JP2017221024A - Rotor and rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転子および回転電機に関する。 The present invention relates to a rotor and a rotating electrical machine.
従来、特許文献1に記載されるように、回転子の外周面に爪部を有する複数の突極を周方向に沿って設け、隣り合う突極間に永久磁石を挿入してなる回転電機が知られている。永久磁石の内周面と、隣り合う突極間に形成される着座面との間には不可逆的に熱膨張可能な樹脂材が設けられている。樹脂材を加熱し、膨張させることで永久磁石を回転子の径方向における外側に向けて押圧する。永久磁石は爪部に押し付けられた状態に保たれることで、回転子に固定されている。 Conventionally, as described in Patent Document 1, there is provided a rotating electrical machine in which a plurality of salient poles having claw portions are provided along the circumferential direction on the outer circumferential surface of a rotor, and permanent magnets are inserted between adjacent salient poles. Are known. A resin material that is irreversibly thermally expandable is provided between an inner peripheral surface of the permanent magnet and a seating surface formed between adjacent salient poles. The permanent magnet is pressed toward the outside in the radial direction of the rotor by heating and expanding the resin material. The permanent magnet is fixed to the rotor by being kept pressed against the claw portion.
しかし、上記構成の場合、樹脂材の加熱の程度によっては、樹脂材の膨張量が変化するおそれがある。このため、回転子に対する永久磁石の取り付け位置にばらつきが生じるおそれがある。 However, in the case of the above configuration, the expansion amount of the resin material may change depending on the degree of heating of the resin material. For this reason, there exists a possibility that dispersion | variation may arise in the attachment position of the permanent magnet with respect to a rotor.
本発明の目的は、回転子に対する永久磁石の取り付け位置の精度を向上させることができる回転子および回転電機を提供することである。 The objective of this invention is providing the rotor and rotary electric machine which can improve the precision of the attachment position of the permanent magnet with respect to a rotor.
上記目的を達成し得る回転子は、外周面にその周方向に沿って等間隔に、かつ一体に設けられた複数の位置決め突部を有する回転子コアと、前記回転子コアの外周面において、その周方向に隣り合う前記位置決め突部の間の部分に取り付けられた保持突部と、前記回転子コアの外周面に設けられて、前記回転子コアの周方向において互いに隣り合う前記位置決め突部と前記保持突部との間に設けられた複数の永久磁石と、を備え、前記永久磁石は前記回転子コアの周方向において、前記位置決め突部および前記保持突起に当接していることを要旨とする。 The rotor capable of achieving the above object is a rotor core having a plurality of positioning projections provided integrally with the outer circumferential surface at equal intervals along the circumferential direction, and the outer circumferential surface of the rotor core, A holding projection attached to a portion between the positioning projections adjacent in the circumferential direction, and the positioning projections provided on the outer peripheral surface of the rotor core and adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core And a plurality of permanent magnets provided between the holding projections, and the permanent magnets are in contact with the positioning projections and the holding projections in the circumferential direction of the rotor core. And
上記構成によれば、回転子の周方向において、永久磁石は位置決め突部と保持突部との間に挟みこまれ、永久磁石は回転子に対して位置決めされる。このため、回転子コアの周方向における各永久磁石の回転子に対する取り付け位置のばらつきが抑制できる。また、回転子コアの周方向における永久磁石の位置ずれも抑制できる。したがって、永久磁石の回転子に対する取り付け位置精度が向上する。 According to the above configuration, in the circumferential direction of the rotor, the permanent magnet is sandwiched between the positioning protrusion and the holding protrusion, and the permanent magnet is positioned with respect to the rotor. For this reason, the dispersion | variation in the attachment position with respect to the rotor of each permanent magnet in the circumferential direction of a rotor core can be suppressed. Moreover, the position shift of the permanent magnet in the circumferential direction of the rotor core can be suppressed. Therefore, the mounting position accuracy of the permanent magnet with respect to the rotor is improved.
前記保持突部は、前記永久磁石の径方向外側の面に当接する第1の爪部を有し、前記位置決め突部は、前記永久磁石の径方向外側の面に当接する第2の爪部を有することが好ましい。 The holding projection has a first claw that contacts the radially outer surface of the permanent magnet, and the positioning projection is a second claw that contacts the radially outer surface of the permanent magnet. It is preferable to have.
上記構成によれば、回転子コアの周方向において永久磁石の両側部における外面には、第1の爪部および第2の爪部が、回転子コアの径方向において当接する。このため、回転子が回転子した際に生じる遠心力によって永久磁石が径方向外側に飛散することを抑制することができる。 According to the above configuration, the first claw portion and the second claw portion are in contact with the outer surfaces of the both sides of the permanent magnet in the circumferential direction of the rotor core in the radial direction of the rotor core. For this reason, it is possible to suppress the permanent magnets from being scattered radially outward due to the centrifugal force generated when the rotor is rotated.
