JP2017085783A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine.
ハイブリッドカー及び電気自動車などに、動力源として回転電機が用いられている。なお、ハイブリッドカー及び電気自動車は、回転電機として、ロータコア内に永久磁石が埋め込まれたIPM(Interior Permanent Magnet)モータを広く採用している。この永久磁石にステータコイルによる逆磁界が作用すると、磁界と直行する方向における永久磁石の両端部で減磁が発生するという問題がある(特許文献1参照)。 A rotating electric machine is used as a power source in hybrid cars and electric cars. Note that hybrid cars and electric vehicles widely employ IPM (Interior Permanent Magnet) motors in which a permanent magnet is embedded in a rotor core as a rotating electrical machine. When a reverse magnetic field by a stator coil acts on this permanent magnet, there is a problem that demagnetization occurs at both ends of the permanent magnet in a direction perpendicular to the magnetic field (see Patent Document 1).
上述したような永久磁石の減磁を防ぐため、例えば、ジスプロシウムを添加した磁石をロータコアに埋め込むなどの対応を施している。しかしながら、ジスプロシウムは高価であるため、コストが高くなるという問題が生じる。 In order to prevent the demagnetization of the permanent magnet as described above, for example, a countermeasure such as embedding a magnet added with dysprosium in the rotor core is taken. However, since dysprosium is expensive, there arises a problem of high cost.
本発明の課題は、コストを抑えつつ磁石の減磁を抑制することにある。 An object of the present invention is to suppress demagnetization of a magnet while suppressing cost.
本発明のある側面に係る回転電機は、ステータと、ロータコアと、ネオジム磁石と、第1フェライト磁石と、を備えている。ロータコアは、軸方向に延びる収容孔を有している。ロータコアは、ステータの径方向内側において回転軸を中心に回転可能に配置されている。ネオジム磁石は、収容孔に収容されている。第1フェライト磁石は、ネオジム磁石の径方向外側面における周方向の第1端部を覆っている。 A rotating electrical machine according to an aspect of the present invention includes a stator, a rotor core, a neodymium magnet, and a first ferrite magnet. The rotor core has a receiving hole extending in the axial direction. The rotor core is disposed so as to be rotatable about the rotation axis on the radially inner side of the stator. The neodymium magnet is accommodated in the accommodation hole. The first ferrite magnet covers the first end portion in the circumferential direction on the radially outer surface of the neodymium magnet.
この構成によれば、第1フェライト磁石がネオジム磁石の第1端部を覆っているため、ネオジム磁石の第1端部における減磁を抑制することができる。なお、フェライト磁石はあまり高価ではないため、ジスプロシウムをネオジム磁石に添加させるよりも安価である。また、回転電機が作動する温度域において、フェライト磁石は減磁しにくい。このため、第1フェライト磁石の減磁も抑制することができる。 According to this configuration, since the first ferrite magnet covers the first end portion of the neodymium magnet, demagnetization at the first end portion of the neodymium magnet can be suppressed. In addition, since a ferrite magnet is not so expensive, it is cheaper than adding dysprosium to a neodymium magnet. Further, the ferrite magnet is difficult to demagnetize in the temperature range where the rotating electrical machine operates. For this reason, demagnetization of the first ferrite magnet can also be suppressed.
好ましくは、回転電機は、第2フェライト磁石をさらに備える。第2フェライト磁石は、ネオジム磁石の径方向外側面における周方向の第2端部を覆っている。この構成によれば、ネオジム磁石の第2端部の減磁も抑制することができる。 Preferably, the rotating electrical machine further includes a second ferrite magnet. The second ferrite magnet covers the second end portion in the circumferential direction on the radially outer surface of the neodymium magnet. According to this configuration, demagnetization of the second end of the neodymium magnet can also be suppressed.
好ましくは、ネオジム磁石の径方向外側面における周方向の中央部は、ロータコアと接触する。 Preferably, the central portion in the circumferential direction on the radially outer surface of the neodymium magnet is in contact with the rotor core.
好ましくは、第1フェライト磁石は、第2フェライト磁石と間隔をあけて配置される。 Preferably, the first ferrite magnet is disposed at a distance from the second ferrite magnet.
好ましくは、ネオジム磁石は、ジスプロシウムを含まない。 Preferably, the neodymium magnet does not contain dysprosium.
本発明によれば、コストを抑えつつ磁石の減磁を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress demagnetization of a magnet while suppressing cost.
以下、本発明に係る回転電機の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、軸方向とは、回転軸が延びる方向を示す。径方向とは、回転軸を中心とした円の径方向を示す。周方向とは、回転軸を中心とした円の周方向を示す。 Embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the axial direction indicates the direction in which the rotation axis extends. The radial direction indicates the radial direction of a circle around the rotation axis. The circumferential direction indicates the circumferential direction of a circle around the rotation axis.
