JP2017143663A - Embedded magnet type rotary machine - Google Patents

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信雄 有賀
Nobuo Ariga
信雄 有賀
達也 根本
Tatsuya Nemoto
達也 根本
泰介 石田
Taisuke Ishida
泰介 石田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-efficiency embedded magnet type rotary machine.SOLUTION: An embedded magnet type rotary machine 100 comprises a stator 1, a rotor 2 and an end face fixed magnet 3. The rotor 2 is rotated along a surface of the stator 1 and includes embedded magnets that are permanent magnets disposed inside of a face opposing the stator 1. The end face fixed magnet 3 is a permanent magnet that is fixed on one end face of the rotor 2 in an axial direction. The end face fixed magnet 3 includes magnetic poles 31A-31H disposed on an opposite face 32 that is a face opposing one end face of the rotor 2 in the axial direction. The magnetic poles 31A-31H are positioned in a counter-clock-wise direction in a circumferential direction of the end face fixed magnet. A magnetic flux flows from one end face side of the rotor 2 in the axial direction into the magnetic poles 31A, 31C, 31E and 31G. In the magnetic poles 31B, 31D, 31F and 31H, a magnetic flux flows out towards one end face side of the rotor 2 in the axial direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、埋込磁石型回転機に関する。   The present invention relates to an embedded magnet type rotating machine.

埋込磁石型回転機は、IPM(Interior Permanent Magnet)モータとも呼ばれ、内部に永久磁石が埋め込まれた回転子を有している。埋込磁石型回転機は、マグネットトルクだけでなく、リラクタンストルクを用いて回転するため、高出力かつ高効率に駆動することができる。   The embedded magnet type rotating machine is also called an IPM (Interior Permanent Magnet) motor, and has a rotor in which a permanent magnet is embedded. Since the embedded magnet type rotating machine rotates using not only the magnet torque but also the reluctance torque, it can be driven with high output and high efficiency.

また、永久磁石がロータ内に埋め込まれているため、永久磁石が回転子の回転により発生する遠心力で回転子の外に飛び出すことがない。従って、埋込磁石型回転機は、機械的な安全性にも優れている。   Further, since the permanent magnet is embedded in the rotor, the permanent magnet does not jump out of the rotor due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotor. Therefore, the embedded magnet type rotating machine is excellent in mechanical safety.

特許文献1には、6極V字型磁石の埋込磁石型電動機が開示されている。この埋込磁石型電動機は、インナーロータ型であり、固定子と、回転子とを備えている。   Patent Document 1 discloses an embedded magnet type electric motor having a 6-pole V-shaped magnet. This embedded magnet type electric motor is of an inner rotor type and includes a stator and a rotor.

回転子は、第1の回転子鉄心を備えている。軸方向から見て略V字状に配置された2つの永久磁石(第1の永久磁石)が、第1の回転子鉄心の内部に埋め込まれている。2つの第1の永久磁石は、同じ磁極が対向するように配置される。さらに第2の永久磁石が、第1の回転子鉄心の軸方向における端面に配置される。第1の永久磁石と同じ磁極が、第2の永久磁石の軸方向における第1の回転子鉄心側の面に位置するように、第2の永久磁石が軸方向に配置される。第2の永久磁石の軸方向における第1の回転子鉄心側の面と反対側の面には、磁性体からなるロータヨークが、第2の永久磁石に接して配置される。   The rotor includes a first rotor core. Two permanent magnets (first permanent magnets) arranged in a substantially V shape when viewed from the axial direction are embedded in the first rotor core. The two first permanent magnets are arranged so that the same magnetic pole faces each other. Further, the second permanent magnet is disposed on the end face in the axial direction of the first rotor core. The second permanent magnet is arranged in the axial direction so that the same magnetic pole as that of the first permanent magnet is located on the surface on the first rotor core side in the axial direction of the second permanent magnet. A rotor yoke made of a magnetic material is disposed in contact with the second permanent magnet on the surface opposite to the surface on the first rotor core side in the axial direction of the second permanent magnet.

第2の永久磁石の磁束が、2つの第1の永久磁石で構成されるV字形状の内側に流れ込むことにより、第1の回転子鉄心に流れる磁束を増加させることができる。これにより、特許文献1に係る埋込磁石型電動機は、小型化、高出力化、及び高効率化を実現している。   The magnetic flux flowing in the first rotor core can be increased by flowing the magnetic flux of the second permanent magnet into the inside of the V shape formed by the two first permanent magnets. Thereby, the interior magnet type electric motor concerning patent documents 1 has realized size reduction, high output, and high efficiency.

特許4655646号明細書Japanese Patent No. 4655646

埋込磁石型電動機では、磁束が流れにくいd軸磁路と磁束が流れやすいq軸磁路のインダクタンスの差でリラクタンストルクが発生する。インダクタンスは磁路のパーミアンス(磁気抵抗の逆数)に比例しており、d軸磁路およびq軸磁路のインダクタンスの差が大きいほどリラクタンストルクは増加する。上述のような特許文献1に係る埋込磁石型電動機では、ロータヨークが第2の永久磁石に接して配置されるため、固定子コイルによって生じた磁束は第1の回転子内で形成される磁気回路だけでなく、ロータヨークを通過する磁気回路も形成する。すなわち、パーミアンスの小さい磁気回路(回転子におけるd軸磁路)に並列の磁気回路(ロータヨーク)が形成されることで磁気回路全体のパーミアンスが大きくなる。結果、d軸磁路(d軸インダクタンス)が増加することでd軸インダクタンスとq軸インダクタンスの差が小さくなり、リラクタンストルクを減少させることになる。よって、固定子コイルで生じた磁束を有効に利用することができず、埋込磁石型電動機の効率を低下させる要因となっていた。   In an embedded magnet type electric motor, reluctance torque is generated due to the difference in inductance between a d-axis magnetic path where magnetic flux does not easily flow and a q-axis magnetic path where magnetic flux easily flows. The inductance is proportional to the permeance of the magnetic path (the reciprocal of the magnetic resistance), and the reluctance torque increases as the difference in inductance between the d-axis magnetic path and the q-axis magnetic path increases. In the interior magnet type electric motor according to Patent Document 1 as described above, since the rotor yoke is disposed in contact with the second permanent magnet, the magnetic flux generated by the stator coil is a magnet formed in the first rotor. In addition to the circuit, a magnetic circuit passing through the rotor yoke is also formed. That is, by forming a parallel magnetic circuit (rotor yoke) in a magnetic circuit with a small permeance (d-axis magnetic path in the rotor), the permeance of the entire magnetic circuit increases. As a result, an increase in the d-axis magnetic path (d-axis inductance) reduces the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance, thereby reducing the reluctance torque. Therefore, the magnetic flux generated in the stator coil cannot be used effectively, which has been a factor of reducing the efficiency of the embedded magnet type electric motor.

また、ロータヨークを設けずに回転機を構成する場合には上記のようなリラクタンストルクの減少は抑制できるが、第2の永久磁石から見て磁気回路が開放状態となることで回転子端部におけるパーミアンスが小さくなり、第2の永久磁石の動作点が下がってしまう。結果、トルクに寄与する永久磁石の磁束(マグネットトルク)が減少してしまい、埋込磁石型電動機の効率を低下させる要因となっていた。   Further, when the rotating machine is configured without providing the rotor yoke, the decrease in the reluctance torque as described above can be suppressed, but the magnetic circuit is opened as viewed from the second permanent magnet, so that the rotor end portion Permeance is reduced, and the operating point of the second permanent magnet is lowered. As a result, the magnetic flux (magnet torque) of the permanent magnet that contributes to the torque is reduced, which is a factor of reducing the efficiency of the embedded magnet type electric motor.

本発明の目的は、高効率な埋込磁石型回転機を提供することである。   An object of the present invention is to provide a highly efficient embedded magnet type rotating machine.

