center side permanent magnet 3B: D1 is larger than the distance D2 between the side barrier portion 53 or the center side second side barrier portion 54.

さらに、図3からも明らかなように、中心側フラックスバリア51における中心側第1側方バリア部53または中心側第2側方バリア部54の中心側磁石埋設部52に対する境界領域Sの径方向長さは、この実施の形態では、中心側永久磁石3Bの径方向の厚みより大きく設定されている。ここで述べられている境界領域Sとは、中心側フラックスバリア51における中心側磁石埋設部52から中心側第1側方バリア部53または中心側第2側方バリア部54へ移行する領域であり、図3の拡大図示部から理解できるように、中心側第1側方バリア部53または中心側第2側方バリア部54における、中心側永久磁石3Bの側辺よりロータ2の表面に至る長さの中心側永久磁石側の約三分の一の長さを有すると定義することができる。また、この中心側第1側方バリア部53または中心側第2側方バリア部54の上記境界領域Sの表面側縁辺は中心側永久磁石3Bの表面側縁辺より径方向表面側(径方向の外側)に位置するように配置されている。その径方向断面積で言えば、中心側フラックスバリア51における中心側第1側方バリア部53または中心側第2側方バリア部54の中心側磁石埋設部52に対する境界領域は、中心側永久磁石3Bの径方向断面積より径方向断面積が大きい部分を有している。図3の拡大図示部から明らかなように、上述した中心側フラックスバリア51の寸法形状から、中心側第1側方バリア部53または中心側第2側方バリア部54の中心側磁石埋設部52に対する境界領域Sは、中心側磁石埋設部52の周方向端から径方向で表面側に立ち上がった立ち上り部S1を含んでいる。立ち上り部S1は、中心側永久磁石3Bの表面側縁辺に対してほぼ直角に立ち上がるように形成されている。立ち上り部S1のロータ径方向表面側端部はロータ径方向にほぼ直交する面に接続している。また、この立ち上がり部S1の径方向の立ち上がり高さは中心側永久磁石3Bの厚さと同じかそれより大きくなっている。さらに、この立ち上がり部S1の回転軸心X側には立ち下がり部S2が形成されている。立ち上がり部S1と立ち下がり部S2とは、中心側磁石埋設部52の両側に設けられており、各立ち下がり部S2と中心側磁石埋設部52との境界面に突起57、58が形成され、中心側永久磁石3Bの位置固定用に利用される。同様に、表面側磁石埋設部42のその両側の表面側第1・第2側方バリア部43、44との境界面にも表面側永久磁石3Aの位置固定のための突起が設けられている。   Further, as is apparent from FIG. 3, the radial direction of the boundary region S with respect to the center side magnet buried portion 52 of the center side first side barrier portion 53 or the center side second side barrier portion 54 in the center side flux barrier 51. In this embodiment, the length is set larger than the radial thickness of the central permanent magnet 3B. The boundary region S described here is a region where the center side magnet barrier portion 52 in the center side flux barrier 51 transitions from the center side first side barrier portion 53 or the center side second side barrier portion 54. 3, the length from the side of the center-side permanent magnet 3 </ b> B to the surface of the rotor 2 in the center-side first side barrier portion 53 or the center-side second side barrier portion 54. It can be defined as having about one third of the length of the central permanent magnet side. Further, the surface side edge of the boundary region S of the center-side first side barrier portion 53 or the center-side second side barrier portion 54 is arranged on the radial surface side (radial direction side) from the surface-side edge of the center-side permanent magnet 3B. It is arranged to be located on the outside. In terms of the radial cross-sectional area, the boundary region of the center side flux barrier 51 with respect to the center side magnet buried portion 52 of the center side first side barrier portion 53 or the center side second side barrier portion 54 is the center side permanent magnet. It has a portion where the radial cross-sectional area is larger than the radial cross-sectional area of 3B. As apparent from the enlarged illustration of FIG. 3, the center-side magnet burying portion 52 of the center-side first side barrier portion 53 or the center-side second side barrier portion 54 is obtained from the above-described dimensions and shape of the center-side flux barrier 51. The boundary region S with respect to includes a rising portion S1 rising from the circumferential end of the center side magnet buried portion 52 to the surface side in the radial direction. The rising portion S1 is formed so as to rise substantially perpendicularly to the surface side edge of the central permanent magnet 3B. The rotor radial direction surface side end portion of the rising portion S1 is connected to a surface substantially orthogonal to the rotor radial direction. The rising height in the radial direction of the rising portion S1 is equal to or greater than the thickness of the central permanent magnet 3B. Further, a falling portion S2 is formed on the rotation axis X side of the rising portion S1. The rising portion S1 and the falling portion S2 are provided on both sides of the center side magnet buried portion 52, and projections 57, 58 are formed on the boundary surface between each falling portion S2 and the center side magnet buried portion 52, It is used for fixing the position of the center side permanent magnet 3B. Similarly, projections for fixing the position of the surface-side permanent magnet 3A are also provided on the boundary surfaces of the surface-side magnet buried portion 42 with the surface-side first and second side barrier portions 43 and 44 on both sides thereof. .