前記回転子コアの外周面において、その周方向に隣り合う前記位置決め突部の間には、前記回転子コアの軸方向に沿って延びるコア溝部が設けられ、前記回転子コアの軸方向における一方の端面に当接する第1の基部、および前記保持突部として前記第1の基部の周縁部に設けられ、前記回転子コアの軸方向に沿って延びる複数の第1の脚部を有する第1の保持部材と、前記回転子コアの軸方向における他方の端面に当接する第2の基部および前記第2の基部の周縁部に設けられて前記回転子コアの軸方向に沿って延びる複数の第2の脚部を有する第2の保持部材と、を備えている。前記第1の脚部は、前記コア溝部に嵌められる挿入部と、前記挿入部が前記コア溝部に嵌められた状態において前記コア溝部から前記回転子コアの径方向外側に突出する突出部と、前記突出部の前記回転子コアの径方向における前記挿入部と反対側の側面に設けられ、前記第2の脚部が嵌められる溝部とを有し、前記永久磁石は、前記第1の基部および前記第2の基部によって前記回転子コアの軸方向において挟み込まれるとともに、前記突出部と前記位置決め突部によって前記回転子コアの周方向において挟みこまれることが好ましい。 On the outer peripheral surface of the rotor core, a core groove extending along the axial direction of the rotor core is provided between the positioning protrusions adjacent in the circumferential direction, and one of the rotor cores in the axial direction is provided. A first base that abuts the end surface of the first base, and a first protrusion having a plurality of first legs that are provided on the peripheral edge of the first base as the holding protrusion and extend along the axial direction of the rotor core. A plurality of first members extending along the axial direction of the rotor core, the second base portion being in contact with the other end surface in the axial direction of the rotor core, and a peripheral portion of the second base portion. And a second holding member having two legs. The first leg portion includes an insertion portion that is fitted into the core groove portion, and a protruding portion that protrudes radially outward of the rotor core from the core groove portion in a state where the insertion portion is fitted into the core groove portion, A groove portion that is provided on a side surface opposite to the insertion portion in the radial direction of the rotor core of the protrusion, and into which the second leg portion is fitted, and the permanent magnet includes the first base portion and It is preferable that the second base portion is sandwiched in the axial direction of the rotor core and that the projecting portion and the positioning projection are sandwiched in the circumferential direction of the rotor core.
上記構成によれば、回転子コアの軸方向において、永久磁石は第1の保持部材の第1の基部と第2の保持部材の第2の基部との間に挟み込まれている。また、永久磁石は、回転子コアの周方向において、第1の脚部におけるコア溝部の開口部分から回転子コアの径方向外側に突出する部分である突出部と、位置決め突部との間に挟みこまれる。このため、回転子コアの軸方向における永久磁石の回転子コアに対する取り付け位置のばらつき、および回転子コアの軸方向における取り付け位置のばらつきを抑制できる。 According to the above configuration, in the axial direction of the rotor core, the permanent magnet is sandwiched between the first base portion of the first holding member and the second base portion of the second holding member. In addition, the permanent magnet is disposed between the positioning protrusion and the protrusion that is a portion that protrudes radially outward of the rotor core from the opening of the core groove in the first leg in the circumferential direction of the rotor core. It is caught. For this reason, the dispersion | variation in the attachment position with respect to the rotor core of the permanent magnet in the axial direction of a rotor core and the dispersion | variation in the attachment position in the axial direction of a rotor core can be suppressed.
前記第2の脚部は、前記第1の脚部を前記回転子コアの径方向内側へ向けて弾性的に押圧することが好ましい。
第2の脚部を第1の脚部の溝部に挿入した場合、第2の保持部材を第1の保持部材に対して固定することができるが、第2の脚部が第1の脚部を弾性的に押圧することで第2の保持部材を第1の保持部材に対してより強く固定することができる。そのため、第1の保持部材の第1の基部および第2の保持部材の第2の基部の永久磁石に対する回転子コアの軸方向への位置ずれを抑制している状態をより維持することができる。
It is preferable that the second leg portion elastically presses the first leg portion toward a radially inner side of the rotor core.
When the second leg is inserted into the groove of the first leg, the second holding member can be fixed with respect to the first holding member, but the second leg is the first leg. By elastically pressing the second holding member, the second holding member can be more strongly fixed to the first holding member. Therefore, it is possible to further maintain a state in which the positional deviation in the axial direction of the rotor core with respect to the permanent magnets of the first base of the first holding member and the second base of the second holding member is suppressed. .
上記した回転子と、前記回転子の径方向において、前記回転子の外周面に対向する複数のティースとおよび前記ティースに巻回された巻線とを有するステータとを有し、複数の異なる相に対して各々複数の前記巻線が対応する回転電機を前提としている。前記位置決め突部を含む前記回転子コアは磁性体、前記保持部材は非磁性体であって、前記回転子の径方向において前記位置決め突部に対向する前記巻線と、前記回転子の径方向において前記保持突部に対向する前記巻線とが同一の相に対応し、それを含む前記同一の相の複数の前記巻線は直列に接続されていることが好ましい。 A plurality of different phases, comprising: the rotor described above; and a stator having a plurality of teeth facing the outer peripheral surface of the rotor and a winding wound around the teeth in the radial direction of the rotor. On the other hand, a rotating electrical machine to which each of the plurality of windings corresponds is assumed. The rotor core including the positioning protrusion is a magnetic body, the holding member is a non-magnetic body, the winding facing the positioning protrusion in the radial direction of the rotor, and the radial direction of the rotor It is preferable that the winding facing the holding projection corresponds to the same phase, and the plurality of windings of the same phase including the winding are connected in series.
上記構成の回転子を回転電機に適用した場合、次のようなことが懸念される。回転子コアの径方向において位置決め突部に対向する相と、回転子コアの径方向において保持突部に対向する相とが、同一の相となる場合がある。その場合、磁性体である位置決め突部53が磁気抵抗として作用し、回転子コアの径方向において位置決め突部に対向する相の巻線付近における表面磁束密度分布に乱れが生じる。そのため、各相の各巻線のそれぞれに生じる誘起電圧に位相差が生じるおそれがある。
When the rotor having the above configuration is applied to a rotating electrical machine, there are concerns about the following. The phase that faces the positioning protrusion in the radial direction of the rotor core and the phase that faces the holding protrusion in the radial direction of the rotor core may be the same phase. In that case, the
その点、上記構成では、各同一の相の巻線を直列に接続している。各相の各巻線で発生する誘起電圧を合成し、平均化することで各相の各巻線に発生する誘起電圧の位相差をなくすことができる。つまり、同一の相の巻線の磁気的に不安定な状態を解消できる。したがって、回転子を円滑に回転させることができる。 In that respect, in the above configuration, the windings of the same phase are connected in series. By synthesizing and averaging the induced voltage generated in each winding of each phase, the phase difference of the induced voltage generated in each winding of each phase can be eliminated. That is, the magnetically unstable state of windings of the same phase can be eliminated. Therefore, the rotor can be smoothly rotated.
