JP2017070039A - Rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラジアルギャップ型回転電機に用いられるロータに関し、特に、埋込磁石型回転電機用のロータに関する。 The present invention relates to a rotor used in a radial gap type rotating electrical machine, and more particularly to a rotor for an embedded magnet type rotating electrical machine.
ラジアルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転可能に配設されたロータと、当該ロータの径方向にギャップを隔てて配設されたステータとを備えた回転電機である。この種の回転電機には、埋込磁石(Interior Permanent Magnet)型(以下「IPM型」という。)と呼ばれるものがある。 A radial gap type rotating electrical machine is a rotating electrical machine including a rotor disposed to be rotatable about a rotation axis and a stator disposed with a gap in the radial direction of the rotor. There exists what is called an interior permanent magnet (Interior Permanent Magnet) type | mold (henceforth "IPM type | mold") in this kind of rotary electric machine.
一般的なIPM型回転電機用のロータ100は、図6(a)に示すように、電磁鋼板からなる複数のコアシート(不図示)が積層されてなる、円筒状をしたロータコア102を備えている。ロータコア102には、その軸心方向に貫通した複数(本例では4個)の磁石孔104が周方向に等ピッチで設けられている。磁石孔104の各々には、それぞれ磁石106が埋設されている。本例では、磁石106として、対応する磁石孔104に磁性粉末と樹脂バインダを含む磁石材料が射出成形によって充填され、着磁・硬化されたボンド磁石が採用されている。
As shown in FIG. 6A, a
磁石106の各々は、平板状をした本体部分106Aと、本体部分106Aの側端からロータコア102の外周面に向けて屈曲した端部部分106Bとを有する。本体部分106Aの前記外周面側にある磁極面106N,106Sは、周方向に隣接した磁石106同士で異なる極性(N極,S極)となるように磁化されている。磁石106の各々によって磁化されたロータコア102の、各磁極面106N,106Sに面した外周部分には、N極とS極とが周方向に交互に配された4極の磁極MPが形成されている。ロータ100では、各磁極MPの中心とロータコア102の軸心とを結ぶ線がd軸となり、隣接する磁極MPの中心間の中点と前記軸心とを結ぶ線がq軸となる。
Each of the
上記構成からなるロータ100では、図6(b)に示すように、磁石106の各々によって形成される磁場のうち、それぞれの端部部分106Bにおける磁場を、概ねロータコア102の周方向に配向させるような着磁がなされている。これにより、磁石106からの漏れ磁束が低減され、磁石106の鎖交磁束量の低下を可能な限り抑制することができる(例えば、特許文献1の[0006]段落、[0027]段落、図3等)。
In the
しかしながら、磁石106の各々の端部部分106Bが、それぞれ周方向に磁場配向していると、ロータ100とステータ(不図示)との間のギャップにおける径方向成分の磁束密度が、隣接する磁極MP間において急峻に変化する傾向が強くなり、トルクリプルの増大を招来することとなる。トルクリプルは、IPM型回転電機の騒音・振動を引き起こす一因となるため、当該トルクリプルについても可能な限り低減できる方が望ましい。
However, when each
本発明は、上記の課題に鑑み、磁石の鎖交磁束量の低下を可能な限り抑制しつつ、トルクリプルを従来よりも低減することが可能なロータを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a rotor capable of reducing torque ripple as compared with the conventional one while suppressing a decrease in the amount of flux linkage of a magnet as much as possible.
上記の目的を達成するため、本発明のロータは、複数の磁石孔を有し、電磁鋼板からなる複数のコアシートが積層されてなる、円筒状をしたロータコアと、前記磁石孔の各々に充填されたボンド磁石と、を備え、前記ボンド磁石の各々の、q軸側に位置する前記ロータコアの周面に近接した端部部分が、それぞれ、前記q軸と前記周面との交点における接線に対し斜交する方向に磁化されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rotor according to the present invention includes a cylindrical rotor core having a plurality of magnet holes and a plurality of core sheets made of electromagnetic steel plates, and filling each of the magnet holes. An end portion of each of the bonded magnets adjacent to the circumferential surface of the rotor core located on the q-axis side is tangent to an intersection of the q-axis and the circumferential surface, respectively. It is characterized by being magnetized in an oblique direction.
