JP2014082836A - Rotor and rotary electric machine having the same - Google Patents

Rotor and rotary electric machine having the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014082836A
JP2014082836A JP2012227832A JP2012227832A JP2014082836A JP 2014082836 A JP2014082836 A JP 2014082836A JP 2012227832 A JP2012227832 A JP 2012227832A JP 2012227832 A JP2012227832 A JP 2012227832A JP 2014082836 A JP2014082836 A JP 2014082836A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
reinforcing plate
rotor core
reinforcing
magnet
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
JP2012227832A
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 JP2012227832A priority Critical patent/JP2014082836A/en
Publication of JP2014082836A publication Critical patent/JP2014082836A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor that improves strength, and reduces performance degradation, of a rotor core 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; permanent magnets 13a and 13b respectively inserted or press-fitted in 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; and a reinforcing plate 30 that is formed of non-magnetic material and that divides the outer circumferential surfaces 15a and 15b of the rotor core 11, the magnet holes 18a and 18b, and the permanent magnets 13a and 13b in the rotational axis direction x. The permanent magnets 13a and 13b are formed to have such large cross-sectional areas as to compensate for cross-sectional areas, in a rotational circumferential direction of the reinforcing plate 30, of the permanent magnets 13a and 13b as divided by the reinforcing plate 30.

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、鉄損失を抑制することで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、鉄損失を抑制することで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と共に、補強に伴って性能が低下することを抑制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 problems, and its object is to provide a rotor core composed of a laminated electrical steel sheet that has a simple structure, prevents eddy currents, and suppresses iron loss to improve efficiency. The rotor which can improve the intensity | strength of this, and can suppress that a performance falls with reinforcement, and a rotary electric machine provided with the same are provided.

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、前記磁石用孔に収めら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、前記磁石用孔、及び前記永久磁石を回転軸方向に分割する補強板を備え、前記補強板により分割された永久磁石の、前記補強板の回転周方向の断面積分を補うように、前記分割された永久磁石の回転周方向の断面積を大きく形成して構成される。   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, A rotor including a magnet hole arranged in a circumferential direction of rotation and a permanent magnet accommodated in the magnet hole, formed of a nonmagnetic material, wherein the opposed surface, the magnet hole, and the permanent magnet are rotated. The permanent magnet divided by the reinforcing plate has a sectional area in the rotational circumferential direction of the divided permanent magnet so as to compensate for a cross-sectional integral in the rotational circumferential direction of the reinforcing plate. Formed and configured.

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.

また、補強板を備えることで短くなった分の永久磁石の磁力を、永久磁石の一端を磁石用孔よりも大きくすることで補い、性能の低下を抑制することができる。この永久磁石の一端の形状や大きさは任意に決定することができる。   Moreover, the magnetic force of the permanent magnet which became short by providing a reinforcement board can be supplemented by making one end of a permanent magnet larger than the hole for magnets, and the fall of a performance can be suppressed. The shape and size of one end of the permanent magnet can be arbitrarily determined.

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、鉄損失を抑制することで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, an eddy current can be prevented and iron loss can be suppressed with a simple structure. Can be improved.

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、前記分割された永久磁石のそれぞれの一方の端部が、他方の端部よりも回転半径方向に長くなるように、前記分割された永久磁石のそれぞれをL字型に形成することが好ましい。   Further, in the rotor described above, each of the divided permanent magnets is formed in an L shape so that one end of each of the divided permanent magnets is longer in the rotational radius direction than the other end. It is preferable to form.

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、回転軸方向に分割され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、前記ロータコアの外周面付近に、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 near the outer peripheral surface of the rotor core 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. And a reinforcing pin to be inserted into the reinforcing pin hole, and if the reinforcing plate formed in an annular shape has an insertion hole through which the reinforcing pin is inserted, It is possible to prevent the magnetic steel sheets laminated in the direction of the rotation axis 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.

