JP2020188585A - Rotor core for rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のロータコアに関するものである。 The present invention relates to a rotor core of a rotary electric machine.
磁石埋込型の回転電機のロータコアが知られている(特許文献1参照)。このロータコアは円筒状をなす鉄心部を有している。鉄心部には、中心線方向に貫通する複数の挿入孔が周囲方向に間隔を置いて並ぶ態様で設けられている。鉄心部の各挿入孔には、それぞれ永久磁石が挿入されて固定されている。 A rotor core of a magnet-embedded rotary electric machine is known (see Patent Document 1). This rotor core has a cylindrical iron core portion. The iron core portion is provided with a plurality of insertion holes penetrating in the center line direction so as to be arranged at intervals in the peripheral direction. Permanent magnets are inserted and fixed in each insertion hole of the iron core.
磁石埋込型のロータコアでは、鉄心部における隣り合う挿入孔に挟まれた部分(以下、ブリッジ部)を介して、永久磁石のN極側から出る磁束の一部(いわゆる漏れ磁束)が回転電機のステータに向かうことなく同永久磁石のS極側に戻るように無駄に流れてしまう。上記ブリッジ部を細くすることにより、そうした漏れ磁束を少なくすることはできる。しかしながら、単にブリッジ部を細くすると、同ブリッジ部の強度低下、ひいてはロータコアの強度低下を招いてしまう。 In the magnet-embedded rotor core, a part of the magnetic flux (so-called leakage flux) emitted from the N pole side of the permanent magnet is passed through the portion sandwiched between the adjacent insertion holes in the iron core (hereinafter referred to as the bridge portion). It flows wastefully so as to return to the S pole side of the permanent magnet without going to the stator of. By making the bridge portion thinner, such leakage flux can be reduced. However, if the bridge portion is simply thinned, the strength of the bridge portion is lowered, and the strength of the rotor core is lowered.
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、強度低下を抑えつつ漏れ磁束の低減を図ることのできる回転電機のロータコアを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotor core of a rotary electric machine capable of reducing leakage flux while suppressing a decrease in strength.
上記課題を解決するための回転電機のロータコアは、円筒状をなす鉄心部と、前記鉄心部の周囲方向に間隔を置いて並ぶ態様で前記鉄心部の中心線方向に貫通するように同鉄心部に設けられた複数の挿入孔と、前記挿入孔の内部に収容された状態で固定された永久磁石と、を有する回転電機のロータコアにおいて、前記中心線方向において前記鉄心部の端部を見た状態で隣り合う前記挿入孔の並び方向と直交する方向に延びる仮想線を描いた場合に、前記隣り合う前記挿入孔に挟まれた部分において前記仮想線に対して斜めに交差する方向に延びるスリットを有する。 The rotor core of the rotary electric machine for solving the above-mentioned problems is arranged so as to penetrate the cylindrical iron core portion in the direction of the center line of the iron core portion in such a manner that the rotor core is arranged at intervals in the peripheral direction of the iron core portion. In the rotor core of a rotary electric machine having a plurality of insertion holes provided in the above and a permanent magnet fixed in a state of being accommodated inside the insertion holes, an end portion of the iron core portion was seen in the center line direction. When a virtual line extending in a direction orthogonal to the arrangement direction of the adjacent insertion holes is drawn in the state, a slit extending in a direction diagonally intersecting the virtual line at a portion sandwiched between the adjacent insertion holes. Has.
鉄心部における隣り合う挿入孔に挟まれた部分(ブリッジ部)の各部の断面積のうちの最小値が小さいほど、磁気抵抗が高くなり磁束飽和し易くなる。
上記構成によれば、鉄心部のブリッジ部にスリットを設けることにより、同ブリッジ部の構造を複数に分割された分割構造にすることができる。そして上記構成では、上記スリットの断面形状が、隣り合う挿入孔の並び方向と直交する方向に対して斜めに延びる形状をなしている。そのため、上記スリットを設けることにより、スリットの一方の端部と隣り合う挿入孔の一方との距離を小さくするとともに、同スリットの他方の端部と隣り合う挿入孔の他方との距離を小さくすることができる。これにより、ブリッジ部における上記スリットによって分割された分割部のそれぞれに、上記距離が短い部分、すなわち断面積が小さい部分を作ることができる。したがって、ブリッジ部を磁束が通り難い構造にすることができ、漏れ磁束の低減を図ることができる。しかも、ブリッジ部の一部が切り欠かれるとはいえ、その部分がスリット状であるため、切り欠かれる部分の断面積を小さくすることができる。これにより、ブリッジ部全体の断面積の減少を抑えることができるため、ブリッジ部の強度低下、ひいてはロータコアの強度低下を抑えることができる。
The smaller the minimum value of the cross-sectional area of each part (bridge part) sandwiched between adjacent insertion holes in the iron core part, the higher the magnetoresistance and the easier it is for magnetic flux saturation.
