JP2015002565A - Dynamo-electric machine - Google Patents

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JP2015002565A JP2013124306A JP2013124306A JP2015002565A JP 2015002565 A JP2015002565 A JP 2015002565A JP 2013124306 A JP2013124306 A JP 2013124306A JP 2013124306 A JP2013124306 A JP 2013124306A JP 2015002565 A JP2015002565 A JP 2015002565A
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英滋 土屋
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祥平 松本
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雅英 上村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dynamo-electric machine in which deformation of a rotor can be suppressed, while reducing the eddy current loss.SOLUTION: A rotor 14 is provided, between a pair of magnetic poles 34A, 34B, with a gap 36B for suppressing conduction of a magnetic flux between the pair of magnetic poles 34A, 34B. Furthermore, a rib 38 is formed in the gap 36B. The rib 38 connects the inner peripheral side and outer peripheral side of the rotor 14, and is extending in the radial direction of the rotor 14.

Description

本発明は、円環形状の回転子を備えた、回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine including an annular rotor.

円柱形状の電機子の外周を囲むようにして設けられた、円環形状の回転子を備えた回転電機が、従来から知られている。回転子には、その周方向に、磁極が設けられている。この磁極は、例えば、一対の磁極(N極とS極)の各々が、交互に複数配置されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a rotating electrical machine including an annular rotor provided so as to surround an outer periphery of a cylindrical armature is known. The rotor is provided with magnetic poles in the circumferential direction. In this magnetic pole, for example, a plurality of pairs of magnetic poles (N pole and S pole) are alternately arranged.

また、円環形状の回転子には、それを支持する支持シャフトが設けられている。例えば、特許文献1では、隣り合う磁極間から、回転子の回転中心軸方向に、支持シャフトを延設させている。支持シャフトは、それぞれ、回転子から離間した側にて回転中心軸側に折り曲げられ、さらに回転中心軸方向に延設されたシャフトに統合される。   Further, the annular rotor is provided with a support shaft for supporting it. For example, in Patent Document 1, a support shaft is extended from between adjacent magnetic poles in the direction of the rotation center axis of the rotor. Each of the support shafts is bent to the rotation center axis side on the side away from the rotor, and further integrated into a shaft extending in the rotation center axis direction.

ここで、すべての磁極間に支持シャフトを設けると、かご型の回転電機と同様に、渦電流損失が生じることが知られている。そこで、特許文献2では、回転子の磁極ごとに支持シャフトを設ける形態に代えて、磁極対ごとに支持シャフトを設けることで、渦電流損失の低減を図っている。   Here, it is known that if a support shaft is provided between all the magnetic poles, eddy current loss occurs as in the case of a cage-type rotating electrical machine. Therefore, in Patent Document 2, an eddy current loss is reduced by providing a support shaft for each magnetic pole pair instead of providing a support shaft for each magnetic pole of the rotor.

特開平9−215110号公報JP-A-9-215110 特開2007−89270号公報JP 2007-89270 A

ところで、磁極対ごとに支持シャフトを設ける場合、言い換えると、すべての磁極間には支持シャフトを設けない場合、回転子の回転に伴う遠心力により、回転子の変形が生じるおそれがある。そこで、本発明では、渦電流損失の低減を図りつつ、回転子の変形を抑制することの可能な、回転電機を提供することを目的とする。   By the way, when providing a support shaft for every magnetic pole pair, in other words, when not providing a support shaft between all the magnetic poles, there exists a possibility that a deformation | transformation of a rotor may arise with the centrifugal force accompanying rotation of a rotor. Therefore, an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can suppress deformation of a rotor while reducing eddy current loss.

本発明は、回転電機に関するものである。当該回転電機は、円柱形状の電機子の外周を囲むように設けられた円環形状であって、その周方向に、一対の磁極の各々が交互に複数配置された、回転子と、前記回転子の磁極対間に設けられるとともに、前記回転子の回転中心軸方向に延設された、回転子支持用の支持シャフトと、を備える。一対となる前記磁極の間には、前記回転子に設けられ、前記一対となる磁極間の磁束の導通を抑制するギャップ部が形成され、前記ギャップ部には、前記回転子の内周側と外周側とを繋ぎ前記回転子の径方向に延設されたリブ部が形成されている。   The present invention relates to a rotating electrical machine. The rotating electrical machine has an annular shape provided so as to surround an outer periphery of a cylindrical armature, and a plurality of rotors each having a pair of magnetic poles arranged alternately in the circumferential direction, and the rotation And a support shaft for supporting the rotor, which is provided between the pair of magnetic poles of the child and extends in the direction of the rotation center axis of the rotor. A gap portion is provided between the pair of magnetic poles and provided on the rotor to suppress conduction of magnetic flux between the pair of magnetic poles. The gap portion includes an inner peripheral side of the rotor and the gap portion. A rib portion extending in the radial direction of the rotor is formed so as to connect the outer peripheral side.

