JP2016032340A - Rotor of dynamo-electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のロータに関し、特に、内周側にロータシャフトが嵌められるロータに関する。 The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine, and more particularly to a rotor in which a rotor shaft is fitted on the inner peripheral side.
下記特許文献1の回転電機のロータは、内周側にロータシャフトが嵌められる第1円環部と、第1円環部の外周側に設けられ、複数の磁極が周方向に沿って配置された第2円環部と、第1円環部と第2円環部を繋ぐ複数のリブとを備え、各磁極は、ブリッジ部(磁気橋絡部)を介して周方向に隣接する一対の磁石を有する。特許文献1では、ロータシャフトを圧入する際に発生する応力をリブの変形により吸収して第2円環部のブリッジ部に伝わらないようにしている。 A rotor of a rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1 is provided with a first annular portion in which a rotor shaft is fitted on the inner peripheral side, and an outer peripheral side of the first annular portion, and a plurality of magnetic poles are arranged along the circumferential direction. And a plurality of ribs connecting the first annular portion and the second annular portion, and each magnetic pole has a pair of circumferentially adjacent via a bridge portion (magnetic bridging portion) Has a magnet. In Patent Document 1, the stress generated when the rotor shaft is press-fitted is absorbed by the deformation of the rib so as not to be transmitted to the bridge portion of the second annular portion.
特許文献1では、リブの外周側端部が磁石間のブリッジ部に対し周方向にずれた位置で第2円環部に連結され、ブリッジ部の内周側に肉抜き孔が形成されているため、ブリッジ部の周方向位置での第2円環部の剛性が低く、ロータ回転時の遠心力に対してブリッジ部の応力が大きくなる。 In Patent Document 1, the outer peripheral side end of the rib is connected to the second annular portion at a position shifted in the circumferential direction with respect to the bridge portion between the magnets, and a hollow hole is formed on the inner peripheral side of the bridge portion. For this reason, the rigidity of the second annular portion at the circumferential position of the bridge portion is low, and the stress of the bridge portion is increased with respect to the centrifugal force when the rotor rotates.
本発明に係る回転電機のロータは、ロータシャフトを嵌める際及びロータ回転時における磁石間のブリッジ部の応力を低減することを目的とする。 The rotor of the rotary electric machine which concerns on this invention aims at reducing the stress of the bridge part between magnets at the time of fitting a rotor shaft and a rotor rotation.
本発明に係る回転電機のロータは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。 The rotor of the rotating electrical machine according to the present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.
本発明に係る回転電機のロータは、内周側にロータシャフトが嵌められる第1円環部と、第1円環部の外周側に設けられ、複数の磁極が周方向に沿って配置された第2円環部と、内周側端部が第1円環部に連結され、外周側端部が第2円環部に連結されることで、肉抜き孔の内外周を繋ぐ第1及び第2リブと、を備え、各磁極は、ブリッジ部を介して周方向に隣接する一対の磁石を有し、第1及び第2リブは、各磁極毎に対応して設けられ、各第1及び第2リブの外周側端部の周方向位置は、ブリッジ部の周方向位置に相当し、各第1リブは、内周側端部の周方向位置が外周側端部の周方向位置より周方向一方側へずれた状態で径方向に対し周方向に傾斜して設けられ、各第2リブは、内周側端部の周方向位置が外周側端部の周方向位置より周方向他方側へずれた状態で径方向に対し周方向に傾斜して設けられていることを要旨とする。 The rotor of the rotating electrical machine according to the present invention includes a first annular portion in which the rotor shaft is fitted on the inner peripheral side, an outer peripheral side of the first annular portion, and a plurality of magnetic poles arranged along the circumferential direction. The second annular part and the inner peripheral side end are connected to the first annular part, and the outer peripheral side end is connected to the second annular part, so that the first and Each magnetic pole has a pair of magnets adjacent to each other in the circumferential direction via the bridge portion, and the first and second ribs are provided corresponding to each magnetic pole, And the circumferential position of the outer peripheral side end of the second rib corresponds to the circumferential position of the bridge portion, and each first rib has a circumferential position of the inner peripheral side end portion than the circumferential position of the outer peripheral end portion. The second ribs are provided so as to be inclined in the circumferential direction with respect to the radial direction in a state shifted to one side in the circumferential direction. And summarized in that is provided obliquely with respect to the radial direction in the circumferential direction with a shift toward the other side.
