JP2014072924A - Permanent magnet embedded motor - Google Patents

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淳 阿比子
Tomohiro Sato
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permanent magnet embedded motor in which the coercive force on the outer peripheral side of a rotor of which outer peripheral side has a larger reverse magnetic field due to the rotating magnetic field of a stator and can be demagnetized more easily comparing with the inner peripheral side of the rotor, can be raised while reducing the amount of coercive force material used.SOLUTION: A permanent magnet embedded motor includes a rotor 1 having a rotor core 2 provided with a plurality of magnet insertion holes 21 formed at a predetermined pitch in the circumferential direction (arrow A1 direction), and permanent magnets 3 being inserted into the plurality of magnet insertion holes 21, respectively. The permanent magnets 3 are formed in two layers in the circumferential direction (arrow A1 direction), and when the permanent magnet 3 arranged on the outer peripheral side of the rotor 1 is a first permanent magnet 31 and the permanent magnet 3 arranged on the inner peripheral side of the rotor 1 is a second permanent magnet 32, out of the permanent magnets 3 in two layers, the first permanent magnet 31 contains a larger amount of coercive force material than the second permanent magnet 32 contains.

Description

本発明は、回転子鉄心に永久磁石が埋め込まれている永久磁石埋込型電動機に関する。   The present invention relates to an embedded permanent magnet motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor core.

永久磁石埋込型電動機の一例として、例えば、特許文献1に記載の発明が挙げられる。この発明では、モータの回転子鉄心にブロック体の希土類磁石が挿入されており、希土類磁石は、フッ素化合物(鉄またはコバルトと、フッ素との化合物)濃度が他の部分よりも高い部分を有している。そして、比較的大きな逆磁界が印加される部分にフッ化物処理を施すことにより、フッ化物処理が施されていない部分と比べて、保磁力を高めようとしている。   As an example of the permanent magnet embedded type electric motor, for example, the invention described in Patent Document 1 can be cited. In this invention, the rare earth magnet of the block body is inserted in the rotor core of the motor, and the rare earth magnet has a portion in which the concentration of the fluorine compound (iron or cobalt and fluorine) is higher than the other portions. ing. Then, by applying a fluoride treatment to a portion to which a relatively large reverse magnetic field is applied, the coercive force is increased compared to a portion not subjected to the fluoride treatment.

特開2011−029293号公報JP 2011-029293 A

しかしながら、特許文献1に記載の発明では、ブロック体の磁石を部分的にフッ化物処理しているので、フッ化物処理が施された部分のフッ素の浸透度を正確に把握することは容易でない。そのため、フッ化物処理が施された部分の保磁力を正確に把握することは困難であり、フッ化物処理が施されていない部分と比べて、フッ化物処理が施された部分の保磁力がどの程度向上したか否かは不明である。   However, in the invention described in Patent Document 1, since the magnet of the block body is partially fluoride-treated, it is not easy to accurately grasp the fluorine permeability of the portion subjected to the fluoride treatment. For this reason, it is difficult to accurately grasp the coercive force of the portion subjected to the fluoride treatment, and the coercive force of the portion subjected to the fluoride treatment is higher than that of the portion not subjected to the fluoride treatment. It is unclear whether the degree has improved.

また、逆磁界に対する減磁耐力を高めるために、希土類磁石の径方向厚みを増加させる手法も考えられる。しかしながら、この方法では、稀少な保磁力材の使用量が増加して、コストアップを招来する。   Further, in order to increase the demagnetization resistance against a reverse magnetic field, a method of increasing the radial thickness of the rare earth magnet can be considered. However, this method increases the amount of the rare coercive material used, resulting in an increase in cost.

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、回転子の内周側と比べて、固定子の回転磁界による逆磁界が大きく減磁し易い回転子の外周側の保磁力を高めるとともに、保磁力材の使用量を低減可能な永久磁石埋込型電動機を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the coercive force on the outer peripheral side of the rotor is easily demagnetized because the reverse magnetic field due to the rotating magnetic field of the stator is large compared to the inner peripheral side of the rotor. It is an object of the present invention to provide an embedded permanent magnet electric motor that can reduce the amount of coercive material used.

請求項1に記載の永久磁石埋込型電動機は、周方向に所定ピッチで複数の磁石挿入孔が形成されている回転子鉄心と、前記複数の磁石挿入孔にそれぞれ挿入される永久磁石と、を有する回転子を備える永久磁石埋込型電動機であって、各前記永久磁石は、前記周方向に2層に形成されており、前記2層の永久磁石のうち前記回転子の外周側に配される永久磁石を第1永久磁石とし前記回転子の内周側に配される永久磁石を第2永久磁石とするとき、前記第1永久磁石の保磁力材の含有量が前記第2永久磁石の保磁力材の含有量と比べて多いことを特徴とする。   The embedded permanent magnet electric motor according to claim 1, a rotor core in which a plurality of magnet insertion holes are formed at a predetermined pitch in the circumferential direction, and a permanent magnet inserted into each of the plurality of magnet insertion holes, Each of the permanent magnets is formed in two layers in the circumferential direction, and is disposed on the outer peripheral side of the rotor among the two layers of permanent magnets. When the permanent magnet to be used is the first permanent magnet and the permanent magnet disposed on the inner peripheral side of the rotor is the second permanent magnet, the content of the coercive force material of the first permanent magnet is the second permanent magnet. It is characterized in that it is larger than the coercive force material content.

