JP2012165576A - Rotary electric machine and method for manufacturing rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、回転電機および回転電機の製造方法に関し、特に、永久磁石を備える回転電機および回転電機の製造方法に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine and a method for manufacturing the rotating electrical machine, and more particularly, to a rotating electrical machine including a permanent magnet and a method for manufacturing the rotating electrical machine.
従来、永久磁石を備える回転電機および回転電機の製造方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a rotating electrical machine including a permanent magnet and a manufacturing method of the rotating electrical machine are known (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1には、固定子と回転子との間に介在するギャップ中の磁束密度(ギャップ磁束密度)の最大値を増加させる永久磁石可動電機(回転電機)が開示されている。この永久磁石可動電機では、回転子に用いられる永久磁石がMFCSPM(Magnetic Flux Concentrated Surface Permanent Magnet)配列と称される配列方法により配列されている。
上記特許文献1に記載されたMFCSPM配列の永久磁石可動電機は、回転子と、回転子の外周を取り囲むように設けられた固定子とを備えている。回転子は、シャフト、回転子コア、第1永久磁石および第2永久磁石を備えている。シャフトの外周には、回転子コア(回転子鉄心)が設けられている。第2永久磁石は、回転子コアの外周に回転子コアの周方向に沿って複数設けられている。第1永久磁石は、第2永久磁石の外周側の端部に回転子コアの周方向に沿って所定の間隔を隔てて複数配置されている。なお、回転子コアの周方向に隣り合う第1永久磁石の間には、それぞれ、間隙部(空気の層)が形成されている。この永久磁石可動電機では、第2永久磁石のみを用いるRSPM(Ring−shaped Surface Permanent Magnet)配列と比べて、第1永久磁石を用いる分、ギャップ磁束密度の最大値を増加させることが可能となる。
The permanent magnet movable electric machine having the MFCSPM arrangement described in
しかしながら、上記特許文献1に記載の永久磁石可動電機では、回転子コアの周方向に隣り合う第1永久磁石の間には、間隙部(空気などの透磁率の低い物質)が形成されているため、隣り合う第1永久磁石の間の間隙部におけるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅を増加させることが困難であるという不都合がある。このため、回転電機の高出力化を図ることが困難である。また、たとえば、ギャップ磁束密度の最大値を増加させて高出力化を図るために第1永久磁石および第2永久磁石の大きさを大きくした場合には、装置全体が大きくなるという不都合がある。このため、装置全体が大きくなるのを抑制しながら回転電機の高出力化を図ることが困難であるという問題点がある。
However, in the permanent magnet movable electric machine described in
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あり、この発明の1つの目的は、装置全体が大きくなるのを抑制しながら高出力化を図ることが可能な回転電機および回転電機の製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a rotating electrical machine capable of achieving high output while suppressing an increase in the size of the entire apparatus, and It is providing the manufacturing method of a rotary electric machine.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による回転電機は、外周を有する回転子と、ギャップを介して回転子の外周を取り囲む固定子とを備え、回転子は、回転子の内部に周方向に所定の間隔を隔てて設けられた複数の第1永久磁石と、複数の第1永久磁石の間にそれぞれ設けられて外周側に磁極が形成された複数のコア片とを有し、複数の第1永久磁石の磁化方向は、回転子の半径方向に対して略垂直な方向であり、隣接する第1永久磁石の磁化方向は、互いに反対となっており、複数のコア片の各々は、第1永久磁石から発生する磁束を磁極に集中させるように設定された磁化容易方向を有する磁性材料を含む。 To achieve the above object, a rotating electrical machine according to a first aspect of the present invention includes a rotor having an outer periphery and a stator that surrounds the outer periphery of the rotor via a gap. A plurality of first permanent magnets provided at a predetermined interval in the circumferential direction inside, and a plurality of core pieces each provided between the plurality of first permanent magnets and having magnetic poles formed on the outer peripheral side. The magnetization directions of the plurality of first permanent magnets are substantially perpendicular to the radial direction of the rotor, and the magnetization directions of the adjacent first permanent magnets are opposite to each other, and the plurality of core pieces Each includes a magnetic material having an easy magnetization direction set so as to concentrate the magnetic flux generated from the first permanent magnet on the magnetic pole.
この第1の局面による回転電機では、上記のように、回転子が複数の第1永久磁石の間にそれぞれ設けられた複数のコア片を有することによって、複数の第1永久磁石の間に空気などの透磁率の低い物質(間隙部)が形成されている場合と異なり、複数の第1永久磁石の間の間隙部に配置された複数のコア片を介して第1永久磁石から発生する磁束が固定子側に通り易くなる。これにより、回転子と固定子との間のギャップにおけるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅が増加するので、装置全体が大きくなるのを抑制しながら高出力化を図ることができる。また、複数のコア片の各々が第1永久磁石から発生する磁束を磁極に集中させるように設定された磁化容易方向を有する磁性材料を含むことによって、第1永久磁石から発生する磁束が磁化容易方向に沿って磁極に集中し易くなるので、回転子と固定子との間のギャップにおけるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅をより確実に増加させることができる。これにより、装置全体が大きくなるのを抑制しながらより確実に高出力化を図ることができる。 In the rotating electrical machine according to the first aspect, as described above, the rotor has a plurality of core pieces respectively provided between the plurality of first permanent magnets, thereby allowing air between the plurality of first permanent magnets. Magnetic flux generated from the first permanent magnet via a plurality of core pieces arranged in the gap between the plurality of first permanent magnets, unlike the case where a substance (gap) having a low magnetic permeability is formed. Becomes easier to pass to the stator side. Thereby, since the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density in the gap between the rotor and the stator increases, it is possible to increase the output while suppressing the entire apparatus from becoming large. In addition, since each of the plurality of core pieces includes a magnetic material having an easy magnetization direction set so that the magnetic flux generated from the first permanent magnet is concentrated on the magnetic pole, the magnetic flux generated from the first permanent magnet is easily magnetized. Since it becomes easy to concentrate on the magnetic pole along the direction, the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density in the gap between the rotor and the stator can be increased more reliably. As a result, it is possible to increase the output more reliably while suppressing an increase in the size of the entire apparatus.
この発明の第2の局面による回転電機の製造方法は、複数の第1永久磁石の各々から発生する磁束を外周側に形成された磁極に集中させるように設定された磁化容易方向を有する磁性材料を含み、円周状に所定の間隔を隔てて内部に設けられた磁性材料を含む複数のコア片の所定の間隔に複数の第1永久磁石の各々を設けることにより、回転子を形成する工程と、ギャップを介して回転子の外周を取り囲むように固定子を形成する工程とを備える。 A method of manufacturing a rotating electrical machine according to a second aspect of the present invention includes a magnetic material having an easy magnetization direction set so as to concentrate a magnetic flux generated from each of a plurality of first permanent magnets on a magnetic pole formed on an outer peripheral side. And forming a rotor by providing each of a plurality of first permanent magnets at a predetermined interval of a plurality of core pieces including a magnetic material provided inside at a predetermined interval in a circumferential shape. And a step of forming a stator so as to surround the outer periphery of the rotor through the gap.
