JP2014082832A - Rotor and rotary electric machine having the same - Google Patents

Rotor and rotary electric machine having the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014082832A
JP2014082832A JP2012227816A JP2012227816A JP2014082832A JP 2014082832 A JP2014082832 A JP 2014082832A JP 2012227816 A JP2012227816 A JP 2012227816A JP 2012227816 A JP2012227816 A JP 2012227816A JP 2014082832 A JP2014082832 A JP 2014082832A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
rotor core
reinforcing
reinforcing plate
pin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012227816A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Kuwabara
徹 桑原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP2012227816A priority Critical patent/JP2014082832A/en
Publication of JP2014082832A publication Critical patent/JP2014082832A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor having a rotor core, with improved strength, that is made up of laminated magnetic steel sheets and that increases the efficiency thereof by preventing eddy current, and reducing iron loss, with a simple configuration, and to provide a rotary electric machine having the same.SOLUTION: A rotor includes: a rotor core 11 that is made up of laminated magnetic steel sheets; a plurality of magnet holes 18a and 18b that are provided in the proximity of outer circumferential surfaces 15a and 15b of the rotor core 11 so as to be penetrated in a rotational axis direction x of the rotor core 11 and that are arranged approximately at regular intervals in a rotational circumferential direction of the rotor core 11; permanent magnets 13a and 13b that are inserted or press-fitted in the respective magnet holes 18a and 18b; and a reinforcing plate 30 that is formed of non-magnetic material and that divides at least the outer circumferential surfaces 15a and 15b of the rotor core 11 in the rotational axis direction x.

Description

本発明は、ロータコアを積層電磁鋼板で構成し、簡易な構造で渦電流を防止して、鉄損失の抑制により効率を向上するロータと、それを備える回転電機に関する。   The present invention relates to a rotor in which a rotor core is composed of laminated electromagnetic steel sheets, an eddy current is prevented with a simple structure, and efficiency is improved by suppressing iron loss, and a rotating electrical machine including the rotor.

環境への影響を配慮して、EV(電気自動車)やHEV(ハイブリッド電気自動車)などが年々増加している。また、車両の低燃費化に伴いパワーステアリングや冷却ポンプなどの補機類の電動化も進んでいる。   Considering the impact on the environment, EVs (electric vehicles) and HEVs (hybrid electric vehicles) are increasing year by year. In addition, with the reduction in fuel consumption of vehicles, the use of auxiliary machinery such as power steering and cooling pumps is also progressing.

このため、車両における電力消費量は年々増加しており、電力を供給するオルタネータ(発電機)及びモータ(電動機)などの回転電機の高出力化が必須となっている。しかしながら、出力の高出力化に伴い装置を大きくすることは、車両への搭載性を悪化させるため、出力密度を高めること、及び高効率化を図ることが必要となっている。   For this reason, the electric power consumption in vehicles is increasing year by year, and it is essential to increase the output of rotating electrical machines such as an alternator (generator) and a motor (electric motor) for supplying electric power. However, enlarging the device as the output becomes higher deteriorates the mountability on the vehicle, so that it is necessary to increase the output density and to improve the efficiency.

これに対応するものに、クローポール型のロータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、中央部のシャフトに励磁コイルを巻き、永久磁石をクローポールとクローポールの間に周方向に磁極面(N極、S極)を向け、N極とS極が交互になるように、周方向に嵌め込む。   In response to this, a claw pole type rotor has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this device, an exciting coil is wound around a central shaft, and a permanent magnet is oriented with the magnetic pole face (N pole, S pole) in the circumferential direction between the claw pole and the claw pole so that the N pole and the S pole alternate. In the circumferential direction.

この方式はクローポール間の寸法精度を出すのが困難で、特に、高速回転時に、永久磁石を遠心力で飛び出さないようにすることが極めて困難であった。   In this method, it is difficult to obtain the dimensional accuracy between the claw poles, and it is extremely difficult to prevent the permanent magnet from jumping out by the centrifugal force particularly at high speed rotation.

一方、クローポール型のロータの代わりに、電磁鋼板を軸方向に積層したロータコアを用いるロータがある(例えば、特許文献2参照)。ここで、この積層電磁鋼板を用いたロータについて、図12を参照しながら説明する。   On the other hand, instead of a claw pole type rotor, there is a rotor that uses a rotor core in which electromagnetic steel sheets are laminated in the axial direction (see, for example, Patent Document 2). Here, a rotor using this laminated electrical steel sheet will be described with reference to FIG.

図12の(a)の断面図と(b)の斜視断面図に示すように、ロータ10Xは、図示しないステータの内側で回転するインナーロータ型で、且つロータ10Xとステータの間のエアーギャップ(空隙)を回転の半径方向に配置したラジアルギャップ型のブラシレス回転電機のロータである。   As shown in the sectional view of FIG. 12A and the perspective sectional view of FIG. 12B, the rotor 10X is an inner rotor type that rotates inside a stator (not shown), and an air gap between the rotor 10X and the stator ( It is a rotor of a radial gap type brushless rotating electrical machine in which a gap is arranged in the radial direction of rotation.

ロータ10Xは、シャフト(ロータ軸)S1とロータコア11Xを備え、ロータコア11Xを積層電磁鋼板で構成すると共に、励磁コイル12X、永久磁石13X、及び補強ピン14を備える。このロータ10Xは、ロータコア11Xを積層電磁鋼板で構成することによって、前述のクローポール型のロータよりも簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上することができる。   The rotor 10X includes a shaft (rotor shaft) S1 and a rotor core 11X. The rotor core 11X includes a laminated electromagnetic steel plate, and includes an exciting coil 12X, a permanent magnet 13X, and a reinforcing pin 14. This rotor 10X has a simpler structure than the above-mentioned claw pole type rotor by configuring the rotor core 11X with laminated electromagnetic steel plates, thereby preventing eddy currents and improving efficiency by suppressing iron loss. Can do.

しかしながら、積層電磁鋼板は強度が弱く、このロータコア11Xに遠心力がかかると、図12の(a)に示すように、ロータコア11Xの外周面15Xの中央部が膨らみ、破線のように変形する。そして、図中のWPで示す最弱部WPに最も大きな力が加わり、この最弱部WPが切れて、破損する。   However, the strength of the laminated electrical steel sheet is weak, and when a centrifugal force is applied to the rotor core 11X, as shown in FIG. 12A, the central portion of the outer peripheral surface 15X of the rotor core 11X swells and deforms as indicated by a broken line. Then, the greatest force is applied to the weakest part WP indicated by WP in the figure, and the weakest part WP is cut and damaged.

特開2005−094978号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-094978 特開2009−240013号公報JP 2009-240013 A

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失の抑制により効率を向上する積層電磁鋼板で構成されたロータコアの強度を向上することができるロータと、それを備える回転電機を提供することである。   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 core composed of laminated electrical steel sheets that has a simple structure, prevents eddy currents, and improves efficiency by suppressing iron loss. It is to provide a rotor capable of improving strength and a rotating electrical machine including the rotor.

上記の目的を解決するための本発明のロータは、積層電磁鋼板で構成されるロータコアと、前記ロータコアのステータと対向する対向面の付近に、回転軸方向に貫通するように複数設けられると共に、回転周方向に配置される磁石用孔と、前記磁石用孔に挿入又は圧入される永久磁石とを備えるロータにおいて、非磁性材で形成し、前記対向面を回転軸方向に分割する補強板を備えて構成される。   The rotor of the present invention for solving the above-mentioned object is provided with a plurality of rotor cores formed of laminated electromagnetic steel sheets, and in the vicinity of an opposing surface facing the stator of the rotor core so as to penetrate in the rotation axis direction, In a rotor including a magnet hole arranged in the rotation circumferential direction and a permanent magnet inserted or press-fitted into the magnet hole, a reinforcing plate formed of a nonmagnetic material and dividing the facing surface in the rotation axis direction It is prepared for.

この構成によれば、積層電磁鋼板で構成したロータコアにかかる遠心力による変形、又はその変形による破損を補強板によって補強することができる。特に、遠心力の影響が大きいロータコアの回転軸方向の中央部に補強板を備えると、その中央部の膨らみを補強板が押さえ込むので、ロータコアの変形を抑制することができ、ロータコアで最も強度の弱い角部の破損を防ぐことができる。   According to this structure, the deformation | transformation by the centrifugal force concerning the rotor core comprised with the laminated electromagnetic steel plate, or the damage by the deformation | transformation can be reinforced with a reinforcement board. In particular, if a reinforcing plate is provided at the central portion of the rotor core in the rotational axis direction where the centrifugal force has a large effect, the reinforcing plate presses the bulge of the central portion, so that deformation of the rotor core can be suppressed, and the rotor core has the strongest strength. Breakage of weak corners can be prevented.