According to the above configuration, by providing a slit in the bridge portion of the iron core portion, the structure of the bridge portion can be divided into a plurality of divided structures. In the above configuration, the cross-sectional shape of the slit extends diagonally with respect to the direction orthogonal to the arrangement direction of the adjacent insertion holes. Therefore, by providing the slit, the distance between one end of the slit and one of the adjacent insertion holes is reduced, and the distance between the other end of the slit and the other of the adjacent insertion holes is reduced. be able to. As a result, a portion having a short distance, that is, a portion having a small cross-sectional area can be formed in each of the divided portions divided by the slits in the bridge portion. Therefore, the bridge portion can have a structure in which the magnetic flux does not easily pass through, and the leakage flux can be reduced. Moreover, although a part of the bridge portion is cut out, since the portion is slit-shaped, the cross-sectional area of the cutout portion can be reduced. As a result, it is possible to suppress a decrease in the cross-sectional area of the entire bridge portion, so that it is possible to suppress a decrease in the strength of the bridge portion and, by extension, a decrease in the strength of the rotor core.
本発明の回転電機のロータコアによれば、強度低下を抑えつつ漏れ磁束の低減を図ることができる。 According to the rotor core of the rotary electric machine of the present invention, it is possible to reduce the leakage flux while suppressing the decrease in strength.
(第1実施形態)
以下、回転電機のロータコアの第1実施形態について説明する。
図1(a)および図1(b)に示すように、ロータコア10は円筒状をなす鉄心部11を有している。鉄心部11は、複数枚の円環板状の金属板が積層された構造をなしている。ロータコア10は、鉄心部11の中心孔12にロータシャフトが挿通された状態で同ロータシャフトに固定される。本実施形態のロータコア10は、ロータシャフトとともに電動機のロータを構成するものである。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment of the rotor core of the rotary electric machine will be described.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the rotor core 10 has a cylindrical iron core portion 11. The iron core portion 11 has a structure in which a plurality of annular plate-shaped metal plates are laminated. The rotor core 10 is fixed to the rotor shaft with the rotor shaft inserted into the central hole 12 of the iron core portion 11. The rotor core 10 of the present embodiment constitutes the rotor of the electric motor together with the rotor shaft.
鉄心部11には、ロータコア10の中心線Lの延びる方向(以下、中心線L方向)に貫通する挿入孔13が、同鉄心部11の周囲方向に間隔を置いて並ぶ態様で複数(本実施形態では、20個)設けられている。詳しくは、鉄心部11には、周囲方向において互いに隣り合う都合十対の挿入孔13が形成されている。対をなす2つの挿入孔13は、それぞれが長尺状の断面形状をなすとともに、互いに近接するほど内周側に位置する態様で延びている。 A plurality of insertion holes 13 penetrating in the extending direction of the center line L of the rotor core 10 (hereinafter, the center line L direction) are arranged in the iron core portion 11 at intervals in the peripheral direction of the iron core portion 11 (this implementation). In the form, 20 pieces) are provided. Specifically, the iron core portion 11 is formed with ten pairs of insertion holes 13 adjacent to each other in the peripheral direction. The two paired insertion holes 13 each have an elongated cross-sectional shape, and extend so as to be closer to each other on the inner peripheral side.
各挿入孔13の内部には永久磁石14が挿入されて収容されている。永久磁石14は、挿入孔13の断面長手方向において長い矩形状の断面形状をなしている。永久磁石14は、熱硬化性のエポキシ樹脂からなる充填材15を介して鉄心部11(詳しくは、挿入孔13の内面)に固定されている。ロータコア10では、図1(a)中において二点鎖線で囲まれた2つの挿入孔13、すなわち互いに近接するほど内周側に位置する2つの挿入孔13に挿入して固定される一対の永久磁石14によって、電動機の各磁極が構成される。 A permanent magnet 14 is inserted and housed inside each insertion hole 13. The permanent magnet 14 has a rectangular cross-sectional shape that is long in the longitudinal direction of the cross section of the insertion hole 13. The permanent magnet 14 is fixed to the iron core portion 11 (specifically, the inner surface of the insertion hole 13) via a filler 15 made of a thermosetting epoxy resin. In the rotor core 10, a pair of permanent holes 13 inserted and fixed in the two insertion holes 13 surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 1A, that is, the two insertion holes 13 located on the inner peripheral side closer to each other. Each magnetic pole of the electric motor is formed by the magnet 14.
このロータコア10は磁極数が10極(極対数が5個)のものであり、周囲方向において「N極」である磁極と「S極」である磁極とが交互に並ぶ構造になっている。
本実施形態のロータコア10では、各磁極において、鉄心部11における隣り合う挿入孔13に挟まれた部分(以下、ブリッジ部16)を介して、永久磁石14のN極側から出る磁束の一部(いわゆる漏れ磁束)が電動機のステータに向かうことなく同永久磁石14のS極側に戻るように無駄に流れることが避けられない。
The rotor core 10 has 10 poles (5 pole pairs), and has a structure in which magnetic poles having "N poles" and magnetic poles having "S poles" are alternately arranged in the peripheral direction.
