JP2019165593A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
Description
このような永久磁石型の回転電機では、各磁極において、一対の永久磁石を内周面側から外周面側に向かって開くように対象に配置することにより、マグネットトルクに加えて、リラクタンストルクも利用できる磁気回路を形成することが提案されている。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、回転子に生じる遠心応力に対し強度を保ちながら、軽量化が可能な永久磁石型の回転電機を提供することにある。
前記各磁極において、前記磁極中心軸と電気的に直交する軸をq軸、前記磁極中心軸と、前記回転子鉄心の外周面と、前記埋め込み孔の外周側長辺上に延在し前記磁極中心軸および回転子鉄心の外周面と交差する第1仮想直線と、で囲まれた領域の面積をA1、前記磁極中心軸と、前記回転子鉄心の外周面と、前記埋め込み孔の内周側長辺上に延在し前記磁極中心軸および回転子鉄心の外周面と交差する第2仮想直線と、前記空隙孔の前記第1辺上に延在し前記磁極中心軸および前記q軸と交差する第3仮想直線と、で囲まれた領域の面積をA2、前記第1ブリッジ部の半値幅をW1、前記第2ブリッジ部の半値幅をW2、とした場合、前記回転子鉄心は、W2/W1 ≦(A1+A2)/A1 の関係を満たして形成されている。
図1に示すように、回転電機10は、例えば、インナーロータ型の回転電機として構成され、図示しない固定枠に支持された環状あるいは円筒状の固定子12と、固定子の内側に中心軸線Cの回りで回転自在に、かつ固定子12と同軸的に支持された回転子14と、を備えている。回転電機10は、例えば、ハイブリッド自動車(HEV)や電気自動車(EV)において、駆動モータあるいは発電機に好適に適用される。
各埋め込み孔34は、永久磁石26の断面形状に対応した矩形状の磁石装填領域34aと、この磁石装填領域34aの長手方向の両端から延出する2つの空隙(内周側空隙34bおよび外周側空隙34c)と、更に、磁石装填領域34aの長手方向両端において埋め込み孔34の内周側端面35aから埋め込み孔34内に突出した一対の係止凸部34dと、を有している。
内周側空隙34bおよび外周側空隙34cは、永久磁石26の長手方向両端部から回転子鉄心24への磁束漏れを抑制するフラックスバリアとして機能するとともに、回転子鉄心24の軽量化にも寄与する。
d軸(磁極中心軸)と、回転子鉄心24の外周面と、埋め込み孔34の外周側長辺35b上に延在し磁極中心軸dおよび回転子鉄心の外周面と交差する第1仮想直線L1と、で囲まれた領域(斜線で網掛けされた領域)の面積をA1、
d軸と、q軸と、回転子鉄心24の外周面と、埋め込み孔34の内周側長辺35a上に延在しd軸および回転子鉄心24の外周面と交差する第2仮想直線L2と、空隙孔30の記第1辺30a上に延在しd軸およびq軸と交差する第3仮想直線L3と、で囲まれた領域(図中、クロスハッチで覆われた領域)の面積をA2、
第1ブリッジ部B1の半値幅をW1、
第2ブリッジ部B2の半値幅をW2、とした場合、
回転子鉄心24は、
W2/W1 ≦ (A1+A2)/A1
の関係を満たして形成されている。
以上のように、本実施形態によれば、回転子の強度を保ちながら、軽量化が可能な永久磁石型の回転電機が得られる。
例えば、回転子の磁極数、寸法、形状等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。内周側空隙、外周側空隙、および空隙孔の断面形状は、実施形態の形状に限定されることなく、種々の形状を選択可能である。空隙孔は、五角形に限定されることなく、他の多角形状としてもよい。なお、多角形とは、角が屈曲に限らず、湾曲している形状、および各辺が直線状に限らず、一部あるいは全部が湾曲した辺を有する形状を含むものとしている。
18…電機子巻線、20…スロット、22…回転軸、24…回転子鉄心、
26…永久磁石、30…空隙孔、34…埋め込み孔、34a…磁石装填領域、
34b…内周側空隙、34c…外周側空隙
Claims (4)
- 固定子鉄心および電機子巻線を有する固定子と、
中心軸線の回りで回転自在なシャフトと、前記シャフトに同軸的に固定され、円周方向に並ぶ複数の磁極を有する回転子鉄心と、前記回転子鉄心に埋設され前記磁極ごとに配置された複数の永久磁石と、を有する回転子と、を備え、
前記回転子鉄心は、それぞれ前記中心軸線および前記磁極の中心を通り前記中心軸線に対して放射方向に延びる複数の磁極中心軸と、各磁極において、前記磁極中心軸の両側に設けられ、それぞれ前記永久磁石が装填された2つの埋め込み孔と、それぞれ隣合う前記磁極の間に設けられ、間隔を置いて前記埋め込み孔に対向する複数の空隙孔と、前記磁極中心軸上で、前記2つの埋め込み孔の間に規定された第1ブリッジ部と、前記磁極中心軸上で、隣り合う2つの空隙孔の間に規定された第2ブリッジ部と、を有し、
前記各磁極において、前記2つの埋め込み孔および2つの永久磁石は、前記磁極中心軸に隣接する内周側端と前記回転子鉄心の外周面に隣接する外周側端とをそれぞれ有し、前記磁極中心軸に対して線対称に配置され、前記内周側端から外周側端に向かうに従って、前記磁極中心軸からの距離が徐々に広がるように配置され、
前記埋め込み孔の各々は、互いに平行に対向する外周側長辺および内周側長辺で規定され前記永久磁石が装填された磁石装填領域と、前記永久磁石の内周側端から前記磁極中心軸に向かって拡がる内周側空隙と、前記永久磁石の外周側端から前記外周面に向かって拡がる外周側空隙と、を含み、
前記空隙孔の各々は、それぞれ隣り合う磁極に設けられた前記埋め込み孔の前記内周側長辺と間隔を置いて対向する第1辺および第2辺と、それぞれ隣り合う磁極の前記磁極中心軸と隙間を置いて対向する第3辺および第4辺と、により規定され、
前記各磁極において、前記磁極中心軸と電気的に直交する軸をq軸、
前記磁極中心軸と、前記回転子鉄心の外周面と、前記埋め込み孔の外周側長辺上に延在し前記磁極中心軸および回転子鉄心の外周面と交差する第1仮想直線と、で囲まれた領域の面積をA1、
前記磁極中心軸と、前記回転子鉄心の外周面と、前記埋め込み孔の内周側長辺上に延在し前記磁極中心軸および回転子鉄心の外周面と交差する第2仮想直線と、前記空隙孔の前記第1辺上に延在し前記磁極中心軸および前記q軸と交差する第3仮想直線と、で囲まれた領域の面積をA2、
前記第1ブリッジ部の半値幅をW1、
前記第2ブリッジ部の半値幅をW2、とした場合、
前記回転子鉄心は、
W2/W1 ≦ (A1+A2)/A1
の関係を満たして形成されている回転電機。 - 前記空隙孔の前記第1辺および第2辺は、それぞれ前記埋め込み孔の内周側長辺とほぼ平行に延在し、前記q軸上で互いに交差している請求項1に記載の回転電機。
- 前記回転子鉄心は、前記シャフトが嵌挿された内孔を有し、
前記空隙孔は、前記回転子鉄心の内孔と隙間を置いて対向しているとともに前記第3辺および第4辺に繋がった第5辺を有する5角形に形成されている請求項1又は2に記載の回転電機。 - 半値幅W2は、半値幅W1よりも大きい請求項1から3のいずれか1項に記載の回転電機。
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