JP2011166952A - Permanent magnet rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固定子と所定の空隙を有して対向して回転し表面に永久磁石を配設した回転子コアを有する回転子とを備えた永久磁石形回転機に関する。 The present invention relates to a permanent magnet type rotating machine including a stator and a rotor having a rotor core having a predetermined gap and rotating oppositely and having a permanent magnet disposed on a surface thereof.
近年、電動モータの高効率化のため、従来から用いられている誘導電動機に代えて、永久磁石を用いた永久磁石形同期電動機が注目を浴び、その適用が拡大している。
永久磁石形同期電動機は磁石配置によって2種類に大別され、回転子コアの表面に永久磁石を貼り付けた構成の表面磁石形同期電動機と、回転子コアに磁石挿入孔を設け、そこに永久磁石を挿入する埋込磁石形同期電動機とがある。
In recent years, in order to increase the efficiency of electric motors, permanent magnet type synchronous motors using permanent magnets have attracted attention in place of conventionally used induction motors, and their applications are expanding.
Permanent magnet type synchronous motors are roughly classified into two types according to the magnet arrangement. A permanent magnet type synchronous motor having a structure in which a permanent magnet is attached to the surface of the rotor core and a magnet insertion hole in the rotor core are provided. There is an embedded magnet type synchronous motor into which a magnet is inserted.
表面磁石形同期電動機においては、通常、回転子コアの表面に永久磁石を接着剤で接着して固定するようにしている。しかしながら、回転子を高速回転させると、これに応じて永久磁石に掛かる遠心力が大きくなり、永久磁石が回転子コアから剥がれて飛散することがある。
このため、通常は、飛散防止手段としてカーボン繊維強化プラスチックで構成される円管状のカーボンリングを永久磁石の外周面に圧入したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、回転子の永久磁石の外周面を磁束密度が0.5〜0.8(T)にて比透磁率が100以上であり、しかも磁束密度が1.6(T)以上で比透磁率が10近くあるSUS630の非磁性材料で形成した保持環を配置することも提案されている(例えば、特許文献2参照)。
In a surface magnet type synchronous motor, normally, a permanent magnet is adhered and fixed to the surface of a rotor core with an adhesive. However, when the rotor is rotated at a high speed, the centrifugal force applied to the permanent magnet is increased accordingly, and the permanent magnet may be peeled off and scattered from the rotor core.
For this reason, normally, a cylindrical carbon ring made of carbon fiber reinforced plastic is press-fitted into the outer peripheral surface of the permanent magnet as a means for preventing scattering (for example, see Patent Document 1).
Further, on the outer peripheral surface of the permanent magnet of the rotor, the relative magnetic permeability is 100 or more at a magnetic flux density of 0.5 to 0.8 (T), and the relative magnetic permeability is at or above 1.6 (T). It has also been proposed to arrange a retaining ring formed of a non-magnetic material of SUS630 having a value of 10 (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献1に記載された従来例にあっては、カーボンリングを使用しており、このカーボンリングは軽量ではあるが高価であり、製造コストが嵩むという問題がある。また、引用文献1又は2に記載された従来例にあっては、何れにしても永久磁石の外周面の全面をカーボンリング又はステンレス製の保持環で覆うようにしており、これらカーボンリング又は保持環は図6に示すように円筒体で構成されているため、円筒体を通過する磁束が変化することになり、図6で環状の矢印Aで示すように磁束を弱める方向に渦電流が流れ、損失が発生するという未解決の課題がある。この渦電流は、円筒体の導電率によって決まり、前述した特許文献1及び2に記載された従来例のように回転子全体をリングで覆う場合、リングの導電率に応じて任意の経路で渦電流が流れるという問題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、飛散防止手段に流れる渦電流を低減して損失を低減することができる永久磁石形回転機を提供することを目的としている。
However, in the conventional example described in Patent Document 1, a carbon ring is used, and this carbon ring is light but expensive and has a problem of increasing manufacturing cost. Moreover, in the conventional example described in the cited
Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned unsolved problems of the conventional example, and provides a permanent magnet type rotating machine capable of reducing loss by reducing eddy current flowing in the scattering prevention means. The purpose is that.
上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る永久磁石形回転機は、コイルを巻装した固定子と、前記固定子との対向する回転子コアと、該回転子コアの前記固定子との対向面に円周方向に隣接させた異なる極性の永久磁石と、該永久磁石の固定子との対向面を覆う飛散防止部材とを有し、前記固定子と所定の空隙を隔てて対向して回転する回転子とを備えた永久磁石形回転機であって、前記飛散防止部材は、少なくとも永久磁石の一部を外部に露出させる開放窓部を備えていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a permanent magnet type rotating machine according to one aspect of the present invention includes a stator wound with a coil, a rotor core facing the stator, and the rotor core. A permanent magnet having a different polarity circumferentially adjacent to a surface facing the stator, and a scattering prevention member covering the surface facing the stator of the permanent magnet, and separating the stator from a predetermined gap The anti-scattering member includes an open window that exposes at least a part of the permanent magnet to the outside. .