前記回転電機は、3相ブラシレスモータであってもよい。 The rotating electrical machine may be a three-phase brushless motor.
本発明の回転子および回転電機によれば、回転子に対する永久磁石の取り付け位置の精度を向上させることができる。 According to the rotor and the rotating electrical machine of the present invention, it is possible to improve the accuracy of the attachment position of the permanent magnet with respect to the rotor.
以下、回転電機をインナーロータ型の3相ブラシレスモータに具体化した一実施の形態を説明する。本例の回転電機は、たとえば車両に搭載され、ステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられる。 Hereinafter, an embodiment in which the rotating electrical machine is embodied as an inner rotor type three-phase brushless motor will be described. The rotating electrical machine of this example is mounted on a vehicle, for example, and used as a drive source of an electric power steering device that assists steering operation.
図1に示すように、回転電機10は、有底円筒状のケース20、およびケース20の開口部を塞ぐ蓋70を備えている。ケース20の内周面には円筒状のステータ30が固定されている。ステータ30は円筒状のステータコア31と、ステータコア31の軸方向における両端にそれぞれ設けられた2つのインシュレータ35と、これらインシュレータ35を介してステータコア31に巻回された複数の巻線36を備えている。
As shown in FIG. 1, the rotating
ステータコア31は複数の円板状の電磁鋼板をその軸方向に沿って積層することにより構成されている。
ステータ30には、円筒状の回転子50が径方向において隙間をあけて設けられている。回転子50の内周には出力軸71が嵌合されている。出力軸71は回転子50を貫通している。出力軸71の両端部はケース20の内底部および蓋70の内部にそれぞれ設けられている2つの軸受72、73を介して回転可能に支持されている。
The
The
インシュレータ35は絶縁性を有する樹脂材料により形成されている。インシュレータ35は、巻線36がステータコア31に直接接触することを抑制するものである。
ステータ30の蓋70側の端部には、樹脂により形成された円板状のホルダ80が設けられている。ホルダ80には、複数のバスバー81が保持されている。各バスバー81には各相の巻線36が接続される。各相の巻線36には、各バスバー81を介して3相交流電力が供給される。
The
A disc-shaped
図2に示すように、ステータコア31はケース20の内周面に固定された円筒部32と、円筒部32の内周面に設けられて、その径方向内側に向かって放射状に延びる複数(本実施の形態では、12個)のティース33とを有している。各ティース33の径方向内側の先端には、回転子50の周方向において互いに反対側に延出される延出部33aが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
各ティース33には、インシュレータ35を介して巻線36が集中巻にて巻回されている。尚、回転子50の周方向に隣り合う巻線36間には、合成樹脂製の絶縁部材37が介在されている。絶縁部材37により、回転子50の周方向に隣り合う巻線36間の絶縁が確保されている。
A winding 36 is wound around each
次に回転電機10における各巻線36の結線方法について説明する。
図2に示されるように、回転電機10は10極3相12コイルの3相ブラシレスモータである。各相(U相、V相、W相)には、4つの巻線36が対応している。ここでは、各相の4つの巻線36を、それぞれの相を示すアルファベット(U、V、W)に1〜4の番号を付すことにより区別する。各相の4つの巻線36において、1番の巻線36と3番の巻線36および2番の巻線36と4番の巻線36はステータ30の径方向において互いに対向する位置に設けられている。
Next, a method for connecting the
As shown in FIG. 2, the rotating
図5(a)に示すように、各相の巻線36は、各バスバー81を介して、スター結線されている。同一の相の巻線36群は直列に接続されている。一例としてU相の4つの巻線36群の接続方法を説明する。
As shown in FIG. 5A, the
図5(b)に示すように、ステータ30の周方向において、隣り合う2つの巻線36(U1、U2)の第1の端部同士が接続されている。同じく2つの巻線36(U3、U4)の第1の端部同士が接続されている。また、U2およびU32の第2の端部同士が接続されている。U1およびU4の第2の端部はそれぞれ3相交流電源に接続される。V相およびW相の巻線36群も同様に直列に接続されている。
As shown in FIG. 5B, in the circumferential direction of the
次に回転子50の構成について説明する。
図3(a)に示すように、回転子50は磁性体である回転子コア51、複数の永久磁石55(本実施の形態ではN極5個、S極5個の計10個)、合成樹脂製の第1の保持部材57、および第2の保持部材58を有している。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 3A, the
回転子コア51の外周面には、永久磁石55と同数の当接面52aが設けられることにより、多角錐柱状をなしている。当接面52aには永久磁石55が配置される。また、回転子コア51の外周面において、その周方向において互いに隣り合う2つの当接面52aの境界部分(合計10箇所)には、コア溝部54、および2つを1組とする位置決め突部53が回転子コア51の周方向において交互に設けられている。