上記構成のロータにおいて、前記ボンド磁石は、それぞれの前記端部部分よりもd軸側の位置に磁極面を有し、前記端部部分における前記ロータコアの径方向成分の平均磁束密度が、前記磁極面における前記径方向成分の平均磁束密度より低いことを特徴とするものであってもよい。 In the rotor configured as described above, the bond magnet has a magnetic pole surface at a position closer to the d-axis than each of the end portions, and an average magnetic flux density of a radial direction component of the rotor core in the end portion is the magnetic pole. It may be characterized by being lower than the average magnetic flux density of the radial component on the surface.
また、前記磁極面における前記平均磁束密度をB1、前記端部部分における前記平均磁束密度をB2としたとき、B1:B2が1:0.5であることを特徴とするものであってもよい。 Further, when the average magnetic flux density at the magnetic pole surface is B1 and the average magnetic flux density at the end portion is B2, B1: B2 is 1: 0.5. .
また、前記端部部分は、前記ロータコアの周方向における幅が、当該端部部分の前記周面に最も近い端面に近づくにつれて漸増していることを特徴とするものであってもよい。 Further, the end portion may be characterized in that the width in the circumferential direction of the rotor core gradually increases as approaching the end surface closest to the peripheral surface of the end portion.
さらに、前記ロータコアは、前記周面と前記端部部分の当該周面に最も近い端面との間に、ブリッジ部を有することを特徴とするものであってもよい。 Furthermore, the rotor core may have a bridge portion between the peripheral surface and an end surface closest to the peripheral surface of the end portion.
本発明のロータによれば、磁石の端部部分の各々が、それぞれ、q軸とロータコアの周面との交点における接線に対し斜交する方向に磁化されているため、隣接する磁極間におけるギャップ磁束密度の急峻な変化を緩和することができ、トルクリプルを従来よりも低減することが可能となる。また、前記端部部分が前記方向に磁化されていても、磁極におけるギャップ磁束密度は、従来と比較して、ほとんど差異はないため、磁石の鎖交磁束量が大きく低下することはない(ほとんど低下しない)。 According to the rotor of the present invention, each of the end portions of the magnet is magnetized in a direction oblique to the tangent at the intersection of the q axis and the peripheral surface of the rotor core, so that there is a gap between adjacent magnetic poles. A steep change in magnetic flux density can be mitigated, and torque ripple can be reduced as compared with the conventional case. Even if the end portion is magnetized in the direction, the gap magnetic flux density in the magnetic pole is almost the same as that in the conventional case, so that the amount of magnetic flux linkage of the magnet is not greatly reduced (almost) Not drop).
