JP2012139068A - Rotor for embedded magnet type motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、埋め込み磁石型モータの回転子に関する。 The present invention relates to a rotor of an embedded magnet type motor.
埋め込み磁石型モータ(IPM)に端子電圧を印加すると、低速では端子電圧と回転子に埋め込まれた永久磁石の鎖交磁束で発生する誘起電圧(Vf)との差電圧に相当する電流が流れることで大トルクを発生できる。しかし、この誘起電圧(Vf)は回転速度に比例して大きくなっていくので、印加する端子電圧を一定とした場合、回転数を上げていくとVfは大きくなり、やがてVfが端子電圧とほぼ等しくなると電流が流れなくなり、それ以上モータを回せなくなってしまう(電圧飽和)。 When a terminal voltage is applied to an embedded magnet type motor (IPM), a current corresponding to the difference voltage between the terminal voltage and an induced voltage (Vf) generated by the interlinkage magnetic flux of the permanent magnet embedded in the rotor flows at a low speed. Can generate large torque. However, since this induced voltage (Vf) increases in proportion to the rotation speed, when the applied terminal voltage is constant, Vf increases as the number of rotations is increased, and Vf eventually becomes almost equal to the terminal voltage. If they are equal, current will not flow, and the motor will not be able to run any further (voltage saturation).
この明細書で用いる用語について、定義しておく。
(1)埋め込み磁石型モータ:単に、モータと呼ぶ場合もある。
(2)ステータ:固定子ともいう。
(3)コア:鉄心ともいう。
(4)ロータ:回転子ともいう。
(5)磁石:永久磁石ともいう。
The terms used in this specification are defined.
(1) Embedded magnet type motor: Sometimes referred to simply as a motor.
(2) Stator: Also called a stator.
(3) Core: Also called iron core.
(4) Rotor: Also called rotor.
(5) Magnet: Also called a permanent magnet.
モータの出力Pは回転数ω、トルクτ、電気周波数fから以下のように求められる。 The motor output P is obtained from the rotational speed ω, torque τ, and electrical frequency f as follows.
電圧飽和で電流が流れなくなると、モータが発生するトルクτが小さくなるので定出力を維持できなくなってしまう。この課題を解決するには、以下の方法がある。
(1)モータに印加する端子電圧を上げる。
(2)誘起電圧(Vf)を下げる。
If the current stops flowing due to voltage saturation, the torque τ generated by the motor becomes small, and the constant output cannot be maintained. To solve this problem, there are the following methods.
(1) Increase the terminal voltage applied to the motor.
(2) Lower the induced voltage (Vf).
このうち後者の(2)誘起電圧(Vf)を下げる方法として、例えば、以下に示す磁石式同期機が提案されている。この磁石式同期機は、高速回転時における弱め磁束制御能力を向上した磁石式同期機を提供するために、永久磁石が軟磁性のロータコアの周面に固定されてなるロータと、ロータの周面に小さいギャップを挟んで対面するステータコアのスロットにステータコイルを巻装してなるステータとを有し、永久磁石は、ロータ磁極として径方向に磁化されて周方向極性交互に配置される磁石式同期機において、1つのロータ磁極を構成する永久磁石の周方向中央部に位置してロータコアの周面からギャップへ向けて突出する軟磁性の突極部を有するものである。 Among these, as a method for lowering the latter (2) induced voltage (Vf), for example, the following magnetic synchronous machine has been proposed. In order to provide a magnet type synchronous machine with improved flux-weakening control capability during high-speed rotation, this magnetic type synchronous machine has a rotor in which a permanent magnet is fixed to the peripheral surface of a soft magnetic rotor core, and the peripheral surface of the rotor. A permanent magnet, which is magnetized in the radial direction as rotor magnetic poles and alternately arranged in the circumferential direction as a rotor magnetic pole. The machine has a soft magnetic salient pole portion that is located in the circumferential central portion of the permanent magnet constituting one rotor magnetic pole and projects from the circumferential surface of the rotor core toward the gap.
