JP2013219847A - Rotor of rotary electric machine - Google Patents

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慎吾 相馬
Eiji Shirato
英治 白土
Tomotaka Iki
友貴 壱岐
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor of a rotary electric machine that can suppress demagnetization of a permanent magnet for a magnetic gap while reducing the consumption of a heavy rare-earth element.SOLUTION: A permanent magnet 31 includes a high holding power portion 33 which has higher holding force at a corner portion than any other portions. In each magnet insertion hole 25, two permanent magnets 31, 31 are arranged abutting against each other. The two permanent magnets 31, 31 arranged in the magnet insertion hole 25 have an abutting surface 35 arranged opposite a magnetic gap formed by a swollen portion 29.

Description

本発明は、永久磁石を備えた回転電機のロータに関する。   The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine provided with a permanent magnet.

従来から、回転電機のロータ内部に永久磁石を埋め込んだIPMモータが知られている。この回転電機の使用時に反磁界が永久磁石に加わると、永久磁石が減磁して磁力が低下してしまうことから、磁石全体にDyやTb等の重希土類元素を含有させることにより、高保磁力化が図られている。しかしながら、保磁力と磁束密度とはトレードオフの関係にあるため、磁石全体に重希土類元素を含有させると、保磁力が高くなる一方で、磁束密度が低下するため、出力トルクが低下してしまう。しかも、この場合、重希土類元素は高価であるため、製造コストが増大してしまう。   Conventionally, an IPM motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor of a rotating electrical machine is known. If a demagnetizing field is applied to the permanent magnet during use of this rotating electric machine, the permanent magnet will be demagnetized and the magnetic force will be reduced. It is planned. However, since the coercive force and the magnetic flux density are in a trade-off relationship, when a heavy rare earth element is contained in the entire magnet, the coercive force is increased while the magnetic flux density is decreased, resulting in a decrease in output torque. . In addition, in this case, since the heavy rare earth element is expensive, the manufacturing cost increases.

これに対し、特許文献1に記載の回転電機では、永久磁石のステータと対向する表面の一部に重希土類元素を塗布し、表面から内部に向かうに従って保持力が減少するように構成することで、最適な保持力分布を持たせる構造を提案している。   On the other hand, in the rotating electrical machine described in Patent Document 1, heavy rare earth elements are applied to a part of the surface of the permanent magnet that faces the stator, and the holding force is reduced from the surface toward the inside. A structure that has an optimal distribution of holding force is proposed.

ところで、IPMモータでは、磁石挿入孔に配置された永久磁石を固定するために、磁石挿入孔の周縁の一部が膨らむように膨出部を形成し、膨出部を充填材の注入口として膨出部から樹脂等の充填材を注入することで、磁石挿入孔内に永久磁石を固定する技術も知られている。   By the way, in the IPM motor, in order to fix the permanent magnet arranged in the magnet insertion hole, a bulging part is formed so that a part of the periphery of the magnet insertion hole swells, and the bulging part is used as an inlet for the filler. A technique is also known in which a permanent magnet is fixed in a magnet insertion hole by injecting a filler such as resin from a bulging portion.

特開2012‐4147号公報JP 2012-4147 A

しかしながら、磁石挿入孔に膨出部が形成されたIPMモータでは、膨出部が磁気空隙となって永久磁石に略垂直に作用する反磁界に対して磁気抵抗が大きくなってしまい、永久磁石の磁気空隙に対向する箇所では、磁気抵抗の逆数で表されるパーミアンスが小さくなってしまう。即ち、図6に示すように、永久磁石131に略垂直に作用する反磁界(図中、矢印)に対して、膨出部129が磁気空隙となって、永久磁石131のうち、図中、斜線部で示す磁気空隙に対向する箇所Xでは、磁気抵抗の逆数で表されるパーミアンスが小さくなってしまう。   However, in an IPM motor in which a bulging portion is formed in the magnet insertion hole, the bulging portion becomes a magnetic gap, and the magnetic resistance increases against a demagnetizing field that acts substantially perpendicularly to the permanent magnet. At a location facing the magnetic gap, the permeance represented by the reciprocal of the magnetic resistance is reduced. That is, as shown in FIG. 6, the bulging portion 129 becomes a magnetic gap with respect to a demagnetizing field (arrow in the figure) acting substantially perpendicular to the permanent magnet 131, and the permanent magnet 131 in the figure At a location X facing the magnetic gap indicated by the hatched portion, the permeance represented by the reciprocal of the magnetic resistance is reduced.