また、表面側フラックスバリア41の表面側第1側方バリア部43と中心側フラックスバリア51の中心側第1側方バリア部53との間の最短距離、及び表面側フラックスバリア41の表面側第2側方バリア部44と中心側フラックスバリア51の中心側第2側方バリア部54との間の最短距離は、ステータ6のティース64の一本分の周方向長さとほぼ同じかそれより長くなっている。つまり、ロータ2における、q軸磁束経路の表面側永久磁石3Aと中心側永久磁石3Bとの間のq軸磁束経路領域である中間磁束経路を除くq軸磁束経路領域である側方磁束経路の最も狭い幅は、ティース64の一本分の周方向長さとほぼ同じかそれより長くなっている。これにより、またティース64からのq軸磁束が適切にq軸磁束経路を通ることができる。   Further, the shortest distance between the surface side first side barrier part 43 of the surface side flux barrier 41 and the center side first side barrier part 53 of the center side flux barrier 51, and the surface side of the surface side flux barrier 41 The shortest distance between the two side barrier portions 44 and the center side second side barrier portion 54 of the center side flux barrier 51 is substantially the same as or longer than the circumferential length of one tooth 64 of the stator 6. It has become. That is, in the rotor 2, the side magnetic flux path that is the q-axis magnetic flux path area excluding the intermediate magnetic flux path that is the q-axis magnetic flux path area between the surface-side permanent magnet 3A and the center-side permanent magnet 3B of the q-axis magnetic flux path. The narrowest width is substantially the same as or longer than the circumferential length of one tooth 64. Thereby, the q-axis magnetic flux from the tooth 64 can appropriately pass through the q-axis magnetic flux path.

上述した、表面側フラックスバリア41及び中心側フラックスバリア51の形状寸法により、前記q軸磁束経路は、各ティース64からの磁束の通り道として十分な断面積を確保しており、その上で、中間磁束経路は側方磁束経路よりも断面積が拡大されていることになる。言い換えると中間磁束経路の断面積は各ティース64からの磁束を通すための断面積よりもさらに大きい断面積が確保されていることになる。これによりこの領域でq軸磁束と永久磁石3からの磁束とが交差することによる磁気飽和が抑制される。その結果、q軸インダクタンス:Lqがd軸インダクタンス:Ldに較べて高くなり、q軸インダクタンス:Lqとd軸インダクタンス:Ldの差が大きくなる。その結果、モータトルクが改善されるので、従来に比べ、同じトルクを確保しつつ、永久磁石を減らしたり、同じ永久磁石の量でトルクを増大させたりすることができる。   Due to the shape and dimensions of the surface side flux barrier 41 and the center side flux barrier 51 described above, the q-axis magnetic flux path secures a sufficient cross-sectional area as a path for the magnetic flux from each tooth 64, The magnetic flux path has a larger cross-sectional area than the side magnetic flux path. In other words, the cross-sectional area of the intermediate magnetic flux path is ensured to be larger than the cross-sectional area for passing the magnetic flux from each tooth 64. Thereby, in this region, magnetic saturation caused by the crossing of the q-axis magnetic flux and the magnetic flux from the permanent magnet 3 is suppressed. As a result, the q-axis inductance: Lq is higher than the d-axis inductance: Ld, and the difference between the q-axis inductance: Lq and the d-axis inductance: Ld is increased. As a result, since the motor torque is improved, it is possible to reduce the number of permanent magnets or increase the torque with the same amount of permanent magnets while securing the same torque as compared with the conventional case.