この磁石式同期機によれば、一つのロータ磁極をなす永久磁石を薄くすることによりあるいはそれを貫通してステータコア側に向けて突出する突極部はd軸インダクタンスLdを増大させるため、高速回転時において−d軸電流Idを通電して−d軸電流磁束Φidを増大させ、合成d軸磁束(磁石磁束Φmとd軸電流磁束Φidとの和)を減らす弱め磁束制御を電源電圧の増大なしに小さい−d軸電流量で実現することができるというものである(例えば、特許文献1参照)。 According to this magnet type synchronous machine, the salient pole part protruding toward the stator core side through the thinned permanent magnet forming one rotor magnetic pole increases the d-axis inductance Ld. At the time, the -d-axis current Id is energized to increase the -d-axis current magnetic flux Φid, and the weak magnetic flux control to reduce the combined d-axis magnetic flux (the sum of the magnet magnetic flux Φm and the d-axis current magnetic flux Φid). It can be realized with a small amount of d-axis current (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1では、ロータ表面に配置された複数枚の磁石の磁極間に軸方向へ伸びる突極部を設けている。このように構成することで、d軸インダクタンスLdをq軸インダクタンスLqより大きくして弱め界磁におけるリラクタンストルクを改善している。しかし、表面磁石型モータで発生するトルクはマグネットトルクのため、突極部を設置したことによるリラクタンストルクの改善効果は小さいといえる。 In Patent Document 1, salient pole portions extending in the axial direction are provided between the magnetic poles of a plurality of magnets arranged on the rotor surface. With this configuration, the reluctance torque in the field weakening is improved by making the d-axis inductance Ld larger than the q-axis inductance Lq. However, since the torque generated by the surface magnet type motor is a magnet torque, it can be said that the effect of improving the reluctance torque by installing the salient pole portion is small.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モータの運転領域を拡大しつつ、高速域での弱め界磁運転時におけるリラクタンストルクを改善でき、さらに減磁にも強い埋め込み磁石型モータの回転子を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can improve the reluctance torque during field-weakening operation at high speeds while expanding the motor operating range, and is also resistant to demagnetization. Provided is a rotor for an embedded magnet type motor.
この発明に係る埋め込み磁石型モータの回転子は、回転子鉄心内部に永久磁石が埋め込まれる埋め込み磁石型モータの回転子であって、
回転子鉄心は、外周縁に沿って形成される複数の磁石挿入孔と、
磁石挿入孔の略中央部に形成され、所定の隙間を有して永久磁石が挿入される磁石挿入部と、を備え、
永久磁石並びに磁石挿入部は、断面形状が、以下に示す構成であることを特徴とする。
a.前記永久磁石並びに前記磁石挿入部の前記回転子鉄心外周部側の断面は、中央部が内側に凹となる形状であり、且つ前記凹部は略長方形に形成されている;
b.前記永久磁石並びに前記磁石挿入部の前記回転子鉄心外周部の反対側の断面は、略直線である。
The rotor of the embedded magnet type motor according to the present invention is a rotor of an embedded magnet type motor in which a permanent magnet is embedded inside the rotor core,
The rotor core includes a plurality of magnet insertion holes formed along the outer peripheral edge,
A magnet insertion part formed at a substantially central part of the magnet insertion hole, into which a permanent magnet is inserted with a predetermined gap,
The permanent magnet and the magnet insertion portion are characterized in that the cross-sectional shape is as follows.
a. The cross section of the permanent magnet and the magnet insertion part on the outer side of the outer periphery of the rotor core has a shape in which a central part is recessed inward, and the recessed part is formed in a substantially rectangular shape;
b. The cross section of the permanent magnet and the magnet insertion part on the opposite side of the outer periphery of the rotor core is substantially straight.