図7は、縦軸に磁束密度(B(T))、横軸に保持力(−H(A/m))として、永久磁石の減磁曲線とパーミアンス線を示すグラフである。
永久磁石の動作点は、減磁曲線とパーミアンス線の交点で決まるが、ステータに電流を印加すると永久磁石に反磁界が作用し、矢印Aで示すようにパーミアンス線が負の方向に移動して屈曲点に近づく。このとき、永久磁石におけるパーミアンスが小さい箇所ではパーミアンス線の傾き(パーミアンス係数)がねるように矢印Bで示す方向に傾くので、屈曲点を越えて磁束密度が急激に小さくなるおそれがある。例えば、温度T1で電流を印加した場合、パーミアンスが大きい箇所B1では屈曲点を越えず、パーミアンスが中程度の箇所B2では屈曲点に至り、パーミアンスが小さい箇所B3では屈曲点を越えて磁束密度が急激に小さくなっている。このように永久磁石の一部において一旦屈曲点を越えて磁束密度が低下してしまった場合、反磁界の作用がなくなった際にも、永久磁石の磁束密度が元の磁束密度より低下してしまう。すなわち、永久磁石が減磁してしまう。
FIG. 7 is a graph showing a demagnetization curve and a permeance line of a permanent magnet, where the vertical axis represents magnetic flux density (B (T)) and the horizontal axis represents coercive force (-H (A / m)).
The operating point of the permanent magnet is determined by the intersection of the demagnetization curve and the permeance line. When a current is applied to the stator, a demagnetizing field acts on the permanent magnet, and the permeance line moves in the negative direction as shown by arrow A. Approach the inflection point. At this time, in the portion where the permeance of the permanent magnet is small, the permeance line is inclined in the direction indicated by the arrow B so that the inclination of the permeance line (permeance coefficient) is twisted. For example, when a current is applied at temperature T1, the bending point does not exceed the bending point at the point B1 where the permeance is large, reaches the bending point at the point B2 where the permeance is medium, and the magnetic flux density exceeds the bending point at the point B3 where the permeance is small. It is getting smaller rapidly. In this way, when the magnetic flux density once decreases beyond the bending point in a part of the permanent magnet, the magnetic flux density of the permanent magnet is lower than the original magnetic flux density even when the demagnetizing field action is lost. End up. That is, the permanent magnet is demagnetized.

これに対して、図7に示す高保持力部の減磁曲線は、保持力が大きいことから、パーミアンスが小さい箇所B3´においても屈曲点を越えず減磁が発生しないが、上記したように、磁石全体に重希土類元素を含有させると製造コストが増大してしまう。   On the other hand, since the demagnetization curve of the high coercive force portion shown in FIG. 7 has a large coercive force, demagnetization does not occur at the point B3 ′ where the permeance is small and does not exceed the bending point. If the rare earth element is contained in the whole magnet, the manufacturing cost increases.

従って、重希土類元素の含有量を少なくしつつ、永久磁石のパーミアンスの低い箇所で減磁を抑制することが回転電機で大きなトルクを発生させるために重要となる。   Therefore, it is important to reduce the demagnetization at a location where the permeance of the permanent magnet is low while reducing the content of the heavy rare earth element in order to generate a large torque in the rotating electrical machine.

特許文献1に記載の回転電機において、磁石挿入孔の周縁の一部に膨出部を形成した場合、膨出部が磁気空隙となって永久磁石の磁気空隙に対向する箇所でパーミアンスが低下し減磁してしまうおそれがある。   In the rotating electrical machine described in Patent Document 1, when the bulging portion is formed at a part of the periphery of the magnet insertion hole, the bulging portion becomes a magnetic gap, and the permeance decreases at a position facing the magnetic gap of the permanent magnet. There is a risk of demagnetization.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、重希土類元素の使用量を減らしつつ、磁気空隙に対して永久磁石の減磁を抑制することのできる回転電機のロータを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotor for a rotating electrical machine that can suppress demagnetization of a permanent magnet with respect to a magnetic gap while reducing the amount of heavy rare earth elements used. Is to provide.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、
ロータコア(例えば、後述の実施形態におけるロータコア21)と、
前記ロータコアに形成された複数の磁石挿入孔(例えば、後述の実施形態における磁石挿入孔25)と、
前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石(例えば、後述の実施形態における永久磁石31)と、を備えた回転電機(例えば、後述の実施形態における回転電機10)のロータ(例えば、後述の実施形態におけるロータ20)であって、
前記永久磁石は、角部において、他部よりも保持力の高い高保持力部(例えば、後述の実施形態における高保持力部33)を有し、
各々の前記磁石挿入孔には、複数の前記永久磁石が互いに当接して配置されており、
各々の前記磁石挿入孔の外周側壁部あるいは内周側壁部の一部には、軸方向から見て前記磁石挿入孔の周縁の一部が膨らむように膨出部(例えば、後述の実施形態における膨出部29)が形成され、該記磁石挿入孔と該磁石挿入孔に配置された前記複数の永久磁石との間に前記膨出部により磁気空隙が形成されており、
前記磁石挿入孔に配置された前記複数の永久磁石は、前記磁気空隙に対向する箇所に前記複数の永久磁石の当接面(例えば、後述の実施形態における当接面35)が配置されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1
A rotor core (for example, a rotor core 21 in an embodiment described later);
A plurality of magnet insertion holes (for example, a magnet insertion hole 25 in an embodiment described later) formed in the rotor core;
A rotor (for example, a later-described embodiment) of a rotating electrical machine (for example, a rotating electrical machine 10 in a later-described embodiment) provided with a permanent magnet (for example, a permanent magnet 31 in a later-described embodiment) inserted into the magnet insertion hole. Rotor 20) of
The permanent magnet has a high holding force portion (for example, a high holding force portion 33 in an embodiment described later) having a higher holding force than the other portions at the corners,
In each of the magnet insertion holes, a plurality of the permanent magnets are arranged in contact with each other,
A bulging portion (for example, in an embodiment described later) is formed on a part of the outer peripheral side wall portion or the inner peripheral side wall portion of each magnet insertion hole so that a part of the peripheral edge of the magnet insertion hole bulges when viewed from the axial direction. A bulging portion 29) is formed, and a magnetic gap is formed by the bulging portion between the magnet insertion hole and the plurality of permanent magnets disposed in the magnet insertion hole;
In the plurality of permanent magnets arranged in the magnet insertion holes, contact surfaces of the plurality of permanent magnets (for example, contact surfaces 35 in the embodiments described later) are disposed at locations facing the magnetic gap. It is characterized by that.