本発明によれば、ロータシャフトを嵌める際の応力を第1及び第2リブの変形により吸収することができ、第2円環部における磁石間のブリッジ部の応力を低減することができる。さらに、各第1及び第2リブの外周側端部の周方向位置がブリッジ部の周方向位置に相当することで、ロータ回転時の遠心力に対してブリッジ部の周方向位置での第2円環部の剛性を向上させることができ、ロータ回転時におけるブリッジ部の応力を低減することができる。 According to the present invention, the stress at the time of fitting the rotor shaft can be absorbed by the deformation of the first and second ribs, and the stress of the bridge portion between the magnets in the second annular portion can be reduced. Furthermore, since the circumferential position of the outer peripheral side end of each first and second rib corresponds to the circumferential position of the bridge portion, the second position at the circumferential position of the bridge portion with respect to the centrifugal force at the time of rotor rotation. The rigidity of the annular portion can be improved, and the stress of the bridge portion when the rotor rotates can be reduced.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態に係る回転電機のロータの概略構成を示す図であり、ロータ回転軸10aに沿った方向から見た構成例を示す。図1では、周方向に関してロータの構成の一部を図示しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a rotor of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention, and shows a configuration example viewed from a direction along a
ロータは、図示しないステータの内周側に配置され、ステータと径方向に空隙を空けて対向配置され、ステータに対し相対回転可能である。ロータは、ロータコア21と、ロータコア21に配設された複数の磁極22とを含む。ロータコア21は、内周側にシャフト嵌合穴30が形成された第1円環部31と、第1円環部31の外周側に設けられ、複数の磁極22が周方向に沿って互いに間隔をおいて(等間隔で)配置された第2円環部32と、第1円環部31と第2円環部32を繋ぐ第1及び第2リブ41,42とを含む。第1及び第2リブ41,42は肉抜き孔43,44の内外周を繋ぎ、ロータの軽量化を図っている。シャフト嵌合穴30はロータ回転軸方向に沿って形成され、シャフト嵌合穴30の中心軸はロータ回転軸10aに一致する。ロータシャフト16がシャフト嵌合穴30に圧入により嵌められることで、ロータシャフト16がロータに固定され、一体で回転する。
The rotor is disposed on the inner peripheral side of a stator (not shown), is opposed to the stator with a gap in the radial direction, and is rotatable relative to the stator. The rotor includes a
複数の磁極22の各々においては、一対の磁石挿入孔23a,23bが第2円環部32にV字状に形成され、永久磁石22a,22bが磁石挿入孔23a,23bにそれぞれ挿入されていることで第2円環部32内に埋設されている。一対のV字状の永久磁石22a,22bにより1つの磁極22が構成される。ただし、磁石挿入孔23a,23b(永久磁石22a,22b)の形状はV字状以外であってもよい。各磁極22において、永久磁石22a,22b(磁石挿入孔23a,23b)はブリッジ部(磁気橋絡部)24を介して周方向に隣接する。図1に示すように、ロータにおいて、各磁極22の周方向中央位置(V字の谷位置、ブリッジ部24の位置)を通る磁石磁束の方向をd軸(磁束軸)とし、周方向に隣接する磁極22間の位置(d軸と電気角で90°ずれた位置)をq軸(トルク軸)とする。
In each of the plurality of
第1及び第2リブ41,42は各磁極22毎に対応して磁極22と同数設けられている。各第1リブ41の内周側端部41aが第1円環部31に連結され、各第1リブ41の外周側端部41bが第2円環部32に連結されている。同様に、各第2リブ42の内周側端部42aが第1円環部31に連結され、各第2リブ42の外周側端部42bが第2円環部32に連結されている。各第1リブ41の外周側端部41bの周方向位置は、各永久磁石22a,22b間のブリッジ部24(d軸)の周方向位置に相当し、各第2リブ42の外周側端部42bの周方向位置も、各永久磁石22a,22b間のブリッジ部24(d軸)の周方向位置に相当する。つまり、各リブ41,42の外周側端部41b,42bが各ブリッジ部24と径方向に対向する。
The first and
各第1リブ41は、内周側端部41aの周方向位置が外周側端部41bの周方向位置(d軸)より周方向一方側へずれた状態で径方向に対し周方向に傾斜して直線状に延びている。一方、各第2リブ42は、内周側端部42aの周方向位置が外周側端部42bの周方向位置(d軸)より周方向他方側へずれた状態で径方向に対し周方向に傾斜して直線状に延びている。各第1リブ41の径方向に対する傾斜角度の大きさと、各第2リブ42の径方向に対する傾斜角度の大きさは、互いに等しい。図1の例では、各第1リブ41の内周側端部41aの周方向位置は、隣接する磁極22間(q軸)の周方向位置に相当し、各第2リブ42の内周側端部42aの周方向位置も、隣接する磁極22間(q軸)の周方向位置に相当する。
Each
同じ磁極22に対応するリブ41,42間には、肉抜き孔43が形成されている。肉抜き孔43は、径方向外側から径方向内側へ向かうにつれて周方向長さが徐々に長くなる略三角形状を呈する。また、周方向に隣接する一方の磁極22に対応する第1リブ41(あるいは第2リブ42)と他方の磁極22に対応する第2リブ42(あるいは第1リブ41)との間には、肉抜き孔44が形成されている。肉抜き孔44は、径方向外側から径方向内側へ向かうにつれて周方向長さが徐々に短くなる略逆三角形状を呈する。ロータコア21に肉抜き孔43,44を形成することで、ロータの軽量化を図ることができ、イナーシャ低減による高応答化が可能となる。
A