これにより、電動機や発電機などの回転電機に、上記の補強された積層電磁鋼板で構成されるロータコアを用いると、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失の抑制により効率を向上することができる。   As a result, when a rotor core made of the above-mentioned reinforced laminated electromagnetic steel sheet is used for a rotating electrical machine such as an electric motor or a generator, eddy current is prevented with a simple structure, and efficiency is improved by suppressing iron loss. can do.

なお、積層電磁鋼板とは、電気エネルギーと磁気エネルギーの変換効率が高い鋼板であり、鉄損が低い鋼板の一枚一枚の表面に絶縁皮膜を処理し、電気を流さないようにしてから、回転軸方向に積層したものであり、例えば、鉄に珪素を添加することにより製造できる珪素鋼板などのことである。また、非磁性材料とは、磁化されないため、磁界の影響を受けない金属材料のことであり、例えば、強化アルミニウム、又はオーステナイト系ステンレスなどのことである。   In addition, the laminated electrical steel sheet is a steel sheet with high conversion efficiency of electric energy and magnetic energy, and after treating the insulating film on the surface of each steel sheet with low iron loss, so as not to flow electricity, For example, a silicon steel sheet that can be manufactured by adding silicon to iron. The non-magnetic material is a metal material that is not magnetized and is not affected by a magnetic field, such as reinforced aluminum or austenitic stainless steel.

また、上記のロータにおいて、前記対向面を前記ロータコアの外周面とし、円環状に形成した前記補強板が前記対向面と前記磁石用孔と前記永久磁石とを回転軸方向に分割すると、インナーロータ式の回転電機のロータの強度を向上することができる。   In the above rotor, when the opposing surface is an outer peripheral surface of the rotor core and the reinforcing plate formed in an annular shape divides the opposing surface, the magnet hole, and the permanent magnet in the rotation axis direction, an inner rotor is obtained. The strength of the rotor of the rotary electric machine can be improved.

加えて、上記のロータにおいて、円環状に形成した前記補強板の内周面の半径を、前記ロータコアのロータ軸の外周面の半径以上になるように形成し、前記補強板を、回転軸方向に分割した前記ロータコアで挟持すると、円環状の補強板の幅を広くすることができ、遠心力に対する強度を増すことができる。   In addition, in the above-described rotor, a radius of the inner peripheral surface of the annular reinforcing plate formed in an annular shape is formed to be equal to or larger than a radius of the outer peripheral surface of the rotor shaft of the rotor core. When sandwiched between the rotor cores divided into two, the width of the annular reinforcing plate can be increased, and the strength against centrifugal force can be increased.

例えば、補強板の内周面の内径を小さくして、補強板をロータ軸の外周面まで伸ばしたものや、永久磁石を挿入した外周面の近傍とロータ軸の外周面との中間まで伸ばしたものを、軸方向に分割したロータコアで狭持して、ロータコアの回転軸方向の中央部を補強することができる。   For example, by reducing the inner diameter of the inner peripheral surface of the reinforcing plate and extending the reinforcing plate to the outer peripheral surface of the rotor shaft, or extending it to the vicinity of the outer peripheral surface where the permanent magnet is inserted and the outer peripheral surface of the rotor shaft A thing can be pinched by the rotor core divided | segmented into the axial direction, and the center part of the rotating shaft direction of a rotor core can be reinforced.

さらに、上記のロータにおいて、前記対向面の付近に、回転軸方向に貫通するように複数設けられると共に、回転周方向に略等間隔に、且つ前記磁石用孔の間に配置される補強ピン用孔と、前記補強ピン用孔に挿入される補強ピンを備え、円環状に形成した前記補強板に前記補強ピンが挿通する挿通孔を備えると、上記の作用効果に加えて、補強ピンで回転軸方向に積層した電磁鋼板の剥離を防止すると共に、磁気を通さないようにすることができる。   Further, in the above rotor, a plurality of reinforcing pins are provided in the vicinity of the facing surface so as to penetrate in the rotation axis direction, and are arranged at substantially equal intervals in the rotation circumferential direction and between the magnet holes. In addition to the above-described effects, if the reinforcing pin is provided with a hole and a reinforcing pin inserted into the reinforcing pin hole, and the reinforcing plate is formed in an annular shape, the rotating pin rotates. It is possible to prevent the magnetic steel sheets laminated in the axial direction from being peeled off and to prevent magnetism from passing therethrough.

この補強ピンは、好ましくは非磁性材料で形成するとよいが、S20Cなどの鉄材で形成する場合には、渦電流の発生を懸念してできるだけ細く形成するとよい。なお、ロータコアに備えた全ての補強ピンの断面積の合計の値を、ロータ軸の断面積以上にすると、より磁気漏れを防ぐことができる。   This reinforcing pin is preferably made of a non-magnetic material, but when it is made of an iron material such as S20C, it is better to make it as thin as possible in consideration of the generation of eddy currents. Note that if the total value of the cross-sectional areas of all the reinforcing pins provided in the rotor core is greater than or equal to the cross-sectional area of the rotor shaft, magnetic leakage can be further prevented.

その上、上記のロータにおいて、前記挿通孔の内径を前記補強ピン用孔の外径よりも大きくすると共に、前記補強ピンの前記挿通孔の近傍の外径を前記挿通孔の内径と略等しくすると、補強ピンの全長に渡って細くして、渦電流の発生を抑制すると共に、補強ピンに磁束が軸方向に流れ易くすることができる。これにより、励磁コイルから発生した磁束を通しやすくすることができる。   Moreover, in the above rotor, the inner diameter of the insertion hole is larger than the outer diameter of the reinforcing pin hole, and the outer diameter of the reinforcing pin in the vicinity of the insertion hole is substantially equal to the inner diameter of the insertion hole. The reinforcing pin can be made thin over the entire length to suppress the generation of eddy currents, and the magnetic flux can easily flow through the reinforcing pin in the axial direction. Thereby, the magnetic flux generated from the exciting coil can be easily passed.

また、上記の目的を解決するための本発明の回転電機は、上記に記載のいずれかのロータを備えて構成される。この構成によれば、強度が向上した積層電磁鋼板で構成されたロータコアを用いることで、車両への搭載性を悪化することなく、出力密度を高めると共に、高効率化を図ることができる。   Moreover, the rotating electrical machine of the present invention for solving the above object is configured to include any of the rotors described above. According to this configuration, by using the rotor core made of the laminated electromagnetic steel sheet having improved strength, the output density can be increased and the efficiency can be improved without deteriorating the mounting property on the vehicle.

なお、電動機や発電機などの回転電機は、インナーロータ式、又はアウターロータ式のどちらでも適用することができ、加えて、ラジアルギャップ方式、又はアキシャルギャップ方式のどちらでも適用することができる。   The rotating electric machine such as an electric motor or a generator can be applied to either an inner rotor type or an outer rotor type, and in addition, can be applied to either a radial gap method or an axial gap method.

さらに、上記の回転電機において、上記に記載の回転電機を、インナーロータ式、且つラジアルギャップ方式であるブラシレス回転電機で形成することが好ましい。   Furthermore, in the above rotating electric machine, the rotating electric machine described above is preferably formed of a brushless rotating electric machine that is an inner rotor type and a radial gap type.

本発明によれば、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失の抑制により効率を向上する積層電磁鋼板で構成したロータコアの強度を向上することができる。これにより、回転電機の車両への搭載性を悪化することなく、出力密度を高めると共に、高効率化を図ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the intensity | strength of the rotor core comprised with the laminated magnetic steel plate which prevents an eddy current and improves efficiency by suppression of iron loss can be improved with a simple structure. As a result, the output density can be increased and the efficiency can be increased without deteriorating the mountability of the rotating electrical machine on the vehicle.