In the rotor core 10 of the present embodiment, at each magnetic pole, a part of the magnetic flux emitted from the north pole side of the permanent magnet 14 via the portion (hereinafter, the bridge portion 16) sandwiched between the adjacent insertion holes 13 in the iron core portion 11. It is inevitable that (so-called leakage flux) flows wastefully so as to return to the S pole side of the permanent magnet 14 without going to the stator of the motor.
そこで本実施形態では、そうした漏れ磁束を抑えるべく、図1および図2に示すように、各磁極におけるブリッジ部16に切れ目形状のスリット20を設けるようにしている。以下、このスリットの形状について詳細に説明する。 Therefore, in the present embodiment, in order to suppress such leakage flux, as shown in FIGS. 1 and 2, a slit 20 having a cut shape is provided in the bridge portion 16 at each magnetic pole. Hereinafter, the shape of the slit will be described in detail.
スリット20は、鉄心部11を中心線L方向において貫通する態様で延設されている。このスリット20は断面長穴形状をなしている。上記ブリッジ部16は一対の挿入孔13の端部同士を繋ぐ部分であり、このブリッジ部16にスリット20は設けられている。本実施形態では、各磁極のブリッジ部16に1本ずつスリット20が設けられている。 The slit 20 is extended so as to penetrate the iron core portion 11 in the center line L direction. The slit 20 has an elongated hole shape in cross section. The bridge portion 16 is a portion that connects the ends of the pair of insertion holes 13, and a slit 20 is provided in the bridge portion 16. In the present embodiment, one slit 20 is provided in the bridge portion 16 of each magnetic pole.
本実施形態では、中心線L方向において鉄心部11の端部を見た状態(図2に示す状態)で、各磁極における2つの挿入孔13の並び方向(図2の左右方向)と直交する方向に延びる仮想線VL1を描いた場合に、スリット20はブリッジ部16において仮想線VL1に対して斜めに交差する方向に延びている。各スリット20は、中心線L方向において鉄心部11の端部を見た状態で直線状に延びている。なお、上述した「斜めに交差する方向」は、スリット20の断面形状の延びる方向と仮想線VL1とのなす角度θが関係式「0度<θ<90度」を満たす方向である。 In the present embodiment, when the end portion of the iron core portion 11 is viewed in the center line L direction (the state shown in FIG. 2), it is orthogonal to the arrangement direction of the two insertion holes 13 at each magnetic pole (the left-right direction in FIG. 2). When the virtual line VL1 extending in the direction is drawn, the slit 20 extends in the direction diagonally intersecting the virtual line VL1 at the bridge portion 16. Each slit 20 extends linearly in the L direction of the center line while looking at the end of the iron core portion 11. The above-mentioned "diagonally intersecting direction" is a direction in which the angle θ formed by the extending direction of the cross-sectional shape of the slit 20 and the virtual line VL1 satisfies the relational expression “0 degree <θ <90 degree”.
本実施形態では、スリット20の形状が以下の[条件A]および[条件B]をともに満たす形状になっている。[条件A]各磁極における2つの挿入孔13の一方(図2の左側)とスリット20との距離が、ロータコア10の内周側(図2の上側)に向かうに連れて徐々に狭くなる。[条件B]各磁極における2つの挿入孔13の他方(図2の右側)とスリット20との距離が、ロータコア10の外周側(図2の下側)に向かうに連れて徐々に狭くなる。 In the present embodiment, the shape of the slit 20 is a shape that satisfies both the following [Condition A] and [Condition B]. [Condition A] The distance between one of the two insertion holes 13 (left side in FIG. 2) and the slit 20 at each magnetic pole gradually narrows toward the inner peripheral side (upper side in FIG. 2) of the rotor core 10. [Condition B] The distance between the other of the two insertion holes 13 at each magnetic pole (right side in FIG. 2) and the slit 20 gradually decreases toward the outer peripheral side (lower side in FIG. 2) of the rotor core 10.
以下、上記スリット20を設けることによる作用についてその効果とともに説明する。
鉄心部11におけるブリッジ部16を通る磁束の最大密度は、同ブリッジ部16の各部の断面積のうちの最小値によって定まる。具体的には、ブリッジ部16の各部の断面積のうちの最小値が小さいほど、磁気抵抗が高くなり磁束飽和し易くなる。このことから、漏れ磁束を抑えるためには、ブリッジ部16に断面積が小さい部分を設ければよいと云える。
Hereinafter, the action of providing the slit 20 will be described together with the effect.
The maximum density of the magnetic flux passing through the bridge portion 16 in the iron core portion 11 is determined by the minimum value among the cross-sectional areas of each portion of the bridge portion 16. Specifically, the smaller the minimum value of the cross-sectional area of each portion of the bridge portion 16, the higher the magnetoresistance and the easier it is for magnetic flux saturation. From this, it can be said that the bridge portion 16 may be provided with a portion having a small cross-sectional area in order to suppress the leakage flux.