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、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と共に、補強に伴って性能が低下することを抑制することができる。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。   According to the present invention, the strength of a rotor core composed of laminated electrical steel sheets that can improve efficiency by preventing eddy current and suppressing iron loss with a simple structure and simple structure is improved. At the same time, it is possible to suppress the performance from being lowered due to the reinforcement. 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. 図2の永久磁石を拡大した拡大図である。It is the enlarged view to which the permanent magnet of FIG. 2 was expanded. 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6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。The reinforcing plate of FIG. 6 is shown, (a) and (b) are plan views of reinforcing plates having different patterns. 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8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. 8 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10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. 10 shows the reinforcing pin and the reinforcing plate of FIG. 10, (a) is a perspective view of the reinforcing pin, and (b) is a plan view of the reinforcing plate. 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4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.

さらに、補強板30を備えることで、図2に示すように、補強板30により分割された永久磁石13a及び13bの、補強板30の回転周方向の断面積分を補うように、永久磁石13a及び13bの回転周方向の断面積を大きく形成することにより、性能の低下を抑制することができる。   Further, by providing the reinforcing plate 30, as shown in FIG. 2, the permanent magnets 13a and 13b of the permanent magnets 13a and 13b divided by the reinforcing plate 30 are supplemented so as to supplement the cross-sectional integral in the rotational circumferential direction of the reinforcing plate 30. By reducing the cross-sectional area of the rotation circumferential direction of 13b, it is possible to suppress the performance degradation.

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。加えて、永久磁石13a及び13bの一端を磁石用孔18a及び18bよりも大きく形成する。   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. In addition, one end of the permanent magnets 13a and 13b is formed larger than the magnet holes 18a and 18b.

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.

さらに、補強板30で分割され、短くなった分の永久磁石13a及び13bの磁力を補い、性能の低下を抑制することができる。   Furthermore, the magnetic force of the permanent magnets 13a and 13b that are divided and shortened by the reinforcing plate 30 can be compensated for, and the performance degradation can be suppressed.

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.

積層電磁鋼板で構成されたロータコア11の強度を向上するために、補強板30をロータコア11の中央部に備えることにより、永久磁石13aと13bは回転軸方向xに分割されている。モータ1の車両への搭載性を考慮して、従来技術のロータの回転軸方向xの全長を変化させずに、補強板30を備えると、補強板30の厚さの分だけ永久磁石13aと13bの回転軸方向xの長さの合計の値を、ロータコア11の回転軸方向xの全長よりも短くする必要がある。そのため、永久磁石13aと13bの回転周方向の断面積は、補強板30の回転周方向の断面積分だけ減る。   In order to improve the strength of the rotor core 11 composed of laminated electromagnetic steel plates, the permanent magnets 13a and 13b are divided in the rotation axis direction x by providing the reinforcing plate 30 at the center of the rotor core 11. Considering the mountability of the motor 1 on the vehicle, if the reinforcing plate 30 is provided without changing the overall length in the rotational axis direction x of the rotor of the prior art, the permanent magnet 13a and the permanent magnet 13a are equivalent to the thickness of the reinforcing plate 30 It is necessary to make the total value of the length of the rotation axis direction x of 13b shorter than the total length of the rotor core 11 in the rotation axis direction x. Therefore, the sectional area of the permanent magnets 13a and 13b in the rotational circumferential direction is reduced by the sectional integral of the reinforcing plate 30 in the rotational circumferential direction.

これにより、永久磁石13aと13bの磁束が弱まる可能性がある。そこで、この第1の実施の形態では、永久磁石13aと13bの回転軸方向xの長さが短くなった分を、つまり補強板30の回転周方向の断面積分を補うように、図2示すように、永久磁石13aと13bのそれぞれの一方の端部を回転半径方向yに長くして、永久磁石13aと13bの回転周方向の断面積を増加する。好ましくは図4に示すように、永久磁石13aと13bをL字型に形成する。   Thereby, the magnetic flux of the permanent magnets 13a and 13b may be weakened. Therefore, in the first embodiment, FIG. 2 shows that the length of the permanent magnets 13a and 13b in the rotational axis direction x is shortened, that is, to supplement the cross-sectional integral of the reinforcing plate 30 in the rotational circumferential direction. As described above, one end of each of the permanent magnets 13a and 13b is lengthened in the rotational radius direction y, and the sectional area of the permanent magnets 13a and 13b in the rotational circumferential direction is increased. Preferably, as shown in FIG. 4, the permanent magnets 13a and 13b are formed in an L shape.