この第2の局面による回転電機の製造方法では、上記のように、円周状に所定の間隔を隔てて内部に設けられた磁性材料を含む複数のコア片の所定の間隔に複数の第1永久磁石の各々を設けることにより、回転子を形成する工程と、ギャップを介して回転子の外周を取り囲むように固定子を形成する工程とを備えることによって、複数の第1永久磁石の間に空気などの透磁率の低い物質(間隙部)が形成されている場合と異なり、複数の第1永久磁石の間の間隙部に配置された複数のコア片を介して第1永久磁石から発生する磁束が固定子側に通り易くなる。これにより、回転子と固定子との間のギャップにおけるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅が増加するので、装置全体が大きくなるのを抑制しながら高出力化を図ることが可能な回転電機を製造することができる。また、複数の第1永久磁石の各々から発生する磁束を外周側に形成された磁極に集中させるように設定された磁化容易方向を有する磁性材料を含む複数のコア片の所定の間隔に複数の第1永久磁石の各々を設けることにより、回転子を形成する工程を備えることによって、第1永久磁石から発生する磁束が磁化容易方向に沿って磁極に集中し易くなるので、回転子と固定子との間のギャップにおけるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅をより確実に増加させることができる。これにより、装置全体が大きくなるのを抑制しながらより確実に高出力化を図ることが可能な回転電機を製造することができる。 In the method of manufacturing a rotating electrical machine according to the second aspect, as described above, a plurality of first pieces are arranged at a predetermined interval of a plurality of core pieces including a magnetic material provided inside at a predetermined interval in a circumferential shape. By providing each of the permanent magnets, a step of forming a rotor and a step of forming a stator so as to surround the outer periphery of the rotor through a gap are provided between the plurality of first permanent magnets. Unlike the case where a substance (gap part) having low permeability such as air is formed, it is generated from the first permanent magnet via a plurality of core pieces arranged in the gap part between the plurality of first permanent magnets. Magnetic flux can easily pass through the stator. As a result, the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density in the gap between the rotor and the stator increases, so that the rotating electrical machine capable of achieving high output while suppressing the overall device from becoming large is provided. Can be manufactured. A plurality of core pieces including a magnetic material having an easy magnetization direction set so as to concentrate magnetic fluxes generated from each of the plurality of first permanent magnets on the magnetic poles formed on the outer peripheral side are arranged at a predetermined interval. Since each of the first permanent magnets is provided with a step of forming a rotor, the magnetic flux generated from the first permanent magnet is easily concentrated on the magnetic poles along the easy magnetization direction. The amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density in the gap between the two can be increased more reliably. As a result, it is possible to manufacture a rotating electrical machine that can increase the output more reliably while suppressing an increase in the size of the entire apparatus.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、図1〜図5を参照して、本発明の第1実施形態による回転電機100の構成について説明する。
(First embodiment)
First, with reference to FIGS. 1-5, the structure of the rotary
本発明の第1実施形態による回転電機100では、回転子に用いる永久磁石は、MMASPM(Magnetic Material Attached Surface Permanent Magnet)配列により配列されており、電動機(モータ)として機能するものとする。この回転電機100は、図1に示すように、固定子1および回転子2を備えている。固定子1は、固定子1と回転子2との間に存在するギャップGを介して、略円筒状の回転子2の外周を取り囲むように形成されている。固定子1は、固定子コア11および固定子巻線12を備えている。固定子巻線12は、固定子コア11のティース部11aに巻回されている。固定子コア11は、12個のティース部11aを有している。また、回転電機100では、固定子1の固定子巻線12に電流を流すことにより回転磁界が発生し、回転磁界により回転子2が周方向に回転するように構成されている。
In the rotating
回転子2は、シャフト21、第1永久磁石22、第2永久磁石23および回転子コア24を備えている。第2永久磁石23は、略円柱状のシャフト21の外周に沿って10個設けられている。
The
10個の第2永久磁石23の各々は、シャフト21の外周に形成されたスプライン溝21aに配置されている。また、第2永久磁石23は、図5に示すように、シャフト21の延びる方向に延びるように形成されている。また、第2永久磁石23は、図1に示すように、磁化方向がシャフト21の外側と内側とに交互に向くように、シャフト21(回転子2)の周方向に沿って等角度間隔(36度間隔)で配置されている。これにより、第2永久磁石23のそれぞれの磁化方向D0方向は、シャフト21の半径方向と略平行な方向となり、シャフト21の周方向に隣り合う第2永久磁石23の磁化方向は、互いに反対となる。また、周方向に隣り合う第2永久磁石23の間には、空間23aが形成されている。
Each of the ten second
第1永久磁石22は、略平板形状を有し、回転子2の内部に所定の間隔を隔てて設けられている。なお、第1永久磁石22は、第2永久磁石23と同じ個数(10個)設けられている。また、第1永久磁石22は、隣り合う第2永久磁石23の間で、かつ、第2永久磁石23の配置される位置よりも固定子1側(外側)に配置されている。また、第1永久磁石22は、隣り合う回転子コア24に挟まれるように配置されている。第1永久磁石22の磁化方向D1は、シャフト21(回転子2)の半径方向とは略垂直な方向である。また、シャフト21の周方向に隣り合う第1永久磁石22の磁化方向は、互いに反対となる。
The first
第1永久磁石22は、シャフト21の延びる方向に垂直な断面形状における短手方向に磁化方向が向くように着磁されている。着磁された第1永久磁石22は、回転子コア24に設けられた空隙部24a(図2参照)に挿入され、回転子コア24と接着されている。空隙部24aは、第2永久磁石23と同じ個数形成されている。なお、第1永久磁石22は、空隙部24aに挿入されて回転子コア24と接着された後に、磁化方向を有するように着磁されてもよい。
The first