請求項2に係る発明は、請求項1の構成に加えて、
前記膨出部は、前記磁石挿入孔の円周方向の略中央に形成されていることを特徴とする。
In addition to the configuration of claim 1, the invention according to claim 2
The bulging portion is formed at a substantially center in the circumferential direction of the magnet insertion hole.

請求項3に係る発明は、請求項1又は2の構成に加えて、
前記膨出部は、充填剤を注入する注入口であることを特徴とする。
In addition to the configuration of claim 1 or 2, the invention according to claim 3
The bulging portion is an injection port for injecting a filler.

請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれか1項の構成に加えて、
前記磁石挿入孔に配置された前記複数の永久磁石は、前記当接面にも前記高保持力部を備えていることを特徴とする。
In addition to the structure of any one of Claims 1-3, the invention which concerns on Claim 4
The plurality of permanent magnets arranged in the magnet insertion hole are provided with the high holding force portion on the contact surface.

請求項5に係る発明は、請求項1〜4のいずれか1項の構成に加えて、
前記磁石挿入孔に配置された前記複数の永久磁石が有する前記高保持力部の円周方向の幅(例えば、後述の実施形態の幅L1)は、前記膨出部の円周方向の幅(例えば、後述の実施形態の幅L2)よりも広いことを特徴とする。
In addition to the structure of any one of Claims 1-4, the invention which concerns on Claim 5 is
The circumferential width (for example, width L1 of the embodiment described later) of the high holding force portion of the plurality of permanent magnets arranged in the magnet insertion hole is the circumferential width of the bulging portion ( For example, it is characterized by being wider than a width L2) of an embodiment described later.

請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれか1項の構成に加えて、
前記高保持力部は、重希土類元素を真空蒸着させることで形成されることを特徴とする。
In addition to the structure of any one of Claims 1-5, the invention which concerns on Claim 6 is
The high holding force portion is formed by vacuum vapor deposition of a heavy rare earth element.

請求項1の発明によれば、従来のように、重希土類元素を磁石全体に均一に分散させた永久磁石に比べて、角部において重希土類元素を添加させることにより磁束密度の低下を抑制しつつ高保持力化させることができ、さらに製造コストを低減することができる。
また、磁石挿入孔の周縁の一部に形成された膨出部によって磁石挿入孔と永久磁石との間に磁気空隙が形成されている場合には、永久磁石の磁気空隙に対向する箇所において磁気抵抗が大きくなり、パーミアンスが小さくなる。パーミアンスが小さい箇所においては、減磁が起きやすくなってしまうが、角部に高保持力部を備えた複数の永久磁石の当接面が磁気空隙に対向して配置されることにより、永久磁石の磁気空隙に対向する箇所における減磁を抑制することができる。
According to the first aspect of the present invention, as compared with a permanent magnet in which heavy rare earth elements are uniformly dispersed throughout the magnet as in the prior art, a decrease in magnetic flux density is suppressed by adding heavy rare earth elements at corners. The holding power can be increased while the manufacturing cost can be reduced.
In addition, when a magnetic gap is formed between the magnet insertion hole and the permanent magnet by the bulging portion formed at a part of the periphery of the magnet insertion hole, the magnetic gap is formed at a location facing the magnetic gap of the permanent magnet. Resistance increases and permeance decreases. In places where the permeance is small, demagnetization tends to occur. However, the contact surfaces of a plurality of permanent magnets having high holding force portions at the corners are arranged opposite to the magnetic gap, so that the permanent magnets The demagnetization at the location facing the magnetic gap can be suppressed.

また、請求項2の発明によれば、同形状の永久磁石を用いて、複数の永久磁石を磁石挿入孔内に配置することができるため、異なる形状の永久磁石を用いる場合に比べて、コストを低減することができる。また、同形状の永久磁石を用いるため、誤組付けを防ぐことができる。   Further, according to the invention of claim 2, since a plurality of permanent magnets can be arranged in the magnet insertion hole using the same shape of permanent magnets, the cost can be reduced as compared with the case of using different shape permanent magnets. Can be reduced. Moreover, since the same-shaped permanent magnet is used, incorrect assembly can be prevented.

また、請求項3の発明によれば、永久磁石を、磁石挿入孔の外周側壁部あるいは内周側壁部に向かって押し付けて固定することができ、永久磁石を安定して保持することができる。また、永久磁石を、磁石挿入孔の外周側壁部あるいは内周側壁部に向かって押し付けて固定することができることで、永久磁石が磁石挿入孔内において傾いて配置されることを抑制することができ、回転電機の磁気性能にばらつきが生じることを抑制することができる。   According to the invention of claim 3, the permanent magnet can be pressed and fixed toward the outer peripheral side wall or inner peripheral side wall of the magnet insertion hole, and the permanent magnet can be stably held. In addition, since the permanent magnet can be pressed and fixed toward the outer peripheral side wall portion or the inner peripheral side wall portion of the magnet insertion hole, the permanent magnet can be prevented from being inclined and arranged in the magnet insertion hole. The variation in the magnetic performance of the rotating electrical machine can be suppressed.

また、請求項4の発明によれば、永久磁石の角部に加えて永久磁石同士の当接面にも高保持力部を備えていることにより、永久磁石の磁気空隙に対向する箇所における減磁をさらに効果的に抑制することができる。   Further, according to the invention of claim 4, since the high holding force portion is provided on the contact surface between the permanent magnets in addition to the corner portion of the permanent magnet, the reduction at the location facing the magnetic gap of the permanent magnet is achieved. Magnetism can be further effectively suppressed.