ロータシャフト16をロータコア21のシャフト嵌合穴30に圧入する際には、ロータコア21に応力が作用してロータコア21が変形しようとする。これに対して本実施形態では、ロータシャフト16をシャフト嵌合穴30に圧入する際の応力を第1及び第2リブ41,42の変形により吸収することができ、各永久磁石22a,22b間のブリッジ部24等、第2円環部32に作用する応力を低減することができる。その結果、ロータシャフト16の圧入による第2円環部32の外周部及びブリッジ部24の歪みを低減することができる。第2円環部32の外周部の歪みを低減することで、ステータとロータ間の空隙を縮小することができる。その結果、ステータとロータ間のトルクを増加させることができるとともに、回転電機の小型化を図ることができる。
When the
さらに、両リブ41,42の外周側端部41b,42bがブリッジ部24(d軸)の周方向位置にて第2円環部32に連結されているため、ロータ回転時の遠心力に対してブリッジ部24の周方向位置での第2円環部32の剛性・強度を向上させることができ、ロータ回転時におけるブリッジ部24の応力を低減することができる。ブリッジ部24の応力を低減することで、ブリッジ部24の幅を縮小することができ、ブリッジ部24を流れる磁束(ステータとロータ間のトルクに寄与しない磁束)を減少させることができる。その結果、ステータとロータ間のトルクを増加させることができる。
Furthermore, since the outer peripheral
また、各第1リブ41の径方向に対する傾斜角度の大きさと各第2リブ42の径方向に対する傾斜角度の大きさが互いに等しいため、ロータの回転やトルクの方向に関係なくロータの剛性・強度を確保することができる。その結果、大きな回生トルク(または力行トルク)を得ることができる。
Further, since the magnitude of the inclination angle with respect to the radial direction of each
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
16 ロータシャフト、21 ロータコア、22 磁極、22a,22b 永久磁石、23a,23b 磁石挿入孔、24 ブリッジ部、30 シャフト嵌合穴、31 第1円環部、32 第2円環部、41 第1リブ、42 第2リブ、41a,42a 内周側端部、41b,42b 外周側端部、43,44 肉抜き孔。 16 Rotor shaft, 21 Rotor core, 22 Magnetic pole, 22a, 22b Permanent magnet, 23a, 23b Magnet insertion hole, 24 Bridge part, 30 Shaft fitting hole, 31 1st ring part, 32 2nd ring part, 41 1st Rib, 42 2nd rib, 41a, 42a Inner peripheral side end, 41b, 42b Outer peripheral end, 43, 44 Venting hole.
Claims (1)
内周側にロータシャフトが嵌められる第1円環部と、
第1円環部の外周側に設けられ、複数の磁極が周方向に沿って配置された第2円環部と、
内周側端部が第1円環部に連結され、外周側端部が第2円環部に連結されることで、肉抜き孔の内外周を繋ぐ第1及び第2リブと、
を備え、
各磁極は、ブリッジ部を介して周方向に隣接する一対の磁石を有し、
第1及び第2リブは、各磁極毎に対応して設けられ、
各第1及び第2リブの外周側端部の周方向位置は、ブリッジ部の周方向位置に相当し、
各第1リブは、内周側端部の周方向位置が外周側端部の周方向位置より周方向一方側へずれた状態で径方向に対し周方向に傾斜して設けられ、
各第2リブは、内周側端部の周方向位置が外周側端部の周方向位置より周方向他方側へずれた状態で径方向に対し周方向に傾斜して設けられている、回転電機のロータ。 A rotor of a rotating electric machine,
A first annular portion in which the rotor shaft is fitted on the inner peripheral side;
A second annular portion provided on the outer peripheral side of the first annular portion, and a plurality of magnetic poles disposed along the circumferential direction;
First and second ribs connecting the inner and outer peripheries of the lightening hole by connecting the inner peripheral end to the first annular part and connecting the outer peripheral end to the second annular part,
With
Each magnetic pole has a pair of magnets adjacent in the circumferential direction via the bridge portion,
The first and second ribs are provided corresponding to each magnetic pole,
The circumferential position of the outer peripheral side end of each first and second rib corresponds to the circumferential position of the bridge portion,
Each first rib is provided to be inclined in the circumferential direction with respect to the radial direction in a state in which the circumferential position of the inner circumferential end is shifted to the circumferential one side from the circumferential position of the outer circumferential end,
Each of the second ribs is provided so as to be inclined in the circumferential direction with respect to the radial direction in a state where the circumferential position of the inner circumferential end is shifted from the circumferential position of the outer circumferential end to the other circumferential side. Electric rotor.
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