請求項2に記載の永久磁石埋込型電動機は、請求項1に記載の永久磁石埋込型電動機において、前記第1永久磁石の前記保磁力材は粒界拡散されており、前記第1永久磁石の前記回転子における径方向厚みは、前記第2永久磁石の前記回転子における径方向厚みと比べて薄く形成されている。   The embedded permanent magnet motor according to claim 2 is the embedded permanent magnet motor according to claim 1, wherein the coercive force material of the first permanent magnet is grain boundary diffused, and the first permanent magnet is used. The radial thickness of the magnet in the rotor is formed thinner than the radial thickness of the second permanent magnet in the rotor.

請求項3に記載の永久磁石埋込型電動機は、請求項1または2に記載の永久磁石埋込型電動機において、前記第1永久磁石の前記保磁力材は、完全粒界拡散されている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the embedded permanent magnet motor according to the first or second aspect, wherein the coercive force material of the first permanent magnet is completely grain boundary diffused.

請求項1に記載の永久磁石埋込型電動機によれば、永久磁石は、周方向に2層に形成されており、回転子の外周側に配される第1永久磁石の保磁力材の含有量が回転子の内周側に配される第2永久磁石の保磁力材の含有量と比べて多い。そのため、回転子の内周側と比べて、固定子の回転磁界による逆磁界が大きく減磁し易い回転子の外周側の保磁力を高めることができる。また、回転子の外周側と比べて内周側の逆磁界は小さいので、第1永久磁石の保磁力材の含有量と比べて、第2永久磁石の保磁力材の含有量を低減させることができる。したがって、稀少な保磁力材の使用量を抑制しつつ、必要な保磁力を確保することができる。   According to the embedded permanent magnet electric motor according to claim 1, the permanent magnet is formed in two layers in the circumferential direction, and contains the coercive force material of the first permanent magnet arranged on the outer peripheral side of the rotor. The amount is larger than the content of the coercive force material of the second permanent magnet disposed on the inner peripheral side of the rotor. Therefore, compared with the inner peripheral side of the rotor, the coercive force on the outer peripheral side of the rotor can be increased because the reverse magnetic field due to the rotating magnetic field of the stator is large and is easily demagnetized. Further, since the reverse magnetic field on the inner peripheral side is smaller than the outer peripheral side of the rotor, the content of the coercive material of the second permanent magnet is reduced compared to the content of the coercive material of the first permanent magnet. Can do. Therefore, a necessary coercive force can be secured while suppressing the amount of rare coercive material used.

請求項2に記載の永久磁石埋込型電動機によれば、第1永久磁石の回転子における径方向厚みは、第2永久磁石の回転子における径方向厚みと比べて薄く形成されている。そのため、第2永久磁石と比べて、第1永久磁石の保磁力材を粒界拡散させることが容易であり、第1永久磁石の磁石表面から磁石内部深くまで保磁力材を粒界拡散させることができる。したがって、第2永久磁石と比べて、第1永久磁石の保磁力を高めることが容易である。   According to the interior permanent magnet motor of the second aspect, the radial thickness of the rotor of the first permanent magnet is formed thinner than the radial thickness of the rotor of the second permanent magnet. Therefore, compared to the second permanent magnet, the coercive material of the first permanent magnet can be easily diffused at the grain boundary, and the coercive material can be diffused from the magnet surface of the first permanent magnet to the deep inside of the magnet. Can do. Therefore, it is easy to increase the coercive force of the first permanent magnet as compared with the second permanent magnet.

請求項3に記載の永久磁石埋込型電動機によれば、第1永久磁石の保磁力材は完全粒界拡散されているので、回転子の外周側の保磁力を確実に向上させることができる。また、第1永久磁石の保磁力材は完全粒界拡散されているので、第1永久磁石の保磁力を把握することが容易であり、磁束密度や保磁力などの磁気特性を保障することができる。   According to the permanent magnet embedded type electric motor of the third aspect, since the coercive material of the first permanent magnet is completely grain boundary diffused, the coercive force on the outer peripheral side of the rotor can be reliably improved. . In addition, since the coercive material of the first permanent magnet is completely grain boundary diffused, it is easy to grasp the coercive force of the first permanent magnet and to ensure magnetic characteristics such as magnetic flux density and coercive force. it can.

第1実施形態に係り、回転子および固定子の軸方向視一部断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the rotor and the stator as viewed in the axial direction according to the first embodiment. 第1実施形態に係り、磁束分布の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which concerns on 1st Embodiment and shows an example of magnetic flux distribution. 第2実施形態に係り、回転子および固定子の軸方向視一部断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the rotor and the stator as viewed in the axial direction according to the second embodiment.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態について共通する箇所には共通の符号を付して対応させることにより重複する説明を省略する。なお、各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Common portions of the embodiments are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted. Each figure is a conceptual diagram and does not define the dimensions of the detailed structure.