The outer peripheral surface of the
永久磁石55は、矩形板状をなしている。永久磁石55において、回転子コア51の当接面52aに接触する側の側面である内面55aは平面である。永久磁石55の内面55aと反対側の側面である外面55bは、回転子コア51の周方向に沿って湾曲する曲面である。永久磁石55の厚みは、永久磁石55の回転子コア51の周方向における中央部分から両端部分へ向かうにつれて徐々に薄くなる。永久磁石55の縦(回転子コア51の軸方向)および横(回転子コア51の周方向)の長さは、当接面52aの縦および横の長さと同じである。
The
コア溝部54は、回転子コア51の軸方向における全長に亘って延びている。
位置決め突部53は回転子コア51と一体的に設けられている。各組の2つの位置決め突部53は回転子コア51の軸方向に沿って並んでいる。この各組の2つの位置決め突部53は、当接面52aに配置された永久磁石55の軸方向における長さの中点を基準として2つに分けた部位のそれぞれに対応するように設けられている。
The
The
図4に示すように、位置決め突部53は第2の突出部53aと2つの第2の爪部53bを有している。第2の突出部53aは、回転子コア51の周方向において互いに隣り合う2つの当接面52aの境界部分から径方向外側へ向けて突出している。また、第2の突出部53aは、回転子コア51の周方向において、当接面52aに配置された永久磁石55と接触する2つの面53cを有している。第2の爪部53bは、第2の突出部53aの先端から周方向に沿って互いに反対側へ向けて延出している。これら第2の爪部53bは回転子コア51の径方向において、回転子コア51の外周面(より正確には当接面52a)に対向している。
As shown in FIG. 4, the
第1の保持部材57は、軸方向において回転子コア51と対向する円板状の第1の基部57aと、コア溝部54と同数(本例では5つ)の第1の脚部57bとを有している。
第1の基部57aの外径は、回転子コア51の径方向における位置決め突部53の先端を含む仮想円筒の外径と同等に設定されている。
The first holding
The outer diameter of the
各第1の脚部57bは、第1の基部57aにおける回転子コア51側の側面に設けられている。各第1の脚部57bは、第1の保持部材57の第1の基部57aの周方向において等間隔に設けられている。各第1の脚部57bは回転子コア51の周方向において、各コア溝部54の位置に対応している。各第1の脚部57bは、回転子コア51の軸方向に沿って延出している。各第1の脚部57bの回転子コア51の軸方向における長さは、回転子コア51のコア溝部54の軸方向における長さと同等である。
Each
図4に示すように、第1の脚部57bは、第1の突出部57dと、挿入部57cと、2つの第1の爪部57fを有している。
挿入部57cは第1の基部57aの径方向における第1の突出部57dよりも内側の部分であって、コア溝部54に嵌められる部分でもある。挿入部57cはコア溝部54の溝形状に対応する外形形状を有している。挿入部57cとコア溝部54との間の凹凸関係により、回転子コア51の径方向における挿入部57cの抜け止めがなされる。
As shown in FIG. 4, the
The
第1の突出部57dは、挿入部57cをコア溝部54に嵌めた状態において、コア溝部54の開口部分から回転子コア51の径方向外側に向けて延出する部分である。第1の突出部57dは、永久磁石55の回転子コア51の周方向における側面と当接する2つの面57gを有している。
The first projecting
また、第1の脚部57b(より正確には第1の突出部57d)の回転子コア51の径方向における外周面には第1の溝部57eが設けられている。第1の溝部57eは、第1の脚部57bの回転子コア51の軸方向における全長に亘って設けられている。回転子コア51の軸方向からみて、第1の保持部材57は円弧状の曲面をなしている。
A
2つの第1の爪部57fは、第1の脚部57b(より正確には第1の突出部57d)の径方向外側の先端部分において、回転子コア51の周方向に沿って互いに反対側へ向けて張り出している。2つの第1の爪部57fは回転子コア51の径方向において、回転子コア51の外周面(より正確には当接面52a)に対向している。
The two
図3(a)に示すように、第2の保持部材58は、軸方向において回転子コア51と対向する円板状の第2の基部58aと、第1の溝部57eと同数(本例では5つ)の第2の脚部58bを有している。
As shown in FIG. 3A, the number of the
第2の基部58aの外径は、回転子コア51の径方向における位置決め突部53の先端を含む仮想円筒の外径と同等に設定されている。
各第2の脚部58bは、第2の保持部材58の第2の基部58aにおける回転子コア51側の側面に設けられている。各第2の脚部58bは、第2の基部58aの周方向において等間隔に設けられている。各第2の脚部58bは回転子コア51の周方向において、各第1の溝部57eの位置に対応している。各第2の脚部58bは、回転子コア51の軸方向に沿って延出している。各第2の脚部58bの軸方向における長さは、第1の溝部57eの回転子コア51の軸方向における長さと同等である。回転子コア51の軸方向からみて、第2の脚部58bの形状は、第1の溝部57eにほぼぴったり嵌まる半円形状、具体的には第1の溝部57eに対して若干拡大された相似の半円形状をなしている。
The outer diameter of the
Each
次に、回転子50の組み立て方法を説明する。
回転子50は、永久磁石55への仮着磁工程、組み付け工程、永久磁石55への本着磁工程を経て組み立てられる。
Next, a method for assembling the
The
仮着磁工程では、着磁前の永久磁石55の内面55aが回転子コア51に対して若干の吸引力を発揮する程度に着磁される。