この点を踏まえて、本実施形態では、図3に示すように、鉄心部11のブリッジ部16に、各磁極の2つの挿入孔13の並び方向と直交する方向に対して斜めに延びるスリット20が設けられている。このスリット20により、ブリッジ部16の構造が、周囲方向において2つに分割された分割構造になっている。そして、ブリッジ部16における2つに分割された部分の一方(第1分割部21)は内周側(図3の上側)に向かうに連れて徐々に幅狭の形状になっており、他方(第2分割部22)は外周側(図3の下側)に向かうに連れて徐々に幅狭になる形状になっている。 Based on this point, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, a slit 20 extending obliquely in the bridge portion 16 of the iron core portion 11 with respect to the direction orthogonal to the arrangement direction of the two insertion holes 13 of each magnetic pole. Is provided. Due to the slit 20, the structure of the bridge portion 16 is divided into two in the peripheral direction. Then, one of the two divided portions (first divided portion 21) of the bridge portion 16 gradually becomes narrower toward the inner peripheral side (upper side in FIG. 3), and the other (first divided portion 21). The second divided portion 22) has a shape that gradually narrows toward the outer peripheral side (lower side in FIG. 3).
こうしたロータコア10において磁極が「N極」である部分では、以下のようにブリッジ部16に磁束が流れる。
図3に実線の白抜きの矢印で示すように、永久磁石14の外周側から出てブリッジ部16に向かう磁束は、入口(詳しくは、外周側の端部)の幅が狭い第2分割部22には殆ど誘導されず、大部分が入口の広い第1分割部21に誘導されるようになる。
In the portion where the magnetic pole is "N pole" in the rotor core 10, magnetic flux flows through the bridge portion 16 as follows.
As shown by the solid white arrows in FIG. 3, the magnetic flux from the outer peripheral side of the permanent magnet 14 toward the bridge portion 16 is the second division portion having a narrow inlet (specifically, the end portion on the outer peripheral side). It is hardly guided to 22, and most of it is guided to the first division 21 having a wide entrance.
第1分割部21は、入口の幅が広いものの出口の幅(図3のW1)が狭くなっている。具体的には、第1分割部21は、出口(詳しくは、内周側)に向かうに連れて幅が狭くなる先細形状になっている。そのため、この第1分割部21の磁束密度が、断面積が最も小さい出口側の端部において最大磁束密度に達し易くなる。 In the first division portion 21, the width of the entrance is wide, but the width of the exit (W1 in FIG. 3) is narrow. Specifically, the first division portion 21 has a tapered shape in which the width becomes narrower toward the exit (specifically, the inner peripheral side). Therefore, the magnetic flux density of the first partition portion 21 tends to reach the maximum magnetic flux density at the end on the outlet side where the cross-sectional area is the smallest.
そして、そうした第1分割部21の鉄心材料の最大磁束密度と実際の磁束密度とが一致することにより、磁束密度が飽和した状態(いわゆる磁気飽和状態)になる。したがって、この場合には、漏れ磁束が抑えられるようになる。 Then, when the maximum magnetic flux density of the iron core material of the first divided portion 21 and the actual magnetic flux density match, the magnetic flux density becomes saturated (so-called magnetic saturation state). Therefore, in this case, the leakage flux can be suppressed.
一方、上記ロータコア10において磁極が「S極」である部分では、以下のようにブリッジ部16に磁束が流れる。
図3に破線の白抜きの矢印で示すように、永久磁石14の内周側から出てブリッジ部16に向かう磁束は、入口(詳しくは、内周側の端部)の幅が狭い第1分割部21には殆ど誘導されず、大部分が入口の広い第2分割部22に誘導されるようになる。
On the other hand, in the portion of the rotor core 10 where the magnetic pole is the "S pole", magnetic flux flows through the bridge portion 16 as follows.
As shown by the broken white arrow in FIG. 3, the magnetic flux from the inner peripheral side of the permanent magnet 14 toward the bridge portion 16 has a narrow inlet (specifically, the end on the inner peripheral side). It is hardly guided to the split portion 21, and most of it is guided to the second split portion 22 having a wide entrance.
第2分割部22は、入口の幅が広いものの出口の幅(図3のW2)が狭くなっている。具体的には、第2分割部22は、出口(詳しくは、外周側)に向かうに連れて幅が狭くなる先細形状になっている。そのため、この第2分割部22の磁束密度が、断面積が最も小さい出口側の端部において最大磁束密度に達し易くなる。 The second division portion 22 has a wide entrance but a narrow exit width (W2 in FIG. 3). Specifically, the second division portion 22 has a tapered shape in which the width becomes narrower toward the outlet (specifically, the outer peripheral side). Therefore, the magnetic flux density of the second divided portion 22 tends to reach the maximum magnetic flux density at the end on the outlet side where the cross-sectional area is the smallest.