また、上記発明において、前記リブ部は、前記回転子の周方向に隣り合う前記支持シャフトの、中間位置のみに設けられることが好適である。   In the above invention, it is preferable that the rib portion is provided only at an intermediate position of the support shaft adjacent in the circumferential direction of the rotor.

また、上記発明において、前記回転子の内周面または外周面には、周方向に複数の溝が形成され、前記回転中心軸から、前記一対となる磁極の中間位置を通る、リブ部側基準軸からの前記溝の配置角度と、前記回転中心軸から、隣り合う前記磁極対の中間位置を通る、支持シャフト側基準軸からの前記溝の配置角度とが、異なるように、前記複数の溝が形成されていることが好適である。   Further, in the above invention, a plurality of grooves are formed in a circumferential direction on an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of the rotor, and a rib part side reference passing through an intermediate position of the pair of magnetic poles from the rotation center axis The plurality of grooves so that an arrangement angle of the groove from the shaft and an arrangement angle of the groove from the support shaft side reference axis passing through an intermediate position of the adjacent magnetic pole pair from the rotation center axis are different. Is preferably formed.

また、上記発明において、前記リブ部側基準軸から電気角52°の位置、及び、前記支持シャフト側基準軸から電気角12°の位置に、前記溝が形成されていることが好適である。   In the above invention, it is preferable that the groove is formed at a position at an electrical angle of 52 ° from the rib portion side reference axis and at a position at an electrical angle of 12 ° from the support shaft side reference axis.

本発明によれば、渦電流損失の低減を図りつつ、回転子の変形を抑制することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to suppress deformation of the rotor while reducing eddy current loss.

本実施形態に係る回転電機を搭載した、車両の構成図である。1 is a configuration diagram of a vehicle equipped with a rotating electrical machine according to the present embodiment. 本実施形態に係る回転電機の回転子を例示する図である。It is a figure which illustrates the rotor of the rotary electric machine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る回転電機の回転子の一部拡大図である。It is a partially expanded view of the rotor of the rotating electrical machine according to the present embodiment. 本実施形態に係る回転電機の回転子の変形量の演算結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the calculation result of the deformation amount of the rotor of the rotary electric machine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る回転電機の回転子の応力分布の演算結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the calculation result of the stress distribution of the rotor of the rotary electric machine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る回転電機の回転子の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of the rotor of the rotary electric machine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る回転電機の回転子の変形量の演算結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the calculation result of the deformation amount of the rotor of the rotary electric machine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る回転電機の回転子の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of the rotor of the rotary electric machine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る回転電機の回転子の一部拡大図である。It is a partially expanded view of the rotor of the rotating electrical machine according to the present embodiment. 回転子の溝配置について説明する図である。It is a figure explaining groove arrangement of a rotor. 回転子の溝配置について説明する図である。It is a figure explaining groove arrangement of a rotor. 回転子の溝配置について説明する図である。It is a figure explaining groove arrangement of a rotor.

図1に、本実施形態に係る回転電機10を例示する。図1に示す実施形態では、回転電機10は、車両の駆動源として用いられている。回転電機10は、いわゆる中空ロータ型の回転電機であってよく、電機子12、回転子14(ロータ)、固定子16(ステータ)、及び支持シャフト18を備えている。   FIG. 1 illustrates a rotating electrical machine 10 according to this embodiment. In the embodiment shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 10 is used as a drive source for a vehicle. The rotating electrical machine 10 may be a so-called hollow rotor type rotating electrical machine, and includes an armature 12, a rotor 14 (rotor), a stator 16 (stator), and a support shaft 18.

固定子16は円環形状であって、所定のエアギャップを介して、回転子14の外周を囲むようにして設けられる。固定子16には、その内周面側に、周方向に複数相の巻線が組み付けられている。この巻線に、二次電池等の蓄電装置20から、インバータ22を介して、交流電流が供給される。交流電流が供給されると、巻線から、回転磁界が発生する。この回転磁界によって、回転子14が回転させられる。   The stator 16 has an annular shape and is provided so as to surround the outer periphery of the rotor 14 through a predetermined air gap. A plurality of phases of windings are assembled to the stator 16 on the inner peripheral surface side in the circumferential direction. An alternating current is supplied to the winding from the power storage device 20 such as a secondary battery via the inverter 22. When an alternating current is supplied, a rotating magnetic field is generated from the winding. The rotor 14 is rotated by this rotating magnetic field.