組み付け工程では、仮着磁工程を経た永久磁石55の内面55aを回転子コア51の当接面52aに接触させつつ、回転子コア51の周方向において、永久磁石55を位置決め突部53へ向けてスライドさせ、位置決め突部53の第2の爪部53bと当接面52aとの間に押し込む。これに伴い、回転子コア51の周方向における永久磁石55の側面(図4中の右側面)が第2の突出部53aの面53cに当接することにより、永久磁石55は、回転子コア51の周方向において位置決めされる。また、永久磁石55を第2の爪部53bと当接面52aとの間に押し込む際、第2の爪部53bの回転子コアの径方向内側の面と永久磁石55の外面55bとは互いに摺動する。永久磁石55(図4中の右側面)は、永久磁石55を第2の爪部53bと当接面52aとの間に押しこんだ際、第2の爪部53bからの反力により、当接面52aに押し付けられる。
In the temporary magnetization process, the
In the assembly process, the
永久磁石55において、第2の爪部53bと当接面52aとの間に押し込まれた部分は、第2の爪部53bと当接面52aとによって厚み方向において挟み込まれた状態に保持される。また、永久磁石55の内面55aは仮着磁されている。このため、当接面52aに吸着される。このため、回転子コア51に対する永久磁石55の位置決め状態が保たれる。同様にして、全ての永久磁石55を上記の位置決め状態で各当接面52aに取り付ける。
In the
次に、回転子コア51に対して第1の保持部材57を組み付ける。
第1の保持部材57の各第1の脚部57bの位置を回転子コア51の各コア溝部54に合わせた状態で、第1の保持部材57を回転子コア51にその軸方向に沿って近接させる。すると、第1の保持部材57の第1の脚部57bはその先端から回転子コア51のコア溝部54に対して摺動しながら案内されるかたちでコア溝部54に徐々に嵌まっていく。また、この時、第1の脚部57bは回転子コア51の周方向において隣り合う2つの永久磁石55を、互いに反対側へ押しのけるかたちで、永久磁石55に対して摺動する。やがて第1の保持部材57の第1の基部57aが、その軸方向において回転子コア51および永久磁石55に対して当接する。このタイミングで挿入部57cのコア溝部54に対する挿入が完了する。尚、挿入部57cをコア溝部54に嵌める際、第1の脚部57bの第1の爪部57fは、永久磁石55の回転子コア51の径方向における外面55bに対して摺動しつつ、当接面52aから離れる方向へ向けて若干弾性変形する。コア溝部54に対する挿入部57cの挿入が完了した状態において、第1の爪部57fは永久磁石55の外面55bに接触した状態に保たれる。永久磁石55(図4中の左側部)は、第1の爪部57fの弾性力によっても当接面52aに押し付けられる。また、回転子コア51の周方向において、永久磁石55は第1の突出部57dによって、第2の突出部53aに向けて押圧された状態に保たれる。
Next, the first holding
In a state where the positions of the
その後、回転子コア51の軸方向において、第2の保持部材58を第1の保持部材57の取り付け方向と反対側から回転子コア51に近接させる。すると、第2の保持部材58の第2の脚部58bはその先端から、第1の保持部材57の第1の溝部57eに対して摺動しながら案内されるかたちで、第1の溝部57eに徐々に嵌まっていく。このとき、各第2の脚部58bは、第2の基部58aの径方向における内側に向けてわずかに弾性変形する。やがて第2の基部58aがその軸方向において回転子コア51、第1の保持部材57の第1の脚部57b、および永久磁石55に当接する。このタイミングで第2の脚部58bの第1の溝部57eに対する挿入が完了する。第1の溝部57eに対する第2の脚部58bの挿入が完了した状態において、第2の脚部58bは第1の溝部57eの全体に亘って隙間なく接触した状態に保たれる。各第1の脚部57bは、各第2の脚部58bの弾性力により回転子コア51の径方向における内側へ向けて押圧された状態に維持される。また、第2の脚部58bにおける回転子コア51の径方向外側の面は、第1の保持部材57の第1の脚部57bにおける回転子コア51の径方向外側の面に対してほぼ面一(段差のない状態)となる。
Thereafter, in the axial direction of the
図3(b)に示されるように、最後に、本着磁工程では、仮着磁された永久磁石55、第1の保持部材57、第2の保持部材58を回転子コア51に対して組み付けた状態で、永久磁石55を本着磁する。具体的には、各永久磁石55の外面55bが、回転子コア51の周方向において、交互にN極およびS極となるように着磁する。永久磁石55の本着磁が終われば、回転子50の組み立てが完了となる。
As shown in FIG. 3B, finally, in the main magnetization process, the temporarily magnetized
以上詳述したように、本実施の形態にかかる回転子50および回転電機10によれば、次の作用および効果が得られる。
(1)回転子50の組み立て時、回転子50の周方向において、永久磁石55は位置決め突部53の第2の突出部53aと第1の脚部57bにおける第1の突出部57dとの間に挟みこまれる。このため、回転子コア51の周方向における永久磁石55の回転子50に対する取り付け位置のばらつきが抑制できる。また、回転子50の組み立て後、回転子コア51の周方向における永久磁石55の位置ずれも抑制される。したがって、永久磁石55の回転子50に対する取り付け位置精度が向上する。
As described in detail above, according to the
(1) When the
(2)また、回転子50の組み立て時、回転子コア51の軸方向において、永久磁石55は第1の保持部材57の第1の基部57aと第2の保持部材58の第2の基部58aとの間に挟み込まれる。このため、回転子コア51の軸方向における永久磁石55の回転子コア51に対する取り付け位置のばらつきが抑制される。また、回転子50の組み立て後、回転子コア51の軸方向における位置ずれも抑制できる。
(2) When the
(3)また、回転子50の組み立て時、永久磁石55において、回転子コア51の周方向における両側部の外面は、第2の爪部53bおよび第1の爪部57fによって、回転子コア51の当接面52aに押し付けられる。このため、回転子コア51の径方向における永久磁石55の回転子コア51に対する取り付け位置のばらつきが抑制される。また、回転子50の組み立て後、永久磁石55の回転子50に対する径方向への位置ずれを抑制する。また、回転子50の回転時に生じる遠心力によって、永久磁石55が径方向外側に飛散することも抑制される。