本発明に係る第1の実施の形態のロータを備える回転電機を示した平面図である。It is the top view which showed the rotary electric machine provided with the rotor of 1st Embodiment which concerns on this invention. 図1のII−II断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the II-II cross section of FIG. 図2の補強板を示す平面図である。It is a top view which shows the reinforcement board of FIG. 本発明に係る第2の実施の形態のロータを備える回転電機を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the rotary electric machine provided with the rotor of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第3の実施の形態のロータを備える回転電機を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the rotary electric machine provided with the rotor of 3rd Embodiment which concerns on this invention. 図5の補強板を示し、(a)と(b)はそれぞれ別のパターンの補強板の平面図である。5A and 5B are plan views of reinforcing plates having different patterns, respectively. FIG. 本発明に係る第4の実施の形態のロータを備える回転電機を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the rotary electric machine provided with the rotor of 4th Embodiment which concerns on this invention. 図7の補強ピンと補強板を示し、(a)は補強ピンの斜視図であり、(b)は補強板の平面図である。The reinforcement pin and reinforcement board of FIG. 7 are shown, (a) is a perspective view of a reinforcement pin, (b) is a top view of a reinforcement board. 本発明に係る第5の実施の形態のロータを備える回転電機を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the rotary electric machine provided with the rotor of 5th Embodiment which concerns on this invention. 図9の補強ピンと補強板を示し、(a)は補強ピンの斜視図であり、(b)は補強板の平面図である。FIG. 9 shows the reinforcing pin and the reinforcing plate of FIG. 9, (a) is a perspective view of the reinforcing pin, and (b) is a plan view of the reinforcing plate. 本発明に係る第6の実施の形態のブラシレス回転電機を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the brushless rotary electric machine of 6th Embodiment which concerns on this invention. 従来技術の回転電動機のロータを示し、(a)はロータの断面図であり、(b)はロータの斜視断面図である。The rotor of the rotary motor of a prior art is shown, (a) is sectional drawing of a rotor, (b) is a perspective sectional view of a rotor.

以下、本発明に係る実施の形態のロータとそれを備える回転電機について、図面を参照しながら説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。   Hereinafter, a rotor according to an embodiment of the present invention and a rotating electrical machine including the rotor will be described with reference to the drawings. Note that the dimensions of the drawings are changed so that the configuration can be easily understood, and the ratios of the thicknesses, widths, lengths, and the like of the respective members and parts do not necessarily match the ratios of actually manufactured parts.

まず、本発明に係る第1の実施の形態のロータを備える回転電機について、図1〜図3を参照しながら説明する。ここで、図2に示すように、回転電機の回転軸方向をxとし、回転半径方向をyとする。   First, a rotating electrical machine including the rotor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, as shown in FIG. 2, the rotation axis direction of the rotating electrical machine is x, and the rotation radius direction is y.

図1〜図3に示すモータ(回転電機)1のロータ(回転子)10は、図12に示す従来技術のロータ10Xのステータ20に対向する対向面である外周面15Xを回転軸方向xに分割する、好ましくは外周面15Xに加えて磁石用孔18Xと永久磁石13Xも回転軸方向xに分割するように、新たに図3に示す補強板30を、図2に示すように備えることにより、ロータコア(回転子鉄心)11の強度を向上することができる。   The rotor (rotor) 10 of the motor (rotating electrical machine) 1 shown in FIGS. 1 to 3 has an outer peripheral surface 15X facing the stator 20 of the conventional rotor 10X shown in FIG. By newly providing a reinforcing plate 30 shown in FIG. 3 as shown in FIG. 2 so as to divide, preferably in addition to the outer peripheral surface 15X, the magnet hole 18X and the permanent magnet 13X are also divided in the rotation axis direction x. The strength of the rotor core (rotor core) 11 can be improved.

詳しくは、図3に示す非磁性材料で形成された円環状の補強板30を、図2に示すように、ロータコア11の中央部の外周面15aと15bの間に、好ましくは外周面15aと15bに加えて、磁石用孔18aと18b、且つ永久磁石13aと13bのそれぞれの間に配置し、接合する。   Specifically, as shown in FIG. 2, an annular reinforcing plate 30 formed of a non-magnetic material shown in FIG. 3 is arranged between the outer peripheral surfaces 15a and 15b in the center of the rotor core 11, and preferably with the outer peripheral surface 15a. In addition to 15b, the magnet holes 18a and 18b and the permanent magnets 13a and 13b are disposed and joined.

この構成によれば、ロータ10が回転したときに発生する遠心力による積層電磁鋼板で構成されたロータコア11の外周面15aと15bの変形を抑制することができる。これにより、積層電磁鋼板で構成したロータコア11の強度を向上することができる。   According to this structure, the deformation | transformation of the outer peripheral surfaces 15a and 15b of the rotor core 11 comprised with the laminated electromagnetic steel plate by the centrifugal force generated when the rotor 10 rotates can be suppressed. Thereby, the intensity | strength of the rotor core 11 comprised with the laminated electromagnetic steel plate can be improved.

また、この補強板30は、図3に示すように、積層電磁鋼板の剥離を抑制し、且つ磁気漏れを防ぐことができる補強ピン14が挿通する挿通孔31を備える。これにより、補強ピン14の効果をそのままに、ロータコア11の強度を向上することができる。   Further, as shown in FIG. 3, the reinforcing plate 30 includes an insertion hole 31 through which the reinforcing pin 14 that suppresses the peeling of the laminated electromagnetic steel sheet and prevents magnetic leakage is inserted. Thereby, the intensity | strength of the rotor core 11 can be improved, leaving the effect of the reinforcement pin 14 as it is.

このロータ10及び、そのロータ10を備えるモータ1について、さらに詳しく説明する。図1と図2に示すように、このモータ1は、シャフト(回転軸)S1に固定されたロータ10とステータ(固定子)20とを備える。また、ロータ10は、ロータコア11、励磁コイル12、永久磁石13aと13b、及び補強ピン14を備え、ステータ20は、ステータコア(固定子鉄心)21、ティース部22、及びコイル23を備える。   The rotor 10 and the motor 1 including the rotor 10 will be described in more detail. As shown in FIGS. 1 and 2, the motor 1 includes a rotor 10 fixed to a shaft (rotating shaft) S <b> 1 and a stator (stator) 20. The rotor 10 includes a rotor core 11, an excitation coil 12, permanent magnets 13 a and 13 b, and a reinforcing pin 14, and the stator 20 includes a stator core (stator core) 21, a tooth portion 22, and a coil 23.

このモータ1は、シャフトS1の回りに励磁コイル12を巻き、その外側の円筒状のロータコア11に永久磁石13aと13bを回転半径方向、磁極面を回転周方向で互いに同極が向き合うように挿入し、内側の励磁コイル12と外側の永久磁石13aと13bが磁気的に繋がるようにして、励磁コイル12の電流を変化させることにより、ロータ10からステータ20に入る磁束量を変化させて効率を向上することができる。   In this motor 1, an exciting coil 12 is wound around a shaft S1, and permanent magnets 13a and 13b are inserted into a cylindrical rotor core 11 on the outer side thereof so that the same poles face each other in the rotational radius direction and the magnetic pole surface in the rotational circumferential direction. The inner exciting coil 12 and the outer permanent magnets 13a and 13b are magnetically connected to each other, and the current of the exciting coil 12 is changed to change the amount of magnetic flux entering the stator 20 from the rotor 10 to improve the efficiency. Can be improved.

ロータコア11は、回転軸方向xに積層した電磁鋼板(以下、積層電磁鋼板という)から構成され、円筒部16と、円筒部16の両端部で中心から放射状に複数配置されたアーム(支持部)17とを備える。円筒部16には、磁石用孔18a及び18bと、補強ピン用孔19とをそれぞれを交互に、回転軸方向xに貫通するように、且つ回転の周方向に略等間隔に配置する。   The rotor core 11 is composed of electromagnetic steel plates (hereinafter referred to as laminated electromagnetic steel plates) laminated in the rotation axis direction x, and a plurality of cylindrical portions 16 and arms (supporting portions) arranged radially from the center at both ends of the cylindrical portions 16. 17. In the cylindrical portion 16, magnet holes 18 a and 18 b and reinforcing pin holes 19 are alternately arranged so as to penetrate in the rotation axis direction x and at substantially equal intervals in the circumferential direction of rotation.

このとき、一方の端部に設けられるアーム17の数は、特に限定しないが、一方の端部に設けられた全てのアーム17の断面積の合計の値を、シャフトS1の断面積以上にすると、ロータ10を回転させたときに、ロータ10から漏れる磁気を低減することができる。   At this time, the number of arms 17 provided at one end is not particularly limited. However, if the total value of the cross-sectional areas of all the arms 17 provided at one end is equal to or greater than the cross-sectional area of the shaft S1. When the rotor 10 is rotated, magnetism leaking from the rotor 10 can be reduced.

ここで積層電磁鋼板について補足する。電磁鋼板とは、電気エネルギーと磁気エネルギーの変換効率が高い鋼板であり、鉄損(磁化したときに鉄が消費するエネルギー)を低下することができるものである。この電磁鋼板の一枚一枚表面に絶縁皮膜を処理し、電気を通電しないように加工し、ロータ10の回転軸方向xに積層したものが積層電磁鋼板である。   Here, it supplements about a laminated electromagnetic steel plate. An electromagnetic steel plate is a steel plate having high conversion efficiency between electric energy and magnetic energy, and can reduce iron loss (energy consumed by iron when magnetized). A laminated electromagnetic steel sheet is obtained by processing an insulating film on each surface of each electromagnetic steel sheet, processing it so as not to pass electricity, and laminating it in the rotation axis direction x of the rotor 10.