本発明は、埋込磁石型回転機であって、固定子と、固定子と同軸上に設けられ、埋込磁石を有する回転子と、回転子の軸方向における少なくとも一方の端面に固定された端面固定磁石とを備え、この端面固定磁石は、一方の端面に対向する面である対向面に配置される第1磁極と、対向面において第1磁極に隣接して配置される第2磁極とを備え、第1磁極から第2磁極に向かう磁束を形成する。   The present invention is an embedded magnet type rotating machine, and is provided on a stator, a rotor provided coaxially with the stator, and fixed to at least one end face in the axial direction of the rotor and the rotor. An end face fixed magnet, and the end face fixed magnet includes a first magnetic pole disposed on a facing surface that is a surface facing one end surface, and a second magnetic pole disposed adjacent to the first magnetic pole on the facing surface. And forming a magnetic flux from the first magnetic pole toward the second magnetic pole.

上記の場合、端面固定磁石において第1磁極から第2磁極に向かう磁束を形成するので、ロータヨークを設けずとも所望の磁束を形成することができる。したがって、永久磁石の動作点を下げることがなくなり、結果、マグネットトルクが減少することも抑制される。さらに、d軸方向のインダクタンスの増加も抑制され、リラクタンストルクの低下を防ぐことができる。   In the above case, since a magnetic flux from the first magnetic pole to the second magnetic pole is formed in the end face fixed magnet, a desired magnetic flux can be formed without providing a rotor yoke. Accordingly, the operating point of the permanent magnet is not lowered, and as a result, the reduction of the magnet torque is also suppressed. Furthermore, an increase in inductance in the d-axis direction is also suppressed, and a decrease in reluctance torque can be prevented.

また、端面固定磁石は極異方性磁石で構成されていてもよい。   Moreover, the end surface fixed magnet may be composed of a polar anisotropic magnet.

この場合、極異方性磁石単体によって軸方向および径方向の磁束の流れを構成できるため、複数の平型磁石を用いて同様の作用をなす場合と比べて部品点数削減・コストダウンに効果的である。   In this case, since the magnetic flux flow in the axial direction and radial direction can be configured by a single polar anisotropic magnet, it is effective in reducing the number of parts and reducing the cost compared to the case where the same action is performed using a plurality of flat magnets. It is.

また、端面固定磁石は、第1磁極を構成し、対向面から対向面と反対側の面に向かう方向に着磁された第1永久磁石と、第2磁極を構成し、反対側の面から対向面に向かう方向に着磁された第2永久磁石と、磁束を形成し、第1永久磁石から第2永久磁石に向かう方向に着磁された第3永久磁石とを有し、第1永久磁石と、第2永久磁石と、第3永久磁石とは、ハルバッハ配列により配列されてもよい。   The end face fixed magnet constitutes a first magnetic pole, constitutes a first permanent magnet magnetized in a direction from the opposing surface toward the opposite surface to the opposing surface, and constitutes a second magnetic pole, from the opposite surface. A second permanent magnet that is magnetized in a direction toward the facing surface; and a third permanent magnet that forms a magnetic flux and is magnetized in a direction from the first permanent magnet toward the second permanent magnet. The magnet, the second permanent magnet, and the third permanent magnet may be arranged in a Halbach array.

第1永久磁石と、第2永久磁石と、第3永久磁石とをハルバッハ配列により配列して端面固定磁石を形成することにより、端面固定磁石のコストを低減することができる。なお、ハルバッハ配列の分割数を4以上としてもよい。この場合、第1の永久磁石、第2の永久磁石、第3の永久磁石だけでなく、他の永久磁石が、ハルバッハ配列に用いられる。   By arranging the first permanent magnet, the second permanent magnet, and the third permanent magnet in a Halbach array to form the end face fixed magnet, the cost of the end face fixed magnet can be reduced. Note that the number of divisions of the Halbach array may be four or more. In this case, not only the first permanent magnet, the second permanent magnet, and the third permanent magnet but also other permanent magnets are used in the Halbach array.

本発明に係る埋込磁石型回転機は、高効率で駆動することができる。   The interior magnet type rotating machine according to the present invention can be driven with high efficiency.

本発明の実施の形態に係る埋込磁石型回転機の斜視図である。1 is a perspective view of an interior magnet type rotating machine according to an embodiment of the present invention. 図1に示す回転子及び端面固定磁石の斜視図である。It is a perspective view of the rotor and end surface fixed magnet which are shown in FIG. 図2に示す回転子を軸方向から見た正面図である。It is the front view which looked at the rotor shown in FIG. 2 from the axial direction. 図2に示す端面固定磁石を回転子側から軸方向に見たときにおける端面固定磁石の正面図である。It is a front view of an end surface fixed magnet when the end surface fixed magnet shown in FIG. 2 is viewed in the axial direction from the rotor side. 図2に示す端面固定磁石を回転子側から軸方向に見たときにおける端面固定磁石の磁束の向きを示す図である。It is a figure which shows the direction of the magnetic flux of an end surface fixed magnet when the end surface fixed magnet shown in FIG. 2 is seen to an axial direction from the rotor side. 図4に示す端面固定磁石の断面における着磁方向を示す図である。It is a figure which shows the magnetization direction in the cross section of the end surface fixed magnet shown in FIG. 図3に示す回転子における磁石配置部の近傍領域の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a vicinity region of a magnet arrangement portion in the rotor shown in FIG. 図2に示す端面固定磁石の磁束の流れを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow of the magnetic flux of the end surface fixed magnet shown in FIG. 図1に示す固定子で発生する磁束の回転子内における流れを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow in the rotor of the magnetic flux which generate | occur | produces in the stator shown in FIG. 図2に示す端面固定磁石を構成する極異方性磁石の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the polar anisotropic magnet which comprises the end surface fixed magnet shown in FIG. 図10Aに示す極異方性磁石の断面における磁束の向きを示す図である。It is a figure which shows the direction of the magnetic flux in the cross section of the polar anisotropic magnet shown to FIG. 10A. 図2に示す端面固定磁石を複数の永久磁石を配列して構成する場合における配列の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the arrangement | sequence in the case of comprising the end surface fixed magnet shown in FIG. 2 by arranging a plurality of permanent magnets. 図2に示す端面固定磁石に保持部材を装着した場合における端面固定磁石の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of an end face fixing magnet when a holding member is attached to the end face fixing magnet shown in FIG. 2.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

{埋込磁石型回転機100の構成}
図1は、本実施の形態に係る埋込磁石型回転機100の斜視図である。図1に示すように、埋込磁石型回転機100は、固定子1と、回転子2と、端面固定磁石3と、回転シャフト9とを備える。埋込磁石型回転機100は、回転子2が固定子1の内周側で回転するインナーロータ型である。図1では、回転子2の一方の端面側の1つの端面固定磁石3のみを示しているが、埋込磁石型回転機100は、2つの端面固定磁石3を備えている。端面固定磁石3の詳細については、後述する。
{Configuration of embedded magnet type rotating machine 100}
FIG. 1 is a perspective view of an embedded magnet type rotating machine 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the embedded magnet type rotating machine 100 includes a stator 1, a rotor 2, an end surface fixed magnet 3, and a rotating shaft 9. The embedded magnet type rotating machine 100 is an inner rotor type in which the rotor 2 rotates on the inner peripheral side of the stator 1. In FIG. 1, only one end face fixed magnet 3 on one end face side of the rotor 2 is shown, but the embedded magnet type rotating machine 100 includes two end face fixed magnets 3. Details of the end face fixed magnet 3 will be described later.

固定子1は、固定子ヨーク11と、複数のティース12と、複数のコイル13とを備える。図1において、一部のティース12及び一部のコイル13に対する符号の表示を省略している。固定子ヨーク11及びティース12は、例えば、電磁鋼板、圧粉材、アモルファス磁性材料などにより形成される。   The stator 1 includes a stator yoke 11, a plurality of teeth 12, and a plurality of coils 13. In FIG. 1, the reference signs for some teeth 12 and some coils 13 are omitted. The stator yoke 11 and the teeth 12 are formed of, for example, an electromagnetic steel plate, a dust material, an amorphous magnetic material, or the like.