この発明に係る埋め込み磁石型モータの回転子は、上記構成により、一般的に用いられる平型形状の磁石に対しd軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLqが改善され、モータが運転できる運転限界速度が向上すると共に弱め界磁運転時のリラクタンストルクが改善され、モータ出力の向上が図れる。また、磁石端部の幅が大きくなっていることから局部的な減磁耐力の向上が図れる。 The rotor of the embedded magnet type motor according to the present invention has an operation limit speed at which the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq are improved and the motor can be operated with respect to a generally used flat magnet by the above configuration. This improves the reluctance torque during field-weakening operation and improves the motor output. Further, since the width of the magnet end is increased, the local demagnetization resistance can be improved.
実施の形態1.
図1は比較のために示す図で、一般的な埋め込み磁石型モータの回転子500の断面図である。本実施の形態の埋め込み磁石型モータの回転子を説明する前に、一般的な埋め込み磁石型モータの回転子500について説明する。埋め込み磁石型モータは、所謂ブラシレスDCモータである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a view for comparison, and is a cross-sectional view of a
図1に示すように、一般的な埋め込み磁石型モータの回転子500は、回転子鉄心510と、回転子鉄心510の所定の箇所(磁石挿入孔511)に埋め込まれる複数個(ここでは、6個)の永久磁石512とを備える。隣り合う永久磁石512は着磁方向が逆になっている。
As shown in FIG. 1, a
回転子500は、図示しない固定子の内側に所定の径方向寸法の空隙を介して配置される。固定子のティース部に巻回されたコイルに交流電流を流すと、固定子内で回転磁界が発生し、これによりトルクが発生して回転子500が回転する仕組みになっている。
The
回転子500は、6個の永久磁石512により6極の回転子を構成する。
The
図2は比較のために示す図で、一般的な埋め込み磁石型モータの回転子500の回転子鉄心510の断面図である。回転子鉄心510は、板厚が0.1〜1.5mm程度の電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いた後、所定枚数軸方向に積層し、抜きカシメや溶接等により固定して製作される。回転子鉄心510は、全体が略円筒状で、外周縁に沿って複数個(ここでは、6個)の磁石挿入孔511が、略六角形をなすように形成されている。回転子鉄心510の中心部に、回転軸(図示せず)が挿入される軸孔513(断面が円形)が形成されている。
FIG. 2 is a view for comparison, and is a cross-sectional view of a
図3は比較のために示す図で、磁石挿入孔511の拡大図である。磁石挿入孔511は、断面が略長方形である。磁石挿入孔511の中央部が、永久磁石512を挿入する磁石挿入部511aで、磁石挿入部511aの両側が、磁束漏れ抑制部511bになっている。磁束漏れ抑制部511bは、空間である。
FIG. 3 is a view for comparison, and is an enlarged view of the
モータの電圧方程式は、以下のように示すことができる。 The voltage equation of the motor can be expressed as follows:
これより、モータで発生する電圧は巻線抵抗、インダクタンス、鎖交磁束による誘起電圧(Vf)で決まる。回転速度を上げていくと誘起電圧が上昇し、やがて端子間電圧と誘起電圧に差が無くなり、それ以上回転数を上げられなくなる(電圧飽和)。よって、それ以上の高速回転をするには端子間電圧を上げるか、誘起電圧を下げる必要がある。 Thus, the voltage generated by the motor is determined by the winding resistance, inductance, and induced voltage (Vf) due to the flux linkage. When the rotational speed is increased, the induced voltage rises, eventually the difference between the terminal voltage and the induced voltage disappears, and the rotational speed cannot be increased any more (voltage saturation). Therefore, in order to rotate at a higher speed, it is necessary to increase the voltage between terminals or decrease the induced voltage.
図4は比較のために示す図で、固定子に流れる電流の位相を進めることによって、固定子から発生する磁束を永久磁石512の磁束を打ち消す向きに発生させる状態を示す図である。電圧飽和を抑制する、後者の誘起電圧を下げる一般的な方法として弱め界磁が挙げられる。これは固定子に流れる電流の位相を進めることによって、固定子から発生する磁束を永久磁石512の磁束を打ち消す向きに発生させることで誘起電圧を低減させ、電圧飽和を抑制するものである(図4参照)。
FIG. 4 is a diagram for comparison, and shows a state in which the magnetic flux generated from the stator is generated in the direction to cancel the magnetic flux of the
モータに流れる電流をIaとすると(3)〜(5)式が成り立ち、これを(2)式に代入すると(6)式のようになる。 Assuming that the current flowing through the motor is Ia , Equations (3) to (5) are established, and when this is substituted into Equation (2), Equation (6) is obtained.
