JP2015056911A - Rotor and rotary electric machine having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はロータ及びこのロータを備える回転電機に関し、特に、ロータコアに埋設される永久磁石の間に設けられるブリッジの構造の改良に関する。 The present invention relates to a rotor and a rotating electrical machine including the rotor, and more particularly to an improvement in the structure of a bridge provided between permanent magnets embedded in a rotor core.
従来から、ロータが、ロータシャフトに固定されるロータコアと、このロータコアに形成された磁石挿入孔に挿入された永久磁石とを有し、そのロータと回転磁界との間に働く電磁的作用によりロータを回転させる回転電機が知られている。 Conventionally, the rotor has a rotor core fixed to the rotor shaft and a permanent magnet inserted into a magnet insertion hole formed in the rotor core, and the rotor is operated by electromagnetic action between the rotor and the rotating magnetic field. There is known a rotating electric machine that rotates the motor.
下記特許文献1には、1つの磁石挿入孔に、同極の一対の永久磁石が間隔を空けて挿入され、これらの永久磁石の間に非磁性体のブリッジが挿入される構成が記載されている。非磁性体のブリッジは、磁石挿入孔より径方向内側のロータコアと径方向外側のロータコアとを橋渡しするようにロータコアに対して固定される。 The following Patent Document 1 describes a configuration in which a pair of permanent magnets having the same polarity are inserted into one magnet insertion hole with a space therebetween, and a non-magnetic bridge is inserted between the permanent magnets. Yes. The non-magnetic bridge is fixed to the rotor core so as to bridge the radially inner rotor core and the radially outer rotor core from the magnet insertion hole.
上記特許文献1に開示されるロータにおいては、上述のように、永久磁石間に配置されるブリッジを非磁性体からなる部材とすることにより、ブリッジを通って漏れる永久磁石の磁束の低減を図っている。しかしながら、ロータコアとは異なる部材である非磁性体のブリッジを用いたことで生じるロータの応力分布に関する問題点については考慮されていない。 In the rotor disclosed in Patent Document 1, as described above, the bridge arranged between the permanent magnets is made of a non-magnetic member, thereby reducing the magnetic flux of the permanent magnet that leaks through the bridge. ing. However, the problem regarding the stress distribution of the rotor caused by using a non-magnetic bridge which is a member different from the rotor core is not considered.
具体的には、回転電機の駆動時に、非磁性体のブリッジが遠心力により径方向外側へと変位することによって、磁石挿入孔の外周側端部とロータコアの外周面との間に形成される外周ブリッジに、過大な応力が発生してしまうという問題がある。この問題を解決するため、非磁性体のブリッジの移動を防止すべく、このブリッジをロータコアに対して強固に固定する構造を採用することが考えられる。しかし、この構造では、外周ブリッジにおける応力集中は緩和されるものの、今度は、非磁性体のブリッジとロータコアとの固定箇所に過大な応力が発生してしまう。 Specifically, when the rotating electrical machine is driven, the non-magnetic bridge is displaced radially outward by centrifugal force, so that it is formed between the outer peripheral end of the magnet insertion hole and the outer peripheral surface of the rotor core. There is a problem that excessive stress is generated in the outer bridge. In order to solve this problem, it is conceivable to employ a structure in which the bridge is firmly fixed to the rotor core in order to prevent the movement of the non-magnetic bridge. However, in this structure, although the stress concentration in the outer bridge is alleviated, an excessive stress is generated at the fixed portion between the non-magnetic bridge and the rotor core.
本発明の目的は、隣接する永久磁石の間に設けられる非磁性体のブリッジによって発生するロータ内の応力集中を抑制することができるロータ及びこのロータを備える回転電機を提供することにある。 The objective of this invention is providing the rotor which can suppress the stress concentration in the rotor which generate | occur | produces with the bridge | bridging of the nonmagnetic material provided between adjacent permanent magnets, and a rotary electric machine provided with this rotor.
本発明は、ロータコアと、ロータコアに形成された磁石挿入孔に、周方向に互いに間隔を空けて挿入される永久磁石と、隣接する永久磁石の間に位置するように磁石挿入孔に挿入され、磁石挿入孔より径方向内側のロータコアと径方向外側のロータコアとを橋渡しするように固定される非磁性体のブリッジと、を有するロータにおいて、径方向内側における前記ブリッジとロータコアの固定構造は、径方向外側における前記ブリッジとロータコアの固定構造に比べ、ロータコアに対する前記ブリッジの変位を許容するように形成されることを特徴とする。 The present invention is inserted into the magnet insertion hole so as to be positioned between the rotor core, the permanent magnet inserted in the circumferential direction in the magnet insertion hole formed in the rotor core, and the adjacent permanent magnet, In a rotor having a non-magnetic bridge that is fixed so as to bridge a radially inner rotor core and a radially outer rotor core from a magnet insertion hole, the bridge and the rotor core fixing structure on the radially inner side have a diameter The bridge is configured to allow displacement of the bridge with respect to the rotor core as compared with the structure of fixing the bridge and rotor core on the outer side in the direction.