回転子2は、第1永久磁石22を保持する外側構造体51および第2永久磁石23を保持する内側構造体52の2つの構造体を含む。内側構造体52は、外側構造体51の内周側に配置されている。外側構造体51は、第1永久磁石22および回転子コア24を含む。回転子コア24は、図2に示すように、回転子2の周方向に所定の間隔を隔てて配置された複数の回転子コア積層片241により構成されている。また、複数の回転子コア積層片241の各々は、図5に示すように、シャフト21の延びる方向(軸方向)に積層されている。回転子コア積層片241は、図2に示すように、第2永久磁石23の固定子1側であって、シャフト21の周方向に隣り合う第1永久磁石22の間に第2永久磁石23と同じ個数(10個)設けられている。なお、複数の回転子コア積層片241の間の空隙部24aには、第1永久磁石22が配置されている。
The
ここで、第1実施形態では、回転子コア積層片241は、回転子2の周方向に2分割された回転子コア積層片241aおよび回転子コア積層片241bを含んでいる。なお、回転子コア積層片241aおよび回転子コア積層片241bは、それぞれ、本発明の「第1コア片」および「第2コア片」の一例である。2つの回転子コア積層片241aおよび241bは、磁化容易方向(D2方向)を有する方向性電磁鋼板などの磁性材料(軟磁性体)からなる。また、2つの回転子コア積層片241aおよび241bの磁化容易方向(D2方向)は、回転子2の回転中心Oと回転子2の外周に現れる磁極の中心Pとを結ぶ直線に対して所定の角度φ傾斜している。これにより、第1永久磁石22および第2永久磁石23から発生した磁束は、2つの回転子コア積層片241aおよび241bの磁化容易方向(D2方向)に沿って、回転子2の外周に現れる磁極の中心Pに集中するように構成されている。
Here, in the first embodiment, the rotor core laminated
また、回転子コア積層片241の内周に隣接する第2永久磁石23と、回転子コア積層片241の周方向(両側方)に隣接する2つの第1永久磁石22とは、回転子コア積層片241側の磁極が相互に同一極となっている。
Further, the second
また、図1に示すように、回転子コア積層片241の開角は、角度αである。また、回転子2の周方向に隣り合う1つの第1永久磁石22と1つの回転子コア積層片241との合計の開角は、角度θpである。なお、開角の定義については、後述する。
Moreover, as shown in FIG. 1, the opening angle of the rotor core laminated
また、回転子コア積層片241aおよび241bは、図3に示すように、方向性電磁鋼板240から、磁化容易方向(D2方向)が回転子コア積層片241aおよび241bに対して所望の角度φだけ傾くように、ワイヤカットやプレス加工により切り出されることによって形成されている。そして、図4に示すように、切り出された回転子コア積層片241aおよび241bを順次積層することによって、回転子コア積層片241が形成されている。
In addition, as shown in FIG. 3, the rotor core laminated
また、回転子コア積層片241aおよび241bの各々には、半円形の貫通穴244が設けられている。この貫通穴244は、図2に示すように、回転子コア24(回転子コア積層片241aと回転子コア積層片241bとが連結された状態)においては、円形の貫通穴245となるように構成されている。また、回転子コア積層片241は、図1に示すように、貫通穴245に円筒形の支持部材25が取り付けられている。支持部材25は、鉄またはセラミックなどの材料からなる。
Each of the rotor core laminated
内側構造体52および外側構造体51は、図5に示すように、シャフト21の延びる方向の両端に配置されたブラケット26およびブラケット27により固定されている。なお、ブラケット26およびブラケット27は、本発明の「第1ブラケット」および「第2ブラケット」の一例である。
As shown in FIG. 5, the
また、ブラケット26および27は、丸棒状(円柱状)の支持部材25が係合される係合部である丸穴26aおよび27aを有する。ブラケット26のシャフト21側でかつ第2永久磁石23側には、シャフト21のスプライン溝21aの一方端部と係合可能な形状を有する係合部26bが形成されている。また、ブラケット27のシャフト21側でかつ第2永久磁石23側には、シャフト21のスプライン溝21aの他方端部と係合可能な形状を有する係合部27bが形成されている。なお、丸穴26aおよび27aは、本発明の「第2係合部」の一例である。なお、係合部26bおよび27bは、本発明の「第1係合部」の一例である。
The
また、ブラケット26は、シャフト21の一方端部から挿入可能に構成されている。これにより、シャフト21のスプライン溝21aの一方端部とブラケット26の係合部26bとが係合され、ブラケット26の丸穴26aに支持部材25が圧入または接着されるように構成されている。同様に、ブラケット27は、シャフト21の他方端部から挿入可能に構成されている。これにより、シャフト21のスプライン溝21aの他方端部とブラケット27の係合部27bとが係合され、ブラケット27の丸穴27aに支持部材25が圧入または接着されるように構成されている。
The
また、シャフト21の外周面に形成されたスプライン溝21aのシャフト21の延びる方向の長さは、第2永久磁石23のシャフト21の延びる方向の長さよりも大きく形成されている。
Further, the length of the
次に、図6を参照して、第1実施形態で用いるMMASPM配列が、従来のMFCSPM配列よりもギャップ磁束密度の基本波成分の振幅を増加させ易い原理について説明する。なお、MMASPM配列とは、図1に示すように、シャフト21のスプライン溝21aに隣り合うように配置された第1永久磁石22の間に回転子コア積層片241を配置する配列のことをいい、MFCSPM配列とは、シャフトのスプライン溝に隣り合うように配置された第1永久磁石の間に間隙部(空隙部)が形成された従来の配列のことをいう。また、図6に示す従来のMFCSPM配列では、第1永久磁石および第2永久磁石の起磁力をFm、固定子と回転子との間のギャップGの磁気抵抗をRm1、回転子の周方向に隣り合う第1永久磁石の間の磁気抵抗をRm2とする。また、従来のMFCSPM配列における磁気回路を構成する要素には、上記要素以外に第2永久磁石の内周に設けられた回転子コアも含まれるが、回転子コアの磁気抵抗は空気に比べて十分小さいので、ここでは無視する。
Next, with reference to FIG. 6, the principle that the MMA SPM array used in the first embodiment can easily increase the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density as compared with the conventional MFCSPM array will be described. As shown in FIG. 1, the MMA SPM arrangement means an arrangement in which the rotor core laminated
従来のMFCSPM配列では、図6に示すように、磁気回路において発生する磁束Φは、起磁力Fmを磁気抵抗の総和(Rm1+Rm2)で除算した値となる。したがって、固定子と回転子との間のギャップGの磁気抵抗Rm1と、隣り合う第1永久磁石の間の磁気抵抗Rm2との総和を小さくすることにより、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅を増加させることができる。ここで、固定子と回転子との間のギャップG長が一定ならギャップの磁気抵抗Rm1は一定とみなせるので、隣り合う第1永久磁石の間の磁気抵抗Rm2を小さくすれば、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅を増加させることができる。 In the conventional MFCSPM arrangement, as shown in FIG. 6, the magnetic flux Φ generated in the magnetic circuit is a value obtained by dividing the magnetomotive force Fm by the sum of the magnetic resistances (Rm1 + Rm2). Therefore, by reducing the sum of the magnetoresistance Rm1 of the gap G between the stator and the rotor and the magnetoresistance Rm2 between the adjacent first permanent magnets, the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density can be reduced. Can be increased. Here, if the gap G length between the stator and the rotor is constant, the magnetoresistance Rm1 of the gap can be regarded as constant. Therefore, if the magnetoresistance Rm2 between the adjacent first permanent magnets is reduced, the gap magnetic flux density The amplitude of the fundamental wave component can be increased.