これにより位相を進めることで、ωLdIasinβがマイナスへ大きくなり、端子間電圧は小さくなるので高出力化が可能となる。 By advancing the phase in this way, ωL d I a sin β increases to minus, and the voltage between terminals decreases, so that high output can be achieved.
次に発生トルクと限界運転速度の式を以下に示す。 Next, the equations for generated torque and limit operating speed are shown below.
(7)式より、モータで発生するトルクにはマグネットトルクに起因する項Ψaiqと、リラクタンストルクに起因する項(Lq−Ld)idiqがある。リラクタンストルクはインダクタンスの差(Lq−Ld)で決まるが、(8)式より弱め磁束制御の運転限界速度ωcを大きくするには、Ψaを小さくするか、Ldを大きくするかである。 From the equation (7), the torque generated in the motor has a term Ψ a i q caused by magnet torque and a term (L q −L d ) i d i q caused by reluctance torque. While the reluctance torque is determined by the difference between the inductance (Lq-Ld), (8 ) To increase the operating limit speed omega c of flux-weakening control than expression, or to reduce the [psi a, it is either increased Ld.
Ψaはマグネットトルクに影響するため、Ψaを小さくすることは望ましくない。よってLdを大きくする必要があるが、インダクタンスの差(Ld−Lq)で決まるリラクタンストルクが小さくなってしまうので、Ldを大きくしつつLqも大きくすることが望ましい。 [Psi a is to affect the magnet torque, it is undesirable to reduce the [psi a. Therefore, it is necessary to increase Ld. However, since the reluctance torque determined by the difference in inductance (Ld−Lq) decreases, it is desirable to increase Lq while increasing Ld.
図5は比較のために示す図で、回転子500のd軸方向とq軸方向とを示す部分断面図である。インダクタンスは、図5に示すように、回転子500の極中心であるd軸方向のインダクタンスと、そのd軸から電気角で90度周方向にずれた位置にあるq軸方向のインダクタンスとがある。Ld、Lqは、夫々d軸方向、q軸方向の磁束の通過しやすさを示している。
FIG. 5 is a view for comparison, and is a partial cross-sectional view showing the d-axis direction and the q-axis direction of the
磁束が透磁率の高い電磁鋼板を通過する場合は、インダクタンスLは大きくなり、逆に空気といった透磁率の低い絶縁部は磁束が通過しづらくインダクタンスLは小さくなる。 When the magnetic flux passes through the magnetic steel sheet having a high magnetic permeability, the inductance L increases, and conversely, in the insulating portion having a low magnetic permeability such as air, the magnetic flux does not easily pass through and the inductance L becomes small.
図6は図1の部分拡大図である。図6に示すように、各部の寸法を以下のように定義する。
(1)磁石挿入孔511(永久磁石512)の径方向の幅をT;
(2)極中心線上における磁石挿入孔511(永久磁石512)と回転子鉄心510の外周部との距離をh;
(3)磁石挿入部511a(永久磁石512)の周方向の幅をW。
FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. As shown in FIG. 6, the dimension of each part is defined as follows.
(1) The radial width of the magnet insertion hole 511 (permanent magnet 512) is T;
(2) The distance between the magnet insertion hole 511 (permanent magnet 512) and the outer periphery of the
(3) The width in the circumferential direction of the
Ldを大きくするには、磁石挿入孔511(永久磁石512)の径方向の幅Tを小さくし、Lqを大きくするには、極中心線上における磁石挿入孔511(永久磁石512)と回転子鉄心510の外周部との距離hを大きくすることが望ましい(図6参照)。 To increase Ld, the radial width T of the magnet insertion hole 511 (permanent magnet 512) is reduced, and to increase Lq, the magnet insertion hole 511 (permanent magnet 512) and the rotor core on the pole center line are increased. It is desirable to increase the distance h from the outer periphery of 510 (see FIG. 6).