固定子ヨーク11は、回転シャフト9の方向に伸びる中空の円筒形である。ティース12は、固定子ヨーク11の内周面から回転シャフト9に向かって伸びる。コイル13をティース12に巻くことにより、ティース12の間に形成される空間(スロット)にコイル13が配置される。以下、回転シャフト9の伸びる方向を「軸方向」、軸方向に垂直な方向を「径方向」、回転シャフト9の回転中心を中心とした円の円周方向を「周方向」と記載する。   The stator yoke 11 has a hollow cylindrical shape extending in the direction of the rotating shaft 9. The teeth 12 extend from the inner peripheral surface of the stator yoke 11 toward the rotary shaft 9. By winding the coil 13 around the tooth 12, the coil 13 is disposed in a space (slot) formed between the teeth 12. Hereinafter, the extending direction of the rotating shaft 9 is referred to as “axial direction”, the direction perpendicular to the axial direction is referred to as “radial direction”, and the circumferential direction of a circle centered on the rotation center of the rotating shaft 9 is referred to as “circumferential direction”.

図2は、図1に示す回転子2及び端面固定磁石3の斜視図である。図2に示すように、回転軸αは、回転シャフト9の中心軸である。回転子2は、回転子コア21と、磁石配置部22A〜22Hとを備える。回転子コア21は、軸方向に伸びる円筒形である。回転子コア21は固定子ヨーク11と同様に、電磁鋼板、圧粉材、アモルファス磁性材料などにより形成される。回転子コア21は、外周面が固定子1の内周面に対向し、かつ、回転軸αを中心に回転することができるように配置される。回転子コア21とティース12の先端との間には、所定の距離の隙間が形成される。   FIG. 2 is a perspective view of the rotor 2 and the end surface fixed magnet 3 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the rotation axis α is the central axis of the rotation shaft 9. The rotor 2 includes a rotor core 21 and magnet arrangement portions 22A to 22H. The rotor core 21 has a cylindrical shape extending in the axial direction. As with the stator yoke 11, the rotor core 21 is formed of an electromagnetic steel plate, a dust material, an amorphous magnetic material, or the like. The rotor core 21 is arranged so that the outer peripheral surface faces the inner peripheral surface of the stator 1 and can rotate about the rotation axis α. A gap of a predetermined distance is formed between the rotor core 21 and the tip of the tooth 12.

磁石配置部22A〜22Hの各々において、2つの永久磁石が回転子コア21内に埋め込まれている。2つの永久磁石は、回転子コア21内において、軸方向から見てV字状となるように配置される。回転子2は、コイル13に通電することにより固定子1で発生する磁界と、回転子2内部に埋め込まれた永久磁石の磁界とにより発生するマグネットトルク及びリラクタンストルクで回転する。磁石配置部22A〜22Hの詳細については、後述する。   In each of the magnet arrangement portions 22 </ b> A to 22 </ b> H, two permanent magnets are embedded in the rotor core 21. The two permanent magnets are arranged in the rotor core 21 so as to be V-shaped when viewed from the axial direction. The rotor 2 rotates with magnet torque and reluctance torque generated by a magnetic field generated in the stator 1 by energizing the coil 13 and a magnetic field of a permanent magnet embedded in the rotor 2. Details of the magnet arrangement portions 22A to 22H will be described later.

上述のように、埋込磁石型回転機100は、2つの端面固定磁石3を備える。2つの端面固定磁石3は、環状の極異方性磁石であり、回転子コア21の軸方向における端面にそれぞれ固定される。例えば、端面固定磁石3は、接着剤等により、回転子2の軸方向における端面に固定される。端面固定磁石3は、周方向及び軸方向に着磁される。端面固定磁石3は軸方向において複数の面を有しており、回転子コア21と対向する面を対向面32と呼び、回転子コア21と対向せず、軸方向において対向面32と反対側に位置する面を露出面35と呼ぶ。端面固定磁石3における磁極の配置等については、後述する。   As described above, the embedded magnet type rotating machine 100 includes the two end face fixed magnets 3. The two end face fixed magnets 3 are annular polar anisotropic magnets, and are respectively fixed to end faces in the axial direction of the rotor core 21. For example, the end surface fixing magnet 3 is fixed to the end surface in the axial direction of the rotor 2 by an adhesive or the like. The end surface fixed magnet 3 is magnetized in the circumferential direction and the axial direction. The end surface fixed magnet 3 has a plurality of surfaces in the axial direction, and a surface facing the rotor core 21 is referred to as a facing surface 32, does not face the rotor core 21, and is opposite to the facing surface 32 in the axial direction. The surface located at is called the exposed surface 35. The arrangement of the magnetic poles in the end face fixed magnet 3 will be described later.

{回転子2の構造}
図3は、図2に示す回転子2を軸方向から見た正面図である。図3に示すように、回転子2には、周方向に沿って磁石配置部22A〜22Hが形成される。図3の上方に、磁石配置部22Aが配置され、磁石配置部22Aから反時計回りの順に、磁石配置部22B〜22Hが配置される。
{Structure of rotor 2}
FIG. 3 is a front view of the rotor 2 shown in FIG. 2 as viewed from the axial direction. As shown in FIG. 3, magnet placement portions 22 </ b> A to 22 </ b> H are formed on the rotor 2 along the circumferential direction. The magnet arrangement part 22A is arranged above FIG. 3, and the magnet arrangement parts 22B to 22H are arranged in the counterclockwise order from the magnet arrangement part 22A.

磁石配置部22A〜22Hは、各々に配置される2つの永久磁石における磁極の向き以外については、同様の構造を有する。このため、磁石配置部22Aを例にして、磁石配置部の構造を説明し、その後、磁石配置部22A〜22Hの各々に配置される永久磁石の磁極の向きについて説明する。   Magnet arrangement | positioning parts 22A-22H have the same structure except the direction of the magnetic pole in the two permanent magnets arrange | positioned at each. For this reason, the magnet arrangement part 22A is taken as an example to describe the structure of the magnet arrangement part, and then the direction of the magnetic poles of the permanent magnets arranged in each of the magnet arrangement parts 22A to 22H is described.

図3に示す回転子2において、磁石配置部22Aには、回転子コア21を軸方向に貫通する2つの磁石挿入空間23が形成される。2つの磁石挿入空間23およびその断面形状は、回転軸αを通り、径方向に伸びる直線L1に関して線対称となる位置に形成される。すなわち、2つの磁石挿入空間23は、回転子2の軸方向から見てV字状となるように形成される。   In the rotor 2 shown in FIG. 3, two magnet insertion spaces 23 that penetrate the rotor core 21 in the axial direction are formed in the magnet arrangement portion 22 </ b> A. The two magnet insertion spaces 23 and the cross-sectional shape thereof are formed at positions that are line symmetric with respect to a straight line L1 that passes through the rotation axis α and extends in the radial direction. That is, the two magnet insertion spaces 23 are formed in a V shape when viewed from the axial direction of the rotor 2.

図3において、破線で示すブロック矢印は、磁石配置部22A〜22Hの各々に配置された永久磁石の着磁方向を示す。磁石配置部22Aにおいて、2つの永久磁石24Aは、N極が回転子コア21の外周面を向くようにそれぞれ配置される。同様に、磁石配置部22C,22E,22Gの各々において、2つの永久磁石24C、2つの永久磁石24E、及び2つの永久磁石24Gは、それぞれ、N極が回転子コア21の外周面を向くように配置される。一方、磁石配置部22B,22D,22F,22Hの各々において、2つの永久磁石24B、2つの永久磁石24D、2つの永久磁石24F、及び2つの永久磁石24Hは、それぞれ、S極が回転子コア21の外周面を向くように配置される。   In FIG. 3, the block arrow shown with a broken line shows the magnetization direction of the permanent magnet arrange | positioned in each of magnet arrangement | positioning part 22A-22H. In the magnet arrangement portion 22 </ b> A, the two permanent magnets 24 </ b> A are arranged such that the N pole faces the outer peripheral surface of the rotor core 21. Similarly, in each of the magnet arrangement portions 22C, 22E, and 22G, the two permanent magnets 24C, the two permanent magnets 24E, and the two permanent magnets 24G have their north poles facing the outer peripheral surface of the rotor core 21, respectively. Placed in. On the other hand, in each of the magnet arrangement portions 22B, 22D, 22F, and 22H, the two permanent magnets 24B, the two permanent magnets 24D, the two permanent magnets 24F, and the two permanent magnets 24H each have an S pole that is a rotor core. It arrange | positions so that the outer peripheral surface of 21 may be faced.