しかしながら、従来のMFCSPM配列では、隣り合う第1永久磁石の間には、間隙部が形成されている。つまり、隣り合う第1永久磁石の間には、空気という透磁率の低い物質が存在している。このため、隣り合う第1永久磁石の間の磁気抵抗Rm2を小さくしにくいため、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅を増加させることが困難である。 However, in the conventional MFCSPM arrangement, a gap is formed between adjacent first permanent magnets. That is, a substance having a low magnetic permeability called air exists between the adjacent first permanent magnets. For this reason, since it is difficult to reduce the magnetic resistance Rm2 between the adjacent first permanent magnets, it is difficult to increase the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density.
これに対して、第1実施形態で用いているMMASPM配列では、隣り合う第1永久磁石の間には、透磁率の高い回転子コア積層片241を設けている。これにより、隣り合う第1永久磁石の間の磁気抵抗Rm2を従来のMFCSPM配列を用いた場合の磁気抵抗よりも小さくすることが可能である。その結果、磁気抵抗の総和(Rm1+Rm2)を従来のMFCSPM配列を用いた場合よりも小さくすることが可能であるので、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅を増加させることが可能である。
On the other hand, in the MMA SPM array used in the first embodiment, a rotor core laminated
次に、図7を参照して、第1実施形態で用いているMMASPM配列において、回転子コア積層片241の開角αの大きさによって、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅に最大値(ピーク値)が存在する理由について説明する。なお、説明を分かりやすくするために、以下では、回転子コア積層片241の開角αを変えても、第2永久磁石23により発生する磁束の量は一定であり、第2永久磁石23により発生する磁束の大きさは第1永久磁石22により発生する磁束の量に比べて十分小さいとみなす。この場合、固定子1と回転子2との間のギャップG中の磁束の総量は第1永久磁石22により発生する磁束の量と略等しくなる。
Next, referring to FIG. 7, in the MMASPM array used in the first embodiment, the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density is maximized by the magnitude of the opening angle α of the rotor core laminated piece 241 ( The reason why the (peak value) exists will be described. In order to make the explanation easy to understand, the amount of magnetic flux generated by the second
なお、図1に示すように、回転子コア積層片241の周方向における一方端面であって径方向における中心点をZ1とし、回転子コア積層片241の周方向における他方端面であって半径方向における中心点をZ2とする。また、第1永久磁石22の周方向における他方端面であって径方向における中心点をZ3とする。なお、第1永久磁石22の周方向における一方端面であって径方向における中心点は、Z2となる。このとき、1磁極範囲を構成する1対の回転子コア積層片241aおよび241bのなす開角αは、中心点Z1と回転中心Oとを結ぶ直線と、中心点Z2と回転中心Oとを結ぶ直線とがなす鋭角に等しい。また、1磁極(隣り合う第1永久磁石22と回転子コア積層片241)の開角θpは、中心点Z1と回転中心Oとを結ぶ直線と、中心点Z3と回転中心Oとを結ぶ直線とがなす鋭角に等しい。
In addition, as shown in FIG. 1, it is one end surface in the circumferential direction of the rotor core laminated
第1永久磁石22の形状が決定した場合には、第1永久磁石22から発生する磁束の量は、以下の式(1)〜式(3)により一意に定まる。式(1)は永久磁石のパーミアンスpを与える式であり、式(2)は第1永久磁石22の動作点における磁束密度Bdを与える式であり、式(3)は第1永久磁石22により発生する磁束Φ2を与える式である。なお、μ0は空気の透磁率、σおよびfは漏れ係数、Lmagは第1永久磁石22の磁路長、Amagは第1永久磁石22の磁路断面積、LgapはギャップG長、Agapはギャップの磁路断面積、Brは第1永久磁石22の残留磁束密度、bHcは第1永久磁石22の保磁力である。
When the shape of the first
ここで、ギャップ磁束密度の分布波形は一般的に台形波である。この分布波形の最大値Bgmは下記の式(4)で与えられる。なお、Acoreは、回転子コア積層片241のギャップG側の表面積である。
Here, the distribution waveform of the gap magnetic flux density is generally a trapezoidal wave. The maximum value B gm of this distributed waveform is given by the following equation (4). A core is the surface area of the rotor core laminated
式(1)〜式(4)から、第1永久磁石22が磁路方向に厚みの大きい形状になるほど、Lmag/Amagの値が大きくなるとともに、パーミアンスpが大きくなる。パーミアンスpが大きくなると、動作点における磁束密度Bdが増加し、ギャップ磁束密度の最大値Bgmが増加し、ギャップ磁束密度の分布波形が台形波であるので、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅も増加する。
From Expressions (1) to (4), the value of L mag / A mag increases and the permeance p increases as the first
ただし、第1永久磁石22が磁路方向に厚みの大きい形状になりすぎると、回転子コア積層片241の開角αが小さくなりすぎるため、ギャップ磁束密度の分布波形が鋭く尖ったピークをもつ三角波に変化する。その結果、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅Bg1が減少する。このことは、下記の式(5)により表現される。
However, if the first
ここで、割合ηは、回転子コア積層片241の開角αと、1磁極(隣り合う第1永久磁石22と回転子コア積層片241)の開角θpとを用いて下記の式(6)により定義される。式(6)において定義されるように、割合ηは、回転子2の周方向に隣り合う第1永久磁石22と回転子コア積層片241との両開角の合計角θpに対して、回転子コア積層片241の開角αの占める割合を示すものである。なお、割合ηは、本発明の「第1割合」の一例である。
The ratio η is the α opening angle of the rotor
このように、回転子コア積層片241の開角αに対し、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅にピーク値が存在することが判明した。
Thus, it has been found that there is a peak value in the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density with respect to the opening angle α of the rotor core laminated
次に、図1および図7〜図17を参照して、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅がピーク値になるときの回転子コア積層片241の開角αの値について磁界解析結果を用いて説明する。磁界解析では、図7に示すように、固定子1の固定子コア11を電磁鋼板からなる平滑円筒鉄心とした。また、ギャップG長を0.8mm、回転子2の外周半径R1を41.7mm、固定子1の内周半径R2を42.5mm、固定子1の外周半径R3を61mmとした。そして、式(6)により定義される割合ηと、下記の式(7)により定義される割合ζとを変化させた場合のギャップ磁束密度の基本波成分の振幅の変化を調べた。Rは、シャフト21の外周に設けられた第2永久磁石23の外周半径を示す。Lは、回転子2の径方向における第2永久磁石23の厚みを示す。下記の式(7)で定義されるように、割合ζは、回転子2の外周半径R1に対して回転子2の径方向における回転子コア積層片241の厚みの占める割合を示す。回転子コア積層片241の開角αと、1磁極の開角θpとを上式(6)に代入して求められる割合をηとする。また、シャフト21の外周に設けられた第2永久磁石23の外周半径Rを下記の式(7)に代入して求められる割合をζとする。なお、割合ζは、本発明の「第2割合」の一例である。
Next, referring to FIG. 1 and FIGS. 7 to 17, the magnetic field analysis result is used for the value of the open angle α of the rotor core laminated
図8に示すように、磁極数が6の場合、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅がピーク値となるときの割合ηの値は、約0.5以上約0.7以下の範囲に存在することが判明した。このことは、図9〜図11に示すように、磁極数8、10、12の場合でもピーク値となるときの割合ηの値は0.5以上0.7以下の範囲に存在しており、図12〜図14に示すように、第2永久磁石23の厚みLが3mm、6mm、9mmの場合でもピーク値となるときの割合ηの値は0.5以上0.7以下の範囲に存在している。また、図8〜図14に示すように、割合ζが変化してもピーク値となるときの割合ηの値は0.5以上0.7以下の範囲に存在している。また、R1〜R3が変化しても、ピーク値となるときの割合ηの値は0.5以上0.7以下の範囲に存在している。
As shown in FIG. 8, when the number of magnetic poles is 6, the value of the ratio η when the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density reaches the peak value is in the range of about 0.5 to about 0.7. Turned out to be. As shown in FIGS. 9 to 11, even when the number of magnetic poles is 8, 10, and 12, the value of the ratio η at the peak value is in the range of 0.5 to 0.7. As shown in FIGS. 12 to 14, the value of the ratio η at the peak value even when the thickness L of the second
以上のことより、割合ηを0.5以上0.7以下の範囲内の値に設定することにより、任意の割合ζ、磁極数、R1〜R3、Lに対して、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅をピーク値付近の値に設定することが可能であることがわかった。 From the above, by setting the ratio η to a value within the range of 0.5 to 0.7, the fundamental wave of the gap magnetic flux density for any ratio ζ, the number of magnetic poles, R1 to R3, L. It was found that the amplitude of the component can be set to a value near the peak value.