その積層電磁鋼板でロータコア11を構成することで、渦電流を防止して、鉄損失の抑制により効率を向上することができる。この積層電磁鋼板は、例えば、鉄に珪素を添加することによって製造できる珪素鋼板などを用いる。この実施の形態では、電磁鋼板を回転軸方向xに積層して、遠心力による剥離を防止している。   By configuring the rotor core 11 with the laminated electromagnetic steel sheet, eddy current can be prevented and efficiency can be improved by suppressing iron loss. As this laminated electromagnetic steel sheet, for example, a silicon steel sheet that can be manufactured by adding silicon to iron is used. In this embodiment, electromagnetic steel plates are laminated in the rotation axis direction x to prevent separation due to centrifugal force.

補強ピン14は、ロータコア11の補強ピン用孔19と、補強板30の挿通孔31に挿入又は圧入されるロータコア11の補強部材であり、回転軸方向xに積層した電磁鋼板の剥離を防ぐことができる。また、ロータ10が回転したときに、ロータ10から漏れる磁気を低減することもできる。特に、補強板30の挿通孔31の近傍の全ての補強ピン14の断面積の合計の値を、シャフトS1の断面積以上にすると、効果的に回転半径方向yへの磁気漏れを防ぐことができる。   The reinforcing pin 14 is a reinforcing member of the rotor core 11 inserted or press-fitted into the reinforcing pin hole 19 of the rotor core 11 and the insertion hole 31 of the reinforcing plate 30, and prevents peeling of the electromagnetic steel plates stacked in the rotation axis direction x. Can do. Moreover, when the rotor 10 rotates, the magnetism which leaks from the rotor 10 can also be reduced. In particular, if the total value of the cross-sectional areas of all the reinforcing pins 14 in the vicinity of the insertion hole 31 of the reinforcing plate 30 is greater than or equal to the cross-sectional area of the shaft S1, magnetic leakage in the rotational radius direction y can be effectively prevented. it can.

補強板30は、図3に示すように、円環状の非磁性材料で形成される。ここでいう非磁性材料とは、磁化されず、したがって磁界の影響を受けない金属材料のことであり、例えば、強化アルミニウム、又はオーステナイト系ステンレスなどのことである。補強板30は、ロータコア11の強度の向上を目的としており、そのため、補強板30の用いる非磁性材料は強度と靱性に優れたものが好ましい。   As shown in FIG. 3, the reinforcing plate 30 is formed of an annular nonmagnetic material. The term “nonmagnetic material” as used herein refers to a metal material that is not magnetized and thus is not affected by a magnetic field, such as reinforced aluminum or austenitic stainless steel. The reinforcing plate 30 is intended to improve the strength of the rotor core 11, and therefore, the nonmagnetic material used by the reinforcing plate 30 is preferably excellent in strength and toughness.

ここで、図2及び図3において、補強板30の内周面の半径をR1、補強板30の外周面の半径をR2、補強板30の円環の幅をH1、及び挿通孔31の直径をD1とする。また、シャフトS1の半径をR3、及び補強ピン14の直径をD2とする。   2 and 3, the radius of the inner peripheral surface of the reinforcing plate 30 is R1, the radius of the outer peripheral surface of the reinforcing plate 30 is R2, the width of the annular ring of the reinforcing plate 30 is H1, and the diameter of the insertion hole 31. Is D1. The radius of the shaft S1 is R3, and the diameter of the reinforcing pin 14 is D2.

図2と図3に示すように、補強板30が少なくともロータコア11の外周面15aと15bを回転軸方向xに分割するように、補強板30の外周面の半径R2をロータコア11の外周面15aと15bの半径以上にする。また、補強板30がロータコア11の外周面15a及び15bに加えて、磁石用孔18a及び18bと、永久磁石13a及び13bを回転軸方向xに分割するように、補強板30の円環の幅H1を設定する。   2 and 3, the radius R2 of the outer peripheral surface of the reinforcing plate 30 is set to the outer peripheral surface 15a of the rotor core 11 so that the reinforcing plate 30 divides at least the outer peripheral surfaces 15a and 15b of the rotor core 11 in the rotation axis direction x. And a radius of 15b or more. In addition to the outer peripheral surfaces 15a and 15b of the rotor core 11, the reinforcing plate 30 has a ring width that divides the magnet holes 18a and 18b and the permanent magnets 13a and 13b in the rotation axis direction x. Set H1.

その補強板30の円環の幅H1が広ければより遠心力に対しての強度を向上することができるため、補強板30の内周面の半径R1は、シャフトS1の半径R3以上とする。加えて、挿通孔31の直径D1は、補強ピン14が挿通可能な大きさであり、補強ピン14の直径D2以上とする。この挿通孔31の直径D1を大きくすると、非磁性材料によって抑制されていたその部分の回転軸方向xの磁束の流れを良くすることができるので、励磁コイル12から発生した磁束を通し易くすることができる。   Since the strength against centrifugal force can be improved if the annular width H1 of the reinforcing plate 30 is wide, the radius R1 of the inner peripheral surface of the reinforcing plate 30 is set to be equal to or larger than the radius R3 of the shaft S1. In addition, the diameter D1 of the insertion hole 31 is a size that allows the reinforcement pin 14 to be inserted, and is not less than the diameter D2 of the reinforcement pin 14. Increasing the diameter D1 of the insertion hole 31 can improve the flow of magnetic flux in the direction of the rotational axis x of the portion that has been suppressed by the nonmagnetic material, so that the magnetic flux generated from the exciting coil 12 can be easily passed. Can do.

このモータ1は、図1〜図3に示すように、ロータ10の外側にステータ20を配置するインナーロータ式であり、且つロータ10とステータ20の間のエアーギャップ(空隙)AG1を、回転半径方向(ラジアル方向)xに配置したラジアルギャップ方式のブラシレスDCモータであり、ステータ20にコイル23を、及びロータ10に永久磁石13aと13bをそれぞれ配置し、コイル23の電流を永久磁石13aと13bの回転角に応じて、図示しないコントローラ(制御装置)で切り換えて回転制御している。   As shown in FIGS. 1 to 3, the motor 1 is an inner rotor type in which a stator 20 is disposed outside the rotor 10, and an air gap (gap) AG <b> 1 between the rotor 10 and the stator 20 is provided with a rotation radius. The radial gap type brushless DC motor is arranged in the direction (radial direction) x, the coil 23 is arranged on the stator 20, the permanent magnets 13a and 13b are arranged on the rotor 10, and the current of the coil 23 is supplied to the permanent magnets 13a and 13b. The rotation is switched by a controller (control device) (not shown) according to the rotation angle.

また、励磁コイル12に逆電流を流すことで、ロータ10から出てくる磁束の量を減らすことができる。加えて、内側の励磁コイル12と外側の永久磁石13aと13bとで性能を上げることができ、励磁コイル12の電流を変化(逆電流も含む)させることにより、モータ1の効率を向上することができる。発電機として使用する場合には、低速で発電量を増大させ、中高速で発電量を減らすことができる。   In addition, by applying a reverse current to the exciting coil 12, the amount of magnetic flux coming out of the rotor 10 can be reduced. In addition, performance can be improved by the inner exciting coil 12 and the outer permanent magnets 13a and 13b, and the efficiency of the motor 1 can be improved by changing the current of the exciting coil 12 (including reverse current). Can do. When used as a generator, the power generation amount can be increased at a low speed and the power generation amount can be decreased at a medium to high speed.

上記の構成によれば、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失の抑制により効率を向上することができるロータ10の積層電磁鋼板で構成されたロータコア11を、補強板30で補強することができ、ロータコア11の強度を向上することができる。特に、この実施の形態のように、ロータコア11の回転軸方向xの略中央部に補強板30を配置すると、ロータコア11の回転により発生する遠心力によるロータコア11の外周面15aと15bの変形を押さえ込むことができ、より強度を向上することができる。   According to the above configuration, the rotor core 11 formed of the laminated electromagnetic steel plate of the rotor 10 that can prevent the eddy current and improve the efficiency by suppressing the iron loss with a simple structure is reinforced by the reinforcing plate 30. The strength of the rotor core 11 can be improved. In particular, as in this embodiment, when the reinforcing plate 30 is arranged at a substantially central portion in the rotation axis direction x of the rotor core 11, the outer peripheral surfaces 15a and 15b of the rotor core 11 are deformed by the centrifugal force generated by the rotation of the rotor core 11. It can be pressed down and the strength can be further improved.