尚、永久磁石512の断面積をSとすると、SはT×Wで表わすことができる。
If the cross-sectional area of the
図7は実施の形態1を示す図で、埋め込み磁石型モータの回転子100の断面図である。図7に示す回転子100は、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLqをともに大きくするような形状であることを特徴とする。磁石挿入孔111(永久磁石112)の断面の形状に特徴がある。
FIG. 7 shows the first embodiment, and is a cross-sectional view of the
埋め込み磁石型モータの回転子100は、比較例の回転子500と同様、回転子鉄心110と、回転子鉄心110の所定の箇所(磁石挿入孔111)に埋め込まれる複数個(ここでは、6個)の永久磁石112とを備える。隣り合う永久磁石112は着磁方向が逆になっている。
As with the
回転子100は、図示しない固定子の内側に所定の径方向寸法の空隙を介して配置される。固定子のティース部に巻回されたコイルに交流電流を流すと、固定子内で回転磁界が発生し、これによりトルクが発生して回転子100が回転する仕組みになっている。
The
回転子100は、6個の永久磁石112により6極の回転子を構成する。
The
図8は実施の形態1を示す図で、埋め込み磁石型モータの回転子100の回転子鉄心110の断面図である。回転子鉄心110は、板厚が0.1〜1.5mm程度の電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いた後、所定枚数軸方向に積層し、抜きカシメや溶接等により固定して製作される。回転子鉄心110は、全体が略円筒状で、外周縁に沿って複数個(ここでは、6個)の磁石挿入孔111が、略六角形をなすように形成されている。回転子鉄心110の中心部に、回転軸(図示せず)が挿入される軸孔113(断面が円形)が形成されている。
FIG. 8 shows the first embodiment and is a cross-sectional view of the
図9は実施の形態1を示す図で、磁石挿入孔111の拡大図である。磁石挿入孔111は、断面が略長方形である。磁石挿入孔111の中央部が、永久磁石112を挿入する磁石挿入部111aである。磁石挿入部111aの断面は、回転子外周部側が内側に凹となる形状である。その凹部の形状は、略長方形であり、極中心に対して対称である。磁石挿入部111aの断面の回転子内周部側は、略直線形状である。
FIG. 9 shows the first embodiment and is an enlarged view of the
磁石挿入部111aの両側が、磁束漏れ抑制部111bになっている。磁束漏れ抑制部111bは、空間である。
Both sides of the
図10は図7の部分拡大図である。ここで、永久磁石112の各部の寸法を定義しておく。
(1)永久磁石112の中央部の厚さをT1;
(2)永久磁石112の両端部の厚さをT2;
(3)永久磁石112の中央部の周方向の長さT3;
(4)永久磁石112(磁石挿入部111a)の周方向の長さT4(=W)。
FIG. 10 is a partially enlarged view of FIG. Here, the dimension of each part of the
(1) The thickness of the central portion of the
(2) The thickness of both ends of the
(3) The circumferential length T3 of the central portion of the
(4) The circumferential length T4 (= W) of the permanent magnet 112 (
永久磁石112の断面積S1は、比較例の永久磁石512の断面積Sと等しくする。永久磁石112の断面積S1は、下記の(9)式で表わすことができる。
The sectional area S1 of the
永久磁石112の両端部の厚さをT2は、比較例の磁石挿入孔511(永久磁石512)の径方向の幅Tよりも大きい(T2>T)。永久磁石112は、中央部の厚さT1が、両端部の厚さT2よりも小さいという特徴がある。そして、永久磁石112の回転子外周側が内側に凹となり、永久磁石112の内側は断面が直線である。
The thickness T2 of the both ends of the
図11は実施の形態1を示す図で、回転子100のd軸方向とq軸方向とを示す部分断面図である。永久磁石112の形状を上記のようにすることで、図11に示すように、d軸方向では永久磁石112(磁石挿入孔111)の径方向の幅T1が、比較例のTより小さくなったことで、d軸インダクタンスLdは大きくなる。また、q軸方向では回転子外周部の磁路が確保され、q軸インダクタンスLqも大きくなる。
FIG. 11 shows the first embodiment and is a partial cross-sectional view showing the d-axis direction and the q-axis direction of the
図12、図13は実施の形態1を示す図で、図12はダルトン・カメロン法により求めたd軸インダクタンス(比較例、本実施の形態)を示す図、図13はダルトン・カメロン法により求めたq軸インダクタンス(比較例、本実施の形態)を示す図である。 FIGS. 12 and 13 are diagrams showing the first embodiment, FIG. 12 is a diagram showing d-axis inductance (comparative example, this embodiment) obtained by the Dalton-Cameron method, and FIG. 13 is obtained by the Dalton-Cameron method. It is a figure which shows q-axis inductance (a comparative example, this Embodiment).