また、請求項5の発明によれば、永久磁石の磁気空隙に対向する箇所の円周方向全体に対応して高保持力部を配置することが出来るため、さらに効果的に減磁を抑制することができる。   According to the invention of claim 5, since the high coercive force portion can be disposed corresponding to the entire circumferential direction of the portion facing the magnetic gap of the permanent magnet, demagnetization is further effectively suppressed. be able to.

また、請求項6の発明によれば、重希土類元素の量に対して、高い保持力を持った永久磁石を形成することができる。また、高保持力部に囲まれる内部の低保持力部では残留磁束密度が大きいので、出力トルクを向上させることができる。   According to the invention of claim 6, it is possible to form a permanent magnet having a high holding force with respect to the amount of heavy rare earth element. Moreover, since the residual magnetic flux density is large in the internal low coercive force portion surrounded by the high coercive force portion, the output torque can be improved.

本発明の第1実施形態の回転電機の平面図である。It is a top view of the rotary electric machine of 1st Embodiment of this invention. 図1に示す回転電機のロータの部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the rotor of the rotary electric machine shown in FIG. 永久磁石体を構成する2つの永久磁石の当接面と膨出部との位置関係を説明する図である。It is a figure explaining the positional relationship of the contact surface and bulging part of two permanent magnets which comprise a permanent magnet body. 実施例と比較例1、2における減磁率の差を示すグラフである。It is a graph which shows the difference of the demagnetization factor in an Example and Comparative Examples 1 and 2. 実施例と比較例2における磁石温度と誘起電圧減少率を比較したグラフである。It is the graph which compared the magnet temperature and the induced voltage reduction | decrease rate in an Example and the comparative example 2. FIG. 反磁界に対して、永久磁石のうち、パーミアンスが小さくなってしまう領域を示す図である。It is a figure which shows the area | region where permeance becomes small among permanent magnets with respect to a demagnetizing field. 永久磁石の減磁曲線とパーミアンス線を示すグラフである。It is a graph which shows the demagnetization curve and permeance line of a permanent magnet.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1及び図2に示すように、本実施形態の回転電機10は、例えば電気自動車のトラクションモータとして使用されるIPM型の回転電機であり、主にステータ11とロータ20とから構成されている。ロータ20は、ステータ11の内側に僅かな間隙を介して回転可能に配置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating electrical machine 10 of the present embodiment is an IPM type rotating electrical machine used as a traction motor of an electric vehicle, for example, and mainly includes a stator 11 and a rotor 20. . The rotor 20 is rotatably disposed inside the stator 11 with a slight gap.

ステータ11は、積層された電磁鋼板の内周側に複数のスロット14及びティース15が形成されたステータコア13と、スロット14に収容され回転磁界を発生させてロータ20を回転させる複数相の電機子巻線16と、を備えている。   The stator 11 includes a stator core 13 in which a plurality of slots 14 and teeth 15 are formed on the inner peripheral side of laminated electromagnetic steel sheets, and a multi-phase armature that is accommodated in the slots 14 and generates a rotating magnetic field to rotate the rotor 20. Winding 16 is provided.

ロータ20は、略円筒状のロータシャフト(図示せず)と、その外周側に設けられるロータコア21と、ロータコア21内に位置する複数の磁極部23A、23Bとを備えている。磁極部23Aと磁極部23Bとは磁化方向が異なり、周方向に交互に配置される。   The rotor 20 includes a substantially cylindrical rotor shaft (not shown), a rotor core 21 provided on the outer periphery thereof, and a plurality of magnetic pole portions 23A and 23B located in the rotor core 21. The magnetic pole portions 23A and the magnetic pole portions 23B have different magnetization directions and are alternately arranged in the circumferential direction.

ロータコア21は、複数の電磁鋼板27…27が軸方向に積層されて構成されている。各電磁鋼板27…27は、略円環形状を有し、その中心に孔部24が形成されている。また、各電磁鋼板27…27の外周部には、一対の磁石挿入孔25,25が円周方向に複数形成されており、一対の磁石挿入孔25,25はロータコア21のステータ対向面である外周面に向かって広がる略V字形状を有している。   The rotor core 21 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates 27 to 27 in the axial direction. Each electromagnetic steel sheet 27 ... 27 has a substantially annular shape, and a hole 24 is formed at the center thereof. Further, a plurality of pairs of magnet insertion holes 25, 25 are formed in the circumferential direction on the outer periphery of each of the electromagnetic steel plates 27 ... 27, and the pair of magnet insertion holes 25, 25 are the stator facing surfaces of the rotor core 21. It has a substantially V shape spreading toward the outer peripheral surface.

一対の磁石挿入孔25,25は、内部に配置される永久磁石体30とともに1つの磁極部23A(23B)を構成し、所定幅を有するセンターリブ28で区画されている。また、各磁石挿入孔25は、内周側長辺の中央に膨出部29が内周側に膨らむように形成されている。膨出部29は、各磁石挿入孔25に配置される永久磁石体30を固定するために、樹脂等の充填材を注入する注入口として機能する。   The pair of magnet insertion holes 25, 25 constitute one magnetic pole portion 23A (23B) together with the permanent magnet body 30 disposed inside, and are partitioned by a center rib 28 having a predetermined width. Each magnet insertion hole 25 is formed so that the bulging portion 29 swells toward the inner peripheral side at the center of the inner peripheral long side. The bulging portion 29 functions as an injection port for injecting a filler such as resin in order to fix the permanent magnet body 30 disposed in each magnet insertion hole 25.