また、前記径方向内側及び外側の固定構造は、それぞれ、前記ブリッジの端部がロータコアに係止する係止部を有し、前記径方向内側の係止部の数は、前記径方向外側の係止部の数より少ないことを特徴とする。 In addition, each of the radially inner and outer fixing structures includes a locking portion in which an end portion of the bridge is locked to the rotor core, and the number of the radially inner locking portions is the number of the radially outer locking portions. Fewer than the number of locking portions.
また、ロータを備える回転電機であることが好適である。 Moreover, it is suitable that it is a rotary electric machine provided with a rotor.
本発明のロータ及びこのロータを備える回転電機によれば、隣接する永久磁石の間に設けられる非磁性体のブリッジによって発生するロータ内の応力集中を抑制することができる。 According to the rotor of the present invention and the rotating electrical machine including the rotor, stress concentration in the rotor generated by a non-magnetic bridge provided between adjacent permanent magnets can be suppressed.
以下、本発明に係るロータ及びこのロータを備える回転電機の実施形態について、図を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る回転電機の構成を示す図である。 Hereinafter, embodiments of a rotor according to the present invention and a rotating electrical machine including the rotor will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a rotating electrical machine according to the present embodiment.
回転電機10は、例えば車両の原動機として用いられる。回転電機10は、ロータシャフト12に固定されるロータ14と、ロータ14を囲うように回転電機10のケース16に固定されたステータ18とを有する。
The rotating
ロータ14は、ロータシャフト12と同心の円筒状の磁性体であり、例えば積層鋼板を軸線方向20に積層して構成される。積層鋼板には軸線方向20に延びる磁石挿入孔22が形成され、この磁石挿入孔22に永久磁石24が挿入され配置される。なお、ロータ14の詳細な構成については後述する。
The
ロータシャフト12は、ケース16に設けられる軸受26により回転可能に支持される。本実施形態のロータシャフト12は、回転電機10の出力を車両の駆動輪(図示せず)に伝達する出力シャフトであり、このロータシャフト12と駆動輪は、歯車機構(図示せず)を介して接続される。
The
ステータ18は、ロータ14の周囲に空隙を空けて配置される。ステータ18には、このステータ18の内周側に突出し、周方向に所定の間隔を空けて配置される磁極(図示せず)を有する。この磁極の間の空間であるスロットには、導線を磁極に巻きつけて形成されるコイル28が配置される。図1には、ステータ18の両端において、スロット間を橋渡しするコイル28、すなわちコイルエンドが示される。このコイル28の通電により、ステータ18に回転磁界が発生し、この回転磁界に吸引される力が、永久磁石24を有するロータ14に発生して、ロータ14が回転する。
The
次に、ロータ14の構成について、図2,3を用いて説明する。図2は、本実施形態のロータ14の平面図である。また、図3は、ロータ14の一部を拡大した平面図であり、詳しくは、ロータ14の一つの磁極部を拡大した平面図である。本実施形態におけるロータ14の磁極数は8極である。しかし、本発明はこの磁極の数8極に限定されない。なお、図中の矢印θは周方向を示し、矢印Rは径方向を示す。
Next, the configuration of the
図2に示されるように、ロータ14は、ロータコア30と、ロータコア30に埋設される永久磁石24とを有する。ロータコア30は環状に形成されており、ロータコア30の中央部には、ロータシャフト12が挿入される貫通孔32が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
ロータコア30は、電磁鋼板を軸線方向20(図1に示す)に積層して形成される。具体的には、ロータコア30は、薄板状の電磁鋼板をプレスで打ち抜いて、打ち抜かれた電磁鋼板を軸方向に所定の枚数を積層して、積層された複数の電磁鋼板を加圧カシメ等の処理を施して結合され形成される。本実施形態においては、ロータコア30が電磁鋼板を積層して構成される場合について説明したが、この構成に限定されず、ロータコア30が磁性体であれば、圧粉磁心から成形されるものであってもよい。
The
ロータコア30には、永久磁石24が挿入される磁石挿入孔22が形成される。磁石挿入孔22は、周方向θの接線に沿って延びる第一磁石挿入孔22aと、径方向R内側に凸となる略V字状の第二磁石挿入孔22bとを含む。第一磁石挿入孔22aは、第二磁石挿入孔22bより径方向R外側のロータコア30に形成される。第一及び第二磁石挿入孔22a,22bは、ロータ14の磁極数となる8個ずつ形成され、それらが周方向θに等間隔に配置される。なお、第二磁石挿入孔22bより径方向R外側に位置するロータコア30の領域を、単に外側ロータコア30aと記す。そして、第二磁石挿入孔22bより径方向R内側に位置するロータコア30の領域を、単に内側ロータコア30bと記す。