また、図8に示すように、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅がピーク値となるときの割合ηの値は、上記0.5以上0.7以下の範囲内で、割合ζの値に応じて変化することがわかった。また、図8〜図11に示すように、磁極数が変化してもギャップ磁束密度の分布はほとんど変化しないことがわかった。同様に、図12〜図14に示すように、Lが変化してもギャップ磁束密度の分布はほとんど変化しないことがわかった。つまり、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅がピーク値となるときの割合ηの値は、磁極数やLにはあまり依存しないことがわかった。なお、R1〜R3が変化しても、ギャップ磁束密度の分布はほとんど変化しないことがわかった。 Further, as shown in FIG. 8, the value of the ratio η when the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density reaches the peak value is the value of the ratio ζ within the range of 0.5 to 0.7. It turns out that it changes according to it. Further, as shown in FIGS. 8 to 11, it has been found that the distribution of the gap magnetic flux density hardly changes even when the number of magnetic poles is changed. Similarly, as shown in FIGS. 12 to 14, it was found that even when L changes, the distribution of the gap magnetic flux density hardly changes. That is, it has been found that the value of the ratio η when the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density reaches the peak value does not depend much on the number of magnetic poles and L. In addition, even if R1-R3 changed, it turned out that distribution of gap magnetic flux density hardly changes.
次に、図15〜図17を参照して、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅がピーク値となるときの割合ηの値と、割合ζの値との関係について説明する。なお、一例として、磁極数が10、Lが3mmの場合の磁界解析結果に基づいて説明する。また、図16は、図15に示したそれぞれの折れ線の近似曲線である。 Next, the relationship between the value of the ratio η and the value of the ratio ζ when the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density has a peak value will be described with reference to FIGS. As an example, a description will be given based on magnetic field analysis results when the number of magnetic poles is 10 and L is 3 mm. FIG. 16 is an approximate curve of each broken line shown in FIG.
図16に示すように、割合ζの大きさ(0.6、0.64、0.68、0.71、0.75、0.78)に関わらず、割合ηが略0.6の場合に、ピーク位置が得られることがわかった。また、ピーク位置を結ぶ曲線の近似式は、グラフの縦軸であるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅をBg1で表すと下記の式(8)で表現される。 As shown in FIG. 16, when the ratio η is approximately 0.6 regardless of the size of the ratio ζ (0.6, 0.64, 0.68, 0.71, 0.75, 0.78). It was found that a peak position was obtained. Further, the approximate expression of the curve connecting the peak positions, expressed the amplitude of the fundamental wave component in the gap magnetic flux density is a vertical axis of the graph in B g1 is represented by the formula (8) below.
また、図17に示すように、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅がピーク値の割合ηと割合ζとの関係を示す結果より、割合ηを略0.6に設定することにより、任意の割合ζ、磁極数、R1〜R3、Lに対して、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅をピーク値に近づけることが可能であることがわかった。 Further, as shown in FIG. 17, the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density shows a relationship between the ratio η of the peak value and the ratio ζ. It was found that the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density can be made close to the peak value with respect to the ratio ζ, the number of magnetic poles, R1 to R3, and L.
なお、2つの割合ηと割合ζとは、図17に示す折れ線グラフの近似式である下記の式(9)によって表現される。下記の式(9)に従って割合ηおよび割合ζを設定することにより、任意の磁極数、R1〜R3、Lに対し、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅をピーク値にすることが可能である。 Note that the two ratios η and ζ are expressed by the following formula (9), which is an approximate expression of the line graph shown in FIG. By setting the ratio η and the ratio ζ according to the following equation (9), the amplitude of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density can be set to the peak value for any number of magnetic poles, R1 to R3, L. .