中心側第1側方バリア部53及び中心側第2側方バリア部54の断面は、強度的に無視できない程度の大きさを有しているので、この実施の形態では、それぞれの側方バリア部53、54を作り出している境界周壁の径方向に対向する壁間をつなぐように径方向ブリッジ55及び56が中心側第1側方バリア部53及び中心側第2側方バリア部54のそれぞれに設けられている。なお、ロータプレート4におけるこの径方向ブリッジ55及び56は、中心側第1側方バリア部53及び中心側第2側方バリア部54が打ち抜き加工等によって成形された後の残り部として形成されるので、ロータプレート4と同じ厚さを有する。このように径方向に大きい中心側側方バリア部53、54にブリッジ55、56を設けているため、ブリッジ55、56の長さを長くして、永久磁石3からの磁束経路を長くし、漏れ磁束を低減できる。   Since the cross section of the center side first side barrier portion 53 and the center side second side barrier portion 54 has a size that cannot be ignored in terms of strength, in this embodiment, the respective side barriers The radial bridges 55 and 56 are respectively connected to the center side first side barrier part 53 and the center side second side barrier part 54 so as to connect the walls facing the radial direction of the boundary peripheral wall forming the parts 53 and 54. Is provided. The radial bridges 55 and 56 in the rotor plate 4 are formed as remaining portions after the center-side first side barrier portion 53 and the center-side second side barrier portion 54 are formed by stamping or the like. Therefore, it has the same thickness as the rotor plate 4. Since the bridges 55 and 56 are provided in the central side barrier portions 53 and 54 that are large in the radial direction in this way, the length of the bridges 55 and 56 is lengthened, and the magnetic flux path from the permanent magnet 3 is lengthened. Leakage magnetic flux can be reduced.

上述したように、永久磁石同期モータ(PMSM)としての構成を有する回転電機1は、磁束障壁となるフラックスバリア41、51が設けられているので、周方向に沿って磁気的な突極性を有することになり、ロータ2の回転位置に応じてリラクタンスが変化してリラクタンストルクを発生する。また、ステータ6とロータ2の永久磁石3とによりマグネットトルクを発生する。従って、回転電機1のモータトルクは、マグネットトルクとリラクタンストルクとを足し合わせたものとなる。前述した非特許文献1によれば、モータトルク:Tは次式で表される。
[式1]
T= Pn・Φa・iq+Pn(Ld−Lq)id・iq
ここで、
Pn:極対数
Φa:永久磁石によるステータ鎖交磁束の実効値にルート3を乗算したもの
iq:q軸電流成分
id:d軸電流成分
Ld:d軸インダクタンス
Lq:q軸インダクタンス
この式1は、電流ベクトルの大きさ:Iaと位相:βを用いると次式で表される。
[式2]
T= Pn{Φa・Ia・cosβ+1/2(Lq−Ld)・Ia2・sin2β}
上記の2つのモータトルクの式において、第1項はマグネットトルクを表し、第2項は突極性によって生じるリラクタンストルクを表している。
As described above, the rotating electrical machine 1 having a configuration as a permanent magnet synchronous motor (PMSM) is provided with the flux barriers 41 and 51 serving as magnetic flux barriers, and thus has magnetic saliency along the circumferential direction. As a result, the reluctance changes according to the rotational position of the rotor 2 to generate a reluctance torque. Magnet torque is generated by the stator 6 and the permanent magnet 3 of the rotor 2. Therefore, the motor torque of the rotating electrical machine 1 is the sum of the magnet torque and the reluctance torque. According to Non-Patent Document 1 described above, motor torque: T is represented by the following equation.
[Formula 1]
T = Pn..PHI.a.iq + Pn (Ld-Lq) id.iq
here,
Pn: Number of pole pairs Φa: Effective value of stator interlinkage magnetic flux by permanent magnet multiplied by route 3 iq: q-axis current component id: d-axis current component Ld: d-axis inductance Lq: q-axis inductance When the magnitude of the current vector: Ia and the phase: β are used, the following expression is obtained.
[Formula 2]
T = Pn {Φa · Ia · cos β + ½ (Lq−Ld) · Ia 2 · sin 2β}
In the above two motor torque equations, the first term represents the magnet torque, and the second term represents the reluctance torque generated by the saliency.