(3) Further, when the
(4)第2の脚部58bは第1の溝部57eを介して第1の脚部57bを回転子コア51の径方向内側に向けて弾性的に押圧する。図4の矢印F1にて示すように、第2の脚部58bが第1の脚部57bを回転子コア51の径方向内側に押す力(弾性力)は、第1の溝部57eの円弧面状の輪郭に沿って放射状に伝わる。この押圧する力は、第1の突出部57dを介して、回転子コア51の周方向における永久磁石55の側面を押圧する力(図4中の矢印F2)として作用する。これにより、永久磁石55は位置決め突部53の第2の突出部53aへ向けて、より強く押圧される。すなわち、回転子コア51の周方向において、永久磁石55は回転子コア51に対してより強く固定される。また、同様にして、矢印F1にて示す押圧する力は、第1の爪部57fを介して、回転子コア51の径方向における永久磁石55の外面55bを押圧する力(図4中の矢印F3)として作用する。これにより、永久磁石55は回転子コア51の当接面52aに向けて、より強く押圧される。すなわち、回転子コア51の径方向において、永久磁石55は回転子コア51に対してより強く固定される。したがって、回転子50の組み立て後、永久磁石55の回転子50に対する周方向および径方向への位置ずれを抑制できる。
(4) The
(5)各組の2つの位置決め突部53は、永久磁石55の軸方向における長さの中点を基準として分けた部位のそれぞれに1組ずつ設けられている。このため、回転子50の組み立て時において、永久磁石55を取り付ける際、永久磁石55が位置決め突部53を基点として回転することを抑制することができる。
(5) One set of the two
(6)回転子50を回転電機10に適用した場合、次のようなことが懸念される。すなわち、回転子コア51の周方向において、磁性体である回転子コア51に一体的に設けられている5つの位置決め突部53と、非磁性体である第1の保持部材57の第1の脚部57bとが等間隔に設けられている。そのため、回転子コア51の径方向において位置決め突部53と第1の保持部材57の第1の脚部57bとが互いに対向する。つまり、回転子コア51の径方向において位置決め突部53が対向する相と、第1の保持部材57の第1の脚部57bと回転子コア51の径方向において対向する相とが、同一の相となる。たとえば図2に示されるように、回転子コア51の径方向において対向する位置にある同一の相の2つの巻線36(たとえばU1、U3)の間に、磁性体である位置決め突部53および非磁性体である第1の保持部材57の第1の脚部57bが配置される。このため、磁性体である位置決め突部53が磁気抵抗として作用し、位置決め突部53と回転子コア51の径方向において対向する位置に設けられている相の巻線36(図2中のU1)付近における表面磁束密度分布に乱れが生じる。そのため、図6のグラフに一例を示すように、U相の各巻線36(U1、U2、U3、U4)のそれぞれに生じる誘起電圧に位相差が生じ、回転子50の円滑な回転を妨げてしまうおそれがある。V相およびW相も同様である。
(6) When the
その点、本実施の形態によれば、同一の相の4つの巻線36は直列に接続されている。図6のグラフに太実線で示すように、各相の4つの巻線36を直列に接続することで、各相の4つの巻線36のそれぞれに発生する位相差のある誘起電圧が合成される。このため、各相に発生する誘起電圧の位相差を解消することができる。したがって、回転子50を円滑に回転させることができる。
In that respect, according to the present embodiment, the four
(7)永久磁石を回転子に組み付ける方法として、回転子コアの外周面に設けられた複数の突極間に、永久磁石を圧入する方法も考えられる。しかし、この方法の場合、磁石を取り付ける際、回転子コアの周方向において、突極間と磁石との位置を厳密に管理する必要がある。回転子コアの軸方向において、永久磁石が突極と当接するおそれがあるからである。 (7) As a method of assembling the permanent magnet to the rotor, a method of pressing the permanent magnet between the plurality of salient poles provided on the outer peripheral surface of the rotor core is also conceivable. However, in the case of this method, when the magnet is attached, it is necessary to strictly manage the positions between the salient poles and the magnet in the circumferential direction of the rotor core. This is because the permanent magnet may come into contact with the salient pole in the axial direction of the rotor core.
この点、本例の回転子50の組み立て方法によれば、永久磁石55の内面55aを回転子コア51の当接面52aに接触させつつ、回転子コア51の周方向にスライドさせて永久磁石55の周方向における側面を位置決め突部53に押し付ける。これにより永久磁石55は回転子コア51の周方向において容易に位置決めされる。このため、永久磁石55を回転子コア51に組み付ける際に、永久磁石55を回転子コア51との位置を厳密に管理する必要はない。したがって、回転子50の製造効率が向上する。
In this regard, according to the method of assembling the
尚、本実施の形態は、技術的に矛盾が生じない範囲で以下のように変更してもよい。
・本実施の形態において、第1の保持部材57および第2の保持部材58の材質は弾性変形可能な非磁性体であれば、適宜変更してもよい。例えば、アルミニウムやステンレス等の金属で構成されていてもよい。
Note that the present embodiment may be modified as follows within a technically consistent range.