(1)第1実施形態
図1は、回転子1および固定子4の軸方向視一部断面図である。本実施形態の永久磁石埋込型電動機は、固定子4と、固定子4に対して回転可能に配される回転子1と、を備えている。同図では、回転子1および固定子4の一部分が模式的に示されており、実際には、回転子1および固定子4は、それぞれ略円筒形状を呈している。なお、回転子1の回転軸を軸芯AX1とする。本実施形態においては、20極の永久磁石埋込型電動機である。
(1) First Embodiment FIG. 1 is a partial sectional view of a rotor 1 and a stator 4 as viewed in the axial direction. The embedded permanent magnet electric motor of this embodiment includes a stator 4 and a rotor 1 that is arranged to be rotatable with respect to the stator 4. In the figure, a part of the rotor 1 and the stator 4 is schematically shown. In practice, the rotor 1 and the stator 4 each have a substantially cylindrical shape. Note that the rotation axis of the rotor 1 is an axis AX1. In this embodiment, it is a 20-pole permanent magnet embedded electric motor.

<回転子>
回転子1は、回転子鉄心2と永久磁石3とを有している。回転子鉄心2は、薄板状の電磁鋼板が軸芯AX1方向に複数枚積層されて円筒状に形成されている。電磁鋼板は、例えば、ケイ素鋼板を用いることができる。回転子鉄心2の内周側には、図示しない軸部(シャフト)が嵌合されており、軸部は、図示しない筺体に設けられる軸受によって軸支されている。これにより、回転子鉄心2は、周方向(矢印A1方向)に回転可能になっている。
<Rotor>
The rotor 1 has a rotor core 2 and a permanent magnet 3. The rotor core 2 is formed in a cylindrical shape by laminating a plurality of thin electromagnetic steel plates in the direction of the axis AX1. For example, a silicon steel plate can be used as the electromagnetic steel plate. A shaft portion (shaft) (not shown) is fitted to the inner peripheral side of the rotor core 2, and the shaft portion is pivotally supported by a bearing provided on a housing (not shown). Thereby, the rotor core 2 is rotatable in the circumferential direction (arrow A1 direction).

回転子鉄心2の各電磁鋼板には、周方向(矢印A1方向)に所定ピッチで所定磁極分の磁石挿入孔21が形成されており、各磁石挿入孔21を軸芯AX1方向に貫通して、永久磁石3が埋め込まれている。各磁石挿入孔21は、2層に形成される永久磁石3を挿入可能に、周方向(矢印A1方向)に2列に形成されている。本明細書では、回転子1の外周側に形成される磁石挿入孔21を第1磁石挿入孔211といい、回転子1の内周側に形成される磁石挿入孔21を第2磁石挿入孔212という。   Each electromagnetic steel plate of the rotor core 2 is provided with magnet insertion holes 21 for a predetermined magnetic pole at a predetermined pitch in the circumferential direction (arrow A1 direction), and penetrates each magnet insertion hole 21 in the direction of the axis AX1. The permanent magnet 3 is embedded. Each magnet insertion hole 21 is formed in two rows in the circumferential direction (arrow A1 direction) so that the permanent magnets 3 formed in two layers can be inserted. In this specification, the magnet insertion hole 21 formed on the outer peripheral side of the rotor 1 is referred to as a first magnet insertion hole 211, and the magnet insertion hole 21 formed on the inner peripheral side of the rotor 1 is referred to as a second magnet insertion hole. It is called 212.

永久磁石3は、直方体形状の永久磁石であり、例えば、ネオジウム磁石(NdFe14BなどのNd‐Fe‐B系磁石)をはじめとした公知の希土類系焼結磁石を用いることができる。希土類元素は、ネオジムNd以外にも、プラセオジムPr、サマリウムSmなどの種々の希土類元素を用いることができ、複数種類の希土類元素を含むこともできる。また、永久磁石3は、改質元素や不可避不純物を含むこともできる。 The permanent magnet 3 is a rectangular parallelepiped permanent magnet. For example, a known rare earth sintered magnet such as a neodymium magnet (Nd—Fe—B magnet such as Nd 2 Fe 14 B) can be used. In addition to neodymium Nd, various rare earth elements such as praseodymium Pr and samarium Sm can be used as the rare earth element, and a plurality of rare earth elements can also be included. Moreover, the permanent magnet 3 can also contain a reforming element and inevitable impurities.

改質元素には、例えば、永久磁石3の耐熱性の向上に寄与するコバルトCo、ランタンLa、保磁力などの磁気特性の向上に寄与するアルミニウムAl、ケイ素SiやチタンTi、バナジウムV、クロムCr、マンガンMn、ニッケルNi、銅Cu、イットリウムY、ジルコニウムZr、ニオブNb、モリブデンMo等の遷移元素などが挙げられる。不可避不純物は、製造上除去することが困難な元素であり、例えば、酸素O、窒素N、炭素Cなどが挙げられる。   Examples of the modifying element include cobalt Co, lanthanum La, which contributes to improvement of heat resistance of the permanent magnet 3, aluminum Al, silicon Si, titanium Ti, vanadium V, chromium Cr, which contributes to improvement of magnetic properties such as coercive force. , Transition elements such as manganese Mn, nickel Ni, copper Cu, yttrium Y, zirconium Zr, niobium Nb, molybdenum Mo, and the like. Inevitable impurities are elements that are difficult to remove in production, and examples thereof include oxygen O, nitrogen N, and carbon C.