また、本発明の他の形態に係る永久磁石形回転機は、前記飛散防止部材は、前記永久磁石の軸方向の両端部を覆う一対の円環状帯部と、該一対の円環状帯部間を、前記開放窓部を形成するように所定間隔で連結する連結帯部とで構成されていることを特徴としている。
さらに、本発明の他の形態に係る永久磁石形回転機は、前記連結帯部は、一つの前記永久磁石に対して2本の連結帯部が接触するように配置されていることを特徴としている。
Further, in the permanent magnet type rotating machine according to another aspect of the present invention, the scattering prevention member includes a pair of annular belt portions covering both axial end portions of the permanent magnet, and the pair of annular belt portions. Is formed of a connecting band portion that is connected at a predetermined interval so as to form the open window portion.
Furthermore, the permanent magnet type rotating machine according to another aspect of the present invention is characterized in that the connecting band portion is arranged so that two connecting band portions are in contact with one permanent magnet. Yes.
本発明によれば、回転子の永久磁石の飛散を防止する飛散防止部材に開放窓部を形成したので、この開放窓部の周囲を渦電流が流れることになり、渦電流の経路が限定されると共に、開放窓部が無い場合に比べ導電率が低下するので、渦電流を低減することができ、飛散防止部材で発生する損失を低減することができる。したがって、高効率化を実現できる永久磁石形同期電動機を提供することができる。 According to the present invention, since the open window portion is formed in the anti-scattering member that prevents the permanent magnets of the rotor from scattering, the eddy current flows around the open window portion, and the path of the eddy current is limited. In addition, since the conductivity is lower than when there is no open window, eddy current can be reduced, and loss generated in the scattering prevention member can be reduced. Therefore, it is possible to provide a permanent magnet type synchronous motor that can achieve high efficiency.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の第1の実施形態によって製造した永久磁石形同期回転機を示す断面図である。
この図1において、永久磁石形同期回転機1は表面磁石形同期回転機で構成されている。この永久磁石形同期回転機1は、円筒状フレーム2を有する。この円筒状フレーム2の内周側には円筒状の積層鋼板で形成された固定子3が固定され、この固定子3の内周側には所定の空隙を介して対向する積層鋼板で形成された回転子4が配置されている。この回転子4は中心に挿通された回転軸5が円筒状フレーム2に形成された軸受(図示せず)によって回転自在に支持されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a permanent magnet type synchronous rotating machine manufactured according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a permanent magnet type synchronous rotating machine 1 is a surface magnet type synchronous rotating machine. This permanent magnet type synchronous rotating machine 1 has a
固定子3は、円筒状フレーム2の内周側に円周方向に9分割された固定子コア11を円周方向に連結して配置した構成を有する。各固定子コア11は、外周面が円筒面に形成され、内周面が9角筒内面とされた9個のヨーク12と、このヨーク12の内周面の円周方向の中央部から半径方向に突出形成された磁極ティース13とから構成されている。
磁極ティース13は、ヨーク12に連接する一定幅Twの磁脚部13aと、この磁脚部13aの先端から円周方向に突出する楔状の鍔部13bとで構成されている。
そして、隣接する固定子コア11のヨーク12及び磁極ティース13とで9個のスロット14が形成され、隣接する磁極ティース13の鍔部13b間にスロット開口部15が形成されている。
磁極ティース13にはその磁脚部13aに励磁コイル16が集中巻されている。
The
The
Nine
An excitation coil 16 is concentratedly wound around the
一方、回転子4は、図2に示すように、回転軸5を挿通する中心開口21aを有する円筒状の回転子コア21と、この回転コア21の外周面に円周方向に所定間隙を保って均等に例えば接着剤によって接着されて固定された軸方向に延長する8個の永久磁石22と、これら永久磁石22の外周面を保持して永久磁石の飛散を防止する飛散防止部材23とで構成されている。
ここで、永久磁石22は、例えば希土類磁石を内周面及び外周面が同軸の円筒面に形成されて断面扇状に成型されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
Here, the
また、飛散防止部材23は、図3に示すように、例えばSUS304やインコネル等の非磁性材料で製作され、円周状に配置された永久磁石22の軸方向の両端部を保持する一対の円環状の帯状板部24及び25と、これら帯状板部24及び25間に、軸方向に延長し、円周方向に所定間隔を保って開放窓部26を形成するように配設された連結帯状板部27とで籠形に形成されている。ここで、連結板部27の円周方向の間隔は、一つの永久磁石22に対して2本の連結帯状板部27が接触するように設定されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