以下、本発明に係るロータの実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of a rotor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
実施形態に係るロータ10は、図1に示すように、円筒状をしたロータコア12を備えている。ロータコア12には、その軸心方向に貫通した4個の磁石孔14が設けられている。磁石孔14の各々には、それぞれボンド磁石(以下、単に「磁石」という。)16が充填されている。ロータコア12の内周面に囲まれた中空部は軸孔18であり、軸孔18には、ロータコア12と同軸心となるように回転軸RSが嵌入されている。IPM型回転電機(不図示)の構成部品であるロータ10は、その径方向にギャップを隔ててステータ(不図示)と対向するように配設される。
As shown in FIG. 1, the
ロータコア12は、複数のコアシートSが積層されてなる積層体である。コアシートSは、軟磁性体が厚さ0.2〜1mm程度(好ましくは、0.3〜0.5mm程度)の薄板状に圧延され、表面に絶縁処理が施された電磁鋼板からなる。コアシートSの各々は、その中央部に円形孔S8を有する中空円板形状をしている。コアシートSの各々には、同一形状をした4個の貫通孔S4が周方向に等ピッチ(機械角で90度間隔)で設けられている。貫通孔S4の各々は、帯状をした長孔部S41と、長孔部S41の長手両端部から、それぞれコアシートSの外周部側に向けて屈曲した屈曲端部S42,S42とを含む。なお、図1(a)では、図1(b)に断面が現れている磁石孔14部分に、ロータコア12最上部に位置するコアシートSの貫通孔S4(長孔部S41、屈曲端部S42,S42)の符号を付している。
The
ロータコア12では、軸心方向に隣接したコアシートS同士の各貫通孔S4の位置が合うように、すなわち、長孔部S41同士及び屈曲端部S42同士が重なるように、各コアシートSが積層されている。その結果、ロータコア12には、軸心方向に連通した状態となった貫通孔S4の各々によって1個の磁石孔14が形成されていると共に、同様に構成された磁石孔14が周方向に等ピッチ(機械角で90度間隔)で、合計4個形成されている。同じく、ロータコア12には、軸心方向に連通した状態となった円形孔S8の各々によって軸孔18が形成されている。
In the
磁石16の各々は、それぞれ対応する磁石孔14に、磁性粉末と樹脂バインダを含む磁石材料が射出成形によって充填され、着磁・硬化されてなる。よって、磁石16の各々の形状は、それぞれ対応する磁石孔14と略同一形状をしている。磁石16の各々は、平板状をした本体部分16Aと、本体部分16Aの両側端から、それぞれロータコア12の外周面に向けて屈曲した端部部分16B,16Bとを有する。本体部分16Aは、前記軸心方向に連通した各貫通孔S4の長孔部S41に相当する部分である。端部部分16Bは、前記軸心方向に連通した各貫通孔S4の屈曲端部S42に相当する部分である。
Each of the
磁石16の各々は、本体部分16Aの前記外周面側にある磁極面16N,16Sが、周方向に隣接した磁石16同士で異なる極性(N極,S極)となるように磁化されていて、磁極面16N,16Sに直交する方向に強い磁力を持つ異方性ボンド磁石から構成されている。異方性ボンド磁石には、ネオジム(Nd)、鉄(Fe)、ボロン(B)を主成分とする磁気特性に優れた磁石材料が用いられている。磁石16の各々が起磁力源となって、ロータコア12が磁化されている。磁化したロータコア12の、各磁極面16N,16Sに面した外周部分には、N極とS極とが周方向に交互に配された4極の磁極MPが形成されている。
Each of the
ロータ10では、図1(a)に示すように、磁極MPの中心とロータコア12の軸心とを結ぶ線がd軸となり、隣接する磁極MPの中心間の中点と前記軸心とを結ぶ線がq軸となる。磁石16との関係で言えば、本体部分16Aの長辺の垂直二等分線がd軸となり、隣接した磁石16の互いに近接した端部部分16B間の中点と前記軸心とを結ぶ線がq軸となる。よって、隣接するd軸同士は、機械角では90度、電気角では180度ずれている。また、隣接するd軸とq軸とは、機械角では45度、電気角では90度ずれている。なお、図1(a)では、d軸及びq軸が、それぞれ一点鎖線及び二点鎖線で示され、上記した説明に最小限必要なd軸、q軸のみが図示されている。
In the
磁石16の各々は、それぞれの端部部分16Bよりもd軸側の位置に磁極面16N,16Sを有している。磁石16の各々の端部部分16Bは、それぞれq軸側に位置し、ロータコア12の外周面に近接している。端部部分16Bの各々は、ロータコア12の周方向における幅が、前記外周面に最も近い端面EF(図2)に近づくにつれて漸増した(先太りした)形状をしている。端部部分16Bの端面EFの幅wは、本体部分16Aの幅tよりも大きくなっている。