永久磁石3は、周方向(矢印A1方向)に2層に形成されている。本明細書では、2層の永久磁石3のうち回転子1の外周側に配される永久磁石3を第1永久磁石31といい、回転子1の内周側に配される永久磁石3を第2永久磁石32という。第1永久磁石31は、第1磁石挿入孔211に挿入され、第2永久磁石32は、第2磁石挿入孔212に挿入される。第1永久磁石31および第2永久磁石32は、磁化方向が径方向(矢印B1方向)と同方向になるように、それぞれ着磁されている。   The permanent magnet 3 is formed in two layers in the circumferential direction (arrow A1 direction). In this specification, the permanent magnet 3 disposed on the outer peripheral side of the rotor 1 out of the two layers of permanent magnets 3 is referred to as a first permanent magnet 31, and the permanent magnet 3 disposed on the inner peripheral side of the rotor 1 is referred to as the first permanent magnet 31. The second permanent magnet 32 is referred to. The first permanent magnet 31 is inserted into the first magnet insertion hole 211, and the second permanent magnet 32 is inserted into the second magnet insertion hole 212. The first permanent magnet 31 and the second permanent magnet 32 are each magnetized so that the magnetization direction is the same as the radial direction (arrow B1 direction).

第1永久磁石31のN極側が固定子4側となるように第1永久磁石31を第1磁石挿入孔211に挿入する場合は、第2永久磁石32のN極側が固定子4側となるように第2永久磁石32を第2磁石挿入孔212に挿入する。逆に、第1永久磁石31のS極側が固定子4側となるように第1永久磁石31を第1磁石挿入孔211に挿入する場合は、第2永久磁石32のS極側が固定子4側となるように第2永久磁石32を第2磁石挿入孔212に挿入する。   When the first permanent magnet 31 is inserted into the first magnet insertion hole 211 so that the N pole side of the first permanent magnet 31 is on the stator 4 side, the N pole side of the second permanent magnet 32 is on the stator 4 side. In this manner, the second permanent magnet 32 is inserted into the second magnet insertion hole 212. Conversely, when the first permanent magnet 31 is inserted into the first magnet insertion hole 211 so that the south pole side of the first permanent magnet 31 is on the stator 4 side, the south pole side of the second permanent magnet 32 is the stator 4. The second permanent magnet 32 is inserted into the second magnet insertion hole 212 so as to be on the side.

永久磁石3の固定方法は、特に限定されない。例えば、接着剤によって永久磁石3を回転子鉄心2に固定することができる。また、別途、弾性部材を設けて、弾性部材の付勢力によって、永久磁石3を回転子鉄心2に固定することもできる。例えば、第1永久磁石31の径方向(矢印B1方向)内側の面を第1磁石挿入孔211の径方向(矢印B1方向)内側の内面に押圧するように、弾性部材が第1永久磁石31を径方向(矢印B1方向)内方に付勢すると良い。第2永久磁石32についても同様である。これにより、回転子鉄心2および永久磁石3が発熱した場合に、両部材の熱膨張差を吸収することができ、固定部分が剥離することを防止できる。   The method for fixing the permanent magnet 3 is not particularly limited. For example, the permanent magnet 3 can be fixed to the rotor core 2 with an adhesive. In addition, an elastic member can be provided separately, and the permanent magnet 3 can be fixed to the rotor core 2 by the biasing force of the elastic member. For example, the elastic member presses the inner surface of the first permanent magnet 31 in the radial direction (arrow B1 direction) against the inner surface of the first magnet insertion hole 211 in the radial direction (arrow B1 direction). May be urged inward in the radial direction (arrow B1 direction). The same applies to the second permanent magnet 32. Thereby, when the rotor core 2 and the permanent magnet 3 generate heat, the difference in thermal expansion between both members can be absorbed, and the fixed portion can be prevented from peeling off.

永久磁石3には、保磁力材が含まれており、第1永久磁石31の保磁力材の含有量は、第2永久磁石32の保磁力材の含有量と比べて多くなっている。なお、第2永久磁石32は、保磁力材の含有量を0とすることもできる。保磁力材は、永久磁石3の保磁力を高める希土類元素であり、例えば、ジスプロシウムDy、テルビウムTbなどを用いることができる。保磁力材は、これら以外にも種々の希土類元素を用いることができ、複数種類の希土類元素を含むこともできる。   The permanent magnet 3 includes a coercive material, and the content of the coercive material of the first permanent magnet 31 is larger than the content of the coercive material of the second permanent magnet 32. Note that the content of the coercive force material of the second permanent magnet 32 can be zero. The coercive force material is a rare earth element that increases the coercive force of the permanent magnet 3, and for example, dysprosium Dy, terbium Tb, or the like can be used. As the coercive force material, various rare earth elements can be used besides these, and a plurality of kinds of rare earth elements can also be included.