{端面固定磁石3の構造}
図4は、図2に示す端面固定磁石3を回転子2の軸方向から見た場合における端面固定磁石3の対向面32を示す図である。図4に示すように、端面固定磁石3は磁極31A〜31Hを有しており、この磁極31A〜31Hは対向面32に位置する。なお、図4において、磁極31A〜31Hを示す破線領域は、磁極31A〜31Hの大まかな範囲を示しており、磁極が破線領域内に限定されることを示すものではない。
{Structure of end face fixed magnet 3}
FIG. 4 is a diagram illustrating the facing surface 32 of the end surface fixed magnet 3 when the end surface fixed magnet 3 illustrated in FIG. 2 is viewed from the axial direction of the rotor 2. As shown in FIG. 4, the end surface fixed magnet 3 has magnetic poles 31 </ b> A to 31 </ b> H, and the magnetic poles 31 </ b> A to 31 </ b> H are located on the facing surface 32. In FIG. 4, broken line areas indicating the magnetic poles 31 </ b> A to 31 </ b> H indicate a rough range of the magnetic poles 31 </ b> A to 31 </ b> H, and do not indicate that the magnetic pole is limited to the broken line area.

以下に磁極配置の一例を挙げる。磁極31A,31C,31E,31GをN極とした場合、磁極31B,31D,31F,31HをS極として、各磁極が周方向に沿って交互に配置される。またN極・S極の磁極配置は上記に限定されるものではない。   An example of magnetic pole arrangement is given below. When the magnetic poles 31A, 31C, 31E, and 31G are N poles, the magnetic poles 31B, 31D, 31F, and 31H are S poles, and the magnetic poles are alternately arranged along the circumferential direction. Further, the arrangement of the N pole and S pole is not limited to the above.

図5は磁極の配置を図4とした場合に、回転子コア21から端面固定磁石3を軸方向に見たときの端面固定磁石3における磁束の向きを示す図である。図5に示すように、端面固定磁石3は、磁極31Bから、磁極31A及び31Cの各々に向かって周方向に着磁される。同様に、端面固定磁石3は、磁極31Dから磁極31C及び31Eの各々に向かって着磁され、磁極31Fから磁極31E及び磁極31Gの各々に向かって着磁され、磁極31Hから磁極31G及び磁極31Aの各々に向かって着磁される。つまり、端面固定磁石3において、対向面32に形成されたS極からN極に向かう磁束33が形成される。ここで述べる磁束33とは「磁束の向き」を指しており、磁束自体を表現するものではないが、模式的に磁束として表現している。   FIG. 5 is a diagram showing the direction of the magnetic flux in the end surface fixed magnet 3 when the end surface fixed magnet 3 is viewed in the axial direction from the rotor core 21 when the magnetic poles are arranged in FIG. 4. As shown in FIG. 5, the end face fixed magnet 3 is magnetized in the circumferential direction from the magnetic pole 31B toward each of the magnetic poles 31A and 31C. Similarly, the end face fixed magnet 3 is magnetized from the magnetic pole 31D toward each of the magnetic poles 31C and 31E, magnetized from the magnetic pole 31F toward each of the magnetic pole 31E and the magnetic pole 31G, and from the magnetic pole 31H to the magnetic pole 31G and the magnetic pole 31A. It is magnetized toward each of these. That is, in the end face fixed magnet 3, a magnetic flux 33 is formed from the south pole to the north pole formed on the facing face 32. The magnetic flux 33 described here refers to the “direction of the magnetic flux” and does not represent the magnetic flux itself, but is schematically represented as a magnetic flux.

図6は、図4に示す端面固定磁石3のA−A断面を示す図である。図6に示すように、磁束33は回転軸α方向に対して向きを変えながら、対向面32に沿って形成されたS極からN極に向かう。つまり磁束33は、端面固定磁石3内の対向面32を起点及び終点として、端面固定磁石3においてU字状の経路を形成する。   FIG. 6 is a view showing an AA cross section of the end surface fixed magnet 3 shown in FIG. 4. As shown in FIG. 6, the magnetic flux 33 changes from the S pole formed along the facing surface 32 toward the N pole while changing the direction with respect to the rotation axis α direction. That is, the magnetic flux 33 forms a U-shaped path in the end surface fixed magnet 3 with the opposing surface 32 in the end surface fixed magnet 3 as a starting point and an end point.

このように端面固定磁石3において、磁極31A〜31Hは対向面32側に形成されるため、磁極31A〜31Hと回転子コア21との間で磁束が形成される。一方、露出面35側には磁極が形成されないため、回転子コア21と露出面35との間で磁束は形成されない。   As described above, in the end face fixed magnet 3, the magnetic poles 31 </ b> A to 31 </ b> H are formed on the facing surface 32 side, so that magnetic flux is formed between the magnetic poles 31 </ b> A to 31 </ b> H and the rotor core 21. On the other hand, since no magnetic pole is formed on the exposed surface 35 side, no magnetic flux is formed between the rotor core 21 and the exposed surface 35.

端面固定磁石3は、例えば、以下のようにして製造される。最初に、図4に示すように、周方向に沿った磁束を形成する環状の極異方性磁石が製造される工程を記載する。具体的には、環状の極異方性磁石の金型に磁粉を充填し、金型の外周側の側面にコイルを配置する。コイルは、磁極31A〜31Hに対応する位置に配置される。その後、コイルにパルス電流を印加して磁場を発生させる。磁極31A〜31Hの位置に応じて、コイルに流れるパルス電流の向きが変更される。これにより、磁場の方向が周方向に沿って配向された環状の極異方性磁石が製造される。この時点では、環状の極異方性磁石の軸方向側の一方の端面(対向面35に相当)に、磁極31A〜31Hは形成されていない。   The end surface fixed magnet 3 is manufactured as follows, for example. First, as shown in FIG. 4, a process of manufacturing an annular polar anisotropic magnet that forms a magnetic flux along the circumferential direction will be described. Specifically, a magnetic powder is filled in a die of an annular polar anisotropic magnet, and a coil is arranged on the outer peripheral side surface of the die. The coil is disposed at a position corresponding to the magnetic poles 31A to 31H. Thereafter, a pulse current is applied to the coil to generate a magnetic field. The direction of the pulse current flowing through the coil is changed according to the positions of the magnetic poles 31A to 31H. Thereby, an annular polar anisotropic magnet in which the direction of the magnetic field is oriented along the circumferential direction is manufactured. At this time, the magnetic poles 31A to 31H are not formed on one end surface (corresponding to the facing surface 35) on the axial direction side of the annular polar anisotropic magnet.

次に、磁極31A〜31Hの形成工程を記載する。上記のように製造された極異方性磁石の軸方向における端面の上方に、コイルを配置する。コイルは、磁極31A〜31Hに対応する位置に配置される。配置されたコイルにパルス電流を印加する。磁極31A〜31Hの位置に応じて、コイルに流れるパルス電流の向きが変更される。これにより、磁極31A〜31Hを備える端面固定磁石3が製造される。   Next, a process for forming the magnetic poles 31A to 31H will be described. A coil is disposed above the end face in the axial direction of the polar anisotropic magnet manufactured as described above. The coil is disposed at a position corresponding to the magnetic poles 31A to 31H. A pulse current is applied to the arranged coil. The direction of the pulse current flowing through the coil is changed according to the positions of the magnetic poles 31A to 31H. Thereby, the end surface fixed magnet 3 provided with the magnetic poles 31A to 31H is manufactured.

ただし、端面固定磁石3を、上述した製造方法以外の方法により製造してもよい。すなわち、図5及び図6に示すような磁束33を有し、磁極31A〜31Hが対向面32に形成され、露出面35に磁極が形成されない端面固定磁石3を製造することができれば、端面固定磁石3の製造方法は特に限定されない。   However, you may manufacture the end surface fixed magnet 3 by methods other than the manufacturing method mentioned above. That is, if the end face fixing magnet 3 having the magnetic flux 33 as shown in FIGS. 5 and 6, the magnetic poles 31 </ b> A to 31 </ b> H are formed on the facing surface 32, and no magnetic pole is formed on the exposed surface 35 can be manufactured. The manufacturing method of the magnet 3 is not specifically limited.