式2から理解できるように、(Lq−Ld)が大きくなるように、バリアフラックス41、51の形状寸法を適切に決定することで、大きなモータトルクを出すことができる。例えば、本実施形態における上述したロータ構造において、2層目である中心側磁石埋設部52の径方向位置だけを変化させると、つまり結果的には中心側永久磁石3Bの径方向位置だけを変化させると、得られる最大トルクも変化する。以下、図4を用いてこのこと説明する。図4は、実験的に示された、中心側永久磁石3Bの異なる3つの径方向位置における最大トルクの変化を、各位置でのq軸インダクタンスとd軸インダクタンスの差(Lq−Ld)の変化とともに図示している。3つの径方向位置の1つは、図1〜図3を用いて説明した実施形態のものと同じで、表面側永久磁石3Aと中心側永久磁石3Bとの間の距離:D1が第1側方バリア部43、44または第2側方バリア部53、54の間の最短距離:D2、つまり前述した側方磁束経路の最小幅のほぼ1.5倍となっている。他の一つは、距離:D1が最短距離:D2とほぼ等しい位置関係であり、さらにもう一つは、距離:D1が最短距離:D2とほぼ2.3倍の位置関係である。   As can be understood from Equation 2, a large motor torque can be produced by appropriately determining the shape dimensions of the barrier fluxes 41 and 51 so that (Lq−Ld) becomes large. For example, in the rotor structure described above in the present embodiment, when only the radial position of the center side magnet burying portion 52 that is the second layer is changed, that is, only the radial position of the center side permanent magnet 3B is changed as a result. As a result, the maximum torque that can be obtained also changes. Hereinafter, this will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows experimentally shown changes in maximum torque at three different radial positions of the central permanent magnet 3B, and changes in the difference between the q-axis inductance and the d-axis inductance (Lq−Ld) at each position. It is shown together. One of the three radial positions is the same as that of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3, and the distance D1 between the surface-side permanent magnet 3A and the center-side permanent magnet 3B is the first side. The shortest distance between the side barrier portions 43 and 44 or the second side barrier portions 53 and 54: D2, that is, about 1.5 times the minimum width of the above-described side magnetic flux path. The other is a positional relationship in which the distance: D1 is approximately equal to the shortest distance: D2, and the other is a positional relationship in which the distance: D1 is approximately 2.3 times the shortest distance: D2.

図4から実験結果からは、表面側永久磁石3Aと中心側永久磁石3Bとの間の距離:D1と第1側方バリア部43、44または第2側方バリア部53、54の間の最短距離:D2とが等しい形態に較べ、距離:D1を最短距離:D2より大きくすることにより、(Lq−Ld)が増大し、最大トルクが大きくなることが理解できる。特に、距離:D1を最短距離:D2の2倍程度にすることにより、トルク性能が最適となっている。   From the experimental results shown in FIG. 4, the distance between the surface side permanent magnet 3A and the center side permanent magnet 3B: D1 and the shortest distance between the first side barrier portions 43 and 44 or the second side barrier portions 53 and 54. It can be understood that (Lq−Ld) is increased and the maximum torque is increased by making the distance: D1 larger than the shortest distance: D2 compared to the form in which the distance: D2 is equal. In particular, the torque performance is optimized by making the distance D1 about twice the shortest distance D2.

上記の現象の理由を、図5を用いて説明する。図5の(a)は駆動回転時の磁石磁束を示す磁束線図であり、図5の(b)は駆動回転時の巻線磁束を示す磁束線図であり、図5の(c)は磁石磁束と巻線磁束を組み合わせた磁束線図である。トルク発生時において、ロータ2には磁石磁束と巻線磁束との双方が通ることになり、特に表面側永久磁石3Aと中心側永久磁石3Bとの間の領域において磁石磁束と巻線磁束とが交差する。このため、この表面側永久磁石3Aと中心側永久磁石3Bとの間の領域である中間磁束経路で磁気飽和が生じやすくなる。そこで、距離:D1を最短距離:D2より大きくすること、つまり2層目の永久磁石3である中心側永久磁石3Bを下げることにより、表面側永久磁石3Aと中心側永久磁石3Bとの間の中間磁束経路の磁路断面積を十分なものとする。これにより、磁石磁束と巻線磁束の交差による磁気飽和の可能性を抑制することができ、その結果q軸インダクタンス:Lqの低下を防ぐことができる。   The reason for the above phenomenon will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a magnetic flux diagram showing the magnet magnetic flux during driving rotation, FIG. 5B is a magnetic flux diagram showing the winding magnetic flux during driving rotation, and FIG. It is a magnetic flux diagram which combined magnet magnetic flux and winding magnetic flux. When torque is generated, both the magnet magnetic flux and the winding magnetic flux pass through the rotor 2, and in particular, the magnetic flux and the winding magnetic flux are generated in the region between the surface side permanent magnet 3A and the center side permanent magnet 3B. Intersect. For this reason, magnetic saturation is likely to occur in an intermediate magnetic flux path that is a region between the surface-side permanent magnet 3A and the center-side permanent magnet 3B. Therefore, by making the distance: D1 larger than the shortest distance: D2, that is, by lowering the central permanent magnet 3B, which is the permanent magnet 3 in the second layer, between the surface permanent magnet 3A and the central permanent magnet 3B. The magnetic path cross-sectional area of the intermediate magnetic flux path is sufficient. Thereby, the possibility of magnetic saturation due to the intersection of the magnet magnetic flux and the winding magnetic flux can be suppressed, and as a result, a decrease in the q-axis inductance: Lq can be prevented.