Each of the
また、本例において、ロータコア12は、その外周面と端部部分16Bの各々の端面EFとの間に、それぞれブリッジ部12Bを有する。ブリッジ部12Bの各々を介して、ロータコア12の磁石16を挟んで外周面側にある部分(外側コア)と内周面側にある部分(内側コア)とが繋がっている。ブリッジ部12Bの各々は、コアシートSの一部である薄板状をした電磁鋼板が軸心方向に積層されてなる積層構造をなし、ロータコア12の外周面の一部を構成している。
Further, in this example, the
上記構成からなるロータ10では、図2に示すように、隣接した磁石16同士のq軸を挟んで互いに近接した端部部分16Bの各々が、それぞれ、当該q軸とロータコア12の外周面との交点Iにおける接線TLに対し斜交する方向(本例では、接線TLに対する斜交角度θが概ね30度となる方向)に磁化されている。当該斜交する方向(図2に示す矢印方向)を、以下「磁化方向」と称することとする。端部部分16Bにおける磁場は、端部部分16Bの磁化方向に配向している。端部部分16Bが形成する当該配向磁場によって、端部部分16Bの端面EFと対向したブリッジ部12Bのうち、磁極MP側から端面EFの幅wの約半分に相当する部分(図2にハッチングで示す部分)が磁化されている。ブリッジ部12Bの当該磁化された部分を、以下「磁化部分」と称し、符号「12BM」を付すこととする。
In the
なお、図示を省略しているが、ロータ10では、図2に示された部分(図1(a)の円形破線で囲まれた部分)以外の端部部分16Bの各々についても、前記磁化方向と同様の方向、すなわち、その端部部分16Bに最寄りのq軸(不図示)とロータコア12の外周面との交点(不図示)における接線(不図示)に対し斜交する方向に、それぞれ磁化されている。前記磁化方向の斜交角度θ、及び、ブリッジ部12Bの各々の磁化部分12BMについても同様である。
Although not shown, in the
ロータ10において、磁石16の磁極面16N,16Sと磁極面16N,16Sに対向する磁極MPとの間(上記外側コアに相当する部分)には、それぞれ対応するd軸に沿った方向に磁石磁束が発生する磁場が形成されている。当該磁場と、ステータ(不図示)側で形成される回転磁界との間に作用する吸引力・反発力によって、マグネットトルクが発生する。IPM型回転電機用では、当該マグネットトルクの他にリラクタンストルクが発生するため、各トルクの合成トルクが出力されることとなる。このとき、ロータ10とロータ10に対向するステータ(不図示)との間のギャップにおける径方向成分の磁束密度(以下「ギャップ磁束密度」という。)が高いほど、磁極MPに対向するティース(不図示)に鎖交する磁石16の鎖交磁束量も多くなる。一方、隣接する磁極MP間のギャップ磁束密度が急峻に変化する傾向が強いと、トルクリプルの増大を招来することとなる旨については、上記背景技術で既述したとおりである。
In the
この点、ロータ10では、上記のとおり、磁石16の端部部分16Bが接線TLに対し斜交する方向に磁化されている関係上、端部部分16Bで発生する磁石磁束の一部が、ブリッジ部12Bの磁化部分12BMを介して、本体部分16Aと対向するティース(不図示)に鎖交することとなる。この磁化部分12BMを介した鎖交磁束が加わる分、隣接する磁極MP間の各ブリッジ部12B,12Bにおけるギャップ磁束密度が高められ、もって、隣接する磁極MP間のギャップ磁束密度の急峻な変化が抑制されるのである。すなわち、ロータ10では、ブリッジ部12Bの磁化部分12BMが、いわば磁極MPよりも磁力の弱い『第2の磁極』として機能するような構成となっている。
In this respect, in the
図3を参照しながら、上記背景技術で例示した従来のロータ100(図6)のギャップ磁束密度の変化について説明し、従来のロータ100と対比する格好で、実施形態に係るロータ10(図1及び図2)のギャップ磁束密度の変化に関する特徴を説明する。
A change in the gap magnetic flux density of the conventional rotor 100 (FIG. 6) exemplified in the background art will be described with reference to FIG. 3, and the
図3に示すグラフでは、1電気角周期あたりの上記ギャップ磁束密度の変化が、従来のロータ100は破線で、実施形態のロータ10は実線で、それぞれ示されている。なお、グラフの横軸における電気角180度の位置はN極のd軸に相当し、電気角0度、360度の位置はS極のd軸(不図示)に相当する。また、電気角90度、270度の位置は、隣接する磁極MP間(N極とS極の間)のq軸に相当する。また、当該グラフにおいて、スロット高調波は除去している。