永久磁石3に保磁力材を含有させる方法は限定されないが、保磁力材を粒界拡散させると好適である。本実施形態では、第1永久磁石31および第2永久磁石32は、同種類の保磁力材がそれぞれ粒界拡散されている。また、保磁力材を粒界拡散させる方法は、特に限定されない。例えば、蒸着法、蒸気法、塗布法などの公知の方法を用いることができる。   The method of incorporating the coercive material into the permanent magnet 3 is not limited, but it is preferable to diffuse the coercive material at grain boundaries. In the present embodiment, the first permanent magnet 31 and the second permanent magnet 32 have the same kind of coercive force material diffused at the grain boundaries. Further, the method for diffusing the coercive material at the grain boundary is not particularly limited. For example, a known method such as a vapor deposition method, a vapor method, or a coating method can be used.

蒸着法では、保磁力材をターゲットにしてスパッタリングを行い、保磁力材を磁石内部に粒界拡散させる。蒸気法では、加熱炉内で磁石近傍に保磁力材を配して、磁石と保磁力材とを加熱する。そして、保磁力材の蒸気中に磁石を直接さらすことにより、保磁力材を磁石内部に粒界拡散させる。塗布法では、磁石表面に保磁力材を塗布して加熱することにより、保磁力材を磁石内部に粒界拡散させる。なお、例えば、加熱時の温度、加熱時間などを調整することにより、保磁力材を粒界拡散させる深度を調整することができる。   In the vapor deposition method, sputtering is performed using a coercive force material as a target, and the coercive force material is diffused at grain boundaries inside the magnet. In the steam method, a coercive material is disposed in the vicinity of a magnet in a heating furnace, and the magnet and the coercive material are heated. Then, by directly exposing the magnet to the vapor of the coercive force material, the coercive force material is diffused at the grain boundaries inside the magnet. In the coating method, the coercive force material is applied to the surface of the magnet and heated, so that the coercive force material diffuses at the grain boundaries inside the magnet. For example, the depth at which the coercive force material diffuses at the grain boundaries can be adjusted by adjusting the temperature at the time of heating, the heating time, and the like.

第1永久磁石31の回転子1における径方向厚みt1(以下、単に、第1永久磁石31の径方向厚みt1という。)および第2永久磁石32の回転子1における径方向厚みt2(以下、単に、第2永久磁石32の径方向厚みt2という。)は、第1永久磁石31および第2永久磁石32がそれぞれ減磁しない厚みに設定されている。例えば、磁界解析によって、第1永久磁石31および第2永久磁石32に印加される逆磁界を推定し、推定された逆磁界に対して保磁力が大きくなるように、第1永久磁石31の径方向厚みt1および第2永久磁石32の径方向厚みt2を設定する。   The radial thickness t1 of the rotor 1 of the first permanent magnet 31 (hereinafter simply referred to as the radial thickness t1 of the first permanent magnet 31) and the radial thickness t2 of the rotor 1 of the second permanent magnet 32 (hereinafter referred to as “herein”). The radial thickness t2 of the second permanent magnet 32 is simply set to a thickness at which the first permanent magnet 31 and the second permanent magnet 32 are not demagnetized. For example, a reverse magnetic field applied to the first permanent magnet 31 and the second permanent magnet 32 is estimated by magnetic field analysis, and the diameter of the first permanent magnet 31 is increased so that the coercive force is increased with respect to the estimated reverse magnetic field. The direction thickness t1 and the radial direction thickness t2 of the second permanent magnet 32 are set.

第1永久磁石31の径方向厚みt1は、第2永久磁石32の径方向厚みt2と比べて薄く形成されていると好適である。この場合、第2永久磁石32と比べて、第1永久磁石31の保磁力材を粒界拡散させることが容易であり、第1永久磁石31の磁石表面から磁石内部深くまで保磁力材を粒界拡散させることができる。したがって、第2永久磁石32と比べて、第1永久磁石31の保磁力を高めることが容易である。   The radial thickness t1 of the first permanent magnet 31 is preferably formed thinner than the radial thickness t2 of the second permanent magnet 32. In this case, compared with the second permanent magnet 32, the coercive material of the first permanent magnet 31 can be easily diffused at the grain boundary, and the coercive material is granulated from the surface of the first permanent magnet 31 to the inside of the magnet. Can be field diffused. Therefore, it is easy to increase the coercive force of the first permanent magnet 31 compared to the second permanent magnet 32.