この永久磁石13aは、補強板30により回転軸方向xに分割され、その分割された端部E1の反対側の端部E2の回転半径方向yの長さH2を、端部E1の回転半径方向yの長さH1よりも長くして、L字型に形成する。永久磁石13bも同様に形成する。   The permanent magnet 13a is divided in the rotation axis direction x by the reinforcing plate 30, and the length H2 of the rotation radius direction y of the end portion E2 opposite to the divided end portion E1 is set to the rotation radius direction of the end portion E1. It is longer than the length H1 of y and is formed in an L shape. The permanent magnet 13b is formed in the same manner.

そして、円筒部16は、このL字型に形成された永久磁石13aと13bを挿入又は圧入することができるように、永久磁石13aと13bの形状に合わせて形成される。詳しくは、円筒部16の端部側の内周面16aの一部を、永久磁石13aと13bに合せて凹ませる。また、磁石用孔18aと18bも永久磁石13aと13bに合せた形状に形成する。   And the cylindrical part 16 is formed according to the shape of the permanent magnets 13a and 13b so that the permanent magnets 13a and 13b formed in this L shape can be inserted or press-fitted. Specifically, a part of the inner peripheral surface 16a on the end side of the cylindrical portion 16 is recessed according to the permanent magnets 13a and 13b. The magnet holes 18a and 18b are also formed in a shape matching the permanent magnets 13a and 13b.

この構成によれば、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11の強度を、補強板30によって向上すると共に、回転軸方向xに短くなった分を回転半径方向yに長くすることで、つまり補強板30の回転周方向の断面積分を補うように自身の回転周方向の断面積を増やした永久磁石13aと13bを備えることで、補強に伴って性能が低下することを抑制することができる。   According to this configuration, the reinforcing plate 30 improves the strength of the rotor core 11 composed of laminated electromagnetic steel sheets that can improve efficiency by preventing eddy currents and suppressing iron loss with a simple structure. At the same time, the portion shortened in the rotational axis direction x is lengthened in the rotational radial direction y, that is, the permanent cross-sectional area in the rotational circumferential direction of the reinforcing plate 30 is increased so as to compensate for the sectional integral in the rotational circumferential direction. By providing the magnets 13a and 13b, it can suppress that performance falls with reinforcement.

また、補強板30を備えても、ロータコア11の回転軸方向xの全長を長くする必要がないため、モータ1の車両への搭載性を悪化させずに、強度と性能を向上することができる。特に、この実施の形態のように、永久磁石13aと13bをL字型に形成することで、ロータコア11内の励磁コイル12への干渉を避けて、永久磁石13aと13bの磁束が低減することを抑制することができる。   Even if the reinforcing plate 30 is provided, it is not necessary to lengthen the entire length of the rotor core 11 in the rotation axis direction x, so that the strength and performance can be improved without deteriorating the mountability of the motor 1 on the vehicle. . In particular, as in this embodiment, the permanent magnets 13a and 13b are formed in an L shape so that interference with the exciting coil 12 in the rotor core 11 is avoided and the magnetic fluxes of the permanent magnets 13a and 13b are reduced. Can be suppressed.

本発明は、永久磁石の一方の端部を任意の形状に形成してもよいが、励磁コイル12への影響を考慮すると、ロータコア11の端部に当たる部分の長さを回転半径方向yに伸ばすことができるL字型が好ましい。   In the present invention, one end of the permanent magnet may be formed in an arbitrary shape, but considering the influence on the exciting coil 12, the length of the portion corresponding to the end of the rotor core 11 is extended in the rotational radius direction y. An L-shape that can be used is preferred.

このモータ1は、図1〜図4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 4, 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.