-In this Embodiment, if the material of the
・本実施の形態において、回転子コア51の周方向において隣り合う2つの当接面52a、52aの境界部分に設ける位置決め突部53の数は製品仕様によって適宜変更してもよい。例えば、2つの当接面52a、52aの境界部分において、位置決め突部53を回転子コア51の軸方向に沿って1つ以上設ければよい。そのようにすれば、回転子コアの周方向において永久磁石を位置決めすることができる。
In the present embodiment, the number of
・本実施の形態では、第2の保持部材58の第2の脚部58bが第1の溝部57eの全長に亘って挿入されているが、これに限らない。すなわち、第2の基部58aが回転子コア51の軸方向における面と当接した際に、第2の脚部58bが第1の基部57aに当接しなくてもよい。このようにしても、第2の保持部材58を第1の保持部材57に取り付けることができる。
In the present embodiment, the
・また、回転子50として、第2の保持部材58を割愛した構成を採用してもよい。その場合でも、第1の保持部材57の第1の脚部57bと、位置決め突部53との間で永久磁石55が保持される。さらにこの場合、第1の保持部材57として、第1の基部57aを割愛した構成を採用してもよい。この場合も第1の保持部材57における第1の脚部57bと位置決め突部53との間にて永久磁石55を回転子50に対して保持することができる。
In addition, a configuration in which the second holding
・また、第1の保持部材57の構成として、2つの第1の爪部57fおよび2つの第2の爪部53bを割愛した構成を採用してもよい。この場合でも、位置決め突部53の第2の突出部53aと、第1の脚部57bの第1の突出部57dとの間に永久磁石55が挟みこまれる。このため、回転子コア51の周方向における永久磁石55の側面と、第1の突出部57dの面57gおよび第2の突出部53aの面53cとの間で摩擦が生じる。すなわち、回転子コア51の周方向および軸方向における永久磁石55の位置ずれを抑制することができる。また、第1の爪部57fまたは第2の爪部53bを割愛した構成としてもよい。
Further, as the configuration of the first holding
・本実施の形態では、第1の保持部材57の第1の溝部57eは円弧状の溝としているが、これに限らず、たとえば、矩形の溝であってもよい。ただし、第2の保持部材58の第2の脚部58bの外径形状は、第1の溝部57eに対応する四角柱状に設ける。
In the present embodiment, the
・本実施の形態では、3相10極12スロットのブラシレスモータを例に説明していたが、これに限らない。たとえば、図7に示すように、3相16極18スロットブラシレスモータであってもよい。(本実施の形態と比較して永久磁石55および巻線36が6個ずつ増える。巻線36については、各相2個ずつ巻線36が増える。具体的な一例としては、U相ではU5およびU6の巻線36が増える。V相およびW相も同様である。)ただし、永久磁石55および巻線36の数の変更に伴い、回転子コア51の位置決め突部53および当接面52a、ならびに第1の保持部材57の第1の脚部57bの数等を適宜変更する。
In the present embodiment, a brushless motor having three phases, 10 poles and 12 slots has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, it may be a three-phase 16-pole 18-slot brushless motor. (Compared with the present embodiment, the number of
図7に示すように、たとえば、永久磁石を16個使用する場合には、位置決め突部53の周方向における両側に異なる磁極(N極およびS極)が、周方向における第1の保持部材57の第1の脚部57bの両側には同じ磁極(N極またはS極)が位置するように、永久磁石55を配置してもよい。その場合、回転子コア51の周方向において、各永久磁石55の磁性は2つずつ交互に異なる。また、図7に示すように、回転子コア51の周方向において、同一の相の巻線36を120度毎に分けて設けてもよい。この場合も、同一の相の6つの巻線36を直列に接続することが好ましい。本実施形態と同様に、回転子コア51の径方向において、同一の相が対向する位置に磁気抵抗となりうる位置決め突部53と、第1の保持部材57の第1の脚部57bが設けられることになるため、同一の相の6つの巻線36を直列に接続することで、同一の相の各巻線36で発生する誘起電圧が合成されることにより、位相差をなくすことができる。
As shown in FIG. 7, for example, when 16 permanent magnets are used, different magnetic poles (N pole and S pole) on both sides in the circumferential direction of the
次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
(イ)上記構成において、前記第2の脚部を前記回転子コアの軸方向と直交する方向に切断した断面形状は、前記第1の溝部を前記回転子コアの軸方向と直交する方向に切断した断面形状に対してわずかに拡大された相似形状であること。
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment will be described.
(A) In the above configuration, the cross-sectional shape obtained by cutting the second leg portion in a direction orthogonal to the axial direction of the rotor core is such that the first groove portion is orthogonal to the axial direction of the rotor core. A similar shape slightly enlarged relative to the cut cross-sectional shape.
上記構成によれば、第2の脚部は第1の溝部を介して第1の脚部を回転子コアの径方向内側に向けて弾性的に押圧する。第2の脚部が第1の脚部を回転子コアの径方向内側に弾性的に押圧する力は、第1の溝部の輪郭に沿って永久磁石に伝わる。この押圧する力は、突出部を介して、回転子コアの周方向における永久磁石の側面を押圧する力として作用する。これにより、永久磁石は位置決め突部へ向けて、より強く押圧される。すなわち、回転子コアの周方向において、永久磁石は回転子コアに対してより強く固定される。また、保持突部に永久磁石の回転子コアの径方向における外側の面に当接する第1の爪部と、位置決め突部に永久磁石の回転子コアの径方向における外側の面に当接する第2の爪部を有するとする。その時、第2の脚部が第1の脚部を押圧する力は、第1の爪部を介して、回転子コアの径方向における永久磁石の外面を押圧する力としても作用する。これにより、永久磁石は回転子コアの外周面に向けて、より強く押圧される。すなわち、回転子コアの径方向において、永久磁石は回転子コアに対してより強く固定される。すなわち、回転子コアの周方向および径方向における永久磁石の回転子に対する取り付け位置のばらつきがより抑制できる。また、回転子コアの周方向における永久磁石の位置ずれも抑制できる。 According to the above configuration, the second leg portion elastically presses the first leg portion toward the radially inner side of the rotor core via the first groove portion. The force by which the second leg portion elastically presses the first leg portion radially inward of the rotor core is transmitted to the permanent magnet along the contour of the first groove portion. This pressing force acts as a force for pressing the side surface of the permanent magnet in the circumferential direction of the rotor core via the protrusion. Thereby, a permanent magnet is pressed more strongly toward a positioning protrusion. That is, the permanent magnet is more strongly fixed to the rotor core in the circumferential direction of the rotor core. In addition, a first claw portion that abuts the holding projection on the outer surface in the radial direction of the rotor core of the permanent magnet, and a first claw portion that abuts on the outer surface in the radial direction of the rotor core of the permanent magnet on the positioning projection. Suppose that it has two nail parts. At that time, the force by which the second leg presses the first leg also acts as a force pressing the outer surface of the permanent magnet in the radial direction of the rotor core via the first claw. Thereby, a permanent magnet is pressed more strongly toward the outer peripheral surface of a rotor core. That is, the permanent magnet is more strongly fixed to the rotor core in the radial direction of the rotor core. That is, the variation in the attachment position of the permanent magnet with respect to the rotor in the circumferential direction and the radial direction of the rotor core can be further suppressed. Moreover, the position shift of the permanent magnet in the circumferential direction of the rotor core can be suppressed.