{回転子2と端面固定磁石3との位置関係}
図7は、図3に示す回転子2の領域R1における拡大図である。図7に示すように、図3に示す回転子2における磁石配置部22Aと、図4に示す端面固定磁石3の磁極31Aとの位置関係を説明する。
{Positional relationship between rotor 2 and end face fixed magnet 3}
FIG. 7 is an enlarged view of the rotor 2 shown in FIG. 3 in the region R1. As shown in FIG. 7, the positional relationship between the magnet placement portion 22A in the rotor 2 shown in FIG. 3 and the magnetic pole 31A of the end surface fixed magnet 3 shown in FIG. 4 will be described.

2つの永久磁石24Aが、上述したように、磁石配置部22Aに形成された2つの磁石挿入空間23にそれぞれ挿入される。2つの永久磁石24Aは、N極が回転子コア21の外周面を向くように挿入される。図7に示す矢印は、2つの永久磁石24Aの各々の着磁方向を示す。   As described above, the two permanent magnets 24A are respectively inserted into the two magnet insertion spaces 23 formed in the magnet arrangement portion 22A. The two permanent magnets 24 </ b> A are inserted so that the N pole faces the outer peripheral surface of the rotor core 21. The arrows shown in FIG. 7 indicate the magnetization directions of the two permanent magnets 24A.

端面固定磁石3は、端面固定磁石3の対向面32が回転子コア21の軸方向における一方の端面に接触するようにして固定される。回転子2を軸方向から見た場合に、対向面32に形成されている磁極31Aが、磁石配置部22Aにおける2つの永久磁石24Aの間に位置するように配置される。また、端面固定磁石3の磁極31B〜31Hも同様に配置されるため、2つの永久磁石間に位置する端面固定磁石3の各磁極は、それぞれ磁石配置部における回転子コア21の外周面を向いている磁極と一致する。   The end surface fixed magnet 3 is fixed so that the facing surface 32 of the end surface fixed magnet 3 contacts one end surface in the axial direction of the rotor core 21. When the rotor 2 is viewed from the axial direction, the magnetic pole 31A formed on the facing surface 32 is arranged so as to be positioned between the two permanent magnets 24A in the magnet arrangement portion 22A. Further, since the magnetic poles 31B to 31H of the end face fixed magnet 3 are similarly arranged, each magnetic pole of the end face fixed magnet 3 positioned between the two permanent magnets faces the outer peripheral surface of the rotor core 21 in the magnet arrangement portion. It matches the magnetic pole.

{マグネットトルクの発生}
以下、図8を参照しながら、マグネットトルクについて説明する。
{Generation of magnet torque}
Hereinafter, the magnet torque will be described with reference to FIG.

図8は、埋込磁石型回転機100における磁束の流れを模式的に示す図である。図8において、端面固定磁石3の磁束の経路をわかりやすく示すために、軸方向における回転子2の一方の端面21Aのみを示している。また図8において、一部の磁石配置部及び永久磁石に対する符号の表示を省略している。以下、図8を参照しながら、端面固定磁石3の磁極31Aから固定子1及び回転子2を経由して、端面固定磁石3に戻るまでの磁束の経路を説明する。   FIG. 8 is a diagram schematically showing the flow of magnetic flux in the embedded magnet type rotating machine 100. In FIG. 8, only one end face 21 </ b> A of the rotor 2 in the axial direction is shown in order to easily show the path of the magnetic flux of the end face fixed magnet 3. Moreover, in FIG. 8, the display of the code | symbol with respect to a one part magnet arrangement | positioning part and a permanent magnet is abbreviate | omitted. Hereinafter, the path of the magnetic flux from the magnetic pole 31A of the end face fixed magnet 3 to the end face fixed magnet 3 via the stator 1 and the rotor 2 will be described with reference to FIG.

磁束51の一部は、磁極31Aから回転子2の磁石配置部22Aにおける2つの永久磁石24Aの間の領域に向かって流れる。ここで述べる磁束51、および後述する磁束52〜55は「磁束の向き」を指すものであり、磁束33と同様に、模式的に磁束として表現している。   A part of the magnetic flux 51 flows from the magnetic pole 31 </ b> A toward a region between the two permanent magnets 24 </ b> A in the magnet arrangement portion 22 </ b> A of the rotor 2. The magnetic flux 51 described here and the magnetic fluxes 52 to 55 described later indicate the “direction of the magnetic flux” and, like the magnetic flux 33, are schematically expressed as magnetic fluxes.

磁石配置部22Aにおいて、2つの永久磁石24AのN極が、回転子コア21の外周面を向くように配置されている。このため、磁束51は、2つの永久磁石24Aの間の領域から、固定子1に向かって流れる。以下、固定子1に向かって流れる磁束51を、磁束52と記載する。磁束52は、固定子1と回転子2との間のエアギャップを通り、固定子1のティース12に向かって流れる。その後、磁束52は、ティース12から固定子ヨーク11及び他のティース12を通り、固定子1と回転子2とのエアギャップを通り、回転子2に再び向かう。回転子2に再び向かう磁束52の一部は、磁石配置部22Bにおける2つの永久磁石24Bの間の領域に流れる。以下、固定子1から2つの永久磁石24Bの間の領域へ流れる磁束52を、磁束53と記載する。   In the magnet arrangement part 22 </ b> A, the N poles of the two permanent magnets 24 </ b> A are arranged so as to face the outer peripheral surface of the rotor core 21. For this reason, the magnetic flux 51 flows toward the stator 1 from the region between the two permanent magnets 24A. Hereinafter, the magnetic flux 51 flowing toward the stator 1 is referred to as a magnetic flux 52. The magnetic flux 52 flows through the air gap between the stator 1 and the rotor 2 and flows toward the teeth 12 of the stator 1. Thereafter, the magnetic flux 52 passes from the tooth 12 through the stator yoke 11 and the other teeth 12, through the air gap between the stator 1 and the rotor 2, and again toward the rotor 2. A part of the magnetic flux 52 heading again toward the rotor 2 flows in a region between the two permanent magnets 24B in the magnet arrangement portion 22B. Hereinafter, the magnetic flux 52 that flows from the stator 1 to the region between the two permanent magnets 24 </ b> B is referred to as a magnetic flux 53.

磁束53は、2つの永久磁石24Bの間の領域から、磁極31Bに向かって流れる。つまり、磁束51の一部は、磁極31A、磁石配置部22A、固定子1、磁石配置部22Bを経由して、磁極31Bに流れる磁束を形成する。同様に、端面固定磁石の磁極31C、31E、31Gから発する磁束の一部は、それぞれ、磁石配置部22C、22E、及び22Gを通る。そして、これらの磁束は、固定子1と、磁石配置部22B、22D、22F、および22Hのいずれかを経由して、端面固定磁石3に流れる磁束を形成する。   The magnetic flux 53 flows from the region between the two permanent magnets 24B toward the magnetic pole 31B. That is, a part of the magnetic flux 51 forms a magnetic flux that flows to the magnetic pole 31B via the magnetic pole 31A, the magnet arrangement portion 22A, the stator 1, and the magnet arrangement portion 22B. Similarly, part of the magnetic flux generated from the magnetic poles 31C, 31E, and 31G of the end face fixed magnet passes through the magnet arrangement portions 22C, 22E, and 22G, respectively. And these magnetic flux forms the magnetic flux which flows into the end surface fixed magnet 3 via the stator 1 and any one of magnet arrangement | positioning part 22B, 22D, 22F, and 22H.

{リラクタンストルクの発生}
以下、図9を参照しながら、埋込磁石型回転機100におけるリラクタンストルクの発生について説明する。その後、埋込磁石型回転機100が端面固定磁石3を備えることにより、リラクタンストルクの減少を抑制するメカニズムを説明する。
{Generation of reluctance torque}
Hereinafter, generation of reluctance torque in the interior magnet type rotating machine 100 will be described with reference to FIG. Then, the mechanism which suppresses the reduction | decrease in a reluctance torque by the embedded magnet type rotary machine 100 being provided with the end surface fixed magnet 3 is demonstrated.