The
第二磁石挿入孔22bには、2個の永久磁石24が周方向θに間隔を空けて挿入される。また、この第二磁石挿入孔22bより径方向R外側にある第一磁石挿入孔22aには、1個の永久磁石24が挿入される。そして、これらの第一及び第二磁石挿入孔22a,22bに挿入される計3個の永久磁石24によって、1つの磁極(図3ではN極)が形成される。すなわち、第一磁石挿入孔22a内の永久磁石24における径方向R外側の極性と、第二磁石挿入孔22b内の永久磁石24における外側ロータコア30a側の極性とは一致している。そして、これらの永久磁石24によって、1つの磁極が形成されている。
Two
第二磁石挿入孔22bは、上述したように、径方向R内側に凸となる略V字状に形成される。径方向R外側における第二磁石挿入孔22bの両端部と、ロータコア30の外周面との間隔は、薄く薄肉状である。以降、この狭く薄肉状の領域を、外周ブリッジ34と記す。外周ブリッジ34は、外側ロータコア30aと内側ロータコア30bとを橋渡しするように形成される。
As described above, the second
また、第二磁石挿入孔22bの周方向θ中心部においては、外側ロータコア30aと内側ロータコア30bとを橋渡しするブリッジ36が挿入される。すなわち、このブリッジ36は、第二磁石挿入孔22bを挟んで隣接するロータコア30を径方向Rに橋渡しする。このブリッジ36は、ロータコア30とは異なる部材であり、非磁性体、例えばステンレスから構成される。非磁性体のブリッジ36は、2個の永久磁石24の間に挿入され、外側ロータコア30aと内側ロータコア30bとにそれぞれ固定される。
Further, a
本実施形態においては、非磁性体のブリッジ36と内側ロータコア30bとが固定される固定構造38は、このブリッジ36と外側ロータコア30aとが固定される固定構造40に比べ、非磁性体のブリッジ36の変位を許容するように形成される。すなわち、内側ロータコア30b側の固定構造38は、非磁性体のブリッジ36が変位し易い強度になるように形成され、外側ロータコア30a側の固定構造40は、非磁性体のブリッジ36が変位し難い強度に形成される。
In this embodiment, the
上述のように、外側ロータコア30a側の固定構造40を、非磁性体のブリッジ36が変位し難い構造とすることで、非磁性体のブリッジ36の径方向R外側への変位量が抑制されるので、この変位量に起因して発生する外周ブリッジ34における応力集中を緩和することができる。また、内側ロータコア30b側の固定構造38を、非磁性体のブリッジ36が変位し易い構造とすることで、この固定構造38に対して強固に固定する構造を採用した場合に比べて、固定構造38に発生する応力集中を緩和することができる。
As described above, the fixed
このように、本実施形態のロータ14によれば、内側ロータコア30b側の固定構造38をより緩い固定構造、そして外側ロータコア30a側の固定構造40をよりきつい固定構造とすることで、外周ブリッジ34と固定構造38において過大な応力が発生してしまうことを防止することができる。そして、本実施形態のロータ14を用いた実験において、従来技術で述べた外周ブリッジ34又は固定構造38で発生した過大な応力は、外周ブリッジ34と固定構造38の両領域に分散し、ロータ14全体として応力が低減することがわかった。
Thus, according to the
次に、固定構造38,40の具体的な構成について、図3を用いて説明する。固定構造38,40は、それぞれ、非磁性体のブリッジ36の端部がロータコア30に係止する係止部42を有する。係止部42は、図3に示されるように、ブリッジ36本体から突出する凸部44と、ロータコア30に形成され、凸部44が嵌る凹部46とから成る。凸部44は、周方向θ両側に広がる引掛り部44aを有し、この引掛り部44aが凹部46の縁に引っ掛かることで、凸部44と凹部46の離隔を規制する。この構成により、非磁性体のブリッジ36が第二磁石挿入孔22bに挿入され、凸部44が凹部46に嵌り合い、非磁性体のブリッジ36がロータコア30に係止し固定される。
Next, a specific configuration of the fixing
内側ロータコア30b側の係止部42の数は2個であり、外側ロータコア30a側の係止部42の数は6個である。このように、内側ロータコア30b側の係止部42の数を、外側ロータコア30a側の係止部42の数より少なくすることにより、内側ロータコア30b側の固定構造38は、外側ロータコア30a側の固定構造40に比べ、その締結力が小さくなる。よって、内側ロータコア30b側の固定構造38のほうが、非磁性体のブリッジ36より変位を許容することができる。
The number of locking portions 42 on the
本実施形態においては、外側ロータコア30a側の係止部42が6個、内側ロータコア30b側の係止部42が2個である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。内側ロータコア30b側の係止部42の数が、外側ロータコア30a側の係止部42の数より少なければ、内側ロータコア30bの固定構造38は、外側ロータコア30aの固定構造40に比べ、ロータコア30に対する非磁性体のブリッジ36の変位を許容することができる。
In the present embodiment, the case where there are six locking portions 42 on the