そして、そうした第2分割部22の鉄心材料の最大磁束密度と実際の磁束密度とが一致することにより、磁束密度が飽和した磁気飽和状態になる。したがって、この場合にも、漏れ磁束が抑えられるようになる。 Then, when the maximum magnetic flux density of the iron core material of the second divided portion 22 and the actual magnetic flux density match, the magnetic flux density becomes saturated and the magnetic saturation state is established. Therefore, even in this case, the leakage flux can be suppressed.
本実施形態のロータコア10によれば、スリット20を設けることにより、スリット20の一方(図3の上側)の端部と各磁極における2つの挿入孔13の一方(図3の左側)との距離W1を小さくすることができ、スリット20の他方(図3の下側)の端部と2つの挿入孔13の他方(図3の右側)との距離W2を小さくすることができる。これにより、ブリッジ部16における上記スリット20によって分割された各分割部21,22のそれぞれに、上記距離が短い部分、すなわち断面積が小さい部分を作ることができる。したがって、ブリッジ部16を磁束が通り難い構造にすることができ、漏れ磁束の低減を図ることができる。 According to the rotor core 10 of the present embodiment, by providing the slit 20, the distance between one end of the slit 20 (upper side of FIG. 3) and one of the two insertion holes 13 at each magnetic pole (left side of FIG. 3). W1 can be reduced, and the distance W2 between the other end of the slit 20 (lower side of FIG. 3) and the other end of the two insertion holes 13 (right side of FIG. 3) can be reduced. As a result, a portion having a short distance, that is, a portion having a small cross-sectional area can be formed in each of the divided portions 21 and 22 divided by the slit 20 in the bridge portion 16. Therefore, the bridge portion 16 can have a structure in which the magnetic flux does not easily pass through, and the leakage flux can be reduced.
しかも本実施形態では、ブリッジ部16の断面積を小さくするべく同ブリッジ部16の一部を切り欠いてスリット20を設けているとはいえ、同スリット20が切れ目形状であるため、切り欠かれる部分の断面積が小さく抑えられている。これにより、ブリッジ部16全体の断面積の減少を抑えることができるため、同ブリッジ部16の強度低下、ひいてはロータコア10の強度低下を抑えることができる。 Moreover, in the present embodiment, although a part of the bridge portion 16 is cut out to provide the slit 20 in order to reduce the cross-sectional area of the bridge portion 16, the slit 20 is cut out because it has a cut shape. The cross-sectional area of the part is kept small. As a result, a decrease in the cross-sectional area of the entire bridge portion 16 can be suppressed, so that a decrease in the strength of the bridge portion 16 and eventually a decrease in the strength of the rotor core 10 can be suppressed.
本実施形態では、スリット20が、中心線L方向において鉄心部11の端部を見た状態では略同一幅の直線状で延びている。そのため、鉄心部11の前記並び方向(図3の左右方向)および中心線L方向における断面において、上記スリット20を形成するべく切り欠いた部分の断面積が、径方向の各部において略同一になる。これにより、スリット20を形成するべくブリッジ部16を切り欠いた部分の断面積についての径方向におけるばらつきを抑えることができる。したがって、ブリッジ部16の各部の強度を確保する態様での上記スリット20の形状設定を容易に行うことができる。 In the present embodiment, the slit 20 extends in a straight line having substantially the same width when the end portion of the iron core portion 11 is viewed in the center line L direction. Therefore, in the cross section of the iron core portion 11 in the alignment direction (horizontal direction in FIG. 3) and the center line L direction, the cross-sectional area of the portion cut out to form the slit 20 is substantially the same in each radial direction. .. As a result, it is possible to suppress variations in the radial direction of the cross-sectional area of the portion cut out of the bridge portion 16 in order to form the slit 20. Therefore, the shape of the slit 20 can be easily set in a manner of ensuring the strength of each portion of the bridge portion 16.
また本実施形態では、そうしたスリット20が設けられるブリッジ部16の前記並び方向の両端部、言い換えれば、各磁極の2つの挿入孔13における互いに近い側の端部が、径方向において平行に延びている。そのため、ブリッジ部16における上記スリット20が設けられた部分についての前記並び方向および中心線L方向における断面の断面積を、径方向の各部において略同一にすることができる。 Further, in the present embodiment, both ends of the bridge portion 16 provided with such a slit 20 in the alignment direction, in other words, the ends of the two insertion holes 13 of each magnetic pole on the side close to each other extend in parallel in the radial direction. There is. Therefore, the cross-sectional area of the cross section of the portion of the bridge portion 16 provided with the slit 20 in the alignment direction and the center line L direction can be made substantially the same in each portion in the radial direction.