電機子12は円柱形状であって、所定のエアギャップを介して、回転子14に囲まれるようにして設けられる。電機子12には、その外周面に、周方向に複数相の巻線が組み付けられている。さらに、電機子12は、エンジン24の駆動シャフト26に連結されており、駆動シャフト26の回転に伴って回転させられる。この回転に伴い、電機子12の巻線に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因して、電機子12の巻線に誘導電流が流れることで、回転磁界が生じる。この回転磁界によって、回転子14が回転させられる。   The armature 12 has a cylindrical shape and is provided so as to be surrounded by the rotor 14 via a predetermined air gap. A plurality of phases of windings are assembled on the outer peripheral surface of the armature 12 in the circumferential direction. Further, the armature 12 is connected to the drive shaft 26 of the engine 24 and is rotated as the drive shaft 26 rotates. With this rotation, an induced electromotive force is generated in the winding of the armature 12, and an induced current flows through the winding of the armature 12 due to the induced electromotive force, thereby generating a rotating magnetic field. The rotor 14 is rotated by this rotating magnetic field.

支持シャフト18は、回転子14を支持するための支持部材である。支持シャフト18は、図2に示すように、回転子14の磁極対34間に設けられる。また、支持シャフト18は、回転子14の回転中心軸C0方向に延設されている。なお、本実施形態に係る回転電機10では、図1に示すように、回転子14の回転中心軸C0は、駆動シャフト26に一致している。   The support shaft 18 is a support member for supporting the rotor 14. As shown in FIG. 2, the support shaft 18 is provided between the magnetic pole pairs 34 of the rotor 14. The support shaft 18 extends in the direction of the rotation center axis C0 of the rotor 14. In the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment, the rotation center axis C0 of the rotor 14 coincides with the drive shaft 26, as shown in FIG.

支持シャフト18は、回転子14とは離間した側において、回転中心軸C0側に屈曲され、更に、回転中心軸C0方向に延設される伝達シャフト28に統合される。伝達シャフト28は、車両の変速機30に連結される。回転子14の回転駆動は、支持シャフト18及び伝達シャフト28を介して、変速機30及び車輪33に伝達される。   The support shaft 18 is bent to the rotation center axis C0 side on the side away from the rotor 14, and further integrated with a transmission shaft 28 extending in the direction of the rotation center axis C0. The transmission shaft 28 is connected to a transmission 30 of the vehicle. The rotational drive of the rotor 14 is transmitted to the transmission 30 and the wheels 33 via the support shaft 18 and the transmission shaft 28.

また、支持シャフト18は、駆動シャフト26と連結するためのクラッチ機構31を備えていてよい。駆動シャフト26と支持シャフト18を連結することで、電機子12と回転子14とが連結される。   Further, the support shaft 18 may include a clutch mechanism 31 for coupling with the drive shaft 26. By connecting the drive shaft 26 and the support shaft 18, the armature 12 and the rotor 14 are connected.

また、支持シャフト18は、後述する、隣り合う磁極34A,34B間の磁束の導通を抑制する部材から構成されることが好適である。例えば、支持シャフト18は、非磁性材料から構成されることが好適である。   The support shaft 18 is preferably composed of a member that suppresses the conduction of magnetic flux between adjacent magnetic poles 34A and 34B, which will be described later. For example, the support shaft 18 is preferably made of a nonmagnetic material.

回転子14は円環形状であって、所定のエアギャップを介して、電機子12の外周を囲むようにして設けられる。図2に示すように、回転子14は、ヨーク32、磁極対34、ギャップ部36、及び、リブ部38を備える。   The rotor 14 has an annular shape and is provided so as to surround the outer periphery of the armature 12 through a predetermined air gap. As shown in FIG. 2, the rotor 14 includes a yoke 32, a magnetic pole pair 34, a gap portion 36, and a rib portion 38.

ヨーク32は継鉄とも呼ばれ、磁極34A,34Bの磁束や電機子12及び固定子16からの鎖交磁束の磁路として機能する。   The yoke 32 is also called a yoke and functions as a magnetic path for the magnetic fluxes of the magnetic poles 34 </ b> A and 34 </ b> B and the interlinkage magnetic flux from the armature 12 and the stator 16.

また、上述したように、回転子14の磁極対34間には、支持シャフト18が固定される。このため、ヨーク32の、磁極対34間には、支持シャフト18を嵌挿固定させるための、固定穴が設けられている。   Further, as described above, the support shaft 18 is fixed between the magnetic pole pairs 34 of the rotor 14. For this reason, a fixing hole for inserting and fixing the support shaft 18 is provided between the magnetic pole pair 34 of the yoke 32.

磁極対34は、一対の磁極34A,34Bから構成され、例えば、N極とS極から構成される。磁極34A,34Bは、永久磁石から構成されてよい。一対の磁極34A,34Bの各々は、回転子14の周方向に、交互に複数配置されている。例えば、ヨーク32の周方向に、永久磁石スロットを形成するとともに、当該スロットに永久磁石を嵌着させることで、磁極34A,34Bを構成する。   The magnetic pole pair 34 includes a pair of magnetic poles 34A and 34B, and includes, for example, an N pole and an S pole. The magnetic poles 34A and 34B may be composed of permanent magnets. Each of the pair of magnetic poles 34 </ b> A and 34 </ b> B is alternately arranged in the circumferential direction of the rotor 14. For example, the magnetic poles 34A and 34B are configured by forming permanent magnet slots in the circumferential direction of the yoke 32 and fitting the permanent magnets into the slots.

