JP2014023394A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転電機1は、円環状の補助磁石51、及び補助磁石51で作られる磁束の磁路となる円環状のヨーク52を有し、ロータ4の軸方向一端側に間隔を空けて配置される補助界磁SFを備えた。また、ロータコア22に、第1の極性の第1磁極部35から軸方向一端側に突出した第1突起37、及び第2の極性の第2磁極部36から軸方向一端側に突出するとともに第1突起37よりも径方向内側に配置される第2突起38を設けた。そして、ヨーク52に、第1突起37と軸方向において対向する第1の極性の外側磁極部54を設けるとともに、第2突起38と軸方向において対向する第2の極性の内側磁極部55を外側磁極部54との間に環状のギャップGを介在させて設けた。
【選択図】図1
Description
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図面に従って説明する。
図1及び図2に示す回転電機(電動モータ)1は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車の駆動源として用いられる。同図に示すように、回転電機1は、円筒状のハウジング2内に収容されたステータ3と、ステータ3の径方向内側において回転可能に支持されたロータ4とを備えている。ハウジング2は、一端側(図2における右側)が開口した有底筒状のハウジング本体5と、ハウジング本体5の開口端を閉塞するように設けられる円環状のカバー6とからなる。なお、本実施形態では、ハウジング本体5及びカバー6は、非磁性材料により構成されている。
図2及び図3に示すように、ロータコア22には、回転軸21が挿通される貫通孔31がその中央に形成されている。また、ロータコア22には、埋込磁石23が内部に配置される複数の空洞部32が設けられている。空洞部32は、軸方向に延びる断面長方形の孔状にそれぞれ形成されるとともに、その長手方向が径方向に沿うようにロータコア22に対して配置されている。また、空洞部32の径方向両側には、空洞部32と連続する断面略半円形の膨出部33が形成されている。さらに、ロータコア22における径方向内側部分には、複数の空隙34が形成されている。なお、本実施形態の各空隙34は、軸方向に延びる断面略円形状に形成されており、隣り合う膨出部33間に配置されている。
補助界磁SFは、円環状の補助磁石51と、補助磁石51で作られる磁束の磁路となる円環状のヨーク52とを備えている。そして、補助界磁SFには、第1突起37と軸方向において対向する外側磁極部54が設けられるとともに、第2突起38と軸方向において対向する内側磁極部55が外側磁極部54との間に環状のギャップGを介在させて設けられている。
外側磁極部54は第1突起37と対向するため、外側磁極部54を通過する磁束は主に第1突起37を介してロータコア22の第1磁極部35に出入りし、内側磁極部55は第2突起38と対向するため、内側磁極部55を通過する磁束は主に第2突起38を介してロータコア22の第2磁極部36に出入りする。そして、図4に示すように、外側磁極部54及び内側磁極部55の極性がそれぞれ第1磁極部35及び第2磁極部36と同一の極性であるため、ロータコア22の外周面を通過する埋込磁石23の磁束M1に、補助磁石51の磁束M2が加えられるようになり、ステータ3とロータ4との間を通過する磁束が増加する。なお、図4では、補助磁石51の磁化方向を矢印で示している。
(1)ロータ4の軸方向一端側に補助界磁SFを設けることで、ステータ3とロータ4との間を通過する磁束を増加させたため、最大エネルギー積の大きな埋込磁石を用いなくても、ロータコア22の外周面での磁束密度を高くすることができ、容易にマグネットトルクの増大を図ることが可能になる。また、筒状部5aが補助界磁SFで作られる磁束の磁路とならないため、筒状部5aを薄肉化してもその磁気抵抗が大きくならず、容易に回転電機1を径方向に小型化することができる。
ここで、第1突起37及び第2突起38は、それぞれ補助界磁SFで作られる磁束の磁路となるため、例えば第1突起37及び第2突起38のいずれか一方の断面積のみを大きくしても、いずれか他方の断面積が小さく磁気抵抗が大きい場合には、補助界磁SFとロータ4との間を通過する磁束は増加しない。したがって、本実施形態のように第1突起37及び第2突起38の断面積を互いに等しくすることで、補助界磁SFとロータ4との間を通過する磁束を効率的に増加させることが可能になる。
次に、本発明を具体化した第2実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態と上記第1実施形態との主たる相違点は、第1突起及び第2突起の構成である。そのため、説明の便宜上、同一の構成については上記第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
(5)第1突起37を第1磁極部35の軸端面における外側磁極部54と対向する位置に固定された短尺状の第1磁性体71により構成し、第2突起38を第2磁極部36の軸端面における内側磁極部55と対向する位置に固定された短尺状の第2磁性体72により構成した。そのため、第1磁極部35及び第2磁極部36に挿入孔を形成するとともにこの挿入孔に磁性体を挿入する場合(例えば、上記第1実施形態)に比べ、第1磁極部35及び第2磁極部36の径方向の磁気抵抗が大きくなることを抑制できる。