加えて、補強に伴って、永久磁石13a及び13bの性能が低下することを、永久磁石13a及び13bの形状を工夫することで、抑制することができる。これにより、補強板30を備えた分低下する永久磁石13a及び13bの磁力を補うことができる。   In addition, it can suppress that the performance of permanent magnet 13a and 13b falls with reinforcement by devising the shape of permanent magnet 13a and 13b. Thereby, the magnetic force of the permanent magnets 13a and 13b which are reduced by the amount of the reinforcing plate 30 can be compensated.

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5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5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 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6と図7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. 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7の(a)に示す補強板60を備え、その補強板60を、図6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. 7A instead of the reinforcing plate 30 of the rotor 10 of the first embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 6, 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7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H3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7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. 7A, 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 is heavier than the reinforcing plate 30 of the first embodiment because the annular width H3 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50の前後に設け、さらに強度を向上することもできる。   In addition, as in the second embodiment, the reinforcing plates 60 can be provided before and after the rotor 50 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8と図9を参照しながら説明する。このモータ4のロータ70は、図6に示す第3の実施の形態の補強ピン54に換えて、図9の(a)に示す補強ピン71を、図8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9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8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. 8 and 9. The rotor 70 of the motor 4 includes a reinforcing pin 71 shown in FIG. 9A instead of the reinforcing pin 54 of the third embodiment shown in FIG. 6, as shown in FIG. In place of the reinforcing plate 60 of the third embodiment shown in FIG. 9, a reinforcing plate 74 having an insertion hole 75 having a larger diameter shown in FIG. 9B is provided as shown in FIG.

この補強ピン71は、図9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9の(b)に示すように、挿通孔75の直径D4を、図7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. 9A, 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. 9B, 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8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. 8, 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 flow 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10と図11を参照しながら説明する。このモータ5のロータ80は、図6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11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11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H3よりも狭く、補強板30の円環状の幅H1よりも広い幅H4の補強板83を備える。加えて、図6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D1よりも大きい直径の補強ピン用孔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. 10 and 11. The rotor 80 of the motor 5 is replaced with the reinforcing pin 54 of the third embodiment shown in FIG. 6 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, instead of the reinforcing plate 60 of the third embodiment shown in FIG. 5, the inner peripheral surface has a radius R5 larger than the inner peripheral surface radius R3 shown in FIG. A reinforcing plate 83 having a width H4 narrower than the annular width H3 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 of FIG. 6, reinforcing pin holes 82a and 82b having a diameter larger than the diameter D1 of the reinforcing pin holes 59a and 59b are provided.

この補強板83は、図11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H4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H3よりも狭い。
As shown in FIG. 11B, 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 H4 of the reinforcing plate 83 is wider than the width H1 of the first embodiment and narrower than the width H3 of the third embodiment.

この構成によれば、補強ピン用孔82aと82bの直径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 diameters of the reinforcing pin holes 82a and 82b, magnetic leakage when the rotor 80 rotates is reduced, and a plurality of thin reinforcing pins 81 are inserted or press-fitted. Generation of current can be suppressed.

また、補強板83の幅H4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H3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, since the width H4 of the reinforcing plate 83 is wider than the width H1 of the first embodiment and narrower than the width H3 of the third embodiment, the strength of the rotor 80 is improved and the weight is reduced. Can also be planned.

上記の第1〜第6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 according to the first to sixth 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.

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と共に、補強に伴って性能が低下することを抑制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。   The rotor of the present invention has a simple structure, prevents the eddy current, and improves the efficiency of the rotor core composed of laminated electromagnetic steel sheets that can improve the efficiency by suppressing the iron loss. Therefore, it can be used for a rotating electric machine such as an electric motor or a generator mounted on a vehicle.