ギャップ部36は、一対となる磁極34A,34B間の磁束の導通を抑制する。一対となる磁極34A,34B間の磁束の導通を抑制することで、電機子12及び固定子16への鎖交磁束を確保することができる。   The gap portion 36 suppresses conduction of magnetic flux between the pair of magnetic poles 34A and 34B. By suppressing the conduction of the magnetic flux between the pair of magnetic poles 34A and 34B, the interlinkage magnetic flux to the armature 12 and the stator 16 can be ensured.

ギャップ部36は、一対となる磁極34A,34Bの間に設けられている。ギャップ部36は、回転子14の径方向中間部に形成され、例えば、回転中心軸C0方向に貫通するように形成されている。言い換えると、ギャップ部36は、ヨーク32の径方向中間部を肉抜きすることで形成される。また、一対となる磁極34A,34B間の磁束の導通を抑制するという観点から、ギャップ部36は、空隙(エアギャップ)であってもよいし、非磁性材料が充填されていてもよい。   The gap portion 36 is provided between the pair of magnetic poles 34A and 34B. The gap part 36 is formed in the radial direction intermediate part of the rotor 14, for example, is penetrated in the rotation center axis C0 direction. In other words, the gap portion 36 is formed by thinning the radial intermediate portion of the yoke 32. Further, from the viewpoint of suppressing conduction of magnetic flux between the pair of magnetic poles 34A and 34B, the gap portion 36 may be a gap (air gap) or may be filled with a nonmagnetic material.

また、ギャップ部36は、永久磁石スロットの端部であってもよい。つまり、永久磁石スロットの周方向長さを、永久磁石の周方向長さよりも長く設けて、永久磁石スロットの両端を、ギャップ部36として形成してもよい。このとき、支持シャフト18が固定された側のギャップ部36Aよりも、一対となる磁極34A,34Bの間に設けられるギャップ部36Bの周方向長さを長くするように、ギャップ部36A,36Bを形成してもよい。   The gap portion 36 may be an end portion of a permanent magnet slot. That is, the circumferential length of the permanent magnet slot may be longer than the circumferential length of the permanent magnet, and both ends of the permanent magnet slot may be formed as the gap portions 36. At this time, the gap portions 36A and 36B are set so that the circumferential length of the gap portion 36B provided between the pair of magnetic poles 34A and 34B is longer than the gap portion 36A on the side to which the support shaft 18 is fixed. It may be formed.

リブ部38は、回転子14の変形を抑制する(曲げ剛性を高める)ための補強部材である。図3に示すように、リブ部38は、ギャップ部36Bに設けられ、回転子14の内周側と外周側とを繋ぐように設けられている。また、リブ部38は、回転子14の径方向に延設されている。   The rib portion 38 is a reinforcing member for suppressing deformation of the rotor 14 (increasing bending rigidity). As shown in FIG. 3, the rib portion 38 is provided in the gap portion 36 </ b> B and is provided so as to connect the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotor 14. The rib portion 38 extends in the radial direction of the rotor 14.

リブ部38を、回転子14の径方向に延設させることで、効果的に、回転子14の変形を抑制することが可能となる。図4には、従来技術に係る回転子100と、本実施形態に係る回転子14のそれぞれ一部分について、回転時の、回転子14の径方向の変形量を演算したシミュレーションの結果が示されている。図4の紙面左側が従来技術に係る回転子100であり、紙面右側が、本実施形態に係る回転子14である。従来技術に係る回転子100では、一対となる磁極34A,34B間に、単に支持シャフト18用の固定穴を設けたのみの構成を採っている。   By extending the rib portion 38 in the radial direction of the rotor 14, the deformation of the rotor 14 can be effectively suppressed. FIG. 4 shows the result of a simulation in which the amount of deformation in the radial direction of the rotor 14 during rotation is calculated for each part of the rotor 100 according to the prior art and the rotor 14 according to the present embodiment. Yes. 4 is the rotor 100 according to the related art, and the right side is the rotor 14 according to the present embodiment. The rotor 100 according to the related art employs a configuration in which a fixing hole for the support shaft 18 is simply provided between the pair of magnetic poles 34A and 34B.