・上記実施形態では、補助界磁SFを補助磁石51及びヨーク52により構成したが、これに限らず、補助界磁SFを複数の補助磁石51のみにより構成してもよい。具体的には、図7に示す例では、補助界磁SFは、第1突起37が軸方向において対向する円環状の第1補助磁石81と、第1補助磁石81の内周に配置されるとともに第2突起38と軸方向において対向する円環状の第2補助磁石82とを有している。第1補助磁石81は、ロータ4側に第1の極性が現れ、ロータ4と反対側に第2の極性が現れるように軸方向に磁化されており、第1補助磁石81のロータ4側の端部が外側磁極部54として構成されている。一方、第2補助磁石82は、ロータ4側に第2の極性が現れ、ロータ4と反対側に第1の極性が現れるように軸方向に磁化されており、第2補助磁石82のロータ4側の端部が内側磁極部55として構成されている。この例において、カバー6を磁性材料により構成することで、このカバー6が第1補助磁石81のロータ4と反対側の端部と第2補助磁石82のロータ4と反対側の端部とを連結する磁路として機能するため、第1補助磁石81及び第2補助磁石82の磁気効率を高めることができる。
・上記各実施形態では、埋込磁石23にフェライト系のボンド磁石を用いたが、これに限らず、例えばネオジウム系の焼結磁石等の他の磁石を用いてもよい。同様に、補助磁石51にサマリウム−コバルト系の焼結磁石以外の磁石を用いてもよい。
・上記各実施形態において、第1の極性をS極とし、第2の極性をN極としてもよい。
(イ)請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転電機において、前記各埋込磁石は、板状に形成されるとともに、前記ロータコアに対して放射状に配置され、隣り合う前記埋込磁石と周方向において同じ極性が対向するように磁化されていることを特徴とする回転電機。上記構成によれば、第1磁極部及び第2磁極部を径方向の広範囲に広がった形状とするとともに、軸方向から見た第1磁極部及び第2磁極部の面積を大きくすることができるため、第1突起及び第2突起の断面積をそれぞれ大きくすることが可能になり、効果的にステータとロータとの間を通過する磁束を増加させることができる。
Claims (5)
- ハウジングの内側に固定されるステータと、
前記ステータの内周に配置され、ロータコア及び前記ロータコアに埋め込まれる態様で固定された複数の埋込磁石を有するロータと、を備え、
前記埋込磁石は、前記ロータの外周に第1の極性の磁極と第2の極性の磁極とが周方向に交互に並ぶように配置された回転電機において、
前記ロータコアには、該ロータコアにおける前記第1の極性の磁極が外周に現れた第1磁極部から軸方向の少なくとも一方側に突出した第1突起、及び該ロータコアにおける前記第2の極性の磁極が外周に現れた第2磁極部から軸方向の少なくとも一方側に突出するとともに前記第1突起よりも径方向内側に配置された第2突起が設けられ、
前記ロータの軸方向の少なくとも一方側には、補助磁石を有する補助界磁が配置され、
前記補助界磁には、前記第1突起と軸方向において対向する第1の極性の外側磁極部が設けられるとともに、前記第2突起と軸方向において対向する第2の極性の内側磁極部が前記外側磁極部との間にギャップを介在させて設けられたことを特徴とする回転電機。 - 請求項1に記載の回転電機において、
前記補助界磁は、磁性材料からなり、前記補助磁石で作られる磁束の磁路となるヨークを有することを特徴とする回転電機。 - 請求項1又は2に記載の回転電機において、
前記第1突起と前記第2突起とは、軸方向と直交する断面積が互いに等しくなるように形成されたことを特徴とする回転電機。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記ロータコアは、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層してなるものであって、
前記第1磁極部には、軸方向の少なくとも一方側に開口した第1挿入孔が前記外側磁極部と対向する位置に形成されるとともに、前記第2磁極部には、軸方向の少なくとも一方側に開口した第2挿入孔が前記内側磁極部と対向する位置に形成され、
前記第1突起は、前記第1挿入孔に挿入され、前記ロータコアの軸方向の磁気抵抗よりも軸方向の磁気抵抗が小さな長尺状の第1磁性体により構成され、
前記第2突起は、前記第2挿入孔に挿入され、前記ロータコアの軸方向の磁気抵抗よりも軸方向の磁気抵抗が小さな長尺状の第2磁性体により構成されたことを特徴とする回転電機。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記第1突起は、前記ロータコアの軸端面における前記外側磁極部と対向する位置に固定された第1磁性体により構成され、
前記第2突起は、前記ロータコアの軸端面における前記内側磁極部と対向する位置に固定された第2磁性体により構成されたことを特徴とする回転電機。
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