ここで、各磁石挿入孔25に配置される永久磁石体30は、軸方向から見て長方形形状を有し、且つ同一形状の2つの永久磁石31、31が、互いの短辺を当接させて配置されている。従って、1つの磁極部23A(23B)は、V字状に配置された一対の磁石挿入孔25,25と、この一対の磁石挿入孔25,25に配置される4つの永久磁石31、31、31、31により構成されている。各磁石挿入孔25は、2つの永久磁石31、31からなる永久磁石体30より横幅が大きく形成されており、永久磁石体30の長手方向一端側及び他端側の空間は磁束の短絡を抑制するフラックスバリアとして機能している。   Here, the permanent magnet body 30 disposed in each magnet insertion hole 25 has a rectangular shape when viewed from the axial direction, and the two permanent magnets 31, 31 having the same shape abut the short sides of each other. Are arranged. Accordingly, one magnetic pole portion 23A (23B) includes a pair of magnet insertion holes 25 and 25 arranged in a V shape, and four permanent magnets 31 and 31 arranged in the pair of magnet insertion holes 25 and 25. 31, 31. Each magnet insertion hole 25 is formed to have a larger width than the permanent magnet body 30 composed of two permanent magnets 31, and the space on one end side and the other end side in the longitudinal direction of the permanent magnet body 30 suppresses short-circuiting of magnetic flux. It functions as a flux barrier.

永久磁石体30を構成する各永久磁石31は、焼結磁石体にDyとTbの少なくとも一方を含む重希土類元素を真空蒸着させて重希土類元素を表面から内側に拡散させることにより、図3に示すように、中心部に位置する低保持力部32を囲うように外周面全面が重希土類元素を拡散した高保持力部33となっている。低保持力部32は高保持力部33に比べて高残留磁束密度を有し、高保持力部33は低保持力部32に比べて高保持力を有している。   Each permanent magnet 31 constituting the permanent magnet body 30 is formed in the sintered magnet body by vacuum-depositing a heavy rare earth element containing at least one of Dy and Tb and diffusing the heavy rare earth element from the surface to the inside, as shown in FIG. As shown, the entire outer peripheral surface is a high holding force portion 33 in which heavy rare earth elements are diffused so as to surround the low holding force portion 32 located at the center. The low holding force portion 32 has a higher residual magnetic flux density than the high holding force portion 33, and the high holding force portion 33 has a higher holding force than the low holding force portion 32.

高保持力部33は、真空蒸着に限らず、重希土類元素を塗布により形成してもよいが、真空蒸着させることで塗布拡散に比べて製造工程を簡略化することができ、さらに重希土類元素の量に対して高い保持力を持たせることができる。また、高保持力部33は、外周面全面に形成されている必要はなく、少なくとも2つの永久磁石が当接する当接面の角部に各々形成されていればよく、永久磁石体30を構成する2つの永久磁石31、31の当接面にも形成されていることが好ましく、外周面全面に形成されていることがさらに好ましい。   The high coercive force portion 33 is not limited to vacuum vapor deposition, and heavy rare earth elements may be formed by coating. However, by vacuum vapor deposition, the manufacturing process can be simplified as compared with coating diffusion. It is possible to have a high holding power with respect to the amount. Further, the high holding force portion 33 does not need to be formed on the entire outer peripheral surface, and may be formed at each corner portion of the abutting surface where at least two permanent magnets abut, and constitutes the permanent magnet body 30. The two permanent magnets 31 and 31 are preferably formed on the contact surface of the two permanent magnets 31 and more preferably on the entire outer peripheral surface.

このように構成された2つの永久磁石31、31が永久磁石体30をなして、1つの磁石挿入孔25に同じ磁化方向となるように配置される。このとき、2つの永久磁石31、31の当接面35が、膨出部29に対向する位置に配置される。膨出部29に対向する位置に配置される2つの永久磁石31、31の高保持力部33の幅L1は、膨出部29の円周方向の幅L2よりも広くなっている。このようにして1つの磁極部23A(23B)を構成する一対の磁石挿入孔25,25に同じ磁化方向となるように4つの永久磁石31、31、31、31を配置し、この磁極部23A(23B)と隣り合う磁極部23B(23A)を構成する一対の磁石挿入孔25,25に、磁極部23Aとは磁化方向が異なるように4つの永久磁石31、31、31、31を配置することで、磁極部23A、23Bが周方向で交互に位置するように形成される。   The two permanent magnets 31, 31 configured in this way constitute the permanent magnet body 30 and are disposed in one magnet insertion hole 25 so as to have the same magnetization direction. At this time, the contact surfaces 35 of the two permanent magnets 31 and 31 are arranged at positions facing the bulging portion 29. The width L <b> 1 of the high holding force portion 33 of the two permanent magnets 31, 31 arranged at the position facing the bulging portion 29 is wider than the circumferential width L <b> 2 of the bulging portion 29. In this way, the four permanent magnets 31, 31, 31, 31 are arranged in the pair of magnet insertion holes 25, 25 constituting one magnetic pole portion 23A (23B) so as to have the same magnetization direction, and this magnetic pole portion 23A. Four permanent magnets 31, 31, 31, 31 are arranged in a pair of magnet insertion holes 25, 25 constituting the magnetic pole part 23 </ b> B (23 </ b> A) adjacent to (23 </ b> B) so that the magnetization direction is different from that of the magnetic pole part 23 </ b> A. Thus, the magnetic pole portions 23A and 23B are formed to be alternately positioned in the circumferential direction.