〔別実施の形態〕
(1)上記実施の形態では、フラックスバリア及び永久磁石3が2層で配置されていたが、本発明では複数層であることが限定されているだけであり、それが2以外の多層で配置される構成は除外されていない。
(2)上記実施の形態では、永久磁石3及びフラックスバリアの磁石埋設部42、52は径方向に直交する方向に、つまりロータ2の接線方向に延びていたが、これに代えて、接線方向に対して傾斜する方向に延びるように配置してもよい。
(3)上記実施の形態では、側方バリア部53の開口空間を径方向にブリッジする径方向ブリッジ55、56が中心側第1側方バリア部53と中心側第2側方バリア部54のそれぞれに1本ずつ設けられていたが、複数本設けてもよい。
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, the flux barrier and the permanent magnet 3 are arranged in two layers, but in the present invention, it is only limited to a plurality of layers, and it is arranged in multiple layers other than two. Configurations that are made are not excluded.
(2) In the above embodiment, the permanent magnet 3 and the magnet buried portions 42 and 52 of the flux barrier extend in the direction perpendicular to the radial direction, that is, in the tangential direction of the rotor 2. You may arrange | position so that it may extend in the direction which inclines with respect to.
(3) In the embodiment described above, the radial bridges 55 and 56 that bridge the opening space of the side barrier portion 53 in the radial direction are the center side first side barrier portion 53 and the center side second side barrier portion 54. One is provided for each, but a plurality may be provided.

本発明によるロータ構造を有する回転電機は、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両搭載回転電機だけでなく、種々の目的で利用されている回転電機に適用可能である。   The rotating electrical machine having the rotor structure according to the present invention can be applied not only to a vehicle mounted rotating electrical machine such as an electric vehicle and a hybrid vehicle but also to a rotating electrical machine used for various purposes.

2:ロータ
3:永久磁石
3A:表面側永久磁石
3B:中心側永久磁石
4:ロータコア
40:ロータプレート
41:表面側フラックスバリア
42:表面側磁石埋設部(磁石埋設部)
43:表面側第1側方バリア部(表面側側方バリア部)
44:表面側第2側方バリア部(表面側側方バリア部)
51:中心側フラックスバリア
52:中心側磁石埋設部(磁石埋設部)
53:中心側第1側方バリア部(中心側側方バリア部)
54:中心側第2側方バリア部(中心側側方バリア部)
55:径方向ブリッジ
56:径方向ブリッジ
57:突起
58:突起
6:ステータ
61:ステータコイル
62:ステータコア
63:スロット
64:ティース
2: Rotor 3: Permanent magnet 3A: Surface side permanent magnet 3B: Center side permanent magnet 4: Rotor core 40: Rotor plate 41: Surface side flux barrier 42: Surface side magnet buried portion (magnet buried portion)
43: Surface side first side barrier part (surface side side barrier part)
44: Front side second side barrier part (front side side barrier part)
51: Center-side flux barrier 52: Center-side magnet buried portion (magnet buried portion)
53: Center side first side barrier part (center side side barrier part)
54: Center side second side barrier section (center side side barrier section)
55: radial bridge 56: radial bridge 57: protrusion 58: protrusion 6: stator 61: stator coil 62: stator core 63: slot 64: teeth

Claims (8)