また、図4では、変形量の大小を、ハッチングパターンの疎密で表している。ここでは、ハッチングパターンが密になるほど、変形量が多いことを表している。図4に示すシミュレーションでは、従来技術に係る回転子100と、本実施形態に係る回転子14に対して、同一の遠心力を与えている。また、図4に示す例では、リブ部38の厚さT1を、従来技術に係る回転子100の、リブ部38に対応する、固定穴の壁部材102の厚さT2の1/2としている。この図の、特に破線で囲った部分に着目すると、本実施形態に係る回転子14の変形量は、従来技術に係る回転子100と比較して、抑えられていることが理解される。   Further, in FIG. 4, the magnitude of the deformation amount is represented by the density of the hatching pattern. Here, the denser the hatching pattern, the greater the deformation amount. In the simulation shown in FIG. 4, the same centrifugal force is applied to the rotor 100 according to the prior art and the rotor 14 according to the present embodiment. Further, in the example shown in FIG. 4, the thickness T1 of the rib portion 38 is ½ of the thickness T2 of the wall member 102 of the fixing hole corresponding to the rib portion 38 of the rotor 100 according to the conventional technology. . When attention is paid to the portion surrounded by a broken line in this figure, it can be understood that the deformation amount of the rotor 14 according to the present embodiment is suppressed as compared with the rotor 100 according to the prior art.

次に、図5には、従来技術に係る回転子100と、本実施形態に係る回転子14のそれぞれ一部分について、回転時の応力分布を演算したシミュレーションの結果が示されている。この図では、図4と同様に、紙面左側が従来技術に係る回転子100であり、紙面右側が、本実施形態に係る回転子14である。また、図4のシミュレーションと同様にして、従来技術に係る回転子100と、本実施形態に係る回転子14に対して、同一の遠心力を与えている。また、リブ部38の厚さT1を、従来技術に係る回転子100の、リブ部38に対応する壁部材102の厚さT2の1/2としている。   Next, FIG. 5 shows the result of a simulation in which the stress distribution during rotation is calculated for each part of the rotor 100 according to the prior art and the rotor 14 according to the present embodiment. In this figure, as in FIG. 4, the left side of the drawing is the rotor 100 according to the related art, and the right side of the drawing is the rotor 14 according to the present embodiment. Similarly to the simulation of FIG. 4, the same centrifugal force is applied to the rotor 100 according to the conventional technique and the rotor 14 according to the present embodiment. Further, the thickness T1 of the rib portion 38 is set to ½ of the thickness T2 of the wall member 102 corresponding to the rib portion 38 of the rotor 100 according to the related art.

従来技術に係る回転子100の応力分布の、特に破線で囲った部分に着目すると、支持シャフト18から最も離間した箇所にて応力が最大となっていることが理解される。これに対して、本実施形態に係る回転子14では、応力が最大となる箇所に、径方向に延設されるリブ部38を設けることで、当該箇所での応力を軽減させている。   When attention is paid to the portion of the stress distribution of the rotor 100 according to the prior art, particularly the portion surrounded by the broken line, it is understood that the stress is maximized at a position farthest from the support shaft 18. On the other hand, in the rotor 14 according to the present embodiment, by providing the rib portion 38 extending in the radial direction at a location where the stress is maximum, the stress at the location is reduced.

上記のシミュレーション結果から、リブ部38は、応力が最大となる箇所、つまり、回転子14の周方向に隣り合う支持シャフト18の、中間位置にのみ設けるようにしてもよい。従来技術に係る回転子100では、支持シャフト18の固定穴の側壁が壁部材102となるため、壁部材102は、2箇所に設けられることになるが、これが1箇所のみで済むために、軽量化や、加工の簡易化が図られる。さらに、リブ部38が1箇所のみで済むために、ギャップ部36Bを大きく形成することができ、磁極34A,34B間の磁束の導通を、効果的に抑制することが可能となる。   From the above simulation results, the rib portion 38 may be provided only at a position where the stress is maximum, that is, at an intermediate position of the support shaft 18 adjacent in the circumferential direction of the rotor 14. In the rotor 100 according to the prior art, since the side wall of the fixing hole of the support shaft 18 becomes the wall member 102, the wall member 102 is provided at two places. And simplification of processing. Furthermore, since only one rib portion 38 is required, the gap portion 36B can be formed large, and the conduction of magnetic flux between the magnetic poles 34A and 34B can be effectively suppressed.

なお、本発明は、上述した実施形態に限るものではない。例えば図6に示すように、リブ部38を、一対の磁極34A,34B間に2箇所設けるようにしてもよい。この場合においても、リブ部38を、回転子14の径方向に延設することが好適である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 6, two rib portions 38 may be provided between the pair of magnetic poles 34A and 34B. Also in this case, it is preferable to extend the rib portion 38 in the radial direction of the rotor 14.