そして、各磁石挿入孔25の膨出部29から樹脂等の充填材を注入することで、永久磁石体30を構成する2つの永久磁石31、31を磁石挿入孔25の外周側壁部に押し付けることで磁石挿入孔25に固定する。このとき、膨出部29に注入された充填材は、金属に比べて磁気抵抗の大きい磁気空隙となる。   Then, by injecting a filler such as resin from the bulging portion 29 of each magnet insertion hole 25, the two permanent magnets 31, 31 constituting the permanent magnet body 30 are pressed against the outer peripheral side wall portion of the magnet insertion hole 25. To fix the magnet insertion hole 25. At this time, the filler injected into the bulging portion 29 becomes a magnetic gap having a larger magnetic resistance than metal.

本発明では、この磁気空隙に対向する箇所に、角部を含めた外周面全面に高保持力部33が形成された2つの永久磁石31、31の当接面35を配置したので、磁気空隙に対向する箇所でパーミアンスが低下した場合にも、動作点が減磁曲線の屈曲点を越えにくくなり、減磁が抑制されている。   In the present invention, since the contact surfaces 35 of the two permanent magnets 31 and 31 having the high holding force portion 33 formed on the entire outer peripheral surface including the corner portions are disposed at locations facing the magnetic gap, the magnetic gap Even when the permeance is lowered at a position facing the, the operating point becomes difficult to exceed the bending point of the demagnetization curve, and demagnetization is suppressed.

以下、本発明の実施例について説明する。
1つの磁石挿入孔に上記実施形態で説明したように、低保持力部を囲うように外周面全面が重希土類元素を拡散した高保持力部となっている2つの永久磁石を配置したものを本発明の実施例とし、各磁石挿入孔に重希土類元素を含有させていない1つの永久磁石を配置したものを比較例1とし、低保持力部を囲うように外周面全面が重希土類元素を拡散した高保持力部となっている1つの永久磁石を配置したものを比較例2とし、使用環境を180℃に設定して、減磁の様子を観察した。
Examples of the present invention will be described below.
As described in the above embodiment, a single magnet insertion hole is provided with two permanent magnets whose entire outer peripheral surface is a high holding force part in which heavy rare earth elements are diffused so as to surround the low holding force part. As an example of the present invention, one permanent magnet not containing a heavy rare earth element is disposed in each magnet insertion hole as Comparative Example 1, and the entire outer peripheral surface contains heavy rare earth elements so as to surround the low holding force portion. A configuration in which one permanent magnet serving as a diffused high coercive force portion was arranged was used as Comparative Example 2, and the usage environment was set to 180 ° C., and the state of demagnetization was observed.

図4は、実施例及び比較例1、2の減磁率を示したグラフであり、濃度が高ければ高いほど減磁が大きいことを示している。
図4では、隣り合う磁極部のうち一方の磁極部を構成する略V字状に形成された一対の磁石挿入孔の一方に配置される永久磁石体を左側に、隣り合う磁極部のうち他方の磁極部を構成するV字状に形成された一対の磁石挿入孔の他方に配置される永久磁石体を右側にして、異なる磁極部を構成する2つの永久磁石体を一列に並べた。各磁石挿入孔の中央には、磁気空隙となる膨出部が形成されている。これを上記実施形態に当てはめると、図2に記載の磁極部23Aを構成する磁石挿入孔25に挿入された永久磁石体30と磁極部23Bを構成する磁石挿入孔25に挿入された永久磁石体30とを一列に並べたものに相当する。
FIG. 4 is a graph showing the demagnetization rate of the example and the comparative examples 1 and 2, and shows that the higher the concentration, the greater the demagnetization.
In FIG. 4, the permanent magnet body arranged in one of a pair of magnet insertion holes formed in a substantially V shape that constitutes one of the adjacent magnetic pole portions is on the left side, and the other of the adjacent magnetic pole portions is on the other side. Two permanent magnet bodies constituting different magnetic pole portions were arranged in a line with the permanent magnet body arranged in the other of the pair of magnet insertion holes formed in a V shape constituting the magnetic pole portions of the magnetic pole portion on the right side. In the center of each magnet insertion hole, a bulging portion serving as a magnetic gap is formed. When this is applied to the above embodiment, the permanent magnet body 30 inserted into the magnet insertion hole 25 constituting the magnetic pole portion 23A shown in FIG. 2 and the permanent magnet body inserted into the magnet insertion hole 25 constituting the magnetic pole portion 23B. 30 in a line.

図4から明らかなように、比較例1では、磁気空隙に対向する箇所から外周側に向かって一様に大きな減磁が発生していることが分かる。これは、各磁石挿入孔に配置される永久磁石体が重希土類元素を含有していない1つの永久磁石から構成されているので、磁気空隙に対向する箇所から広範囲に亘って減磁が発生したものと考えられる。   As is apparent from FIG. 4, it can be seen that in Comparative Example 1, large demagnetization occurs uniformly from the portion facing the magnetic gap toward the outer peripheral side. This is because the permanent magnet body arranged in each magnet insertion hole is composed of one permanent magnet that does not contain heavy rare earth elements, and demagnetization has occurred over a wide range from the location facing the magnetic gap. It is considered a thing.