上記のように、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅を最大(ピーク値)にするための2つの割合η、割合ζを決定する手順としては次のとおりである。まず、第2永久磁石23の外周半径Rと回転子2の外周半径R1より、上式(7)に従い割合ζを計算する。次に、上式(9)に従い割合ηを計算する。これらの結果から、割合ζの値に対する割合ηの最適な値が定まる。最後に、求めた割合ηの値を上式(8)に代入することにより、割合ζの値に対するギャップ磁束密度の基本波成分の振幅のピーク値が求まる。
As described above, the procedure for determining the two ratios η and ζ to maximize the amplitude (peak value) of the fundamental wave component of the gap magnetic flux density is as follows. First, the ratio ζ is calculated from the outer peripheral radius R of the second
第1実施形態では、上記のように、回転子2が複数の第1永久磁石22の間にそれぞれ設けられた複数の回転子コア積層片241を有することによって、複数の第1永久磁石22の間に空気などの透磁率の低い物質(間隙部)が形成されている場合と異なり、複数の第1永久磁石22の間の間隙部に配置された複数の回転子コア積層片241を介して第1永久磁石22から発生する磁束が固定子1側に通り易くなる。これにより、固定子1と回転子2との間のギャップGにおけるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅が増加するので、装置全体が大きくなるのを抑制しながら高出力化を図ることができる。また、複数の回転子コア積層片241(241a、241b)の各々が、第1永久磁石22から発生する磁束を磁極に集中させるように設定された磁化容易方向を有する方向性電磁鋼板(磁性材料)を含むことによって、第1永久磁石22から発生する磁束が方向性電磁鋼板の磁化容易方向に沿って磁極に集中し易くなるので、固定子1と回転子2との間のギャップGにおけるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅をより確実に増加させることができる。これにより、より確実に装置全体が大きくなるのを抑制しながら高出力化を図ることができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、複数の回転子コア積層片241の各々を、回転子2の軸方向に積層することによって、1つの回転子コア積層片241のみを設ける場合と比べて、複数の回転子コア積層片241を設ける分、第1永久磁石22および第2永久磁石23から発生する磁束をより確実に磁化容易方向へ導くことができる。
In the first embodiment, as described above, each of the plurality of rotor core laminated
また、第1実施形態では、上記のように、回転子コア積層片241aおよび241bの各々の磁化容易方向を磁化方向が集中するように回転子2の回転中心Oから半径方向に延びる直線に対して所定の角度φ傾斜させることによって、第1永久磁石22および第2永久磁石23から発生する磁束が回転子2の外周に現れる磁極の中心Pに向かって集中し易くなるとともに、磁極の中心P以外の方向へ向かう磁束の量が減るので、固定子1と回転子2との間のギャップGにおけるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅をより確実に増加させることができる。これにより、回転子コア積層片241の回転子2の外周側における境界部での漏れ磁束の割合を低減することができる。その結果、回転子2の外周から固定子1の内周へ進む磁束の割合が増加することにより、固定子巻線12と鎖交する磁束が増加するので、より回転電機100の高出力化を図ることができる。
In the first embodiment, as described above, the easy magnetization direction of each of the rotor core laminated
また、第1実施形態では、上記のように、複数の第2永久磁石23の磁化方向が回転子2の半径方向に対して略平行な方向であり、隣接する第2永久磁石23の磁化方向が互いに反対であり、回転子コア積層片241に隣接する第1永久磁石22と2つの第2永久磁石23のそれぞれが有する回転子コア積層片241側の磁極が相互に同一極であることによって、第1永久磁石22と2つの第2永久磁石23との両方から発生する磁束を回転子コア積層片241側に導くことができる。
In the first embodiment, as described above, the magnetization directions of the plurality of second
また、第1実施形態では、上記のように、シャフト21の外周に設けられたスプライン溝21aに第2永久磁石23が配置されることによりシャフト21と第2永久磁石23とを連結するとともに、回転子コア積層片241が第1永久磁石22を保持することにより回転子コア積層片241と第1永久磁石22とを連結することによって、シャフト21と第2永久磁石23とを容易に固定することができるとともに、回転子コア積層片241と第1永久磁石22とを容易に固定することができる。
Moreover, in 1st Embodiment, while connecting the
また、第1実施形態では、上記のように、シャフト21の延びる方向における回転子コア積層片241の一方端部と第1永久磁石22の一方端部とに固定されたブラケット26と、シャフト21の延びる方向における回転子コア積層片241の他方端部と第1永久磁石22の他方端部とに固定されたブラケット27とを有することによって、ブラケット26とブラケット27とにより回転子2を強固に保持することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、ブラケット26およびブラケット27に、シャフト21の外周に設けられたスプライン溝21aと係合する係合部26bおよび27bを設けることによって、係合部26bおよび27bにおいて、容易に、ブラケット26およびブラケット27とシャフト21とを係合させることができる。
In the first embodiment, as described above, the engaging
また、第1実施形態では、上記のように、ブラケット26およびブラケット27に、支持部材25と係合する丸孔36aおよび27aを設けることによって、容易に、ブラケット26およびブラケット27と支持部材25とを係合させることができる。
In the first embodiment, as described above, by providing the
また、第1実施形態では、上記のように、周方向に所定の間隔を隔てて設けられた回転子コア積層片241と、第1永久磁石22との両開角の合計角θpに対して回転子コア積層片241の開角αの占める割合ηを0.5以上0.7以下にすることによって、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅をピーク値付近の値に近づけることができる。
Further, in the first embodiment, as described above, with respect to the total angle θ p of both opening angles of the rotor core laminated
また、第1実施形態では、上記のように、周方向に所定の間隔を隔てて設けられた回転子コア積層片241と、第1永久磁石22との両開角の合計角θpに対して回転子コア積層片241の開角αの占める割合ηを略0.6にすることによって、ギャップ磁束密度の基本波成分の振幅をピーク値付近の値により近づけることができる。
Further, in the first embodiment, as described above, with respect to the total angle θ p of both opening angles of the rotor core laminated
また、第1実施形態では、上記のように、周方向に所定の間隔を隔てて設けられた回転子コア積層片241と第1永久磁石22との両開角の合計角θpに対して回転子コア積層片241の開角αの占める割合ηと、回転子2の半径に対して回転子2の径方向における回転子コア積層片241の厚みの占める割合ζとをギャップG中の磁束密度の基本波振幅が最大となるように設定することによって、固定子1と回転子2との間のギャップGにおけるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅が増加するので、容易に、回転電機100の高出力化を図ることができる。
In the first embodiment, as described above, with respect to the total angle θ p of both opening angles of the rotor core laminated
また、第1実施形態では、上記のように、回転子2の周方向に隣り合う第1永久磁石22と回転子コア積層片241との両開角の合計角θpに対して、回転子コア積層片241の開角αの占める割合をηとするとともに、回転子2の外周半径R1に対して回転子2の径方向における回転子コア積層片241の厚みの占める割合をζとした場合に、割合ηと割合ζとをη=−3.5188×ζ3+3.3628×ζ2+0.8094×ζ−0.3794の関係式を満たすように設定することによって、関係式を満たすように割合ηと割合ζとを設定するだけで容易にギャップ磁束密度の基本波の振幅をピーク値付近の値により確実に近づけることができる。
In the first embodiment, as described above, with respect to the total angle θ p of both open angles of the first
(第2実施形態)
次に、図18を参照して、本発明の第2実施形態による回転電機200について説明する。この第2実施形態では、複数の回転子コア積層片241が所定の間隔を隔てて分離して配置された第1実施形態とは異なり、複数の回転子コア積層片241が回転子コア34によって互いに接続された例について説明する。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 18, the rotary
この第2実施形態では、図18に示すように、回転電機200の回転子コア44は、回転子コア24および回転子コア34を含んでいる。回転子コア34は、無方向性電磁鋼板をワイヤカットやプレス加工などを行うことにより形成されている。回転子コア34は、隣接する回転子コア片341どうしが連結部342により互いに連結するように構成されている。また、回転子コア24は、方向性電磁鋼板をワイヤカットやプレス加工により形成されている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 18, the
また、回転子コア34の外形形状は、回転子コア積層片241を周方向に一定間隔で精度良く並べるための位置基準として利用することが可能である。これにより、回転子コア積層片241の貫通穴245の形状のみを位置基準として利用する上記第1実施形態の回転子2に比べて、回転子の組み立て精度を向上させることが可能である。
Further, the outer shape of the
また、回転子コア34の1磁極を構成する回転子コア片341と、回転子コア24の1磁極を構成する回転子コア積層片241とは、互いの磁極中心が一致するように構成されている。具体的には、丸棒状(円柱状)の支持部材25が貫通する穴35aと穴245とが一致するするとともに、第1永久磁石22を保持する凹部34aと凹部24aとが一致し、かつ、回転子コア34と回転子コア24との内周および外周が一致するように積層されるように構成されている。また、回転子コア44の回転子コア24の合計厚みと、回転子コア34の厚みとの比は、1:3になるように構成されている。
In addition, the
なお、第2実施形態のその他の構成および効果は、上記第1実施形態と同様である。 In addition, the other structure and effect of 2nd Embodiment are the same as that of the said 1st Embodiment.