図1の回転子500、図7の回転子100のインダクタンスをダルトン・カメロン法により解析で求めた。その結果を、図12、図13に示す。尚、比較の為に両者の誘起電圧Vfは同じ条件で解析を行っている。これより、回転子500(基本形状)に対して、本実施の形態の回転子100は、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLq共に改善していることが確認できる。
The inductances of the
図14は実施の形態1を示す図で、位相を進めた場合の端子間電圧を示す図である。図14は同一条件における、電流位相に対する端子間電圧の関係を示すものである。d軸インダクタンスLdが改善されたことで、図1の回転子500(基本形状)に対し、本実施の形態の回転子100は、端子間電圧が低減していることが確認できる。また、q軸インダクタンスLqも改善されたことから、d軸インダクタンスLd増加によるリラクタンストルクの低減を抑制できることが(7)式よりわかる。
FIG. 14 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a diagram illustrating a voltage between terminals when the phase is advanced. FIG. 14 shows the relationship between the terminal voltage and the current phase under the same conditions. By improving the d-axis inductance Ld, it can be confirmed that the voltage between the terminals of the
以上の結果から、回転子100に挿入される永久磁石112を、中央部の厚さT1が両端部の厚さT2よりも小さく、永久磁石112の回転子外周側が内側に凹となり、永久磁石112の内側は断面が直線という構成にすることにより、d軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLqが改善され、かつd軸インダクタンスLd増加によるリラクタンストルクの低減を抑制することができる。
From the above results, the
以上の弱め磁束制御では電流位相を進めることにより永久磁石の磁束を打ち消して端子間電圧を下げ、高速・高トルクを実現しているが、この時に固定子巻線を流れる電流が大きいと永久磁石が減磁してしまう危険性がある。よって弱め界磁では永久磁石を減磁させない構造が重要となる。 In the above-described weak magnetic flux control, the magnetic phase of the permanent magnet is canceled by advancing the current phase to lower the terminal voltage and achieve high speed and high torque. At this time, if the current flowing through the stator winding is large, the permanent magnet There is a risk of demagnetization. Therefore, a structure that does not demagnetize the permanent magnet in the field weakening is important.
埋め込み磁石型モータでは、永久磁石を回転子鉄心内部に埋設しているため、比較的減磁耐力が大きい。しかし固定子に集中巻を採用した場合、互いに隣接する固定子のティースがそれぞれ異なる極を形成する箇所に存在するため、固定子ティースの先端部において高い磁束密度の磁気回路が形成され、局部減磁が起こりやすくなる。特に永久磁石の回転子表面付近に近接した部分では局部減磁が起こる場合がある。 In the embedded magnet type motor, the permanent magnet is embedded in the rotor core, so that the demagnetization resistance is relatively large. However, when concentrated winding is used for the stator, the adjacent teeth of the stator are located at different locations, so that a magnetic circuit with a high magnetic flux density is formed at the tip of the stator teeth, resulting in local reduction. Magnetism easily occurs. In particular, local demagnetization may occur in a portion near the rotor surface of the permanent magnet.