また、本実施形態では、図3に示されるように、第二磁石挿入孔22bに2個の永久磁石24が挿入され、これらの永久磁石24の間に非磁性体のブリッジ36が配置される場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。隣接する永久磁石24の間に非磁性体のブリッジ36が配置される構成であるならば、第二磁石挿入孔22bに、3個以上の永久磁石24を互いに隙間を空けて挿入し、それぞれの隙間に非磁性体のブリッジ36を配置することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, two
また、本実施形態では、1つの磁極が、第一磁石挿入孔22aに挿入された永久磁石24を含む場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。1つの磁極が、第一磁石挿入孔22aの永久磁石24を無くし、第二磁石挿入孔22bに挿入される複数の永久磁石24のみで構成されてもよい。
Moreover, although this embodiment demonstrated the case where one magnetic pole contains the
また、本実施形態では、第二磁石挿入孔22bの形状が、径方向R内側に凸となる略V字状である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。周方向θに並んで隣接する永久磁石24の間に非磁性体のブリッジ34を配置することができるのであれば、第二磁石挿入孔22bは他の形状であっても良い。
In the present embodiment, the case where the shape of the second
10 回転電機、12 ロータシャフト、14 ロータ、18 ステータ、22 磁石挿入孔、24 永久磁石、28コイル、30 ロータコア、32 貫通孔、34 外周ブリッジ、36 非磁性体のブリッジ、38,40 固定構造、42 係止部、44 凸部、46 凹部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ロータコアに形成された磁石挿入孔に、周方向に互いに間隔を空けて挿入される永久磁石と、
隣接する永久磁石の間に位置するように磁石挿入孔に挿入され、磁石挿入孔より径方向内側のロータコアと径方向外側のロータコアとを橋渡しするように固定される非磁性体のブリッジと、
を有するロータにおいて、
径方向内側における前記ブリッジとロータコアの固定構造は、径方向外側における前記ブリッジとロータコアの固定構造に比べ、ロータコアに対する前記ブリッジの変位を許容するように形成される、
ことを特徴とするロータ。 Rotor core,
Permanent magnets inserted into the magnet insertion holes formed in the rotor core at intervals in the circumferential direction;
A non-magnetic bridge that is inserted into the magnet insertion hole so as to be positioned between adjacent permanent magnets and fixed to bridge the radially inner rotor core and the radially outer rotor core from the magnet insertion hole;
In a rotor having
The bridge and rotor core fixing structure on the radially inner side is formed so as to allow displacement of the bridge relative to the rotor core as compared to the bridge and rotor core fixing structure on the radially outer side.
A rotor characterized by that.
前記径方向内側及び外側の固定構造は、それぞれ、前記ブリッジの端部がロータコアに係止する係止部を有し、
前記径方向内側の係止部の数は、前記径方向外側の係止部の数より少ない、
ことを特徴とするロータ。 The rotor according to claim 1, wherein
The radial inner and outer fixing structures each have a locking portion in which an end of the bridge is locked to a rotor core,
The number of radially inner locking portions is less than the number of radially outer locking portions,
A rotor characterized by that.
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---|---|---|---|---|
JP2017204962A (en) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | スズキ株式会社 | Dynamo-electric machine |
EP3376641A1 (en) | 2017-03-16 | 2018-09-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotor for rotary electric machine |
CN111490612A (en) * | 2019-01-25 | 2020-08-04 | 广东威灵汽车部件有限公司 | Motor rotor, motor and electronic water pump |
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