10…回転電機、30…ステータ、33…ティース、36…巻線、50…回転子、51…回転子コア、53…位置決め突部、53a…第2の突出部、53b…第2の爪部、54…コア溝部、55…永久磁石、57…第1の保持部材、57a…第1の基部、57b…第1の脚部、57c…挿入部、57d…第1の突出部、57e…第1の溝部、57f…第1の爪部、58…第2の保持部材、58a…第2の基部、58b…第2の脚部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転子コアの外周面において、その周方向に隣り合う前記位置決め突部の間の部分に取り付けられた保持突部と、
前記回転子コアの外周面に設けられて、前記回転子コアの周方向において互いに隣り合う前記位置決め突部と前記保持突部との間にそれぞれ設けられた永久磁石と、を備え、
前記永久磁石は前記回転子コアの周方向において、前記位置決め突部および前記保持突部に当接している回転子。 A rotor core having a plurality of positioning protrusions provided at equal intervals along the circumferential direction on the outer peripheral surface; and
On the outer peripheral surface of the rotor core, a holding protrusion attached to a portion between the positioning protrusions adjacent in the circumferential direction;
A permanent magnet provided on the outer peripheral surface of the rotor core and provided between the positioning protrusion and the holding protrusion adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core;
The permanent magnet is a rotor in contact with the positioning protrusion and the holding protrusion in the circumferential direction of the rotor core.
前記位置決め突部は、前記永久磁石の径方向外側の面に当接する第2の爪部を有する請求項1に記載の回転子。 The holding projection has a first claw portion that comes into contact with a radially outer surface of the permanent magnet,
The rotor according to claim 1, wherein the positioning protrusion has a second claw portion that comes into contact with a radially outer surface of the permanent magnet.
前記回転子コアの軸方向における一方の端面に当接する第1の基部、および前記保持突部として前記第1の基部の周縁部に設けられ、前記回転子コアの軸方向に沿って延びる複数の第1の脚部を有する第1の保持部材と、
前記回転子コアの軸方向における他方の端面に当接する第2の基部および前記第2の基部の周縁部に設けられて前記回転子コアの軸方向に沿って延びる複数の第2の脚部を有する第2の保持部材と、を備え、
前記第1の脚部は、前記コア溝部に嵌められる挿入部と、前記挿入部が前記コア溝部に嵌められた状態において前記コア溝部から前記回転子コアの径方向外側に突出する突出部と、前記突出部の前記回転子コアの径方向における前記挿入部と反対側の側面に設けられ、前記第2の脚部が嵌められる溝部とを有し、
前記永久磁石は、前記第1の基部および前記第2の基部によって前記回転子コアの軸方向において挟み込まれるとともに、前記突出部と前記位置決め突部によって前記回転子コアの周方向において挟みこまれる請求項1または請求項2に記載の回転子。 On the outer peripheral surface of the rotor core, a core groove portion extending along the axial direction of the rotor core is provided between the positioning protrusions adjacent in the circumferential direction,
A first base that abuts one end surface in the axial direction of the rotor core, and a plurality of protrusions that are provided on the peripheral edge of the first base as the holding projections and extend along the axial direction of the rotor core A first holding member having a first leg;
A second base that contacts the other end surface of the rotor core in the axial direction and a plurality of second legs that are provided on the peripheral edge of the second base and extend along the axial direction of the rotor core. A second holding member having
The first leg portion includes an insertion portion that is fitted into the core groove portion, and a protruding portion that protrudes radially outward of the rotor core from the core groove portion in a state where the insertion portion is fitted into the core groove portion, A groove portion provided on a side surface opposite to the insertion portion in the radial direction of the rotor core of the protrusion, and into which the second leg portion is fitted;
The permanent magnet is sandwiched in the axial direction of the rotor core by the first base and the second base, and is sandwiched in the circumferential direction of the rotor core by the protrusion and the positioning protrusion. The rotor according to claim 1 or claim 2.
前記回転子の径方向において、前記回転子の外周面に対向する複数のティースおよび前記ティースに巻回された巻線を有するステータと、を有し、
複数の異なる相に対して各々複数の前記巻線が対応する回転電機において、
前記位置決め突部を含む前記回転子コアは磁性体、前記保持突部は非磁性体であって、
前記回転子の径方向において前記位置決め突部に対向する前記巻線と、前記回転子の径方向において前記保持突部に対向する前記巻線とが同一の相に対応し、それを含む前記同一の相の複数の前記巻線は直列に接続されている回転電機。 The rotor according to any one of claims 1 to 4,
A stator having a plurality of teeth facing the outer peripheral surface of the rotor and a winding wound around the teeth in the radial direction of the rotor;
In a rotating electrical machine in which a plurality of windings respectively correspond to a plurality of different phases,
The rotor core including the positioning protrusion is a magnetic body, and the holding protrusion is a non-magnetic body,
The windings facing the positioning projections in the radial direction of the rotor and the windings facing the holding projections in the radial direction of the rotor correspond to the same phase and include the same The plurality of windings of the phase of the rotating electrical machine are connected in series.
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