減磁耐力を上げるには保持力の高い永久磁石を使うか、永久磁石位置を回転子外周部付近から内周側へ移動するか、磁石厚を大きくする方法がある。しかし保持力の高い永久磁石にするとコストアップあるいは残留磁束密度を低下させることになり、また回転子内周側へ永久磁石を移動させると回転子の磁力が低下してしまう。 In order to increase the demagnetization resistance, there are methods of using a permanent magnet having a high holding force, moving the permanent magnet position from the vicinity of the outer periphery of the rotor to the inner periphery, or increasing the magnet thickness. However, if a permanent magnet having a high holding force is used, the cost is increased or the residual magnetic flux density is lowered, and if the permanent magnet is moved toward the inner periphery of the rotor, the magnetic force of the rotor is lowered.
そこで、図10に示したように、永久磁石112端部の厚さT2を、永久磁石112の中心部の厚さT1よりも大きくすることで、永久磁石112端部で起こる局部減磁を抑制することができる。
Therefore, as shown in FIG. 10, by making the thickness T2 of the end portion of the
図15は実施の形態1を示す図で、変形例1の回転子200の断面図である。変形例1の回転子200の特徴は、永久磁石212の断面形状が磁石端部から中央部に向けて磁石厚が徐々に小さくなっていく点にある。
FIG. 15 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a cross-sectional view of the
変形例1の回転子200は、回転子100と同様、回転子鉄心210と、回転子鉄心210の所定の箇所(磁石挿入孔211)に埋め込まれる複数個(ここでは、6個)の永久磁石212とを備える。隣り合う永久磁石212は着磁方向が逆になっている。
As in the case of the
回転子200は、図示しない固定子の内側に所定の径方向寸法の空隙を介して配置される。固定子のティース部に巻回されたコイルに交流電流を流すと、固定子内で回転磁界が発生し、これによりトルクが発生して回転子200が回転する仕組みになっている。
The
回転子200は、6個の永久磁石212により6極の回転子を構成する。
The
図16は実施の形態1を示す図で、変形例1の回転子200の回転子鉄心210の断面図である。回転子鉄心210は、板厚が0.1〜1.5mm程度の電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いた後、所定枚数軸方向に積層し、抜きカシメや溶接等により固定して製作される。回転子鉄心210は、全体が略円筒状で、外周縁に沿って複数個(ここでは、6個)の磁石挿入孔211が、略六角形をなすように形成されている。回転子鉄心210の中心部に、回転軸(図示せず)が挿入される軸孔213(断面が円形)が形成されている。
FIG. 16 is a diagram showing the first embodiment, and is a cross-sectional view of the
図17は実施の形態1を示す図で、磁石挿入孔211の拡大図である。磁石挿入孔211は、断面が略バスタブ形状である。磁石挿入孔211の中央部が、永久磁石212を挿入する磁石挿入部211aである。磁石挿入部211aの断面は、回転子外周部側が内側に凹となる形状である。その凹部の形状は、極中心を頂点とする略三角形であり、極中心に対して対称である。磁石挿入部211aの断面の回転子内周部側は、略直線形状である。
FIG. 17 shows the first embodiment and is an enlarged view of the
磁石挿入部211aの両側が、磁束漏れ抑制部211bになっている。磁束漏れ抑制部211bは、空間である。
Both sides of the
図18は実施の形態1を示す図で、変形例2の回転子300の断面図である。変形例2の回転子300の特徴は、永久磁石312の断面形状が磁石端部(極間側)から極中心に向けて磁石厚が徐々に小さくなっていき、さらに極中心において永久磁石312が分割されている点にある。
FIG. 18 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a cross-sectional view of a
変形例2の回転子300は、回転子100と同様、回転子鉄心310と、回転子鉄心310の所定の箇所(磁石挿入孔311)に埋め込まれる複数個(ここでは、12個)の永久磁石312とを備える。隣り合う一対の永久磁石312は着磁方向が逆になっている。
Similar to the