回転軸心の径方向に間隔をあけて形成された表面側フラックスバリアと中心側フラックスバリアとを各極に有し、前記表面側フラックスバリアと前記中心側フラックスバリアとが、それぞれ永久磁石を埋設する磁石埋設部と前記磁石埋設部の回転方向両側に位置する側方バリア部とからなり、前記表面側フラックスバリアの磁石埋設部に埋設される表面側永久磁石と前記中心側フラックスバリアの磁石埋設部に埋設される中心側永久磁石が径方向に直交する方向で互いに平行となるように前記磁石埋設部が形成され、
前記表面側フラックスバリアの側方バリア部と前記中心側フラックスバリアの側方バリア部との間の最短距離よりも前記表面側永久磁石と前記中心側永久磁石との間の距離の方が大きい回転電機のロータ。
Each surface has a surface side flux barrier and a center side flux barrier formed at intervals in the radial direction of the rotation axis, and each of the surface side flux barrier and the center side flux barrier has a permanent magnet embedded therein. The surface-side permanent magnet embedded in the magnet-embedded portion of the surface-side flux barrier and the magnet-embedded portion of the center-side flux barrier The magnet embedded portion is formed so that the central permanent magnet embedded in the portion is parallel to each other in the direction orthogonal to the radial direction,
Rotation in which the distance between the surface side permanent magnet and the center side permanent magnet is larger than the shortest distance between the side barrier part of the surface side flux barrier and the side barrier part of the center side flux barrier. Electric rotor.
前記中心側フラックスバリアにおける前記側方バリア部の前記磁石埋設部に対する境界領域の径方向長さは前記中心側永久磁石の径方向の厚みより大きく、当該側方バリア部の前記境界領域の表面側縁辺は前記中心側永久磁石の表面側縁辺より径方向表面側に位置している請求項1に記載の回転電機のロータ。   The radial length of the boundary region with respect to the magnet buried portion of the side barrier portion in the central flux barrier is larger than the radial thickness of the central permanent magnet, and the surface side of the boundary region of the side barrier portion 2. The rotor of a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the edge is positioned on a radial surface side with respect to a surface side edge of the central permanent magnet. 前記中心側フラックスバリアにおける前記側方バリア部の前記磁石埋設部に対する境界領域は、前記中心側永久磁石の径方向断面積より径方向断面積が大きい部分を有している請求項1または2に記載の回転電機のロータ。   The boundary region with respect to the magnet buried portion of the side barrier portion in the center-side flux barrier has a portion having a radial cross-sectional area larger than a radial cross-sectional area of the center-side permanent magnet. The rotor of the described rotating electrical machine. 前記側方バリア部の前記磁石埋設部に対する境界領域は前記磁石埋設部の周方向端から径方向で表面側に立ち上がった立ち上り部を有する請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。   The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein a boundary region of the side barrier portion with respect to the magnet embedded portion has a rising portion that rises from the circumferential end of the magnet embedded portion to the surface side in the radial direction. Rotor. 前記側方バリア部を作り出している境界周壁の径方向に対向する壁間をつなぐ径方向ブリッジが前記側方バリア部に設けられている請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。   The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4, wherein a radial bridge that connects walls facing each other in a radial direction of a boundary peripheral wall forming the side barrier portion is provided in the side barrier portion. Rotor. 前記中心側永久磁石と前記表面側永久磁石の軸方向に対する横断面が矩形であって互いに同一形状である請求項1から5のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。   The rotor for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5, wherein a cross section of the center-side permanent magnet and the surface-side permanent magnet with respect to the axial direction is rectangular and has the same shape. 前記磁石埋設部を挟んで前記磁石埋設部の両側に位置する前記側方バリア部は互いに径方向線に対して対称となる形状を有する請求項1から6のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。   The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6, wherein the side barrier portions positioned on both sides of the magnet embedded portion with the magnet embedded portion interposed therebetween have shapes that are symmetrical with respect to a radial line. Rotor. 前記表面側フラックスバリアの側方バリア部と前記中心側フラックスバリアの側方バリア部との間の最短距離は、対応する回転電機のステータのティース一本分の周方向長さより長い請求項1から7のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。
The shortest distance between the side barrier portion of the surface side flux barrier and the side barrier portion of the center side flux barrier is longer than the circumferential length of one tooth of the stator of the corresponding rotating electric machine. The rotor of the rotating electrical machine according to any one of 7.
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