図9は、図1に示すコイル13によって生ずる磁束の回転子2における流れを模式的に示す図である。以下、コイル13によって生ずる磁束を、固定子1で発生する磁束と表記する。図9は図3と同様に、軸方向から回転子2を見た正面図に相当する。また、図9において、磁石配置部22A〜22H及び磁石挿入空間23の符号の表示を省略している。   FIG. 9 is a diagram schematically showing the flow of the magnetic flux generated by the coil 13 shown in FIG. 1 in the rotor 2. Hereinafter, the magnetic flux generated by the coil 13 is referred to as magnetic flux generated in the stator 1. FIG. 9 corresponds to a front view of the rotor 2 viewed from the axial direction, as in FIG. Moreover, in FIG. 9, the display of the code | symbol of magnet arrangement | positioning parts 22A-22H and the magnet insertion space 23 is abbreviate | omitted.

図9において磁束61は、固定子1で発生する磁束のうち回転子2のq軸方向に流れる磁束であり、磁束62は、回転子2のd軸方向に流れる磁束である。   In FIG. 9, a magnetic flux 61 is a magnetic flux flowing in the q-axis direction of the rotor 2 among magnetic fluxes generated in the stator 1, and a magnetic flux 62 is a magnetic flux flowing in the d-axis direction of the rotor 2.

磁束61は、回転子2の軸方向から見たV字に沿って流れる。つまり、磁束61は、回転子2において、パーミアンスが大きい回転子コア21の部分(q軸)を流れる。具体的に述べると図9に示すように、例えば磁束61は、2つの永久磁石24Aで形成されるV字状の内側(図示なし)および外側の領域において、それぞれV字状に沿って流れる。   The magnetic flux 61 flows along a V shape viewed from the axial direction of the rotor 2. That is, the magnetic flux 61 flows through the portion (q-axis) of the rotor core 21 having a large permeance in the rotor 2. Specifically, as shown in FIG. 9, for example, the magnetic flux 61 flows along the V shape in the V-shaped inner side (not shown) and the outer region formed by the two permanent magnets 24 </ b> A.

一方で磁束62は、回転子2において各々V字状をなす永久磁石24A〜24Hの隣り合う一方の永久磁石同士を通るように流れる。具体的には図9に示すように、例えば、磁束62は、永久磁石24Aと永久磁石24Bとを通るように流れる。つまり、磁束62は、パーミアンスが小さい領域(d軸)を流れる。   On the other hand, the magnetic flux 62 flows so as to pass through one of the adjacent permanent magnets 24 </ b> A to 24 </ b> H each having a V shape in the rotor 2. Specifically, as shown in FIG. 9, for example, the magnetic flux 62 flows through the permanent magnet 24A and the permanent magnet 24B. That is, the magnetic flux 62 flows through a region (d-axis) where permeance is small.

磁束62は磁束61と比べて、回転子2においてパーミアンスが小さい領域(d軸)を流れる。先に述べたように、このd軸方向のインダクタンスの増加を抑制することで、d軸インダクタンスとq軸インダクタンスの差が大きくなり、結果、リラクタンストルクを大きくすることができる。   The magnetic flux 62 flows in a region (d-axis) in which the permeance is smaller in the rotor 2 than the magnetic flux 61. As described above, by suppressing the increase in inductance in the d-axis direction, the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance is increased, and as a result, the reluctance torque can be increased.

次に、埋込磁石型回転機100が端面固定磁石3を備えることにより、リラクタンストルクの減少を抑制することができる理由を説明する。   Next, the reason why the reduction of the reluctance torque can be suppressed by providing the embedded magnet type rotating machine 100 with the end surface fixed magnet 3 will be described.

特許文献1記載の埋込磁石型回転機のように、回転子2の軸方向における端面に永久磁石が固定され、軸方向においてこの永久磁石と対向し、かつ接触したパーミアンスが大きいロータヨークが配置された場合を考える。この場合、d軸方向に流れる磁束62は、図9に示す破線矢印に沿って流れるだけではなく、回転子2の軸方向端面に固定された永久磁石と、ロータヨークとを流れることになる。図9に示すように例えば磁束62は、V字状をなす2つの永久磁石24Bの間の領域から、端面に固定された永久磁石を通ってロータヨークへ流れる。ロータヨークへ流れた磁束62は、端面に固定された永久磁石を通り、2つの永久磁石24Aの間の領域に流れる磁束を形成する。   As in the embedded magnet type rotating machine described in Patent Document 1, a permanent magnet is fixed to the end face in the axial direction of the rotor 2, and a rotor yoke facing the permanent magnet in the axial direction and having a large permeance is disposed. Consider the case. In this case, the magnetic flux 62 flowing in the d-axis direction flows not only along the broken-line arrow shown in FIG. 9, but also flows through the permanent magnet fixed to the axial end surface of the rotor 2 and the rotor yoke. As shown in FIG. 9, for example, the magnetic flux 62 flows from the region between the two V-shaped permanent magnets 24B to the rotor yoke through the permanent magnets fixed to the end faces. The magnetic flux 62 that has flowed to the rotor yoke forms a magnetic flux that flows through a permanent magnet fixed to the end face and flows in a region between the two permanent magnets 24A.

このように従来の埋込磁石型回転機では、d軸方向に関して2つの磁気回路によって並列回路が形成され、この並列回路のパーミアンスは、2つの磁気回路の各々のパーミアンスよりも大きい。磁気回路全体のパーミアンスが大きくなると、d軸インダクタンスは増加するため、d軸方向のインダクタンスとq軸方向のインダクタンスとの差が小さくなる。この結果、従来の埋込磁石型回転機では、ロータヨークを設けることに伴ってリラクタンスが低下する。   Thus, in the conventional embedded magnet type rotating machine, a parallel circuit is formed by two magnetic circuits in the d-axis direction, and the permeance of the parallel circuit is larger than the permeance of each of the two magnetic circuits. As the permeance of the entire magnetic circuit increases, the d-axis inductance increases, so the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance decreases. As a result, in the conventional embedded magnet type rotating machine, the reluctance decreases with the provision of the rotor yoke.

しかし、本発明の埋込磁石型回転機100においては、ロータヨークを設ける必要がない。よって、上述のような並列回路が形成されないため、d軸方向のインダクタンスの増加が抑制される。結果、d軸方向のインダクタンスとq軸方向のインダクタンスの差が維持されるため、リラクタンストルクの低下を防ぐことができる。   However, in the embedded magnet type rotating machine 100 of the present invention, it is not necessary to provide a rotor yoke. Therefore, since the parallel circuit as described above is not formed, an increase in inductance in the d-axis direction is suppressed. As a result, since the difference between the inductance in the d-axis direction and the inductance in the q-axis direction is maintained, a decrease in reluctance torque can be prevented.

また、従来の埋込磁石型回転機では、回転子2のd軸方向におけるインダクタンスが増加する。インダクタンスの増加は、コイル13における電流と電圧との位相差を90°に近づける方向に働く。この結果、従来の埋込磁石型回転機では、力率が低下する。一方、埋込磁石型回転機100では、インダクタンスの増加が抑制されるため、従来の埋込磁石型回転機に比べて力率の低下が抑制される。   Further, in the conventional embedded magnet type rotating machine, the inductance of the rotor 2 in the d-axis direction increases. The increase in inductance acts in the direction in which the phase difference between the current and voltage in the coil 13 approaches 90 °. As a result, the power factor is reduced in the conventional embedded magnet type rotating machine. On the other hand, in the embedded magnet type rotating machine 100, since an increase in inductance is suppressed, a decrease in power factor is suppressed as compared with a conventional embedded magnet type rotating machine.