1〜6 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
13a、13b、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、41a〜41c、60、74、83 補強板
31、61、75、84 挿通孔
1-6 Motor (Rotating electric machine)
10, 40, 50, 70, 80 Rotor 11, 51a, 51b Rotor core 12, 52a, 52b Excitation coil 13a, 13b, 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, 41a-41c, 60, 74, 83 Reinforcing plates 31, 61 , 75, 84 Insertion hole

Claims (6)

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、前記磁石用孔に収めら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、前記磁石用孔、及び前記永久磁石を回転軸方向に分割する補強板を備え、
前記補強板により分割された永久磁石の、前記補強板の回転周方向の断面積分を補うように、前記分割された永久磁石の回転周方向の断面積を大きく形成す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 that is housed in a hole,
A reinforcing plate that is formed of a non-magnetic material and divides the facing surface, the magnet hole, and the permanent magnet in the rotation axis direction,
The rotor, wherein the permanent magnet divided by the reinforcing plate has a large cross-sectional area in the rotational circumferential direction of the divided permanent magnet so as to supplement the cross-sectional integral in the rotational circumferential direction of the reinforcing plate.
前記分割された永久磁石のそれぞれの一方の端部が、他方の端部よりも回転半径方向に長くなるように、前記分割された永久磁石のそれぞれをL字型に形成することを特徴とする請求項1に記載のロータ。   Each of the divided permanent magnets is formed in an L shape so that one end of each of the divided permanent magnets is longer in the rotational radius direction than the other end. The rotor according to claim 1. 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、回転軸方向に分割され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.
前記ロータコアの外周面付近に、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 provided in the vicinity of the outer peripheral surface of the rotor core so as to penetrate in the rotation axis direction, and disposed at substantially equal intervals in the rotation circumferential direction and between the magnet holes, and the reinforcement pin Reinforcing pins inserted into the holes,
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.
請求項1〜4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 4. 請求項5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 5, wherein the rotating electrical machine is a brushless rotating electrical machine of an inner rotor type and a radial gap type.
JP2012227832A 2012-10-15 2012-10-15 Rotor and rotary electric machine having the same Pending JP2014082836A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012227832A JP2014082836A (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
JP2012227832A JP2014082836A (en) 2012-10-15 2012-10-15 Rotor and rotary electric machine having the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014082836A true JP2014082836A (en) 2014-05-08

Family

ID=50786577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012227832A Pending JP2014082836A (en) 2012-10-15 2012-10-15 Rotor and rotary electric machine having the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014082836A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016208569A (en) * 2015-04-15 2016-12-08 株式会社デンソー Rotor for rotary electric machine
CN107124054A (en) * 2017-06-29 2017-09-01 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 Consequent pole permanent magnet motor and its rotor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016208569A (en) * 2015-04-15 2016-12-08 株式会社デンソー Rotor for rotary electric machine
CN107124054A (en) * 2017-06-29 2017-09-01 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 Consequent pole permanent magnet motor and its rotor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7804216B2 (en) Permanent-magnet reluctance electrical rotary machine
EP3457534B1 (en) Rotating electric machine
CN103872868B (en) Multiple level formula electric rotating machine
CN102782990B (en) Rotating electrical machine
JP5260563B2 (en) Permanent magnet generator or motor
US9071118B2 (en) Axial motor
CN104662777B (en) Permanent magnet submerged motor
JP2014531191A (en) Rotating electrical machine rotor and rotating electrical machine with rotor
CN103038986A (en) Electric motor
US20110163618A1 (en) Rotating Electrical Machine
JP4984347B2 (en) Electric motor
JP4580683B2 (en) Permanent magnet type reluctance type rotating electrical machine
CN108141076B (en) Magnet-type rotor, rotating electrical machine with magnet-type rotor, and electric vehicle with rotating electrical machine
JP2013132124A (en) Core for field element
JP2010098931A (en) Motor
JP7047337B2 (en) Permanent magnet type rotary electric machine
JP2009296841A (en) Rotary electric machine
JP5471653B2 (en) Permanent magnet type electric motor
JP2014082834A (en) Rotor and rotary electric machine having the same
JP2014082836A (en) Rotor and rotary electric machine having the same
US20240235360A1 (en) Magnetic geared rotating machine, power generation system, and drive system
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
JP2004236495A (en) Exciter and synchronous machine using the same
JP2011193627A (en) Rotor core and rotary electric machine
JP2014082832A (en) Rotor and rotary electric machine having the same