特に、第1永久磁石31の径方向厚みt1は、3.0mm以下にすると好適である。これにより、第1永久磁石31の保磁力材を完全粒界拡散させることができる。完全粒界拡散とは、第1永久磁石31の磁石表面から磁石中心部まで保磁力材が粒界拡散されている状態をいう。第1永久磁石31の径方向厚みt1が薄すぎると必要な保磁力材を粒界拡散させることができなくなる。一方、第1永久磁石31の径方向厚みt1が3.0mmより厚くなると保磁力材が磁石中心部まで粒界拡散しなくなる。第1永久磁石31の径方向厚みt1は、2.5mm〜3.0mmであると好適である。本実施形態においては、第1永久磁石31の径方向厚みt1は、2.5mmとし、第2永久磁石32の径方向厚みt2は、3.0mmとしている。   In particular, the radial thickness t1 of the first permanent magnet 31 is preferably 3.0 mm or less. Thereby, the coercive force material of the first permanent magnet 31 can be completely grain boundary diffused. Complete grain boundary diffusion refers to a state where the coercive force material is diffused from the surface of the first permanent magnet 31 to the center of the magnet. If the radial thickness t1 of the first permanent magnet 31 is too thin, the necessary coercive force material cannot be diffused at the grain boundaries. On the other hand, when the radial thickness t1 of the first permanent magnet 31 is greater than 3.0 mm, the coercive force material does not diffuse to the grain boundary to the magnet center. The radial thickness t1 of the first permanent magnet 31 is preferably 2.5 mm to 3.0 mm. In the present embodiment, the radial thickness t1 of the first permanent magnet 31 is 2.5 mm, and the radial thickness t2 of the second permanent magnet 32 is 3.0 mm.

また、第1永久磁石31の周方向(矢印A1方向)の長さを第1周方向長L1とし、第2永久磁石32の周方向(矢印A1方向)の長さを第2周方向長L2とするとき、第1周方向長L1および第2周方向長L2ならびに保磁力材の種類に関わらず、第1永久磁石31の径方向厚みt1を3.0mm以下にすることにより、第1永久磁石31の保磁力材を完全粒界拡散させることができる。なお、本実施形態においては、第1周方向長L1および第2周方向長L2は、いずれも26mmとしている。   The length of the first permanent magnet 31 in the circumferential direction (arrow A1 direction) is the first circumferential length L1, and the length of the second permanent magnet 32 in the circumferential direction (arrow A1 direction) is the second circumferential length L2. The first permanent magnet 31 has a radial thickness t1 of 3.0 mm or less regardless of the first circumferential length L1 and the second circumferential length L2 and the type of coercive force material. The coercive force material of the magnet 31 can be completely grain boundary diffused. In the present embodiment, the first circumferential length L1 and the second circumferential length L2 are both 26 mm.

保磁力材が完全粒界拡散しているか否かは、例えば、永久磁石3を電子線マイクロアナライザ(EPMA)で分析し、得られたEPMA像を観察することによって判定することができる。   Whether or not the coercive material is completely grain boundary diffused can be determined, for example, by analyzing the permanent magnet 3 with an electron beam microanalyzer (EPMA) and observing the obtained EPMA image.

本実施形態では、第1永久磁石31の保磁力材は完全粒界拡散されているので、回転子1の外周側の保磁力を確実に向上させることができる。また、第1永久磁石31の保磁力材は完全粒界拡散されているので、第1永久磁石31の保磁力を把握することが容易であり、磁束密度や保磁力などの磁気特性を保障することができる。   In the present embodiment, since the coercive force material of the first permanent magnet 31 is completely grain boundary diffused, the coercive force on the outer peripheral side of the rotor 1 can be reliably improved. Further, since the coercive material of the first permanent magnet 31 is completely grain boundary diffused, it is easy to grasp the coercive force of the first permanent magnet 31 and guarantees magnetic characteristics such as magnetic flux density and coercive force. be able to.

<固定子>
固定子4は、固定子鉄心5と、固定子巻線6とを有している。固定子鉄心5は、薄板状の電磁鋼板が軸芯AX1方向に複数枚積層されて形成されている。電磁鋼板は、例えば、ケイ素鋼板を用いることができる。固定子鉄心5は、図示しない略円筒状の筺体の内側に配設されている。固定子鉄心5は、周方向(矢印A1方向)に延在する継鉄部51と、継鉄部51の内周面から径方向(矢印B1方向)内側に突出する複数の磁極歯部52と、を有している。各磁極歯部52は、周方向(矢印A1方向)に所定間隔離間して配されている。
<Stator>
The stator 4 has a stator core 5 and a stator winding 6. The stator core 5 is formed by laminating a plurality of thin electromagnetic steel plates in the direction of the axis AX1. For example, a silicon steel plate can be used as the electromagnetic steel plate. The stator core 5 is disposed inside a substantially cylindrical casing (not shown). The stator core 5 includes a yoke part 51 extending in the circumferential direction (arrow A1 direction), and a plurality of magnetic pole tooth parts 52 protruding inward in the radial direction (arrow B1 direction) from the inner circumferential surface of the yoke part 51. ,have. Each magnetic pole tooth part 52 is arranged at a predetermined interval in the circumferential direction (arrow A1 direction).