(第3実施形態)
次に、図19〜図21を参照して、本発明の第3実施形態による回転電機300について説明する。この第3実施形態では、回転子コア積層片の磁化容易方向が回転子の回転中心から半径方向に延びる直線に対して所定の角度傾斜するように構成された第1実施形態とは異なり、回転子コア積層片の磁化容易方向が回転子の半径方向と略平行方向の場合について説明する。
(Third embodiment)
Next, with reference to FIGS. 19-21, the rotary
この第3実施形態では、図19に示すように、回転電機300の外側構造体61は、第1永久磁石22および回転子コア54を含む。回転子コア54は、図20に示すように、複数の回転子コア積層片541と円筒状部材542とを含む。なお、回転子コア積層片541は、本発明の「コア片」の一例である。また、回転子コア積層片541の各々は、図19に示すように、回転子3の周方向に一定の間隔を隔てて配置されている。また、回転子コア積層片541を構成する方向性電磁鋼板の磁化容易方向は、回転子3の半径方向と略平行な方向(D3方向)である。また、回転子コア積層片541の断面形状は、略台形形状である。
In the third embodiment, as shown in FIG. 19, the
また、回転子コア積層片541は、複数枚の方向性電磁鋼板の磁化容易方向を一致させながら積層した後に、積層された方向性電磁鋼板をワイヤカットやプレス機によって加工することにより、断面形状が略台形状となるように形成されている。なお、回転子コア積層片541の積層方向は、回転子3の周方向であってもよいし、回転子3の軸方向であってもよい。
The rotor core laminated
円筒状部材542は、回転子コア積層片541の外周に設けられている。回転子コア積層片541の各々は、円筒状部材542により互いに連結されるように構成されている。円筒状部材542は、肉厚の薄い略円筒形状からなるとともに、ステンレス系の鋼管のように機械強度が高い部材などからなる。また、円筒状部材542をアモルファス箔帯を円筒状に巻いて半径方向に積層してもよいし、圧粉磁心により構成してもよい。
The
また、図21に示すように、回転子コア積層片541、第1永久磁石22および第2永久磁石23のシャフト21の延びる方向の両端部には、ブラケット36およびブラケット37が設けられている。なお、ブラケット36およびブラケット37は、本発明の「第1ブラケット」および「第2ブラケット」の一例である。
As shown in FIG. 21,
また、ブラケット36は、シャフト21のスプライン溝21aの一方端部から挿入されることにより、ブラケット36の係合部36bにおいて、ブラケット36と、回転子コア積層片541の一方端部、第1永久磁石22および第2永久磁石23の一方端部とが係合されるように構成されている。また、ブラケット37は、シャフト21のスプライン溝21aの他方端部から挿入されることにより、ブラケット37の係合部37bにおいて、ブラケット37と、回転子コア積層片541の他方端部、第1永久磁石22および第2永久磁石23の他方端部とが係合されるように構成されている。なお、係合部36bおよび係合部37bは、本発明の「第1係合部」の一例である。
Further, the
なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining configuration of the third embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
第3実施形態では、上記のように、複数の回転子コア積層片541の各々の磁化容易方向が回転子3の半径方向と略平行な方向へ向かう方向を有することによって、第1永久磁石22および第2永久磁石23から発生する磁束が回転子3の半径方向と略平行な方向へ通り易くなるので、固定子1と回転子3との間のギャップGにおけるギャップ磁束密度の基本波成分の振幅を増加させることができる。これにより、回転子3の外周から固定子1の内周へ進む磁束の割合が増加することにより、固定子巻線12と鎖交する磁束が増加するので、より回転電機300の高出力化を図ることができる。
In the third embodiment, as described above, the easy magnetization direction of each of the plurality of rotor core laminated
また、第3実施形態では、上記のように、円筒状部材542が鋼管を含むことによって、鋼管を含む円筒状部材542により回転子2の回転方向(周方向)に対する機械的強度を向上させることができる。また、回転子3が回転駆動する際に、回転子コア積層片541の各々が遠心力またはトルクにより飛散する危険度を低減することができる。
In the third embodiment, as described above, when the
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、本発明の回転電機をモータとして機能させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転電機を発電機として機能させてもよい。 For example, in the first to third embodiments, the example in which the rotating electrical machine of the present invention functions as a motor is shown, but the present invention is not limited to this. For example, you may make a rotary electric machine function as a generator.
また、上記第1〜第3実施形態では、磁化容易方向を有する磁性材料の一例として方向性電磁鋼板を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、磁化容易方向を有する磁性材料であれば、方向性電磁鋼板以外の磁性材料でもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the grain-oriented electrical steel plate was shown as an example of the magnetic material which has a magnetization easy direction, this invention is not limited to this. For example, a magnetic material other than a grain-oriented electrical steel sheet may be used as long as it has a magnetic easy direction.
また、上記第1〜第3実施形態では、回転子コア積層片を2分割する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転子コア積層片を3分割以上に分割してもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the example which divides a rotor core laminated piece into 2 was shown, this invention is not limited to this. For example, the rotor core laminated piece may be divided into three or more parts.
また、上記第1〜第3実施形態では、回転子コア積層片を回転子の周方向に沿って分割する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転子コア積層片を回転子の半径方向に沿って分割してもよい。 Moreover, although the example which divides | segments a rotor core laminated piece along the circumferential direction of a rotor was shown in the said 1st-3rd embodiment, this invention is not limited to this. For example, the rotor core laminated piece may be divided along the radial direction of the rotor.