また、従来の埋込磁石型回転機では、回転子2の永久磁石24A〜24Hと、ロータヨークを通る磁束が短絡することがある。短絡した磁束は固定子1に向かわないため、従来の埋込磁石型回転機ではマグネットトルクは低下する。一方、本発明の埋込磁石型回転機100ではロータヨークが設けられないため、回転子2の永久磁石24A〜24Hとロータヨークとの間で磁束が短絡することが抑制される。従って本発明の埋込磁石型回転機100は、従来の埋込磁石型回転機に比べてマグネットトルクを有効に利用することができるため、高出力及び高効率で駆動することが可能となる。   In the conventional embedded magnet type rotating machine, the permanent magnets 24A to 24H of the rotor 2 and the magnetic flux passing through the rotor yoke may be short-circuited. Since the short-circuited magnetic flux does not go to the stator 1, the magnet torque decreases in the conventional embedded magnet type rotating machine. On the other hand, since the rotor magnet is not provided in the embedded magnet type rotating machine 100 of the present invention, the magnetic flux is prevented from being short-circuited between the permanent magnets 24A to 24H of the rotor 2 and the rotor yoke. Therefore, since the embedded magnet type rotating machine 100 of the present invention can use the magnet torque more effectively than the conventional embedded magnet type rotating machine, it can be driven with high output and high efficiency.

{変形例}
なお、上記実施の形態において、端面固定磁石3が環状の極異方性磁石である場合を説明したが、これに限られない。円弧形状の複数の極異方性磁石を環状に配列することにより、端面固定磁石3を構成してもよい。図10Aは、中心角が90度の円弧状の極異方性磁石61を示す図である。図10Bは、図10Aに示す極異方性磁石61におけるB−B断面図である。
{Modifications}
In addition, in the said embodiment, although the case where the end surface fixed magnet 3 was a cyclic | annular polar anisotropic magnet was demonstrated, it is not restricted to this. The end surface fixed magnet 3 may be configured by arranging a plurality of arc-shaped polar anisotropic magnets in an annular shape. FIG. 10A is a diagram showing an arc-shaped polar anisotropic magnet 61 having a central angle of 90 degrees. 10B is a BB cross-sectional view of the polar anisotropic magnet 61 shown in FIG. 10A.

図10Aに示すように、極異方性磁石61は、磁極61A〜61Cを有する。磁極61A〜61Cは、軸方向における回転子コア21の端面に対向する対向面65に位置する。磁束33が、磁極61Bから61Aに向かって形成され、磁極61Cから磁極61Aに向かって形成される。従って、磁束33は、極異方性磁石61の周方向に沿って流れる。図10Bに示すように、磁束33は周方向に沿って形成されるだけでなく、軸方向に関してU字を描くようにして形成される。従って、4つの極異方性磁石61を環状に配列することにより、図4及び図5に示す磁束33を形成する端面固定磁石3を構成することができる。   As shown in FIG. 10A, the polar anisotropic magnet 61 has magnetic poles 61A to 61C. The magnetic poles 61 </ b> A to 61 </ b> C are located on a facing surface 65 that faces the end surface of the rotor core 21 in the axial direction. A magnetic flux 33 is formed from the magnetic poles 61B toward 61A, and is formed from the magnetic pole 61C toward the magnetic pole 61A. Accordingly, the magnetic flux 33 flows along the circumferential direction of the polar anisotropic magnet 61. As shown in FIG. 10B, the magnetic flux 33 is formed not only along the circumferential direction but also in a U shape with respect to the axial direction. Therefore, by arranging the four polar anisotropic magnets 61 in an annular shape, the end face fixed magnet 3 that forms the magnetic flux 33 shown in FIGS. 4 and 5 can be configured.

また、極異方性磁石を用いることなく、端面固定磁石3を構成してもよい。例えば、端面固定磁石3は、直線状に着磁された永久磁石を複数用いてハルバッハ配列を形成することにより構成してもよい。図11は、ハルバッハ配列で構成した場合の端面固定磁石3の断面図である。図11に示す断面図は、図4に示すA−A断面図に対応する。   Moreover, you may comprise the end surface fixed magnet 3 without using a polar anisotropic magnet. For example, the end face fixed magnet 3 may be configured by forming a Halbach array using a plurality of linearly magnetized permanent magnets. FIG. 11 is a cross-sectional view of the end surface fixed magnet 3 when configured in a Halbach array. The cross-sectional view shown in FIG. 11 corresponds to the AA cross-sectional view shown in FIG.

図11に示すように、端面固定磁石3は、永久磁石71〜77を含む複数の永久磁石により構成される。永久磁石71〜77の各々における矢印は、着磁方向を示す。永久磁石は、それぞれ直線状に着磁される。永久磁石71は、磁極31Bから磁極31Cに向かう磁束33を形成するため、着磁方向が磁極31Bから磁極31Cに向く方向(図11では、左向き)となるように配置される。   As shown in FIG. 11, the end surface fixed magnet 3 is composed of a plurality of permanent magnets including permanent magnets 71 to 77. The arrows in each of the permanent magnets 71 to 77 indicate the magnetization direction. Each permanent magnet is magnetized linearly. Since the permanent magnet 71 forms a magnetic flux 33 from the magnetic pole 31B to the magnetic pole 31C, the permanent magnet 71 is arranged so that the magnetization direction is the direction from the magnetic pole 31B to the magnetic pole 31C (leftward in FIG. 11).

永久磁石72は、磁極31B(S極)に対応し、着磁方向が対向面32から露出面35に向く方向(図11では、下向き)となるように配置される。永久磁石73は、磁極31Bから磁極31Aに向かう磁束33を形成するため、着磁方向が磁極31Bから磁極31Aに向く方向(図11では、右向き)となるように配置される。なお、図示はしていないが、永久磁石72と永久磁石73との間には、右斜め下向きの磁束が形成される。換言すれば、永久磁石72の着磁方向と永久磁石73の着磁方向の間の経路を補完するように磁束が形成される。   The permanent magnet 72 corresponds to the magnetic pole 31B (S pole) and is arranged so that the magnetization direction is a direction (downward in FIG. 11) from the facing surface 32 toward the exposed surface 35. The permanent magnet 73 is arranged so that the magnetization direction is a direction (rightward in FIG. 11) from the magnetic pole 31B to the magnetic pole 31A in order to form the magnetic flux 33 from the magnetic pole 31B to the magnetic pole 31A. Although not shown in the figure, a magnetic flux obliquely downward to the right is formed between the permanent magnet 72 and the permanent magnet 73. In other words, the magnetic flux is formed so as to complement the path between the magnetization direction of the permanent magnet 72 and the magnetization direction of the permanent magnet 73.

永久磁石74は、磁極31A(N極)に対応し、着磁方向が露出面35から対向面32に向く方向(図11では、上向き)となるように配置される。永久磁石75は、磁極31Hから磁極31Aに向かう磁束33を形成し、着磁方向が磁極31Hから磁極31Aに向かう方向(図11では、左向き)となるように配置される。   The permanent magnet 74 corresponds to the magnetic pole 31A (N pole), and is arranged such that the magnetization direction is a direction (upward in FIG. 11) from the exposed surface 35 toward the facing surface 32. The permanent magnet 75 forms a magnetic flux 33 from the magnetic pole 31H to the magnetic pole 31A, and is arranged so that the magnetization direction is the direction from the magnetic pole 31H to the magnetic pole 31A (leftward in FIG. 11).

永久磁石76は、磁極31H(S極)に対応し、着磁方向が対向面32から露出面35に向く方向(図11では、下向き)となるように配置される。永久磁石77は、磁極31Hから磁極31Gに向かう磁束33を形成し、着磁方向が磁極31Hから磁極31Gに向く方向(図11では、右向き)となるように配置される。   The permanent magnet 76 corresponds to the magnetic pole 31H (S pole), and is arranged such that the magnetization direction is a direction (downward in FIG. 11) from the facing surface 32 toward the exposed surface 35. The permanent magnet 77 forms a magnetic flux 33 from the magnetic pole 31H toward the magnetic pole 31G, and is arranged so that the magnetization direction is a direction (rightward in FIG. 11) from the magnetic pole 31H toward the magnetic pole 31G.