図7には、図6に示す回転子14の、リブ部38の延設方向を変更した場合の、回転子14の径方向の変形量を演算した、シミュレーション結果が示されている。紙面左側に、回転子14の径方向には沿わずにリブ部38を延設させた回転子14を示し、紙面右側に、回転子14の径方向にリブ部38を延設させた回転子14を示す。また、両者のリブ部38の厚さT3及びT4は、等しいものとした。この図の、特に破線で囲った部分に着目すると、回転子14の径方向にリブ部38を延設させることで、回転子14の変形量を抑えられることが理解される。   FIG. 7 shows a simulation result obtained by calculating the radial deformation amount of the rotor 14 when the extending direction of the rib portion 38 of the rotor 14 shown in FIG. 6 is changed. The rotor 14 is shown on the left side of the drawing with the ribs 38 extending without being along the radial direction of the rotor 14, and the rotor with the ribs 38 extended in the radial direction of the rotor 14 on the right side of the drawing. 14 is shown. Further, the thicknesses T3 and T4 of the rib portions 38 are the same. Focusing on the portion surrounded by the broken line in this figure, it is understood that the deformation amount of the rotor 14 can be suppressed by extending the rib portion 38 in the radial direction of the rotor 14.

また、図8に示すように、リブ部38を、支持シャフト18の固定穴の内部に形成させるようにしてもよい。この場合においても、リブ部38を、回転子14の径方向に延設させることが好適である。また、このリブ部38は、回転子14の周方向に隣り合う支持シャフト18の、中間位置に設けることが好適である。   Further, as shown in FIG. 8, the rib portion 38 may be formed inside the fixing hole of the support shaft 18. Even in this case, it is preferable to extend the rib portion 38 in the radial direction of the rotor 14. The rib portion 38 is preferably provided at an intermediate position between the support shafts 18 adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor 14.

なお、図9に示すように、本実施形態に係る回転子14では、その内周面または外周面に、周方向に複数の溝40を設けている。この溝40は、回転子14の回転に伴うトルクリップルを軽減させるために設けられる。本実施形態では、この溝40を、磁極34A,34Bの周方向から見て、非対称に配置している。   As shown in FIG. 9, in the rotor 14 according to this embodiment, a plurality of grooves 40 are provided in the circumferential direction on the inner circumferential surface or the outer circumferential surface thereof. This groove 40 is provided in order to reduce torque ripple accompanying rotation of the rotor 14. In the present embodiment, the groove 40 is disposed asymmetrically when viewed from the circumferential direction of the magnetic poles 34A and 34B.

本実施形態に係る回転電機10では、任意の磁極34A及び34B(例えば、図3の磁極34A)の周方向の両側で、磁気的な特性が異なっている。例えば、磁極34Aの紙面右側には相対的に小型のギャップ部36A及び支持シャフト18が設けられ、紙面右側には、相対的に大型のギャップ部36B及びリブ部38が設けられており、両者の磁気特性(磁気抵抗や磁束の通り方)が異なっている。   In the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment, magnetic characteristics are different on both sides in the circumferential direction of arbitrary magnetic poles 34A and 34B (for example, the magnetic pole 34A in FIG. 3). For example, a relatively small gap portion 36A and a support shaft 18 are provided on the right side of the paper surface of the magnetic pole 34A, and a relatively large gap portion 36B and a rib portion 38 are provided on the right side of the paper surface. Magnetic characteristics (magnetic resistance and magnetic flux passage) are different.

本実施形態に係る回転子14では、この、磁気特性の非対称性に応じて、トルクリップル軽減のための溝40の配置を、磁極34A,34Bに対して、非対称となるようにしている。   In the rotor 14 according to this embodiment, the arrangement of the grooves 40 for reducing the torque ripple is asymmetric with respect to the magnetic poles 34A and 34B in accordance with the asymmetry of the magnetic characteristics.

図9に示すように、回転中心軸C0から、一対となる磁極34A,34Bの中間位置を通る軸を、リブ部側基準軸C1と呼ぶ。また、回転中心軸C0から、隣り合う磁極対34の中間位置を通る軸を、支持シャフト側基準軸C2と呼ぶ。図9に示されているように、リブ部側基準軸C1と支持シャフト側基準軸C2との成す角の2等分線は、磁極34Aの中心を通過する。   As shown in FIG. 9, the axis passing from the rotation center axis C0 through the intermediate position between the pair of magnetic poles 34A and 34B is referred to as a rib side reference axis C1. An axis passing from the rotation center axis C0 through the intermediate position of the adjacent magnetic pole pair 34 is referred to as a support shaft side reference axis C2. As shown in FIG. 9, the bisector of the angle formed by the rib side reference axis C1 and the support shaft side reference axis C2 passes through the center of the magnetic pole 34A.

本実施形態では、リブ部側基準軸C1からの溝40の配置角度αと、支持シャフト側基準軸C2からの溝40の配置角度βとが、異なるように、それぞれの溝40を形成している。ここで、基準軸からの溝40の配置角度とは、溝40の中心位置の配置角度を指すものとしてよい。   In this embodiment, each groove 40 is formed so that the arrangement angle α of the groove 40 from the rib side reference axis C1 and the arrangement angle β of the groove 40 from the support shaft side reference axis C2 are different. Yes. Here, the arrangement angle of the groove 40 from the reference axis may refer to the arrangement angle of the center position of the groove 40.