次に、本発明に係る第2の実施の形態のロータを備える回転電機について、図4を参照しながら説明する。このモータ2のロータ40は、図2に示す第1の実施の形態のロータ10の補強板30と同様の構成の補強板41a、41b、及び41cを、図4に示すように、ロータコア11の中央部だけではなく、ロータコア11の両端部にも備える構成である。   Next, a rotating electrical machine including the rotor according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The rotor 40 of the motor 2 includes reinforcing plates 41a, 41b, and 41c having the same configuration as that of the reinforcing plate 30 of the rotor 10 of the first embodiment shown in FIG. In this configuration, not only the central portion but also both end portions of the rotor core 11 are provided.

この構成によれば、ロータコア11の両側にも補強板41bと41cを備えることで、ロータコア11の全長が長くなるが、より強度を向上することができる。   According to this configuration, by providing the reinforcing plates 41b and 41c on both sides of the rotor core 11, the overall length of the rotor core 11 becomes longer, but the strength can be further improved.

次に、本発明に係る第3の実施の形態のロータを備える回転電機について、図5と図6を参照しながら説明する。なお、第1の実施の形態と同一の構成や半径などは、同一の符号を用いることとする。   Next, a rotary electric machine including the rotor according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In addition, the same code | symbol shall be used for the same structure, radius, etc. as 1st Embodiment.

このモータ3のロータ50は、図2に示す第1の実施の形態のロータ10の補強板30に換えて、図6の(a)に示す補強板60を備え、その補強板60を、図5に示すように、回転軸方向xに分割された第1ロータコア51aと第2ロータコア51bとで狭持している。   The rotor 50 of the motor 3 includes a reinforcing plate 60 shown in FIG. 6A in place of the reinforcing plate 30 of the rotor 10 of the first embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 5, the first rotor core 51a and the second rotor core 51b divided in the rotation axis direction x are sandwiched.

第1ロータコア51aは、円筒部56aとアーム57aとから構成され、励磁コイル52a、永久磁石53a、補強ピン54、外周面55a、磁石用孔58a、及び補強ピン用孔59aを備える。第2ロータコア51bも略同様の構成のため説明は省略する。   The first rotor core 51a includes a cylindrical portion 56a and an arm 57a, and includes an exciting coil 52a, a permanent magnet 53a, a reinforcing pin 54, an outer peripheral surface 55a, a magnet hole 58a, and a reinforcing pin hole 59a. Since the second rotor core 51b has substantially the same configuration, the description thereof is omitted.

ここで、補強板60の内周面の半径をR4とすると、この補強板60は、補強板60の内周面の半径R4をシャフトS1の外周面の半径R3と同一にすることで、補強板60の幅H2を、第1の実施の形態の幅H1よりも広くすることができ、ロータ50の回転軸方向xの中央部の遠心力に対する強度を増大することができる。   Here, assuming that the radius of the inner peripheral surface of the reinforcing plate 60 is R4, the reinforcing plate 60 is reinforced by making the radius R4 of the inner peripheral surface of the reinforcing plate 60 the same as the radius R3 of the outer peripheral surface of the shaft S1. The width H2 of the plate 60 can be made wider than the width H1 of the first embodiment, and the strength against the centrifugal force at the center portion in the rotation axis direction x of the rotor 50 can be increased.

また、回転軸方向xに第1ロータコア51aと第2ロータコア51bとに分割されているが、第1ロータコア51aと補強板60と第2ロータコア51bとを周知の技術で接合すると共に、第1ロータコア51aと補強板60と第2ロータコア51bとを貫通する補強ピン54により、その接合を補強することができる。   Further, the first rotor core 51a and the second rotor core 51b are divided in the rotation axis direction x. The first rotor core 51a, the reinforcing plate 60, and the second rotor core 51b are joined by a well-known technique, and the first rotor core. The joint can be reinforced by the reinforcing pins 54 penetrating the 51a, the reinforcing plate 60, and the second rotor core 51b.

この補強板60は、図6の(a)に示すように、補強板60の内周面の半径R4を小さ
くして、その内周面をシャフトS1の外周面まで伸ばしたものである。よって、補強板60の円環の幅H2が広くなった分、第1の実施の形態の補強板30よりも重くなるので、図6の(b)に示すように、補強板60に軽量孔62を備えると、その分、補強板60を軽量化することができ、効率を低下することなく維持することができる。
As shown in FIG. 6A, the reinforcing plate 60 is obtained by reducing the radius R4 of the inner peripheral surface of the reinforcing plate 60 and extending the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the shaft S1. Therefore, the reinforcing plate 60 becomes heavier than the reinforcing plate 30 of the first embodiment by the amount that the annular width H2 of the reinforcing plate 60 is widened. Therefore, as shown in FIG. If 62 is provided, the reinforcement board 60 can be reduced in weight and it can maintain without reducing efficiency.

なお、第2の実施の形態のように、この補強板60をロータコア51a及び51bの前後に設け、さらに強度を向上することもできる。   As in the second embodiment, the reinforcing plates 60 can be provided before and after the rotor cores 51a and 51b to further improve the strength.

次に、本発明に係る第4の実施の形態のロータを備える回転電機について、図7と図8を参照しながら説明する。このモータ4のロータ70は、図5に示す第3の実施の形態の補強ピン54に換えて、図8の(a)に示す補強ピン71を、図7に示すように備えると共に、図5に示す第3の実施の形態の補強板60に換えて、図8の(b)に示す、より直径の大きい挿通孔75を有する補強板74を、図7に示すように備える。   Next, a rotary electric machine including the rotor according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The rotor 70 of the motor 4 includes a reinforcing pin 71 shown in FIG. 8A in place of the reinforcing pin 54 of the third embodiment shown in FIG. 5 as shown in FIG. In place of the reinforcing plate 60 of the third embodiment shown in FIG. 7, a reinforcing plate 74 having an insertion hole 75 having a larger diameter shown in FIG. 8B is provided as shown in FIG.

この補強ピン71は、図8の(a)に示すように、直径D2のピン部72と、直径D3の磁束流通部73とを備える。また、この補強板74は、図8の(b)に示すように、挿通孔75の直径D4を、図6の(a)に示す挿通孔61の直径D1よりも大きく、好ましくは磁束流通部73の直径D3と略同じに形成する。   As shown in FIG. 8A, the reinforcing pin 71 includes a pin portion 72 having a diameter D2 and a magnetic flux circulation portion 73 having a diameter D3. Further, as shown in FIG. 8B, the reinforcing plate 74 has a diameter D4 of the insertion hole 75 larger than a diameter D1 of the insertion hole 61 shown in FIG. It is formed substantially the same as the diameter D3 of 73.

前述したように、補強板74の挿通孔75の近傍の全ての補強ピン71の断面積の合計の値をシャフトS1の断面積以上に設定することで、ロータ70を回転させたときに発生する回転半径方向yの磁気漏れを防ぐことができる。しかし、挿通孔75の直径D4を、第1又は第2の実施の形態の補強ピンの直径よりも大きくすると共に、補強ピン71のピン径の全長を大きくすると、渦電流の発生する恐れがあるため、補強板74の挿通孔75の近傍以外はピン径が細い方が好ましい。   As described above, it is generated when the rotor 70 is rotated by setting the total value of the cross-sectional areas of all the reinforcing pins 71 in the vicinity of the insertion hole 75 of the reinforcing plate 74 to be equal to or larger than the cross-sectional area of the shaft S1. Magnetic leakage in the rotational radial direction y can be prevented. However, if the diameter D4 of the insertion hole 75 is made larger than the diameter of the reinforcing pin of the first or second embodiment and the total length of the pin diameter of the reinforcing pin 71 is increased, an eddy current may be generated. For this reason, it is preferable that the pin diameter is small except in the vicinity of the insertion hole 75 of the reinforcing plate 74.

そこで、図7に示すように、この補強板74に設けた補強ピン71を挿通する挿通孔75の直径D4を直径D2よりも大きくし、且つ補強ピン71に直径D3の磁束流通部73を備えることで、渦電流を発生することなく、両側(回転軸方向xの左右の流れ)の磁束の流れを良くすることができ、この磁束の流れにより、励磁コイル52aと52bから発生した磁束を通し易くすることができる。   Therefore, as shown in FIG. 7, the diameter D4 of the insertion hole 75 through which the reinforcing pin 71 provided in the reinforcing plate 74 is inserted is made larger than the diameter D2, and the reinforcing pin 71 is provided with a magnetic flux flowing portion 73 having a diameter D3. Thus, it is possible to improve the flow of magnetic flux on both sides (left and right flow in the rotation axis direction x) without generating eddy current, and this magnetic flow allows the magnetic flux generated from the exciting coils 52a and 52b to pass through. Can be made easier.