図1に示すように、回転電機100は、ステータ1と、ロータ2とを備えている。ステータ1の径方向内側にロータ2が回転可能に配置されている。この回転電機100は、例えばモータとして機能する。なお、回転電機100は、具体的にはIPM(Interior Permanent Magnet)モータである。
As shown in FIG. 1, the rotating
ステータ1は、略円筒形状である。ステータ1は、ステータコア11と、ステータコア11に巻かれたステータコイル12とを有している。ステータコア11は、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層してなる。
The
ロータ2は、ロータコア21と、複数のネオジム磁石22と、複数の第1フェライト磁石23と、複数の第2フェライト磁石24を備えている。ロータ2は、ステータ1の径方向内側において、回転軸Oを中心に回転可能に構成されている。
The
ロータコア21は、略円筒形状であって、軸方向に延びる取付孔211を有している。この取付孔211に出力軸が取り付けられる。ロータコア21は、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層してなる。ロータコア21は、ステータ1の径方向内側において、回転軸Oを中心に回転可能に配置されている。
The
図2はロータコア21を示す正面図である。図2に示すように、ロータコア21は、複数対の収容孔212と、複数のブリッジ部213と、を有している。各収容孔212は、軸方向に延びている。各収容孔212は、周方向において、互いに間隔をあけて配置されている。詳細には、ブリッジ部213を介して対となった収容孔対210が、隣り合う収容孔対210と間隔をあけて配置されている。また、各収容孔212は、ロータコア21の外周端部に配置されている。
FIG. 2 is a front view showing the
対となった2つの収容孔212は、周方向において互いに間隔をあけて配置されている。この2つの収容孔212の間にブリッジ部213が配置されている。ブリッジ部213は、径方向に延びている。なお、一対の収容孔212は、軸方向視において、V字状に配置されている。
The two
図3はロータ2の詳細を示す拡大図である。図3に示すように、各ネオジム磁石22は、収容孔212内に収容されている。各ネオジム磁石22は、軸方向に延びている。軸方向視において、一対のネオジム磁石22は、V字状に配置されている。ネオジム磁石22の径方向外側面は、周方向において、第1端部221、第2端部222、中央部223を有する。本実施形態において、第1端部221は、ブリッジ部213から離れた側の端部であり、第2端部222は、ブリッジ部213側の端部である。中央部223は、第1端部221と第2端部222との間の領域である。なお、ネオジム磁石22の径方向外側面は、径方向の外側を向く面である。すなわち、ネオジム磁石22の径方向外側面は、径方向において、ステータ1を向いている。ネオジム磁石22は、ジスプロシウムを含んでいないことが好ましい。
FIG. 3 is an enlarged view showing details of the
第1フェライト磁石23は、収容孔212内に配置されている。第1フェライト磁石23は、ネオジム磁石22の径方向外側面の第1端部221を覆っている。第1フェライト磁石23は、軸方向に延びている。好ましくは、第1フェライト磁石23は、ネオジム磁石22と軸方向において略同じ長さを有する。このように、ネオジム磁石22の第1端部221は、第1フェライト磁石23によって覆われているため、ロータコア21と接触していない。
The
第2フェライト磁石24は、収容孔212内に配置されている。第2フェライト磁石24は、ネオジム磁石22の径方向外側面の第2端部222を覆っている。第2フェライト磁石24は、軸方向に延びている。好ましくは、第2フェライト磁石24は、ネオジム磁石22と軸方向において略同じ長さを有する。すなわち、第2フェライト磁石24は、配置場所を除き、第1フェライト磁石23と同じ構成である。このように、ネオジム磁石22の第2端部222は、第2フェライト磁石24によって覆われているため、ロータコア21と接触していない。
The
第1フェライト磁石23と第2フェライト磁石24とは、互いに周方向において間隔をあけて配置されている。このため、ネオジム磁石22の中央部223は、第1フェライト磁石23にも第2フェライト磁石24にも覆われていない。このため、ネオジム磁石22の中央部223は、ロータコア21と接触している。
The
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention.