配置角度を異ならせることによる、トルクリップル軽減の効果について、図10及び図11を用いて説明する。図10には、従来技術に係る回転子100の、溝の配置角度に応じた、トルクリップルの軽減度合いについてのグラフが示されている。なお、回転子14の極数は16(8極対)としている。ここで、従来技術に係る回転子100とは、図4の紙面左側の回転子100を指している。また、グラフの横軸は、基準軸C2からの溝の配置角度β(機械角)を示し、縦軸は、トルクリップルの割合(所定の基準値との相対値)を示している。また、グラフ上のプロットは、それぞれ、基準軸C1からの溝の配置角度α(機械角)を示している。   The effect of torque ripple reduction by varying the arrangement angle will be described with reference to FIGS. FIG. 10 shows a graph of the degree of reduction in torque ripple according to the groove arrangement angle of the rotor 100 according to the prior art. The number of poles of the rotor 14 is 16 (8 pole pairs). Here, the rotor 100 according to the prior art refers to the rotor 100 on the left side of FIG. In addition, the horizontal axis of the graph represents the groove arrangement angle β (mechanical angle) from the reference axis C2, and the vertical axis represents the torque ripple ratio (relative to a predetermined reference value). The plots on the graph indicate the groove arrangement angle α (mechanical angle) from the reference axis C1.

さらに、グラフ上の直線は、配置角度αと配置角度βとが等しいプロットを結んだものである。このグラフから理解されるように、従来の回転子100においては、トルクリップルを最も軽減させる(トルクリップル≒20%)のは、配置角度αとβとが等しい(α=β=2.0°)ときとなる。   Furthermore, the straight line on the graph connects plots in which the arrangement angle α and the arrangement angle β are equal. As understood from this graph, in the conventional rotor 100, the torque ripple is most reduced (torque ripple≈20%) because the arrangement angles α and β are equal (α = β = 2.0 °). ) It will be time.

これに対して図11には、本実施形態に係る回転子14の、溝40の配置角度に応じた、トルクリップルの軽減度合いについてのグラフが示されている。ここで、本実施形態に係る回転子14とは、図4の紙面右側の回転子14を指すものとする。また、グラフの横軸、縦軸、及びグラフ上の直線は、図10のものと同様である。なお、回転子14の極数は、図10と同様に、16(8極対)としている。   On the other hand, FIG. 11 shows a graph of the degree of reduction of torque ripple according to the arrangement angle of the groove 40 of the rotor 14 according to the present embodiment. Here, the rotor 14 according to the present embodiment refers to the rotor 14 on the right side in FIG. Further, the horizontal axis, vertical axis, and straight line on the graph are the same as those in FIG. The number of poles of the rotor 14 is 16 (8 pole pairs) as in FIG.

このグラフから理解されるように、トルクリップルを最も軽減させる(トルクリップル≒10%)のは、配置角度αとβとが異なる(α=6.5°、β=1.5°)ときとなる。α(機械角)=6.5°、β(機械角)=1.5°を、それぞれ電気角で表すと、8極対のとき、機械角45°で電気角360°となるため、α(電気角)=52°、β(電気角)=12°となる。   As understood from this graph, the torque ripple is most reduced (torque ripple≈10%) when the arrangement angles α and β are different (α = 6.5 °, β = 1.5 °). Become. When α (mechanical angle) = 6.5 ° and β (mechanical angle) = 1.5 ° are expressed in terms of electrical angles, respectively, when an 8-pole pair, the mechanical angle is 45 ° and the electrical angle is 360 °. (Electrical angle) = 52 ° and β (electrical angle) = 12 °.

このように、本実施形態に係る回転子14では、配置角度α及びβを異ならせることで、トルクリップルを最小化できる。さらに、図10と図11における、トルクリップルの最小値を比較すると理解されるように、本実施形態に係る回転子14では、配置角度α及びβを異ならせることで、従来の回転子よりも、トルクリップルを軽減させることが可能となる。   Thus, in the rotor 14 according to the present embodiment, the torque ripple can be minimized by making the arrangement angles α and β different. Furthermore, as understood when comparing the minimum value of torque ripple in FIG. 10 and FIG. 11, in the rotor 14 according to the present embodiment, the arrangement angles α and β are made different from those of the conventional rotor. Torque ripple can be reduced.