このように、上記実施形態によると、永久磁石形同期回転機1が表面永久磁石形回転機の構成を有するので、回転子4の永久磁石22の円周方向の中央部がd軸と隣接する永久磁石22間がq軸となって、励磁コイル16に通電してd−q軸電流制御することにより、回転子4を回転駆動することができる。
このとき、回転子4の回転子コア21の外周面に接着固定された永久磁石22の外周面を飛散防止部材23で保持しているので、回転子4が高速回転駆動されて、永久磁石22に大きな遠心力が作用して、永久磁石22が剥がれようとしても、飛散防止部材23で保持されることにより、永久磁石22が飛散されることを確実に防止することができる。このとき、一つの永久磁石22の円周方向に2本の連結帯状板部27が接触しているので、永久磁石22を2本の連結帯状板部27によって確実に保持することができる。
Thus, according to the above embodiment, since the permanent magnet type synchronous rotating machine 1 has the configuration of a surface permanent magnet type rotating machine, the circumferential central portion of the
At this time, since the outer peripheral surface of the
そして、この飛散防止部材23には、一対の円環状の帯状板部24及び25と、これら間を連結する連結帯状板部27とによって開放窓部26が形成されているので、回転子4を回転駆動する際に生じる固定子の磁極ティース13と回転子4の永久磁石22との間の磁束変化によって渦電流が発生したときに、この渦電流は図3に示すように、開放窓部26を形成する周囲の帯状板部24及び25と2本の連結帯状板部27を流れることになり、渦電流の経路が限定されると共に、飛散防止部材23は開放窓部26を形成しない円筒体に形成する場合に比較して導電率が低下するので、渦電流を低減することができる。したがって、飛散防止部材23で発生する損失を低減することが可能となり、高効率化を実現できる永久磁石形同期電動機を提供することができる。しかも、飛散防止部材23をSUS304やインコネル等の非磁性材料で製作するので、前述した引用文献1におけるカーボンリングに比較して安価に製作することができると共に、開放窓部26が形成されているので、軽量化も図れる。
And since the
なお、上記実施形態においては、一つの永久磁石22を2本の連結帯状板部27で保持する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、永久磁石22を保持する連結帯状板部27の本数は保持強度に応じて任意に設定することができる。
また、上記実施形態においては、永久磁石22の断面形状が扇形である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、断面形状が永久磁石22の円周方向の中央部の厚みが一番厚く、この中央部から円周方向に行くに従い厚みが徐々に薄くなる蒲鉾形を有する場合には、図4に示すように、永久磁石22の円周方向の中央部に連結帯状板部27が接するように連結帯状板部27を配置するようにしてもよい。
In addition, in the said embodiment, although the case where the one
Moreover, although the case where the cross-sectional shape of the
また、上記実施形態においては、飛散防止部材23を、一対の円環状の帯状板部24,25と連結帯状板部27とで構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図5に示すように、連結帯状板部27の軸方向の中央部間を連結する周方向帯状板部28を配設するようにしてもよく、要は飛散防止部材23に永久磁石22を外部に望ませる開放窓部26が形成されていれば、その開放窓部26の周囲を渦電流経路とすることができるので、本発明の効果を発揮することができる。このため、開放窓部26の形状も方形に限らず楕円形や円形等の任意の形状とすることができる。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the
1…永久磁石形同期回転機、2…円筒状フレーム、3…固定子、4…回転子、5…回転軸、11…固定子コア、12…ヨーク、13…磁極ティース、14…スロット、16…励磁コイル、21…回転子コア、21a…中心開口、22…永久磁石、23…飛散防止部材、24,25…円環状の帯状板部、26…開放窓部、27…連結帯状板部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Permanent magnet type synchronous rotating machine, 2 ... Cylindrical frame, 3 ... Stator, 4 ... Rotor, 5 ... Rotating shaft, 11 ... Stator core, 12 ... Yoke, 13 ... Magnetic pole teeth, 14 ... Slot, 16 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Excitation coil, 21 ... Rotor core, 21a ... Center opening, 22 ... Permanent magnet, 23 ... Spattering prevention member, 24, 25 ... Ring-shaped strip | belt board part, 26 ... Opening window part, 27 ... Connecting strip | belt-shaped board part
Claims (3)
前記飛散防止部材は、少なくとも永久磁石の一部を外部に露出させる開放窓部を備えていることを特徴とする永久磁石形回転機。 A stator around which a coil is wound, a rotor core facing the stator, permanent magnets of different polarities circumferentially adjacent to a surface of the rotor core facing the stator, the permanent A permanent magnet-type rotating machine having a scattering prevention member that covers a surface facing the stator of the magnet, and comprising the stator and a rotor that rotates to face and face a predetermined gap,
The anti-scattering member is provided with an open window that exposes at least part of the permanent magnet to the outside.
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