In the graph shown in FIG. 3, the change in the gap magnetic flux density per electrical angular period is indicated by a broken line in the
ここで、説明の便宜上、1電気角周期に相当するグラフの横軸(電気角0度から360度)を、グラフ上側に示すA区間からE区間の5つの区間に区切ることとする。これら5つの区間は、従来のロータ100を例にとると、図6(a)に示す、両端矢印で周方向に沿って区画された各区間に相当する。具体的には、S極のd軸から周方向、時計回り側のブリッジ部102Bに至るまでがA区間、A区間の終端部からN極の磁極MPに至るまでがB区間、N極の磁極MP全体部分がC区間、C区間の終端部からS極の磁極MPに至るまでがD区間、D区間の終端部からA区間の始端部(S極のd軸)とは異なるS極のd軸(不図示)までがE区間となる。なお、実施形態のロータ10においても、A〜E区間は前記区画と同様のため、図1(a)では各区間の図示を省略する。
Here, for convenience of explanation, the horizontal axis (
図3に戻り、まず、従来のロータ100のギャップ磁束密度の変化について説明する。従来のロータ100では、A区間、C区間及びE区間において、ギャップ磁束密度が変化せず、一定値を示す。A区間、E区間はS極、C区間はN極であるため、ギャップ磁束密度の値が異符号であるものの、その絶対値はほぼ等しくなっている。
Returning to FIG. 3, the change in the gap magnetic flux density of the
一方、隣接する磁極MP間にあたるB区間及びD区間では、ギャップ磁束密度が3次関数的に変化する。例えば、B区間では、その始端部側でギャップ磁束密度が急峻に変化するが、電気角が進んでq軸側に近づくほど、その変化は緩やかになる。q軸でギャップ磁束密度が0になった後、電気角がさらに進む際には、ギャップ磁束密度の変化は緩やかだが、B区間の終端部側に近づくほど、その変化は急峻になる。また、D区間でも、B区間と同様、その始端部側でギャップ磁束密度が急峻に変化するが、電気角が進んでq軸側に近づくほど、その変化は緩やかになる。q軸でギャップ磁束密度が0になった後、電気角がさらに進む際には、ギャップ磁束密度の変化は緩やかだが、D区間の終端部側に近づくほど、その変化は急峻になる。 On the other hand, in the B section and D section between adjacent magnetic poles MP, the gap magnetic flux density changes in a cubic function. For example, in the B section, the gap magnetic flux density changes steeply on the start end side, but the change becomes more gradual as the electrical angle advances and approaches the q-axis side. When the electrical angle further advances after the gap magnetic flux density becomes zero on the q axis, the change in the gap magnetic flux density is moderate, but the change becomes steeper as it approaches the terminal end side of the B section. Also, in the D section, like the B section, the gap magnetic flux density changes steeply on the start end side, but the change becomes more gradual as the electrical angle advances and approaches the q-axis side. When the electrical angle further advances after the gap magnetic flux density becomes zero on the q axis, the change in the gap magnetic flux density is moderate, but the change becomes steeper as it approaches the terminal end side of the D section.