なお、図9では、リブ部側基準軸C1からの溝40の配置角度α(電気角)を52°とし、支持シャフト側基準軸C2からの溝40の配置角度β(電気角)を12°とする実施形態が例示されている。この形態によれば、支持シャフト側の基準軸C2側の溝40は、回転子14の径方向から見て、ギャップ部36Bの前後には配置されない。ギャップ部36Bはヨーク32の肉厚が薄くなり、強度が比較的低くなる部分であるところ、その箇所には溝40を設けないようにすることで、回転子14の強度の低下を避けることが可能となる。   In FIG. 9, the arrangement angle α (electrical angle) of the groove 40 from the rib side reference axis C1 is 52 °, and the arrangement angle β (electrical angle) of the groove 40 from the support shaft side reference axis C2 is 12 °. An embodiment is illustrated. According to this embodiment, the groove 40 on the reference shaft C2 side on the support shaft side is not disposed before or after the gap portion 36B when viewed from the radial direction of the rotor 14. The gap portion 36B is a portion where the thickness of the yoke 32 is reduced and the strength is relatively low. By not providing the groove 40 at that location, a reduction in the strength of the rotor 14 can be avoided. It becomes possible.

なお、上述した実施形態では、回転子14の外周面のみに溝40を設けていたが、この形態に限らない。例えば、図12に示すように、回転子14の内周面にも溝40を設けたり、内周面のみに溝40を設けるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the groove 40 is provided only on the outer peripheral surface of the rotor 14, but the present invention is not limited to this configuration. For example, as shown in FIG. 12, the groove 40 may be provided on the inner peripheral surface of the rotor 14 or the groove 40 may be provided only on the inner peripheral surface.

10 回転電機、12 電機子、14 回転子、16 固定子、18 支持シャフト、20 蓄電装置、22 インバータ、24 エンジン、26 駆動シャフト、28 伝達シャフト、30 変速機、31 クラッチ機構、32 ヨーク、34 磁極対、34A,34B 磁極、36A,36B ギャップ部、38 リブ部、40 溝。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electric machine, 12 Armature, 14 Rotor, 16 Stator, 18 Support shaft, 20 Power storage device, 22 Inverter, 24 Engine, 26 Drive shaft, 28 Transmission shaft, 30 Transmission, 31 Clutch mechanism, 32 York, 34 Magnetic pole pair, 34A, 34B Magnetic pole, 36A, 36B Gap part, 38 Rib part, 40 groove.

Claims (4)

円柱形状の電機子の外周を囲むように設けられた円環形状であって、その周方向に、一対の磁極の各々が交互に複数配置された、回転子と、
前記回転子の磁極対間に設けられるとともに、前記回転子の回転中心軸方向に延設された、回転子支持用の支持シャフトと、
を備え、
一対となる前記磁極の間には、前記回転子に設けられ、前記一対となる磁極間の磁束の導通を抑制するギャップ部が形成され、
前記ギャップ部には、前記回転子の内周側と外周側とを繋ぎ前記回転子の径方向に延設されたリブ部が形成されていることを特徴とする、回転電機。
A circular shape provided so as to surround the outer periphery of the cylindrical armature, and in the circumferential direction, a plurality of pairs of magnetic poles are alternately arranged, and a rotor,
A support shaft for supporting the rotor provided between the magnetic pole pairs of the rotor and extending in the direction of the rotation center axis of the rotor;
With
Between the pair of magnetic poles, a gap is provided on the rotor to suppress conduction of magnetic flux between the pair of magnetic poles.
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein a rib portion extending in a radial direction of the rotor is formed in the gap portion so as to connect an inner peripheral side and an outer peripheral side of the rotor.
請求項1に記載の回転電機であって、
前記リブ部は、前記回転子の周方向に隣り合う前記支持シャフトの、中間位置のみに設けられることを特徴とする、回転電機。
The rotating electrical machine according to claim 1,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the rib portion is provided only at an intermediate position of the support shaft adjacent in the circumferential direction of the rotor.
請求項1または2に記載の回転電機であって、
前記回転子の内周面または外周面には、周方向に複数の溝が形成され、
前記回転中心軸から、前記一対となる磁極の中間位置を通る、リブ部側基準軸からの前記溝の配置角度と、前記回転中心軸から、隣り合う前記磁極対の中間位置を通る、支持シャフト側基準軸からの前記溝の配置角度とが、異なるように、前記複数の溝が形成されていることを特徴とする、回転電機。
The rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
A plurality of grooves are formed in the circumferential direction on the inner circumferential surface or outer circumferential surface of the rotor,
A support shaft that passes through the intermediate position of the pair of magnetic poles from the rotation center axis and passes through the intermediate position of the adjacent magnetic pole pair from the rotation center axis and the arrangement angle of the groove from the rib side reference axis. The rotating electrical machine, wherein the plurality of grooves are formed so that an arrangement angle of the grooves from a side reference axis is different.
請求項3に記載の回転電機であって、
前記リブ部側基準軸から電気角52°の位置、及び、前記支持シャフト側基準軸から電気角12°の位置に、前記溝が形成されていることを特徴とする、回転電機。
The rotating electrical machine according to claim 3,
The rotating electrical machine, wherein the groove is formed at an electrical angle of 52 ° from the rib side reference axis and at an electrical angle of 12 ° from the support shaft side reference axis.
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