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
(1)中心線L方向において鉄心部11の端部を見た状態で磁極における2つの挿入孔13の並び方向と直交する方向に延びる仮想線VL1を描いた場合に、ブリッジ部16には仮想線VL1に対して斜めに交差する方向に延びるスリット20が設けられている。そのため、ブリッジ部16を磁束が通り難い構造にすることができ、漏れ磁束の低減を図ることができる。しかも、スリット20が切れ目形状であるため、ブリッジ部16全体の断面積の減少を抑えることができ、同ブリッジ部16の強度低下、ひいてはロータコア10の強度低下を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the effects described below can be obtained.
(1) When a virtual line VL1 extending in a direction orthogonal to the alignment direction of the two insertion holes 13 in the magnetic pole is drawn while looking at the end of the iron core portion 11 in the center line L direction, the bridge portion 16 is virtual. A slit 20 extending in a direction diagonally intersecting the line VL1 is provided. Therefore, the bridge portion 16 can have a structure in which the magnetic flux does not easily pass through, and the leakage flux can be reduced. Moreover, since the slit 20 has a cut shape, it is possible to suppress a decrease in the cross-sectional area of the entire bridge portion 16, and it is possible to suppress a decrease in the strength of the bridge portion 16 and eventually a decrease in the strength of the rotor core 10.
(2)スリット20が、中心線L方向において鉄心部11の端部を見た状態では略同一幅の直線状で延びている。そのため、ブリッジ部16の各部の強度を確保する態様での上記スリット20の形状設定を容易に行うことができる。 (2) The slit 20 extends in a straight line having substantially the same width when the end portion of the iron core portion 11 is viewed in the center line L direction. Therefore, the shape of the slit 20 can be easily set in a manner of ensuring the strength of each portion of the bridge portion 16.
(3)スリット20は、各ブリッジ部16に1本のみ設けられる。そのため、1つのブリッジ部に複数のスリットが設けられる場合と比較して、ロータコア10の構造をスリット20の配設に起因するブリッジ部16の断面積の減少を抑えやすい構造にすることができる。 (3) Only one slit 20 is provided in each bridge portion 16. Therefore, as compared with the case where a plurality of slits are provided in one bridge portion, the structure of the rotor core 10 can be made a structure in which a decrease in the cross-sectional area of the bridge portion 16 due to the arrangement of the slits 20 can be easily suppressed.
(第2実施形態)
以下、回転電機のロータコアの第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment of the rotor core of the rotary electric machine will be described focusing on the differences from the first embodiment.
本実施形態のロータコアと先の第1実施形態のロータコア10とは、スリットの形状のみが異なる。以下、本実施形態のスリットについて説明する。なお以下では、本実施形態のロータコアの各構成のうち、先の第1実施形態のロータコア10と同様の構成については同一の符号もしくは対応する符号を付すとともに、それら構成についての重複する説明は省略する。 Only the shape of the slit is different between the rotor core of the present embodiment and the rotor core 10 of the first embodiment. Hereinafter, the slit of this embodiment will be described. In the following, among the respective configurations of the rotor cores of the present embodiment, the same reference numerals or corresponding reference numerals will be given to the same configurations as those of the rotor core 10 of the first embodiment, and duplicate description of these configurations will be omitted. To do.
図4に示すように、本実施形態のロータコア30では、各磁極のブリッジ部36に対して2本の切れ目形状のスリット40,41が設けられている。スリット40,41は、断面長穴形状をなしており、鉄心部31を中心線L方向において貫通する態様で延設されている。 As shown in FIG. 4, in the rotor core 30 of the present embodiment, two slit-shaped slits 40 and 41 are provided for the bridge portion 36 of each magnetic pole. The slits 40 and 41 have an elongated hole shape in cross section, and are extended so as to penetrate the iron core portion 31 in the center line L direction.
本実施形態では、中心線L方向において鉄心部31の端部を見た状態(図4に示す状態)で、各磁極における2つの挿入孔13の並び方向(図4の左右方向)と直交する方向に延びる仮想線VL2を描いた場合に、スリット40,41はブリッジ部36において仮想線VL2に対して斜めに交差する方向に延びている。各スリット40,41は、中心線L方向において鉄心部31の端部を見た状態で直線状に延びている。 In the present embodiment, the end portion of the iron core portion 31 is viewed in the center line L direction (state shown in FIG. 4), and is orthogonal to the arrangement direction of the two insertion holes 13 at each magnetic pole (left-right direction in FIG. When the virtual line VL2 extending in the direction is drawn, the slits 40 and 41 extend in the direction diagonally intersecting the virtual line VL2 at the bridge portion 36. Each of the slits 40 and 41 extends linearly in the L direction of the center line while looking at the end of the iron core portion 31.
各磁極の2本のスリット40,41は、上記鉄心部31の径方向および中心線L方向に延びる平面を対称面として面対称になる態様で配置されている。2本のスリット40,41は、中心線L方向において鉄心部11の端部を見た状態での断面形状が、外周側に向かうに連れて間隔が広くなる「ハの字形状」になっている。 The two slits 40, 41 of each magnetic pole are arranged in such a manner that they are plane-symmetrical with a plane extending in the radial direction and the center line L direction of the iron core portion 31 as a plane of symmetry. The two slits 40 and 41 have a cross-sectional shape in which the end portion of the iron core portion 11 is viewed in the L direction of the center line, and the distance between the two slits 40 and 41 becomes wider toward the outer peripheral side. There is.