このように、従来のロータ100では、隣接する磁極MP間にあたるB区間及びD区間の、特に、磁極MPの極性(N極とS極)の変わり目となる始端部側及び終端部側の各々で、ギャップ磁束密度が急峻に変化する。このギャップ磁束密度の急峻な変化が、トルクリプルを増大させる一因となるのである。
As described above, in the
次に、実施形態のロータ10のギャップ磁束密度の変化について、従来のロータ100と対比しながら説明する。実施形態のロータ10では、A区間、C区間及びE区間におけるギャップ磁束密度の値が、従来のロータ100よりも若干低くなっているものの、従来のロータ100と同様、各区間においてギャップ磁束密度は変化せず、従来とほぼ同等の一定値を示している。すなわち、A区間、C区間及びE区間では、各区間のギャップ磁束密度に関し、実施形態のロータ10と従来のロータ100との間にほとんど差異はないものと見て差し支えはない。
Next, changes in the gap magnetic flux density of the
一方、B区間及びD区間では、各区間におけるギャップ磁束密度の変化傾向につき、実施形態のロータ10と従来のロータ100との間で明らかな差異が表れている。具体的には、B区間及びD区間のギャップ磁束密度が、従来のロータ100では3次関数的に変化するのに対し、実施形態のロータ10では1次関数的な変化になっている。すなわち、B区間及びD区間では、それぞれの始端部から終端部に至るまでの間、ギャップ磁束密度がほぼ一様に(直線的に)変化している。このような変化になるのは、磁化部分12BMを介した前記鎖交磁束によって、隣接する磁極MP間の各ブリッジ部12B,12Bにおけるギャップ磁束密度が適度に高められているからに他ならない。
On the other hand, in the B section and the D section, there is a clear difference between the
実施形態のロータ10において、隣接する磁極MP間の各ブリッジ部12B,12Bでギャップ磁束密度が適度に高められるのは、磁石16の端部部分16Bが前記磁化方向に磁化されていることによる。磁石16の端部部分16Bは、既述のとおり、隣接する磁極MP間(q軸)における周方向(接線TL方向)に対し約30度の斜交角度θで斜交する方向に磁化されている。よって、端部部分16Bの磁化方向成分の平均磁束密度を基準とすると、端部部分16Bにおける径方向(q軸方向)成分の平均磁束密度は、前記磁化方向成分の約半分になる。一方、磁石16の本体部分16Aはd軸方向に磁化されている。よって、本体部分16Aの磁極面16N,16Sにおける径方向(d軸方向)成分の平均磁束密度は、基準となる磁化方向成分の平均磁束密度とほぼ同等になる。磁石16全体で見ると、磁極面16N,16Sにおける前記平均磁束密度をB1、端部部分16Bにおける前記平均磁束密度をB2としたとき、両平均磁束密度B1,B2の比B1:B2は、概ね、1:0.5になる。
In the
このように、実施形態のロータ10では、端部部分16Bの前記平均磁束密度B2が、磁極面16N,16Sの前記平均磁束密度B1の約半分になるため、端部部分16Bと対向するブリッジ部12Bにおけるギャップ磁束密度を、平均すると、磁極面16N,16Sと対向する磁極MPにおけるギャップ磁束密度の約半分の値にすることができる。これにより、隣接する磁極MP間(B区間及びD区間)におけるギャップ磁束密度の変化がほぼ一様になり、ギャップ磁束密度分布を正弦波状に近づけることが可能となるのである。
Thus, in the
なお、磁石16の端部部分16Bを上記態様に磁化させるには、例えば、公知の射出成型機を用いてロータコア12の各磁石孔14に磁石16を射出成形する際、公知の磁場配向金型を、図1(a)に円弧矢印で示す領域、すなわち、本体部分16A及び各端部部分16B,16Bの端面EF(図2)の約半分に対向させた状態で磁場を印加し、磁石16の着磁を行えばよい。
In order to magnetize the
上記実施形態のロータ10によれば、磁石16の各々の端部部分16Bが、それぞれ、q軸とロータコア12の外周面との交点Iにおける接線TLに対し斜交する方向に磁化されているため、隣接する磁極MP間におけるギャップ磁束密度の急峻な変化を緩和することができる。これにより、トルクリプルを従来のロータ100よりも低減することが可能となる。また、端部部分16Bが上記の方向に磁化されていても、磁極MPにおけるギャップ磁束密度は、従来のロータ100との間にほとんど差異がないため、磁石16の鎖交磁束量が大きく低下することはない(ほとんど低下しない)。
According to the
特に、磁石16の端部部分16Bを、接線TLに対する斜交角度θが概ね30度となる方向に磁化すれば、ギャップ磁束密度分布を正弦波状に近づけることができる。このことで、トルクリプルの低減効果がより一層高くなり、IPM型回転電機の駆動時における騒音や振動を効果的に低減することが可能となる。
In particular, if the
また、端部部分16Bの、ロータコア12の周方向における幅が、端部部分16Bの端面EFに近づくにつれて漸増しているので、生産効率上、磁石16を着磁させる際の上記磁場配向金型の位置決めが容易になる点で有利である。
Further, since the width of the
以上、実施形態に係るロータ10について説明したが、本発明は、その他の形態で実施することも可能である。なお、以下の説明において、上記実施形態と基本的に同様の構成には、同じ符号又は下一桁の数字が同じ符号を付すこととし、上記実施形態と共通する事項に関する説明については、簡単な言及に止めるか、又は、適宜省略することとする。