次に、本発明に係る第5の実施の形態のロータを備える回転電機について、図9と図10を参照しながら説明する。このモータ5のロータ80は、図5に示す第3の実施の形態の補強ピン54に換えて、補強ピン54の直径D2よりも小さい、図10の(a)に示す直径D5の補強ピン81を複数備え、また、図5に示す第3の実施の形態の補強板60に換えて、図10の(b)に示す内周面の半径R3よりも大きい内周面の半径R5の、且つ円環状の幅H2よりも狭く、補強板30の円環状の幅H1よりも広い幅H3の補強板83を備える。加えて、図5の第3の実施の形態の補強ピン用孔59aと59bに換えて、補強ピン用孔59aと59bの直径よりも大きい、図9に示す直径D7の補強ピン用孔82a及び82bとを備える。   Next, a rotary electric machine including the rotor according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. The rotor 80 of this motor 5 is replaced with the reinforcing pin 54 of the third embodiment shown in FIG. 5 and is smaller than the diameter D2 of the reinforcing pin 54 and has a diameter D5 of the reinforcing pin 81 shown in FIG. In addition, in place of the reinforcing plate 60 of the third embodiment shown in FIG. 5, the radius R5 of the inner circumferential surface larger than the radius R3 of the inner circumferential surface shown in FIG. A reinforcing plate 83 having a width H3 that is narrower than the annular width H2 and wider than the annular width H1 of the reinforcing plate 30 is provided. In addition, instead of the reinforcing pin holes 59a and 59b of the third embodiment in FIG. 5, the reinforcing pin holes 82a having a diameter D7 shown in FIG. 9 larger than the diameters of the reinforcing pin holes 59a and 59b, and 82b.

この補強板83は、図10の(b)に示すように、第1の実施の形態の挿通孔の直径D1よりも大きな直径D6の挿通孔84を備え、補強板83の内周面はシャフトS1の外周面と永久磁石53aと53bの内側の略中間に配置される。この補強板83の円環の幅H3は、第1の実施の形態の幅H1よりも広く、また、第3の実施の形態の幅H2よりも狭い。   As shown in FIG. 10B, the reinforcing plate 83 includes an insertion hole 84 having a diameter D6 larger than the diameter D1 of the insertion hole of the first embodiment, and the inner peripheral surface of the reinforcing plate 83 is a shaft. The outer peripheral surface of S1 and the inner sides of the permanent magnets 53a and 53b are disposed approximately in the middle. An annular width H3 of the reinforcing plate 83 is wider than the width H1 of the first embodiment and narrower than the width H2 of the third embodiment.

この構成によれば、補強ピン用孔82aと82bの直径D7を大きくすることで、ロータ80が回転したときの磁気漏れを低減すると共に、複数の細い補強ピン81を挿入又は
圧入することで、渦電流の発生を抑制することができる。
According to this configuration, by increasing the diameter D7 of the reinforcing pin holes 82a and 82b, magnetic leakage when the rotor 80 rotates is reduced, and by inserting or press-fitting a plurality of thin reinforcing pins 81, Generation of eddy current can be suppressed.

また、補強板83の幅H3が第1の実施の形態の幅H1よりも広く、また、第3の実施の形態の幅H2よりも狭いことで、ロータ80の強度を向上すると共に、軽量化も図ることができる。   Further, the width H3 of the reinforcing plate 83 is wider than the width H1 of the first embodiment and narrower than the width H2 of the third embodiment, thereby improving the strength of the rotor 80 and reducing the weight. Can also be planned.

上記の第1〜第5の実施の形態のロータ10、40、50、70、及び80と、補強板30、41a〜41c、60、74、及び83の組み合わせについては、上記に限定しない。例えば、第1の実施の形態の補強ピン14に換えて、第5の実施の形態の直径D3の補強ピン81を複数備えることもできる。   The combinations of the rotors 10, 40, 50, 70, and 80 and the reinforcing plates 30, 41a to 41c, 60, 74, and 83 of the first to fifth embodiments are not limited to the above. For example, instead of the reinforcing pin 14 of the first embodiment, a plurality of reinforcing pins 81 having a diameter D3 of the fifth embodiment can be provided.

上記のモータ1〜5は、強度が向上した積層電磁鋼板で構成されたロータ10、40、50、70、及び80を用いることで、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することができるので、車両への搭載性を悪化することなく、出力密度を高めると共に、高効率化を図ることができる。   The above motors 1 to 5 use the rotors 10, 40, 50, 70, and 80 made of laminated electromagnetic steel sheets with improved strength, thereby preventing eddy currents and reducing iron loss with a simple structure. Since it can be suppressed, the output density can be increased and the efficiency can be increased without deteriorating the mountability to the vehicle.

なお、上記の実施の形態では、インナーロータ式、且つラジアルギャップ方式のブラシレスDCモータを例に説明したが、例えば、本発明は、アウターロータ式のモータ(電動機)、又はオルタネータ(発電機)や、アキシャルギャップ方式のモータ、又はオルタネータなどにも適用することができる。また、ステータコア21も積層電磁鋼板で構成するとよい。   In the above embodiment, an inner rotor type and radial gap type brushless DC motor has been described as an example. However, for example, the present invention may be an outer rotor type motor (electric motor), an alternator (generator), The present invention can also be applied to an axial gap type motor or an alternator. The stator core 21 may also be composed of laminated electromagnetic steel sheets.

次に、本発明に係る第6の実施の形態のブラシレス回転電機について、図11を参照しながら説明する。このモータ100は、ロータ101、ステータ20、ヨーク102aと102b、フロントカバー103、リヤカバー104、ケース105、リアベアリング106、パイロットベアリング107、ボルト108、メインベアリング109、固定シャフトS2、及びギヤG(プーリなどの出力軸であればよい)を備える、両持ち構造のブラシレスモータである。   Next, a brushless rotating electrical machine according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The motor 100 includes a rotor 101, a stator 20, yokes 102a and 102b, a front cover 103, a rear cover 104, a case 105, a rear bearing 106, a pilot bearing 107, a bolt 108, a main bearing 109, a fixed shaft S2, and a gear G (pulley). A brushless motor having a double-sided structure.

このモータ100は、ロータ101の外側にステータ20を配置し、ロータ101の内側にヨーク102a及び102bと配置する。ここでいう、ヨーク102aと102bは、磁石が持つ吸着力を増幅するための軟鉄版のことである。磁力線は磁性体に透入すると、磁性体の両端に集中する性質があり、この性質を利用し、その磁石の持っているN極とS極を近づけるように組み合わせ、吸着力あるいは吸引力を増大させることができる。   In the motor 100, the stator 20 is disposed outside the rotor 101, and the yokes 102a and 102b are disposed inside the rotor 101. The yokes 102a and 102b here are soft iron plates for amplifying the attractive force of the magnet. When the magnetic lines penetrate into the magnetic material, it has the property of concentrating at both ends of the magnetic material. By using this property, the N pole and S pole of the magnet are combined to increase the attractive force or attractive force. Can be made.

このヨーク102aは、ロータコア111aの回転軸方向xの後方から、ステータ20に対向する外周面115aの反対側となる内周面116aに圧入され、また、ヨーク102bは、ロータコア111bの回転軸方向xの前方から、ステータ20に対向する外周面115bの反対側となる内周面116bに圧入される。   The yoke 102a is press-fitted into the inner peripheral surface 116a opposite to the outer peripheral surface 115a facing the stator 20 from the rear in the rotational axis direction x of the rotor core 111a, and the yoke 102b is inserted into the rotational axis direction x of the rotor core 111b. Is press-fitted into the inner peripheral surface 116b opposite to the outer peripheral surface 115b facing the stator 20 from the front side.

また、このヨーク102aと固定シャフトS2との間、及びヨーク102bと固定シャフトS2との間は共に、エアーギャップAG2を形成する。さらに、ロータ101と、ヨーク102a及び102bからなる回転体110が固定シャフトS2に非接触で回転可能になるように、ヨーク102aをリアベアリング106で、ヨーク102bをパイロットベアリング107でそれぞれ支持する。加えて、励磁コイル112aと112bを、固定シャフトS2に固定する。このとき、励磁コイル112a及び112bと、回転体110とは、非接触とする。   An air gap AG2 is formed between the yoke 102a and the fixed shaft S2 and between the yoke 102b and the fixed shaft S2. Furthermore, the yoke 102a is supported by the rear bearing 106 and the yoke 102b is supported by the pilot bearing 107 so that the rotor 110 and the rotating body 110 including the yokes 102a and 102b can rotate without contact with the fixed shaft S2. In addition, the exciting coils 112a and 112b are fixed to the fixed shaft S2. At this time, the exciting coils 112a and 112b and the rotating body 110 are not in contact with each other.