固定子巻線6は、3相巻線の導体表面がエナメルなどの絶縁層で被覆されている。固定子巻線6は、各磁極歯部52間のスロット部に分布巻により巻回しされており、固定子巻線6は、Y結線されている。固定子巻線6には、交流電圧が印加され、これにより、固定子4に回転磁界が発生する。固定子巻線6の断面形状は、特に限定されるものではなく、任意の断面形状とすることができる。例えば、固定子巻線6は、断面円形状の丸線、断面多角形状の角線などの種々の断面形状の巻線を用いることができる。また、複数の巻線素線を組み合わせたものを用いることもできる。なお、固定子巻線6は、集中巻やΔ結線とすることもできる。   In the stator winding 6, the conductor surface of the three-phase winding is covered with an insulating layer such as enamel. The stator winding 6 is wound by distributed winding in the slot portion between the magnetic pole tooth portions 52, and the stator winding 6 is Y-connected. An AC voltage is applied to the stator winding 6, thereby generating a rotating magnetic field in the stator 4. The cross-sectional shape of the stator winding 6 is not particularly limited, and can be an arbitrary cross-sectional shape. For example, the stator winding 6 may be a winding having various cross-sectional shapes such as a round wire having a circular cross-section and a square wire having a polygonal cross-section. Also, a combination of a plurality of winding wires can be used. Note that the stator winding 6 may be concentrated winding or Δ connection.

<まとめ>
図2は、磁束分布の一例を示す説明図である。同図は、図1に示す永久磁石埋込型電動機の磁束分布を示している。磁束分布は、例えば、磁界解析によって導出することができる。図2の破線で示す回転子1の外周側部分G1は、回転子1の内周側と比べて、固定子4の回転磁界による逆磁界が大きい。そのため、永久磁石3は減磁し易い。
<Summary>
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the magnetic flux distribution. This figure shows the magnetic flux distribution of the permanent magnet embedded motor shown in FIG. The magnetic flux distribution can be derived, for example, by magnetic field analysis. The outer peripheral side portion G1 of the rotor 1 indicated by the broken line in FIG. Therefore, the permanent magnet 3 is easy to demagnetize.

本実施形態では、永久磁石3は、周方向(矢印A1方向)に2層に形成されており、回転子1の外周側に配される第1永久磁石31の保磁力材の含有量が回転子1の内周側に配される第2永久磁石32の保磁力材の含有量と比べて多い。そのため、回転子1の内周側と比べて、固定子4の回転磁界による逆磁界が大きく減磁し易い回転子1の外周側の保磁力を高めることができる。また、回転子1の外周側と比べて内周側の逆磁界は小さいので、第1永久磁石31の保磁力材の含有量と比べて、第2永久磁石32の保磁力材の含有量を低減させることができる。したがって、稀少な保磁力材の使用量を抑制しつつ、必要な保磁力を確保することができる。   In this embodiment, the permanent magnet 3 is formed in two layers in the circumferential direction (arrow A1 direction), and the content of the coercive force material of the first permanent magnet 31 disposed on the outer peripheral side of the rotor 1 is rotated. The content is larger than the content of the coercive force material of the second permanent magnet 32 disposed on the inner peripheral side of the child 1. Therefore, compared with the inner peripheral side of the rotor 1, the coercive force on the outer peripheral side of the rotor 1 can be increased because the reverse magnetic field due to the rotating magnetic field of the stator 4 is large and easily demagnetized. Further, since the reverse magnetic field on the inner peripheral side is smaller than that on the outer peripheral side of the rotor 1, the content of the coercive material of the second permanent magnet 32 is smaller than the content of the coercive material of the first permanent magnet 31. Can be reduced. Therefore, a necessary coercive force can be secured while suppressing the amount of rare coercive material used.

(2)第2実施形態
本実施形態は、第1実施形態と比べて、磁石挿入孔21の形状および永久磁石3の挿入方法が異なる。それ以外の永久磁石3の組成、形状、保磁力材の含有量、保磁力材の拡散方法などは、第1実施形態と同様である。第1実施形態と共通する箇所には共通の符号を付して対応させることにより重複する説明を省略する。
(2) 2nd Embodiment This embodiment differs in the shape of the magnet insertion hole 21 and the insertion method of the permanent magnet 3 compared with 1st Embodiment. The composition, shape, coercive material content, coercive material diffusion method, and the like of the permanent magnet 3 are the same as those in the first embodiment. Parts that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図3は、回転子1および固定子4の軸方向視一部断面図である。本実施形態では、磁石挿入孔21は、周方向(矢印A1方向)に1列に形成されている。磁石挿入孔21の径方向(矢印B1方向)長は、第1実施形態における第1磁石挿入孔211の径方向(矢印B1方向)長と、第2磁石挿入孔212の径方向(矢印B1方向)長とを加算した長さになっている。径方向(矢印B1方向)に隣接する第1永久磁石31および第2永久磁石32は、例えば、接着剤で固定されて、磁石挿入孔21に挿入され固定されている。本実施形態においても、第1実施形態で既述の効果と同様の効果を得ることができる。   FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the rotor 1 and the stator 4 as viewed in the axial direction. In the present embodiment, the magnet insertion holes 21 are formed in one row in the circumferential direction (arrow A1 direction). The radial direction (arrow B1 direction) length of the magnet insertion hole 21 is the radial direction (arrow B1 direction) length of the first magnet insertion hole 211 and the radial direction (arrow B1 direction) of the second magnet insertion hole 212 in the first embodiment. ) The length is added to the length. The 1st permanent magnet 31 and the 2nd permanent magnet 32 which adjoin a radial direction (arrow B1 direction) are fixed with the adhesive agent, for example, and are inserted in the magnet insertion hole 21, and are being fixed. Also in this embodiment, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.