While the
[第1の変形例]
上記実施形態のロータ10は、ロータコア12の外周面と端部部分16Bの各々の端面EFとの間に、それぞれブリッジ部12Bを有する構成であるが、図4(a)に示すように、磁石16の端部部分16Bの端面EFが、ロータの外周面の一部をなす構成であっても構わない。かかる構成の場合であっても、端部部分16Bが上記したロータ10と同じ方向に磁化されていれば、ギャップ磁束密度の変化は、図3に示すグラフと同様の変化を示すこととなる。
[First Modification]
The
[第2の変形例]
上記実施形態のロータ10では、端部部分16Bの、ロータコア12の周方向における幅が、端部部分16Bの端面EFに近づくにつれて漸増しているが、図4(b)に示すように、端部部分16Bが一様な幅を有する構成であっても構わない。要は、端部部分16Bが、q軸とロータコア12の外周面との交点Iにおける接線TLに対し斜交する方向に磁化されていればよいのである。
[Second Modification]
In the
[他の実施形態]
上記実施形態のロータ10は、起磁力源として4個の磁石16を有し、ロータコア12の周方向にN極とS極が交互に配された合計4極の磁極MPが形成されているが、磁極MPの極数は、偶数である限り特に限定されない。例えば、図5に示すように、6個の磁石26を有し、ロータコア22の周方向にN極とS極が交互に配された合計6極の磁極MPが形成されたロータ20のような形態で実施しても構わない。
[Other Embodiments]
The
他の実施形態に係るロータ20では、隣接するd軸同士が、機械角で60度、電気角で180度ずれることとなり、隣接するd軸とq軸とは、機械角で30度、電気角で90度ずれることとなる。また、図5に示す、両端矢印で周方向に沿って区画された各区間が、ロータ20の1電気角周期にあたるA〜E区間に相当する。ロータ20と上記したロータ10とは、磁極MPの極数が相違しているが、隣接するd軸同士及びd軸とq軸の各々の電気角のずれは同じになる。よって、ロータ20の1電気角周期あたりのギャップ磁束密度の変化は、磁石26の各々の端部部分26Bがq軸とロータコア22の外周面との交点Iにおける接線TLに対し斜交する方向(図5(b)に示す矢印方向)に磁化されていれば、ロータ10と同様の変化、すなわち、図3に示すグラフと同様の変化を示すこととなる。
In the
[その他の変形例]
(1)磁石の本体部分の形状は、上記した各実施形態、すなわち、磁石16の本体部分16Aの「平板状」、磁石26の本体部分26の「V字状」に限らず、例えば「円弧状」「W字状」といった他の形状をしていても構わない。また、磁石の端部部分は、本体部分の一端から屈曲した形態である必要はなく、本体部分と渾然一体となった形態(本体部分の一端部で構成された形態)であっても構わない。さらに、隣接した磁石同士のq軸を挟んで互いに近接した端部部分同士は、ロータコアの周面側ほどq軸との距離が漸減する形態(図2)、q軸に平行(並行)して延在する形態(図4)に限らず、これらの組合せに係る形態、すなわち、q軸との距離が漸減した後に、当該q軸に並行(並行)して延在するような形態であっても構わない。
[Other variations]
(1) The shape of the magnet body portion is not limited to the above-described embodiments, that is, the “flat plate shape” of the
(2)上記した各実施形態および各変形例では、1つの磁石につき1つの磁極が形成されるように構成されているが、2以上の複数の磁石によって1つの磁極が形成されるような構成であっても構わない。当該構成からなるロータであっても、複数の磁石の各々の、q軸側に位置し、ロータコアの外周面に近接した端部部分が、それぞれ、当該q軸とロータコアの外周面との交点における接線に対し斜交する方向に磁化されていれば、ギャップ磁束密度の変化は、図3に示すグラフと同様の変化を示すこととなる。 (2) In each of the embodiments and the modifications described above, one magnetic pole is formed for one magnet, but one magnetic pole is formed by two or more magnets. It does not matter. Even in the rotor having the configuration, each of the plurality of magnets is located on the q-axis side, and the end portion adjacent to the outer peripheral surface of the rotor core is at the intersection of the q-axis and the outer peripheral surface of the rotor core, respectively. If magnetized in a direction oblique to the tangent, the change in the gap magnetic flux density will show the same change as the graph shown in FIG.