変形例1
上記実施形態のネオジム磁石22において、第1端部221はブリッジ部213から離れた側の端部であり、第2端部222はブリッジ部213側の端部であるが、逆であってもよい。すなわち、第1端部221はブリッジ部213側の端部であり、第2端部222はブリッジ部213から離れた側の端部であってもよい。この場合、第1フェライト磁石23はブリッジ部213側の端部である第1端部221を覆い、第2フェライト磁石24はブリッジ部213から離れた側の第2端部222を覆う。
In the
変形例2
上記実施形態では、2つの収容孔212が対となっているが、収容孔212は対になっていなくてもよい。例えば、図4に示すように、各収容孔212は、互いに等間隔に配置されていてもよい。
In the above embodiment, the two
(実施例)
図5は、ネオジム磁石を単独で用いた場合の電磁解析結果を示す図であり、図6は第1及び第2フェライト磁石によって両端部が覆われたネオジム磁石に関する電磁解析結果を示す図である。図5及び図6において、図中の数字は、矢印で示した箇所における残留磁束密度(T:テスラ)を示す。また、図7は、各磁石の磁束密度と磁界の強さを示すグラフである。図7において、線Xはネオジム磁石の特性を示し、線Yはフェライト磁石の特性を示す。
(Example)
FIG. 5 is a diagram showing an electromagnetic analysis result when a neodymium magnet is used alone, and FIG. 6 is a diagram showing an electromagnetic analysis result regarding the neodymium magnet whose both ends are covered with the first and second ferrite magnets. . 5 and 6, the numerals in the drawings indicate the residual magnetic flux density (T: Tesla) at the locations indicated by arrows. FIG. 7 is a graph showing the magnetic flux density and magnetic field strength of each magnet. In FIG. 7, line X shows the characteristics of the neodymium magnet, and line Y shows the characteristics of the ferrite magnet.
図5に示すように、ネオジム磁石を単独で用いた場合では、ネオジム磁石の端部の残留磁束密度は0.29Tである。図7を見ると、ネオジム磁石の残留磁束密度が0.29Tとなると、不可逆領域Aに属する。このため、ネオジム磁石の端部が減磁していることが分かる。 As shown in FIG. 5, when the neodymium magnet is used alone, the residual magnetic flux density at the end of the neodymium magnet is 0.29T. Referring to FIG. 7, when the residual magnetic flux density of the neodymium magnet becomes 0.29 T, it belongs to the irreversible region A. For this reason, it turns out that the edge part of a neodymium magnet is demagnetizing.
これに対して、図6に示すように、ネオジム磁石の端部の残留磁束密度は、0.59T、0.56T、及び0.58Tである。図7を見ると、ネオジム磁石の残留磁束密度が0.59T、0.56T、及び0.58Tになっても、不可逆領域Aには属していない。このため、ネオジム磁石の端部が減磁していないことが分かる。すなわち、フェライト磁石で両端部を覆うことによって、ネオジム磁石の各端部の減磁を抑制できることが分かる。また、図6に示すように、フェライト磁石の端部の残留磁束密度は、0.17Tとなっている。図7を見ると、フェライト磁石は不可逆領域がないため、残留磁束密度が0.17Tになっても、減磁しない。 On the other hand, as shown in FIG. 6, the residual magnetic flux density at the end of the neodymium magnet is 0.59T, 0.56T, and 0.58T. When FIG. 7 is seen, even if the residual magnetic flux density of the neodymium magnet becomes 0.59T, 0.56T, and 0.58T, it does not belong to the irreversible region A. For this reason, it turns out that the edge part of a neodymium magnet is not demagnetized. That is, it can be seen that demagnetization at each end of the neodymium magnet can be suppressed by covering both ends with the ferrite magnet. Further, as shown in FIG. 6, the residual magnetic flux density at the end of the ferrite magnet is 0.17T. Referring to FIG. 7, since the ferrite magnet does not have an irreversible region, it does not demagnetize even when the residual magnetic flux density is 0.17T.
1 :ステータ
2 :ロータ
21 :ロータコア
22 :ネオジム磁石
23 :第1フェライト磁石
24 :第2フェライト磁石
100 :回転電機
212 :収容孔
221 :第1端部
222 :第2端部
223 :中央部
O :回転軸
1: Stator 2: Rotor 21: Rotor core 22: Neodymium magnet 23: 1st ferrite magnet 24: 2nd ferrite magnet 100: Rotating electrical machine 212: Housing hole 221: 1st end 222: 2nd end 223: Center part O :Axis of rotation
Claims (5)
軸方向に延びる収容孔を有し、前記ステータの径方向内側において回転軸を中心に回転可能に配置されたロータコアと、
前記収容孔に収容されたネオジム磁石と
前記ネオジム磁石の径方向外側面における周方向の第1端部を覆う第1フェライト磁石と、
を備える、回転電機。
A stator,
A rotor core having a housing hole extending in the axial direction and arranged rotatably about the rotation axis on the radially inner side of the stator;
A neodymium magnet accommodated in the accommodation hole; a first ferrite magnet covering a first end portion in a circumferential direction on a radially outer surface of the neodymium magnet;
A rotating electrical machine.
請求項1に記載の回転電機。
A second ferrite magnet covering the second end in the circumferential direction on the radially outer surface of the neodymium magnet;
The rotating electrical machine according to claim 1.
請求項1又は2に記載の回転電機。
The central portion in the circumferential direction on the radially outer surface of the neodymium magnet is in contact with the rotor core.
The rotating electrical machine according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれかに記載の回転電機。
The first ferrite magnet is disposed at a distance from the second ferrite magnet.
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれかに記載の回転電機。
The neodymium magnet does not contain dysprosium,
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4.
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