これに対し、比較例2では、比較例1に比べて減磁の大きな部分の面積が減少しており減磁が改善されているが、磁気空隙に対向する箇所と永久磁石体の中央部で大きな減磁が発生していることが分かる。これは、各磁石挿入孔に配置される永久磁石体が、外周面全面が重希土類元素を拡散した高保持力部となっている1つの永久磁石から構成されているので減磁抑制効果が弱く、磁気空隙に対向する箇所と、永久磁石の低保持力部において減磁が発生したものと考えられる。   On the other hand, in Comparative Example 2, the area of the large portion of demagnetization is reduced compared with Comparative Example 1 and the demagnetization is improved, but at the location facing the magnetic gap and the central portion of the permanent magnet body. It can be seen that large demagnetization occurs. This is because the permanent magnet body arranged in each magnet insertion hole is composed of one permanent magnet whose entire outer peripheral surface is a high coercive force portion in which heavy rare earth elements are diffused, and therefore, the demagnetization suppressing effect is weak. It is considered that demagnetization occurred at the location facing the magnetic gap and at the low coercive force portion of the permanent magnet.

これに対し、本発明の実施例では、磁気空隙に対向する箇所で僅かに減磁が発生しているが、比較例1、2に比べて減磁率は小さくなっており、全体的にも減磁がほとんどなく、比較例1、2に比べて減磁が大幅に改善されていることが分かる。これは、減磁が発生しやすい磁気空隙に対向する箇所に、外周面全面が重希土類元素を拡散した高保持力部となっている2つの永久磁石の当接面が配置されているため、減磁が抑制されたものと考えられる。   On the other hand, in the example of the present invention, demagnetization occurs slightly at the position facing the magnetic gap, but the demagnetization factor is smaller than those in Comparative Examples 1 and 2, and the overall reduction is also achieved. It can be seen that there is almost no magnetism and the demagnetization is greatly improved as compared with Comparative Examples 1 and 2. This is because the contact surfaces of the two permanent magnets, which are high coercive force portions in which the entire outer peripheral surface is diffused with heavy rare earth elements, are arranged at locations facing magnetic gaps where demagnetization is likely to occur. It is thought that demagnetization was suppressed.

図5は、実施例と比較例2の磁石温度と回転電機の誘起電圧減少率を比較したものである。
図7で説明した減磁曲線は、温度依存性を有しており温度がT1、T2、T3と順に高くなるに従って、図7の破線のように変化する。従って、永久磁石の温度が高くなればなるほど動作点が屈曲点に近づき、減磁が発生しやすくなる。
FIG. 5 compares the magnet temperature of the example and the comparative example 2 with the induced voltage reduction rate of the rotating electrical machine.
The demagnetization curve described with reference to FIG. 7 has temperature dependence, and changes as indicated by a broken line in FIG. 7 as the temperature increases in order of T1, T2, and T3. Therefore, the higher the temperature of the permanent magnet, the closer the operating point becomes to the bending point, and demagnetization tends to occur.

図5から明らかなように比較例2を採用した回転電機では、温度A1を超えたあたりから誘起電圧の減少が発生し、さらに温度A2を超えてからより大きな誘起電圧の減少が発生していることが分かる。これに対し本発明の実施例を採用した回転電機では、温度A1を超えてもほとんど誘起電圧の減少が見られず、温度A2を超えたあたりから誘起電圧の減少が発生し、温度A3を超えてからより大きな誘起電圧の減少が発生していることが分かる。   As is clear from FIG. 5, in the rotating electrical machine adopting the comparative example 2, the induced voltage decreases after the temperature A1 is exceeded, and further, the induced voltage decreases further after the temperature A2 is exceeded. I understand that. On the other hand, in the rotating electrical machine adopting the embodiment of the present invention, the induced voltage is hardly decreased even when the temperature exceeds A1, and the induced voltage decreases from the point where the temperature exceeds A2 and exceeds the temperature A3. It can be seen that a greater decrease in induced voltage has occurred since then.

本発明の実施例と比較例2の誘起電圧の減少を観察すると、温度A1から温度A3の範囲内の誘起電圧の減少率に大きな差異が認められ、本発明の実施例を採用した回転電機では減磁の発生が抑制されることで、誘起電圧の減少率が大幅に改善されることが確認できた。このことは、本発明の実施例を用いた回転電機は、より高温度の環境においても使用できることを意味している。   When observing the decrease of the induced voltage between the example of the present invention and the comparative example 2, a large difference is observed in the decrease rate of the induced voltage within the range of the temperature A1 to the temperature A3. In the rotating electrical machine adopting the example of the present invention, It was confirmed that the reduction rate of the induced voltage was greatly improved by suppressing the occurrence of demagnetization. This means that the rotating electrical machine using the embodiment of the present invention can be used even in a higher temperature environment.

以上説明したように、本発明によれば、重希土類元素を磁石全体に均一に分散させた永久磁石に比べて、角部において重希土類元素を添加させることにより磁束密度の低下を抑制しつつ高保持力化させることができ、さらに製造コストを低減することができる。また、重希土類元素は真空蒸着させることにより、少ない量の重希土類元素によって高保持力化させることができるとともに、製造工程を簡略化することができる。   As described above, according to the present invention, compared with a permanent magnet in which heavy rare earth elements are uniformly dispersed throughout the magnet, the addition of heavy rare earth elements at the corners increases the decrease in magnetic flux density. The holding force can be increased, and the manufacturing cost can be further reduced. Further, heavy rare earth elements can be vacuum-deposited to increase the holding power with a small amount of heavy rare earth elements, and the manufacturing process can be simplified.