回転子300は、図示しない固定子の内側に所定の径方向寸法の空隙を介して配置される。固定子のティース部に巻回されたコイルに交流電流を流すと、固定子内で回転磁界が発生し、これによりトルクが発生して回転子300が回転する仕組みになっている。
The
回転子300は、12個の永久磁石312により6極の回転子を構成する。
The
図19は実施の形態1を示す図で、変形例2の回転子300の回転子鉄心310の断面図である。回転子鉄心310は、板厚が0.1〜1.5mm程度の電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いた後、所定枚数軸方向に積層し、抜きカシメや溶接等により固定して製作される。回転子鉄心310は、全体が略円筒状で、外周縁に沿って複数個(ここでは、12個)の磁石挿入孔311が、略六角形をなすように形成されている。回転子鉄心310の中心部に、回転軸(図示せず)が挿入される軸孔313(断面が円形)が形成されている。
FIG. 19 shows the first embodiment, and is a cross-sectional view of the
図20は実施の形態1を示す図で、磁石挿入孔311の拡大図である。磁石挿入孔311は、一磁極に左右対称に二個配置されている。夫々の磁石挿入孔311は、極中心側が永久磁石312を挿入する磁石挿入部311a、極間側が磁束漏れ抑制部311bになっている。磁束漏れ抑制部311bは、空間である。
FIG. 20 shows the first embodiment and is an enlarged view of the
磁石挿入部311aは、断面が、極間から極中心に向かって徐々に径方向の幅が狭くなる形状であり、一磁極に左右対称に配置される二つの磁石挿入孔311で、回転子外周側に凹部を形成している。一磁極に左右対称に配置される二つの磁石挿入孔311の回転子内周部側は、断面が略直線形状である。
The
変形例1の回転子200、変形例2の回転子300も、回転子100と同様の効果を奏する。
The
100 回転子、110 回転子鉄心、111 磁石挿入孔、111a 磁石挿入部、111b 磁束漏れ抑制部、112 永久磁石、113 軸孔、200 回転子、210 回転子鉄心、211 磁石挿入孔、211a 磁石挿入部、211b 磁束漏れ抑制部、212 永久磁石、213 軸孔、300 回転子、310 回転子鉄心、311 磁石挿入孔、311a 磁石挿入部、311b 磁束漏れ抑制部、312 永久磁石、313 軸孔、500 回転子、510 回転子鉄心、511 磁石挿入孔、511a 磁石挿入部、511b 磁束漏れ抑制部、512 永久磁石、513 軸孔。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記回転子鉄心は、外周縁に沿って形成される複数の磁石挿入孔と、
前記磁石挿入孔の略中央部に形成され、所定の隙間を有して前記永久磁石が挿入される磁石挿入部と、を備え、
前記永久磁石並びに前記磁石挿入部は、断面形状が、以下に示す構成であることを特徴とする埋め込み磁石型モータの回転子,
a.前記永久磁石並びに前記磁石挿入部の前記回転子鉄心外周部側の断面は、中央部が内側に凹となる形状であり、且つ前記凹部は略長方形に形成されている;
b.前記永久磁石並びに前記磁石挿入部の前記回転子鉄心外周部の反対側の断面は、略直線である。 A rotor of an embedded magnet type motor in which a permanent magnet is embedded inside the rotor core,
The rotor core includes a plurality of magnet insertion holes formed along the outer periphery,
A magnet insertion part formed at a substantially central part of the magnet insertion hole, into which the permanent magnet is inserted with a predetermined gap,
The permanent magnet and the magnet insertion part have a cross-sectional shape configured as shown below, and a rotor of an embedded magnet type motor,
a. The cross section of the permanent magnet and the magnet insertion part on the outer side of the outer periphery of the rotor core has a shape in which a central part is recessed inward, and the recessed part is formed in a substantially rectangular shape;
b. The cross section of the permanent magnet and the magnet insertion part on the opposite side of the outer periphery of the rotor core is substantially straight.
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