(3)その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、1磁極当り2つの永久磁石を設けて、略V字形状に配設することもできる。つまり、軸方向視において、2つの永久磁石を回転子1の軸芯AX1から固定子4側に向かって広がる略V字形状に配設することもできる。
(3) Others The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist. For example, two permanent magnets can be provided per magnetic pole and arranged in a substantially V shape. That is, when viewed in the axial direction, the two permanent magnets can be arranged in a substantially V shape that widens from the axis AX1 of the rotor 1 toward the stator 4 side.

この場合、2つの永久磁石は、それぞれ2層に形成する。回転子1の外周側に配される永久磁石は、第1実施形態および第2実施形態における第1永久磁石31に相当する。回転子1の内周側に配される永久磁石は、第1実施形態および第2実施形態における第2永久磁石32に相当する。この場合においても、第1実施形態で既述の効果と同様の効果を得ることができる。   In this case, each of the two permanent magnets is formed in two layers. The permanent magnet arranged on the outer peripheral side of the rotor 1 corresponds to the first permanent magnet 31 in the first embodiment and the second embodiment. The permanent magnet disposed on the inner peripheral side of the rotor 1 corresponds to the second permanent magnet 32 in the first embodiment and the second embodiment. Even in this case, the same effects as described above can be obtained in the first embodiment.

本発明の永久磁石埋込型電動機は、駆動時の逆磁界に対する減磁耐力が高く、かつ、高トルクを得ることができるので、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動用電動機として用いることができる。また、これら以外にも、サーボモータ、コンプレッサ用モータなど産業用機器の各種電動機として広く用いることができる。   The embedded permanent magnet electric motor of the present invention has a high demagnetization resistance against a reverse magnetic field during driving and can obtain a high torque, so that it can be used, for example, as a driving motor for an electric vehicle or a hybrid vehicle. it can. Besides these, it can be widely used as various electric motors for industrial equipment such as servo motors and compressor motors.

1:回転子、
2:回転子鉄心、21:磁石挿入孔、
3:永久磁石、
31:第1永久磁石、32:第2永久磁石、
t1:第1永久磁石31の径方向厚み、
t2:第2永久磁石32の径方向厚み
1: rotor,
2: Rotor core, 21: Magnet insertion hole,
3: Permanent magnet
31: 1st permanent magnet, 32: 2nd permanent magnet,
t1: radial thickness of the first permanent magnet 31;
t2: radial thickness of the second permanent magnet 32

Claims (3)

周方向に所定ピッチで複数の磁石挿入孔が形成されている回転子鉄心と、前記複数の磁石挿入孔にそれぞれ挿入される永久磁石と、を有する回転子を備える永久磁石埋込型電動機であって、
各前記永久磁石は、前記周方向に2層に形成されており、
前記2層の永久磁石のうち前記回転子の外周側に配される永久磁石を第1永久磁石とし前記回転子の内周側に配される永久磁石を第2永久磁石とするとき、前記第1永久磁石の保磁力材の含有量が前記第2永久磁石の保磁力材の含有量と比べて多いことを特徴とする永久磁石埋込型電動機。
A permanent magnet embedded type electric motor comprising a rotor having a rotor core in which a plurality of magnet insertion holes are formed at a predetermined pitch in the circumferential direction, and a permanent magnet inserted into each of the plurality of magnet insertion holes. And
Each of the permanent magnets is formed in two layers in the circumferential direction,
Of the two layers of permanent magnets, the permanent magnet disposed on the outer peripheral side of the rotor is the first permanent magnet, and the permanent magnet disposed on the inner peripheral side of the rotor is the second permanent magnet. A permanent magnet embedded type electric motor characterized in that the content of the coercive material of one permanent magnet is larger than the content of the coercive material of the second permanent magnet.
前記第1永久磁石の前記保磁力材は粒界拡散されており、
前記第1永久磁石の前記回転子における径方向厚みは、前記第2永久磁石の前記回転子における径方向厚みと比べて薄く形成されている請求項1に記載の永久磁石埋込型電動機。
The coercive material of the first permanent magnet is grain boundary diffused,
2. The embedded permanent magnet electric motor according to claim 1, wherein a radial thickness of the first permanent magnet in the rotor is thinner than a radial thickness of the second permanent magnet in the rotor.
前記第1永久磁石の前記保磁力材は、完全粒界拡散されている請求項1または2に記載の永久磁石埋込型電動機。   3. The embedded permanent magnet electric motor according to claim 1, wherein the coercive force material of the first permanent magnet is completely grain boundary diffused.
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