また、角部に高保持力部33を備えた2つの永久磁石31、31の当接面35が磁気空隙に対向して配置されることにより、永久磁石31、31の磁気空隙に対向する箇所における減磁を抑制することができ、磁石温度が上昇しても誘起電圧の減少を抑制することができる。また、磁気空隙となる膨出部29から樹脂等の充填材を注入することで、永久磁石体30を磁石挿入孔25の外周側壁部に向かって押し付けて固定することができ、永久磁石31、31を安定して保持することができる。   Further, the abutting surfaces 35 of the two permanent magnets 31, 31 having the high holding force portion 33 at the corners are arranged so as to face the magnetic gap, thereby facing the magnetic gap of the permanent magnets 31, 31. Demagnetization can be suppressed, and a decrease in induced voltage can be suppressed even when the magnet temperature rises. Further, by injecting a filler such as a resin from the bulging portion 29 serving as a magnetic gap, the permanent magnet body 30 can be pressed and fixed toward the outer peripheral side wall portion of the magnet insertion hole 25, and the permanent magnet 31, 31 can be stably held.

また、永久磁石体30を構成する2つの永久磁石31、31を同形状とすることで、異なる形状の永久磁石を用いる場合に比べて、コストを低減することができるとともに、誤組付けを防ぐことができる。   Further, by making the two permanent magnets 31 and 31 constituting the permanent magnet body 30 the same shape, it is possible to reduce costs and prevent erroneous assembly as compared with the case of using different shape permanent magnets. be able to.

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、インナーロータ型の回転電機を例示したが、アウターロータ型の回転電機でもよい。この場合、膨出部29は、各磁石挿入孔25の外周側長辺の中央に外周側に膨らむように形成される。
また、上記実施形態では、各磁石挿入孔の中央に磁気空隙となる膨出部が形成されているが、各磁石挿入孔の中央よりも円周方向の端部側に形成されていてもよい。この場合、幅の異なる2つの永久磁石の当接面が磁気空隙に対向して配置されることにより、永久磁石の磁気空隙に対向する箇所における減磁を抑制することができる。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
For example, in the above embodiment, an inner rotor type rotating electrical machine is illustrated, but an outer rotor type rotating electrical machine may be used. In this case, the bulging portion 29 is formed so as to bulge to the outer peripheral side at the center of the outer peripheral long side of each magnet insertion hole 25.
Moreover, in the said embodiment, although the bulging part used as a magnetic space | gap is formed in the center of each magnet insertion hole, you may form in the edge part side of the circumferential direction rather than the center of each magnet insertion hole. . In this case, demagnetization at a location facing the magnetic gap of the permanent magnet can be suppressed by arranging the contact surfaces of the two permanent magnets having different widths facing the magnetic gap.

21 ロータコア
25 磁石挿入孔
31 永久磁石
10 回転電機
20 ロータ
33 高保持力部
29 膨出部
35 当接面
21 Rotor core 25 Magnet insertion hole 31 Permanent magnet 10 Rotating electrical machine 20 Rotor 33 High holding force part 29 Swelling part 35 Contact surface

Claims (6)

ロータコアと、
前記ロータコアに形成された複数の磁石挿入孔と、
前記磁石挿入孔に挿入される永久磁石と、を備えた回転電機のロータであって、
前記永久磁石は、角部において、他部よりも保持力の高い高保持力部を有し、
各々の前記磁石挿入孔には、複数の前記永久磁石が互いに当接して配置されており、
各々の前記磁石挿入孔の外周側壁部あるいは内周側壁部の一部には、軸方向から見て前記磁石挿入孔の周縁の一部が膨らむように膨出部が形成され、該記磁石挿入孔と該磁石挿入孔に配置された前記複数の永久磁石との間に前記膨出部により磁気空隙が形成されており、
前記磁石挿入孔に配置された前記複数の永久磁石は、前記磁気空隙に対向する箇所に前記複数の永久磁石の当接面が配置されていることを特徴とする回転電機のロータ。
Rotor core,
A plurality of magnet insertion holes formed in the rotor core;
A rotor of a rotating electrical machine comprising a permanent magnet inserted into the magnet insertion hole,
The permanent magnet has a high holding force part having a higher holding force than the other part at the corner part,
In each of the magnet insertion holes, a plurality of the permanent magnets are arranged in contact with each other,
A bulging part is formed in a part of the outer peripheral side wall part or inner peripheral side wall part of each of the magnet insertion holes so that a part of the peripheral edge of the magnet insertion hole swells when viewed from the axial direction. A magnetic gap is formed by the bulging portion between the hole and the plurality of permanent magnets arranged in the magnet insertion hole,
The rotor of a rotating electrical machine, wherein the plurality of permanent magnets arranged in the magnet insertion hole have contact surfaces of the plurality of permanent magnets arranged at locations facing the magnetic gap.
前記膨出部は、前記磁石挿入孔の円周方向の略中央に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機のロータ。   The rotor of a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the bulging portion is formed at a substantially center in a circumferential direction of the magnet insertion hole. 前記膨出部は、充填剤を注入する注入口であることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転電機のロータ。   The rotor of a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the bulging portion is an inlet for injecting a filler. 前記磁石挿入孔に配置された前記複数の永久磁石は、前記当接面にも前記高保持力部を備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機のロータ。   4. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the plurality of permanent magnets arranged in the magnet insertion hole include the high holding force portion on the contact surface. Rotor. 前記磁石挿入孔に配置された前記複数の永久磁石が有する前記高保持力部の円周方向の幅は、前記膨出部の円周方向の幅よりも広いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転電機のロータ。   The circumferential width of the high holding force portion of the plurality of permanent magnets arranged in the magnet insertion hole is wider than the circumferential width of the bulging portion. The rotor of the rotating electrical machine according to any one of 4. 前記高保持力部は、重希土類元素を真空蒸着させることで形成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転電機のロータ。   The rotor of a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the high holding force portion is formed by vacuum vapor deposition of a heavy rare earth element.
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