このモータ100は、励磁コイル112aと112bを固定シャフトS2に固定すると共に、ヨーク102aと102bをロータコア111の両端部(励磁コイル112aと1
12bの回転軸方向xの前後)にそれぞれ圧入することにより、内側の励磁コイル112a及び112bと、外側の永久磁石113a及び113bと、ヨーク102a及び102bとが磁気的に繋がるようにして、励磁コイル112a及び112bの電流を変化させることにより、ロータ101からステータ102に入る磁束量を変化させて効率を向上することができる。
In the motor 100, the exciting coils 112a and 112b are fixed to the fixed shaft S2, and the yokes 102a and 102b are connected to both ends of the rotor core 111 (exciting coils 112a and 1).
12b, respectively, so that the inner excitation coils 112a and 112b, the outer permanent magnets 113a and 113b, and the yokes 102a and 102b are magnetically connected to each other, thereby exciting the excitation coils. By changing the currents 112a and 112b, the amount of magnetic flux entering the stator 102 from the rotor 101 can be changed to improve the efficiency.

励磁コイル112aと112bの磁束は、固定シャフトS2、エアーギャップAG2、ヨーク102aと102b、積層電磁鋼板で構成したロータコア111aと111b、エアーギャップAG1、ステータ20、エアーギャップAG1、積層電磁鋼板で構成したロータコア111aと111b、ヨーク102aと102b、及び永久磁石113aと113bの順に流れる。   The magnetic fluxes of the exciting coils 112a and 112b are composed of the fixed shaft S2, the air gap AG2, the yokes 102a and 102b, the rotor cores 111a and 111b composed of laminated electromagnetic steel sheets, the air gap AG1, the stator 20, the air gap AG1, and the laminated electromagnetic steel sheets. The rotor cores 111a and 111b, the yokes 102a and 102b, and the permanent magnets 113a and 113b flow in this order.

ヨーク102a及び102bと、固定シャフトS2の間にエアーギャップAG2があるため励磁コイル112aと112bに電気を流さないとき、ロータ101から出る磁束の量が少ない。このとき、励磁コイル112aと112bに逆電流を流すことで、永久磁石113aと113bの磁束を固定シャフトS2の両端部に流すことができるので、ロータ101から外へ流れ出る磁束を少なくするように、磁束の流れを制御することができる。これにより、モータ100の効率をより向上することができる。   Since there is an air gap AG2 between the yokes 102a and 102b and the fixed shaft S2, the amount of magnetic flux emitted from the rotor 101 is small when no electricity is passed through the exciting coils 112a and 112b. At this time, by applying a reverse current to the exciting coils 112a and 112b, the magnetic fluxes of the permanent magnets 113a and 113b can be caused to flow to both ends of the fixed shaft S2, so that the magnetic flux flowing out from the rotor 101 is reduced. The flow of magnetic flux can be controlled. Thereby, the efficiency of the motor 100 can be further improved.

また、このモータ100の固定シャフトS2を、出力側の反対側(ギヤGの反対側)になるリヤカバー104にボルト108で固定すると共に、フロントカバー103とリヤカバー104を図示しない細いボルトで数箇所連結して、固定する。このフロントカバー103とリヤカバー104で、ロータ101、ステータ20、ヨーク102aと102b、及び固定シャフトS2を囲って、ケース105に固定する。   Further, the fixing shaft S2 of the motor 100 is fixed to the rear cover 104 on the opposite side of the output side (opposite side of the gear G) with bolts 108, and the front cover 103 and the rear cover 104 are connected to several places with thin bolts (not shown). And fix. The front cover 103 and the rear cover 104 surround the rotor 101, the stator 20, the yokes 102a and 102b, and the fixed shaft S2, and are fixed to the case 105.

さらに、ロータ101と、ヨーク102a及び102bからなる回転体110を、固定シャフトS2回りの回転軸方向xの後方のリアベアリング106と、回転軸方向xの前方のパイロットベアリング107で支える。その上、前方のヨーク102bを、フロントカバー103に対してメインベアリング109で支え、且つ後方のヨーク102aをリヤカバー104に固定した固定シャフトS2に支える。   Further, the rotor 110 and the rotating body 110 including the yokes 102a and 102b are supported by a rear bearing 106 at the rear in the rotational axis direction x around the fixed shaft S2 and a pilot bearing 107 at the front in the rotational axis direction x. In addition, the front yoke 102 b is supported by the main bearing 109 with respect to the front cover 103, and the rear yoke 102 a is supported by a fixed shaft S 2 fixed to the rear cover 104.

これにより、ロータ101と、ヨーク102a及び102bからなる回転体110を固定シャフトS2の前方と後方の両端で支持する、所謂両持ち構造で支持することができるので、モータ100の剛性を高めることができる。これにより、回転しているときのロータ101のがたつきや歪みを起因とするギヤGのがたつきや歪みを抑制すると共に、モータ100の破損などを抑制することができる。   As a result, the rotor 101 and the rotating body 110 including the yokes 102a and 102b can be supported by a so-called both-end support structure in which both the front and rear ends of the fixed shaft S2 are supported, so that the rigidity of the motor 100 can be increased. it can. As a result, it is possible to suppress the rattling and distortion of the gear G caused by the rattling and distortion of the rotor 101 during rotation, and to prevent the motor 100 from being damaged.

そして、積層電磁鋼板で構成したロータコア111を補強するために、第1〜第6の実施の形態の補強板30、41a〜41c、60、74、又は83のどれか一つと同様の構成を有する補強板120を用いる。このロータ101は、ロータコア111aと111b、励磁コイル112Aと112b、永久磁石113aと113b、補強ピン114を備えると共に、補強ピン114の挿通する挿通孔121を有する補強板120を備える。   And in order to reinforce the rotor core 111 comprised with the laminated electromagnetic steel plate, it has the structure similar to any one of the reinforcing plates 30, 41a-41c, 60, 74, or 83 of 1st-6th embodiment. A reinforcing plate 120 is used. The rotor 101 includes rotor cores 111a and 111b, exciting coils 112A and 112b, permanent magnets 113a and 113b, a reinforcing pin 114, and a reinforcing plate 120 having an insertion hole 121 through which the reinforcing pin 114 is inserted.

この補強板120が、ロータコア111の回転軸方向xの略中央部を押さえ込むので、積層電磁鋼板で構成されたロータコア111に遠心力が作用しても、その中央部が変形することを抑制することができる。これにより、簡易な構造で、モータ100の渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上することができる。   Since the reinforcing plate 120 presses the substantially central portion of the rotor core 111 in the rotation axis direction x, even if centrifugal force acts on the rotor core 111 formed of laminated electromagnetic steel plates, the central portion is prevented from being deformed. Can do. Thereby, it is possible to improve efficiency by preventing an eddy current of the motor 100 and suppressing iron loss with a simple structure.

この構成によれば、ロータ101に補強板120を備え、且つロータ101を両持ち構造にすることで、モータ100の剛性を上げることができる。加えて、ロータコア111
aと111bを積層電磁鋼板で構成し、且つ励磁コイル112a及び112bと、ヨーク102a及び102bにより、ロータ101から外に出る磁束を低減することができるので、効率を上げることができる。
According to this configuration, the rigidity of the motor 100 can be increased by providing the rotor 101 with the reinforcing plate 120 and making the rotor 101 have a double-sided structure. In addition, the rotor core 111
Since a and 111b are composed of laminated magnetic steel sheets, and the exciting coils 112a and 112b and the yokes 102a and 102b can reduce the magnetic flux that exits from the rotor 101, the efficiency can be increased.

なお、ロータ101については、補強ピン114と補強板120の組み合わせも含めて、第1〜第5の実施の形態で説明したもののいずれかを用いることとする。例えば、第1の実施の形態のように、励磁コイルを回転軸方向xに分割しないものや、第5の実施の形態の直径D3の補強ピン81を複数備えるものを用いることができる。   As for the rotor 101, any of those described in the first to fifth embodiments including the combination of the reinforcing pin 114 and the reinforcing plate 120 is used. For example, as in the first embodiment, one that does not divide the exciting coil in the rotation axis direction x or one that includes a plurality of reinforcing pins 81 having a diameter D3 in the fifth embodiment can be used.