本実施形態では、各磁極の2本のスリット40,41が以下の[条件C]、[条件D]および[条件E]の全てを満たす形状になっている。[条件C]各磁極における2つの挿入孔13の一方(図4の左側)と2本のスリット40,41の一方(第1スリット40)との距離が、ロータコア30の外周側(図4の下側)に向かうに連れて徐々に狭くなる。[条件D]各磁極における2つの挿入孔13の他方(図4の右側)と2本のスリット40,41の他方(第2スリット41)との距離が、ロータコア30の外周側に向かうに連れて徐々に狭くなる。[条件E]2本のスリット40,41の間隔が、ロータコア30の内周側(図4の上側)に向かうに連れて徐々に狭くなる。 In the present embodiment, the two slits 40 and 41 of each magnetic pole have a shape that satisfies all of the following [condition C], [condition D], and [condition E]. [Condition C] The distance between one of the two insertion holes 13 (left side in FIG. 4) and one of the two slits 40 and 41 (first slit 40) at each magnetic pole is the outer peripheral side of the rotor core 30 (FIG. 4). It gradually narrows toward the lower side). [Condition D] As the distance between the other of the two insertion holes 13 (on the right side in FIG. 4) and the other of the two slits 40 and 41 (second slit 41) at each magnetic pole becomes toward the outer peripheral side of the rotor core 30. Gradually narrows. [Condition E] The distance between the two slits 40 and 41 gradually narrows toward the inner peripheral side (upper side in FIG. 4) of the rotor core 30.
以下、スリット40,41を設けることによる作用についてその効果とともに説明する。
本実施形態では、図5に示すように、鉄心部31のブリッジ部36に、各磁極の2つの挿入孔13の並び方向と直交する方向に対して斜めに延びる2本のスリット40,41が設けられている。これらスリット40,41により、ブリッジ部36の構造が、周囲方向において3つの分割部43,44,45に分割された分割構造になっている。
Hereinafter, the action of providing the slits 40 and 41 will be described together with the effect.
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the bridge portion 36 of the iron core portion 31 has two slits 40, 41 extending obliquely with respect to the direction orthogonal to the alignment direction of the two insertion holes 13 of each magnetic pole. It is provided. The structure of the bridge portion 36 is divided into three divided portions 43, 44, 45 in the peripheral direction by the slits 40 and 41.
そして、第1分割部43および第3分割部45は、外周側(図5の下側)に向かうに連れて徐々に幅狭の形状になっており、第2分割部44は内周側(図5の上側)に向かうに連れて徐々に幅狭の形状になっている。 The first division portion 43 and the third division portion 45 gradually become narrower toward the outer peripheral side (lower side in FIG. 5), and the second division portion 44 has an inner peripheral side (the inner peripheral side (lower side in FIG. 5)). The shape gradually narrows toward the upper side of FIG. 5).
こうしたロータコア30において磁極が「N極」である部分では、以下のようにブリッジ部36に磁束が流れる。
図5に実線の白抜きの矢印で示すように、永久磁石14の外周側から出てブリッジ部36に向かう磁束は、入口(詳しくは、外周側の端部)の幅が狭い第1分割部43や第3分割部45には殆ど誘導されず、大部分が入口の広い第2分割部44に誘導されるようになる。
In the portion where the magnetic pole is "N pole" in the rotor core 30, magnetic flux flows through the bridge portion 36 as follows.
As shown by the solid white arrows in FIG. 5, the magnetic flux from the outer peripheral side of the permanent magnet 14 toward the bridge portion 36 is the first division portion having a narrow inlet (specifically, the end portion on the outer peripheral side). It is hardly guided to 43 or the third division 45, and most of it is guided to the second division 44 having a wide entrance.
第2分割部44は、入口の幅が広いものの出口の幅(図5のW3)が狭くなっている。具体的には、第2分割部44は、出口(詳しくは、内周側)に向かうに連れて幅が狭くなる先細形状になっている。そのため、この第2分割部44の磁束密度が、断面積が最も小さい出口側の端部において最大磁束密度に達し易くなる。 The width of the entrance of the second division 44 is wide, but the width of the exit (W3 in FIG. 5) is narrow. Specifically, the second division portion 44 has a tapered shape in which the width becomes narrower toward the exit (specifically, the inner peripheral side). Therefore, the magnetic flux density of the second divided portion 44 tends to reach the maximum magnetic flux density at the end on the outlet side where the cross-sectional area is the smallest.