このように、直線状に着磁された永久磁石を複数用いてハルバッハ配列を形成することにより、端面固定磁石3を構成することができる。なお、図11では、ハルバッハ配列の分割数が3である場合を示しているが、分割数は4以上であってもよい。ハルバッハ配列により端面固定磁石3を構成する場合、直線状に着磁された永久磁石の数は、分割数に応じて変化する。この構成を採用することにより、用途に応じて適宜変更可能であり、設計自由度が向上する。   Thus, the end surface fixed magnet 3 can be configured by forming a Halbach array by using a plurality of linearly magnetized permanent magnets. Although FIG. 11 shows a case where the number of divisions of the Halbach array is 3, the number of divisions may be 4 or more. When the end face fixed magnet 3 is configured by the Halbach array, the number of linearly magnetized permanent magnets changes according to the number of divisions. By adopting this configuration, it can be appropriately changed according to the application, and the degree of freedom in design is improved.

また、上記実施の形態において、端面固定磁石3が環状である場合を説明したが、これに限られない。端面固定磁石3における外周の形状及び内周の形状は、多角形であってもよい。つまり、端面固定磁石3は、軸方向における回転子2の端面に固定され、回転子2の端面側から磁束が流入するS極と、回転子2の端面側に向かって磁束が流出するN極と、S極からN極に向かう磁束とを有していればよい。   Moreover, in the said embodiment, although the case where the end surface fixed magnet 3 was cyclic | annular was demonstrated, it is not restricted to this. The shape of the outer periphery and the inner periphery of the end surface fixed magnet 3 may be polygonal. That is, the end surface fixed magnet 3 is fixed to the end surface of the rotor 2 in the axial direction, and the S pole from which the magnetic flux flows in from the end surface side of the rotor 2 and the N pole from which the magnetic flux flows out toward the end surface side of the rotor 2. And a magnetic flux from the S pole to the N pole.

また、上記実施の形態において、端面固定磁石3の全体が露出している例を説明したが、これに限られない。例えば、非磁性体からなる保持部材を用いて、端面固定磁石3の少なくとも一部を覆うようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the example in which the whole end surface fixed magnet 3 was exposed was demonstrated, it is not restricted to this. For example, you may make it cover at least one part of the end surface fixed magnet 3 using the holding member which consists of nonmagnetic materials.

図12は、保持部材4が装着された端面固定磁石3を示す図である。図12に示すように、保持部材4は、端面固定磁石3の周方向側の側面と、露出面35との一部を覆うように端面固定磁石3に装着される。保持部材4は、非磁性体で形成される。   FIG. 12 is a view showing the end surface fixed magnet 3 to which the holding member 4 is attached. As shown in FIG. 12, the holding member 4 is attached to the end surface fixed magnet 3 so as to cover a part of the side surface on the circumferential side of the end surface fixed magnet 3 and the exposed surface 35. The holding member 4 is made of a nonmagnetic material.

コイル13で生ずる磁束61は、この保持部材4を用いた場合であっても、保持部材4が非磁性体で形成されるため、上記実施の形態と同様に、リラクタンストルク及びマグネットトルクの低下を抑制することができる。また、端面固定磁石3とともに保持部材4を回転子コア21に固定することにより、端面固定磁石3の回転子2に対する固定強度を高めることができるとともに、端面固定磁石3が、回転子2から外れることを防ぐことができる。また、回転子2の回転により端面固定磁石3が破損した場合であっても、破損した端面固定磁石3の飛散を防ぐことができる。   Even when the holding member 4 is used, the magnetic flux 61 generated in the coil 13 is formed of a nonmagnetic material, so that the reluctance torque and the magnet torque are reduced as in the above embodiment. Can be suppressed. Further, by fixing the holding member 4 together with the end surface fixing magnet 3 to the rotor core 21, the fixing strength of the end surface fixing magnet 3 to the rotor 2 can be increased, and the end surface fixing magnet 3 is detached from the rotor 2. Can be prevented. Moreover, even if the end surface fixed magnet 3 is damaged by the rotation of the rotor 2, scattering of the damaged end surface fixed magnet 3 can be prevented.

また、上記実施の形態において、2つの端面固定磁石が、軸方向における回転子2の2つの端面の両方にそれぞれ固定される例を説明したが、これに限られない。この場合、1つの端面固定磁石が、軸方向における回転子2の2つの端面の一方のみに固定されていてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the two end surface fixed magnets were each fixed to both of the two end surfaces of the rotor 2 in an axial direction, it was not restricted to this. In this case, one end surface fixed magnet may be fixed to only one of the two end surfaces of the rotor 2 in the axial direction.

また、上記実施の形態において、埋込磁石型回転機100がインナーロータ型である例を説明したが、埋込磁石型回転機100は、回転子2が固定子1の外周側で回転するアウターロータ型であってもよい。   Further, in the above embodiment, an example in which the embedded magnet type rotating machine 100 is an inner rotor type has been described. However, the embedded magnet type rotating machine 100 is an outer rotor in which the rotor 2 rotates on the outer peripheral side of the stator 1. It may be a rotor type.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。   While the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

100 埋込磁石型回転機
1 固定子
2 回転子
3 端面固定磁石
4 保持部材
21 回転子コア
22A〜22H 磁石配置部
23 磁石挿入空間
24A〜24H,71〜77 永久磁石
31A〜31,61A〜61C 磁極
32 対向面
33,磁束(磁束の向き)
35 露出面
51〜55 磁束(磁束の向き)
61 極異方性磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Embedded magnet type rotary machine 1 Stator 2 Rotor 3 End surface fixed magnet 4 Holding member 21 Rotor core 22A-22H Magnet arrangement part 23 Magnet insertion space 24A-24H, 71-77 Permanent magnet 31A-31, 61A-61C Magnetic pole 32 Opposing surface 33, magnetic flux (direction of magnetic flux)
35 Exposed surfaces 51-55 Magnetic flux (direction of magnetic flux)
61 Polar anisotropic magnet

Claims (3)

固定子と、
前記固定子と同軸上に設けられ、埋込磁石を有する回転子と、
前記回転子の軸方向における少なくとも一方の端面に固定された端面固定磁石とを備え、
前記端面固定磁石は、
前記一方の端面に対向する面である対向面に配置される第1磁極と、
前記対向面において前記第1磁極に隣接して配置される第2磁極とを備え、
前記第1磁極から前記第2磁極に向かう磁束を形成する埋込磁石型回転機。
A stator,
A rotor provided coaxially with the stator and having an embedded magnet;
An end face fixing magnet fixed to at least one end face in the axial direction of the rotor,
The end face fixed magnet is:
A first magnetic pole disposed on a facing surface that is a surface facing the one end surface;
A second magnetic pole disposed adjacent to the first magnetic pole on the opposing surface;
An embedded magnet type rotating machine that forms a magnetic flux from the first magnetic pole toward the second magnetic pole.
請求項1に記載の埋込磁石型回転機であって、
前記端面固定磁石は、極異方性磁石で構成される埋込磁石型回転機。
The interior magnet type rotating machine according to claim 1,
The end face fixed magnet is an embedded magnet type rotating machine composed of a polar anisotropic magnet.
請求項1に記載の埋込磁石型回転機であって、
前記端面固定磁石は、
前記第1磁極を構成し、前記対向面から前記対向面と反対側の面に向かう方向に着磁された第1永久磁石と、
前記第2磁極を構成し、前記反対側の面から前記対向面に向かう方向に着磁された第2永久磁石と、
前記磁束を形成し、前記第1永久磁石から前記第2永久磁石に向かう方向に着磁された第3永久磁石とを有し、
前記第1永久磁石と、前記第2永久磁石と、前記第3永久磁石とは、ハルバッハ配列により配列される埋込磁石型回転機。
The interior magnet type rotating machine according to claim 1,
The end face fixed magnet is:
Constituting the first magnetic pole, a first permanent magnet magnetized in a direction from the facing surface toward the surface opposite to the facing surface;
A second permanent magnet constituting the second magnetic pole and magnetized in a direction from the opposite surface to the opposing surface;
A third permanent magnet that forms the magnetic flux and is magnetized in a direction from the first permanent magnet toward the second permanent magnet;
The first permanent magnet, the second permanent magnet, and the third permanent magnet are embedded magnet type rotating machines arranged in a Halbach array.
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