また、実施の形態では、固定シャフトS2とリヤカバー104との固定を、一本のボルト108で固定したが、複数本のボルトで固定してもよく、その固定方法は限定しない。加えて、ギヤGをヨーク102bの回転軸方向xの前方側の端部にねじ込んで固定するものを用いたが、回転体110に固定することができればよい。   In the embodiment, the fixing shaft S2 and the rear cover 104 are fixed by one bolt 108, but may be fixed by a plurality of bolts, and the fixing method is not limited. In addition, the gear G is screwed and fixed to the front end portion of the yoke 102b in the rotation axis direction x, but it is only necessary that the gear G can be fixed to the rotating body 110.

さらに、この実施の形態では、回転電機として、両持ち構造のブラシレスのモータ100として説明したが、例えば、両持ち構造のブラシレスのオルタネータとして用いることができる。   Furthermore, in this embodiment, the brushless motor 100 having a double-sided structure has been described as the rotating electric machine. However, for example, it can be used as a brushless alternator having a double-sided structure.

本発明のロータは、簡易な構造で、渦電流を防止して、鉄損失を抑制することで効率を向上することができる積層電磁鋼板で構成されたロータコアの強度を向上することができるので、特に車両に搭載する電動機や発電機などの回転電機に利用することができる。   Since the rotor of the present invention can improve the strength of the rotor core composed of laminated electrical steel sheets that can improve efficiency by preventing eddy currents and suppressing iron loss with a simple structure, In particular, it can be used for rotating electric machines such as electric motors and generators mounted on vehicles.

1〜5、100 モータ(回転電機)
10、40、50、70、80 ロータ
11、51a、51b ロータコア
12、52a、52b 励磁コイル
13、53a、53b 永久磁石
14、54、71、81 補強ピン
15a、15b、55a、55b 外周面
16、56a、56b 円筒部
17、57a、57b アーム
18a、18b、58a、58b 磁石用孔
19、59a、59b 補強ピン用孔
20 ステータ
30、60、74、83 補強板
31、61、75、84 挿通孔
1-5, 100 motor (rotary electric machine)
10, 40, 50, 70, 80 Rotor 11, 51a, 51b Rotor core 12, 52a, 52b Excitation coil 13, 53a, 53b Permanent magnet 14, 54, 71, 81 Reinforcement pins 15a, 15b, 55a, 55b Outer peripheral surface 16, 56a, 56b Cylindrical portions 17, 57a, 57b Arms 18a, 18b, 58a, 58b Magnet holes 19, 59a, 59b Reinforcing pin holes 20 Stator 30, 60, 74, 83 Reinforcing plates 31, 61, 75, 84 Insertion holes

Claims (7)

積層電磁鋼板で構成されるロータコアと、前記ロータコアのステータと対向する対向面の付近に、回転軸方向に貫通するように複数設けられると共に、回転周方向に配置される磁石用孔と、前記磁石用孔に挿入又は圧入される永久磁石とを備えるロータにおいて、
非磁性材で形成し、前記対向面を回転軸方向に分割する補強板を備えることを特徴とするロータ。
A rotor core composed of laminated electromagnetic steel sheets, a plurality of magnet holes provided in the vicinity of a facing surface facing the stator of the rotor core so as to penetrate in the rotation axis direction, and a magnet hole disposed in the rotation circumferential direction, and the magnet In a rotor comprising a permanent magnet inserted or press-fitted into a hole for use,
A rotor comprising a reinforcing plate made of a non-magnetic material and dividing the facing surface in the rotation axis direction.
前記対向面を前記ロータコアの外周面とし、
円環状に形成した前記補強板が前記対向面と前記磁石用孔と前記永久磁石とを回転軸方向に分割することを特徴とする請求項1に記載のロータ。
The opposing surface is the outer peripheral surface of the rotor core,
The rotor according to claim 1, wherein the reinforcing plate formed in an annular shape divides the facing surface, the magnet hole, and the permanent magnet in a rotation axis direction.
円環状に形成した前記補強板の内周面の半径を、前記ロータコアのロータ軸の外周面の半径以上になるように形成し、
前記補強板を、回転軸方向に分割した前記ロータコアで挟持することを特徴とする請求項1又は2に記載のロータ。
The radius of the inner peripheral surface of the reinforcing plate formed in an annular shape is formed to be equal to or greater than the radius of the outer peripheral surface of the rotor shaft of the rotor core,
The rotor according to claim 1, wherein the reinforcing plate is sandwiched between the rotor cores divided in the direction of the rotation axis.
前記対向面の付近に、回転軸方向に貫通するように複数設けられると共に、回転周方向に略等間隔に、且つ前記磁石用孔の間に配置される補強ピン用孔と、前記補強ピン用孔に挿入される補強ピンを備え、
円環状に形成した前記補強板に前記補強ピンが挿通する挿通孔を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のロータ。
A plurality of reinforcing pin holes that are provided in the vicinity of the facing surface so as to penetrate in the direction of the rotation axis and that are disposed at substantially equal intervals in the rotation circumferential direction and between the magnet holes, and for the reinforcement pin With a reinforcing pin inserted into the hole,
The rotor according to claim 1, further comprising an insertion hole through which the reinforcing pin is inserted in the reinforcing plate formed in an annular shape.
前記挿通孔の内径を前記補強ピン用孔の外径よりも大きくすると共に、前記補強ピンの前記挿通孔の近傍の外径を前記挿通孔の内径と略等しくすることを特徴とする請求項4に記載のロータ。   5. The inner diameter of the insertion hole is made larger than the outer diameter of the reinforcing pin hole, and the outer diameter of the reinforcing pin in the vicinity of the insertion hole is made substantially equal to the inner diameter of the insertion hole. The rotor described in 1. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のロータを備えることを特徴とする回転電機。   A rotating electrical machine comprising the rotor according to any one of claims 1 to 5. 請求項6に記載の回転電機が、インナーロータ式かつラジアルギャップ方式であるブラシレス回転電機であることを特徴とする回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 6 is a brushless rotating electrical machine of an inner rotor type and a radial gap system.
JP2012227816A 2012-10-15 2012-10-15 Rotor and rotary electric machine having the same Pending JP2014082832A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012227816A JP2014082832A (en) 2012-10-15 2012-10-15 Rotor and rotary electric machine having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012227816A JP2014082832A (en) 2012-10-15 2012-10-15 Rotor and rotary electric machine having the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014082832A true JP2014082832A (en) 2014-05-08

Family

ID=50786573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012227816A Pending JP2014082832A (en) 2012-10-15 2012-10-15 Rotor and rotary electric machine having the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014082832A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160268871A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Sanyo Denki Co., Ltd. Motor rotator, motor device, and method for manufacturing the motor rotator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160268871A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Sanyo Denki Co., Ltd. Motor rotator, motor device, and method for manufacturing the motor rotator
JP2016171659A (en) * 2015-03-12 2016-09-23 山洋電気株式会社 Rotor for motor, motor device, and method of manufacturing rotor for motor
US10367393B2 (en) 2015-03-12 2019-07-30 Sanyo Denki Co., Ltd. Motor rotator, motor device, and method for manufacturing the motor rotator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7804216B2 (en) Permanent-magnet reluctance electrical rotary machine
JP5260563B2 (en) Permanent magnet generator or motor
US9071118B2 (en) Axial motor
US9692267B2 (en) Double stator switched reluctance rotating machine
JP5347588B2 (en) Embedded magnet motor
WO2011125308A1 (en) Rotor for a permanent-magnet dynamo-electric machine
JPWO2010097838A1 (en) Permanent magnet rotating electric machine
JP2015061495A (en) Rotary electric machine, electric motor, machine, dynamo and power generation device
JP2017169343A (en) Rotary electric machine, hoisting machine, and elevator
JP4984347B2 (en) Electric motor
JP4580683B2 (en) Permanent magnet type reluctance type rotating electrical machine
JP2018098914A (en) Rotary electric machine and robot device
JP2012182945A (en) Rotary electric machine
JP6592525B2 (en) Magnet rotor, rotating electric machine including magnet rotor, and electric vehicle including rotating electric machine
JP2010183648A (en) Permanent magnet rotary electric machine and electric vehicle using the same
JP2010098931A (en) Motor
JP2009106001A (en) Rotary electric machine
JP2014082834A (en) Rotor and rotary electric machine having the same
JPWO2017212575A1 (en) Permanent magnet motor
JP2014082836A (en) Rotor and rotary electric machine having the same
JP2011217453A (en) Rotating electric machine
JP2010288330A (en) Stator for inner rotor motor
JP2009296841A (en) Rotary electric machine
JP2014082832A (en) Rotor and rotary electric machine having the same
JP5082825B2 (en) Rotor for embedded magnet type rotating electrical machine, embedded magnet type rotating electrical machine, vehicle, elevator, fluid machine, processing machine using the rotating electrical machine