また、上記第1〜第3実施形態では、回転子コア積層片を回転子の軸方向に積層する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転子コア積層片を積層せずに1つの回転子コア積層片のみを設けてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the example which laminates | stacks a rotor core laminated piece on the axial direction of a rotor was shown, this invention is not limited to this. For example, you may provide only one rotor core lamination piece, without laminating | stacking a rotor core lamination piece.
また、第1〜第3実施形態では、10個の回転子コア積層片を配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、本発明では、10個以外の個数の回転子コア積層片を配置してもよい。 Moreover, although the example which arrange | positions 10 rotor core lamination | stacking pieces was shown in 1st-3rd embodiment, this invention is not limited to this. For example, in the present invention, a number of rotor core laminate pieces other than 10 may be arranged.
また、第1および第2実施形態では、磁化容易方向を有する回転子コア積層片に貫通穴を設けて、貫通穴に丸棒状(円柱状)の支持部材を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、回転子コア積層片に貫通穴を設けなくてもよい。 In the first and second embodiments, an example in which a through hole is provided in a rotor core laminated piece having an easy magnetization direction and a round bar (columnar) support member is provided in the through hole has been described. Is not limited to this. In the present invention, it is not necessary to provide a through hole in the rotor core laminated piece.
また、第1実施形態では、回転子コア積層片の各々が非接触の状態になるように所定の間隔を隔てて配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転子コア積層片の各々を接続するように構成してもよい。 Moreover, although 1st Embodiment showed the example arrange | positioned at predetermined intervals so that each of rotor core lamination | stacking piece may be in a non-contact state, this invention is not limited to this. For example, you may comprise so that each of a rotor core laminated piece may be connected.
また、上記第2実施形態では、回転子コア24の厚みと、回転子コア34の厚みとの比が1:3になるように構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転子コア24の厚みと、回転子コア34の厚みとの比が1:3以外の比になるように構成してもよい。また、回転子コア44を単位構造として、任意の数の回転子コア44を積層してもよい。
Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the example comprised so that ratio of the thickness of the
1 固定子
2、3 回転子
21 シャフト(回転軸)
22 第1永久磁石
23 第2永久磁石
25 支持部材
26、36 ブラケット(第1ブラケット)
26a、27a 丸穴(第2係合部)
26b、27b、36b、37b 係合部(第1係合部)
27、37 ブラケット(第2ブラケット)
100、200、300 回転電機
241、541 回転子コア積層片(コア片)
241a 回転子コア積層片(第1コア片)
241b 回転子コア積層片(第2コア片)
542 円筒状部材
1
22 1st
26a, 27a Round hole (second engaging part)
26b, 27b, 36b, 37b engaging portion (first engaging portion)
27, 37 Bracket (second bracket)
100, 200, 300 Rotating
241a Rotor core laminated piece (first core piece)
241b Rotor core laminated piece (second core piece)
542 Cylindrical member
Claims (18)
ギャップを介して前記回転子の外周を取り囲む固定子とを備え、
前記回転子は、前記回転子の内部に周方向に所定の間隔を隔てて設けられた複数の第1永久磁石と、前記複数の第1永久磁石の間にそれぞれ設けられて外周側に磁極が形成された複数のコア片とを有し、
前記複数の第1永久磁石の磁化方向は、前記回転子の半径方向に対して略垂直な方向であり、
隣接する前記第1永久磁石の磁化方向は、互いに反対であり、
前記複数のコア片の各々は、前記第1永久磁石から発生する磁束を前記磁極に集中させるように設定された磁化容易方向を有する磁性材料を含む、回転電機。 A rotor having an outer periphery;
A stator surrounding the outer periphery of the rotor via a gap,
The rotor is provided between the plurality of first permanent magnets provided at a predetermined interval in the circumferential direction inside the rotor and the plurality of first permanent magnets, and a magnetic pole is provided on the outer peripheral side. A plurality of core pieces formed,
The magnetization directions of the plurality of first permanent magnets are directions substantially perpendicular to the radial direction of the rotor,
The magnetization directions of the adjacent first permanent magnets are opposite to each other;
Each of the plurality of core pieces includes a magnetic material having an easy magnetization direction set so that a magnetic flux generated from the first permanent magnet is concentrated on the magnetic pole.
前記第1コア片および前記第2コア片の各々の磁化容易方向は、磁化方向が集中するように設定された方向を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機。 Each of the plurality of core pieces includes a first core piece and a second core piece divided in a circumferential direction of the rotor,
4. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the easy magnetization directions of the first core piece and the second core piece each have a direction set so that the magnetization directions are concentrated. 5.
前記複数の第2永久磁石の磁化方向は、前記回転子の半径方向に対して略平行な方向であり、
隣接する前記第2永久磁石の磁化方向は、互いに反対であり、
前記コア片に隣接する前記第1永久磁石と2つの前記第2永久磁石のそれぞれが有する前記コア片側の磁極は、相互に同一極である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転電機。 The rotor includes a plurality of second permanent magnets that are respectively arranged on the rotation center side of the plurality of core pieces and provided at predetermined intervals in the circumferential direction,
The magnetization directions of the plurality of second permanent magnets are directions substantially parallel to the radial direction of the rotor,
The magnetization directions of the adjacent second permanent magnets are opposite to each other;
The magnetic pole of the said core piece side which each of the said 1st permanent magnet adjacent to the said core piece and two said 2nd permanent magnets has the same pole mutually, The claim | item 1 of any one of Claims 1-6. Rotating electric machine.
前記シャフトの外周に設けられた溝に前記第2永久磁石が配置されることにより、前記シャフトと前記第2永久磁石とは、連結されており、
前記コア片が前記第1永久磁石を保持することにより、前記コア片と前記第1永久磁石とは、連結されている、請求項7に記載の回転電機。 The rotor is provided on a side opposite to the stator of the second permanent magnet, and has a shaft having an outer periphery;
By arranging the second permanent magnet in a groove provided on the outer periphery of the shaft, the shaft and the second permanent magnet are connected,
The rotating electrical machine according to claim 7, wherein the core piece and the first permanent magnet are connected by the core piece holding the first permanent magnet.
前記第1ブラケットおよび前記第2ブラケットには、前記支持部材と係合する第2係合部が設けられている、請求項9または10に記載の回転電機。 The rotor has a support member provided so as to penetrate the rotation direction of the core piece,
The rotating electrical machine according to claim 9 or 10, wherein the first bracket and the second bracket are provided with a second engagement portion that engages with the support member.
ギャップを介して前記回転子の外周を取り囲むように固定子を形成する工程とを備える、回転電機の製造方法。 A magnetic material having an easy magnetization direction set so as to concentrate the magnetic flux generated from each of the plurality of first permanent magnets on the magnetic pole formed on the outer peripheral side, and is arranged at a predetermined interval in a circumferential shape; Forming a rotor by providing each of the plurality of first permanent magnets at the predetermined interval of a plurality of core pieces including the magnetic material provided; and
Forming a stator so as to surround the outer periphery of the rotor via a gap.
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