(3)上記した各実施形態および各変形例では、磁石(ボンド磁石)を形成する磁石材料として、ネオジム(Nd)、鉄(Fe)、ボロン(B)を主成分とする、ネオジム系磁石(Nd−Fe−B系磁石)が用いられているが、その他の磁石材料から形成された磁石であっても構わない。その他の磁石材料として、サマリウム(Sm)、鉄(Fe)、窒素(N)を主成分とする、サマリウム系磁石(Sm−Fe−N系磁石)や、ネオジム系磁石とサマリウム系磁石の複合材料などが挙げられる。 (3) In each of the above-described embodiments and modifications, a neodymium-based magnet (mainly composed of neodymium (Nd), iron (Fe), boron (B)) as a magnet material for forming a magnet (bonded magnet) ( Nd-Fe-B magnets) are used, but magnets made of other magnet materials may be used. Other magnet materials include samarium-based magnets (Sm-Fe-N-based magnets), mainly composed of samarium (Sm), iron (Fe), and nitrogen (N), and composite materials of neodymium-based magnets and samarium-based magnets. Etc.
(4)上記した各実施形態及び変形例は、何れも、ステータの内周側に配設されるインナロータを例示しているが、本発明は、ステータの外周側に配設されるアウタロータに適用することも勿論可能である。この場合、複数の磁石の各々の、q軸側に位置し、ロータコアの内周面に近接した端部部分が、それぞれ、当該q軸と前記内周面との交点における接線に対し斜交する方向に磁化されることとなる。 (4) Each of the above-described embodiments and modification examples illustrate the inner rotor disposed on the inner peripheral side of the stator, but the present invention is applied to the outer rotor disposed on the outer peripheral side of the stator. Of course, it is also possible. In this case, each of the plurality of magnets, which are located on the q-axis side and close to the inner peripheral surface of the rotor core, respectively obliquely intersect with a tangent at the intersection of the q-axis and the inner peripheral surface. It will be magnetized in the direction.
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。 The present invention can be implemented in a mode in which various improvements, modifications, or variations are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Moreover, you may implement with the form which substituted any invention specific matter to the other technique within the range which the same effect | action or effect produces.
10,20 ロータ
12,22 ロータコア
14 磁石孔
16,26 磁石
16B,26B 端部部分
I 交点
TL 接線
10, 20
Claims (5)
前記磁石孔の各々に充填されたボンド磁石と、
を備え、
前記ボンド磁石の各々の、q軸側に位置する前記ロータコアの周面に近接した端部部分が、それぞれ、前記q軸と前記周面との交点における接線に対し斜交する方向に磁化されていることを特徴とするロータ。 A cylindrical rotor core having a plurality of magnet holes and a plurality of core sheets made of electromagnetic steel plates are laminated;
A bonded magnet filled in each of the magnet holes;
With
Each of the bonded magnets is magnetized in an oblique direction with respect to a tangent line at the intersection of the q axis and the peripheral surface, in the vicinity of the peripheral surface of the rotor core located on the q axis side. Rotor characterized by being.
前記端部部分における前記ロータコアの径方向成分の平均磁束密度が、前記磁極面における前記径方向成分の平均磁束密度より低いことを特徴とする請求項1に記載のロータ。 The bond magnet has a magnetic pole surface at a position closer to the d-axis than the respective end portions;
The rotor according to claim 1, wherein an average magnetic flux density of a radial component of the rotor core at the end portion is lower than an average magnetic flux density of the radial component at the magnetic pole surface.
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