そして、そうした第2分割部44の鉄心材料の最大磁束密度と実際の磁束密度とが一致することにより、磁束密度が飽和した磁気飽和状態になる。したがって、この場合には、漏れ磁束が抑えられるようになる。 Then, when the maximum magnetic flux density of the iron core material of the second divided portion 44 and the actual magnetic flux density match, the magnetic flux density becomes saturated and the magnetic saturation state is established. Therefore, in this case, the leakage flux can be suppressed.
一方、上記ロータコア30において磁極が「S極」である部分では、以下のようにブリッジ部36に磁束が流れる。
図5に破線の白抜きの矢印で示すように、永久磁石14の内周側から出てブリッジ部36に向かう磁束は、入口(詳しくは、内周側の端部)の幅が狭い第2分割部44には殆ど誘導されず、大部分が入口の広い第1分割部43や第3分割部45に誘導されるようになる。
On the other hand, in the portion of the rotor core 30 where the magnetic pole is the "S pole", magnetic flux flows through the bridge portion 36 as follows.
As shown by the broken white arrow in FIG. 5, the magnetic flux from the inner peripheral side of the permanent magnet 14 toward the bridge portion 36 has a second narrow inlet (specifically, the end on the inner peripheral side). It is hardly guided to the divided portion 44, and most of it is guided to the first divided portion 43 and the third divided portion 45 having a wide entrance.
これら第1分割部43および第3分割部45は、入口の幅が広いものの出口の幅(図5のW4,W5)が狭くなっている。具体的には、第1分割部43および第3分割部45は、出口(詳しくは、外周側)に向かうに連れて幅が狭くなる先細形状になっている。そのため、第1分割部43および第3分割部45の磁束密度が、断面積が最も小さい出口側の端部において最大磁束密度に達し易くなる。 In these first division portion 43 and third division portion 45, the width of the entrance is wide, but the width of the exit (W4, W5 in FIG. 5) is narrow. Specifically, the first division portion 43 and the third division portion 45 have a tapered shape in which the width becomes narrower toward the outlet (specifically, the outer peripheral side). Therefore, the magnetic flux densities of the first divided portion 43 and the third divided portion 45 tend to reach the maximum magnetic flux density at the end portion on the outlet side having the smallest cross-sectional area.
そして、そうした第1分割部43の鉄心材料や第3分割部45の鉄心材料の最大磁束密度と実際の磁束密度とが一致することにより、磁束密度が飽和した磁気飽和状態になる。したがって、この場合にも、漏れ磁束が抑えられるようになる。 Then, when the maximum magnetic flux density of the iron core material of the first division portion 43 and the iron core material of the third division portion 45 and the actual magnetic flux density match, the magnetic flux density becomes saturated and the magnetic saturation state is obtained. Therefore, even in this case, the leakage flux can be suppressed.
本実施形態のロータコア30によれば、2本のスリット40,41を設けることにより、それらスリット40,41の端部同士の距離W3や、第1スリット40の端部と2つの挿入孔13の一方(図5の左側)との距離W4、第2スリット41の端部と2つの挿入孔13の他方(図5の右側)との距離W5をいずれも小さくすることができる。これにより、ブリッジ部36における上記スリット40,41によって分割された各分割部43,44,45のそれぞれに、上記距離が短い部分、すなわち断面積が小さい部分を作ることができる。したがって、ブリッジ部36を磁束が通り難い構造にすることができ、漏れ磁束の低減を図ることができる。 According to the rotor core 30 of the present embodiment, by providing the two slits 40 and 41, the distance W3 between the ends of the slits 40 and 41 and the end of the first slit 40 and the two insertion holes 13 are provided. The distance W4 from one (left side in FIG. 5) and the distance W5 between the end of the second slit 41 and the other (right side in FIG. 5) of the two insertion holes 13 can be reduced. As a result, a portion having a short distance, that is, a portion having a small cross-sectional area can be formed in each of the divided portions 43, 44, 45 divided by the slits 40, 41 in the bridge portion 36. Therefore, the bridge portion 36 can have a structure in which the magnetic flux does not easily pass through, and the leakage flux can be reduced.
しかも本実施形態では、ブリッジ部36の断面積を小さくするべく同ブリッジ部36の一部を切り欠いてスリット40,41を設けているとはいえ、同スリット40,41が切れ目形状であるため、切り欠かれる部分の断面積が小さく抑えられている。これにより、ブリッジ部36全体の断面積の減少を抑えることができるため、同ブリッジ部36の強度低下、ひいてはロータコア30の強度低下を抑えることができる。 Moreover, in the present embodiment, although the slits 40 and 41 are provided by cutting out a part of the bridge portion 36 in order to reduce the cross-sectional area of the bridge portion 36, the slits 40 and 41 have a cut shape. , The cross-sectional area of the notched part is kept small. As a result, it is possible to suppress a decrease in the cross-sectional area of the entire bridge portion 36, so that it is possible to suppress a decrease in the strength of the bridge portion 36 and, by extension, a decrease in the strength of the rotor core 30.
本実施形態では、スリット40,41が共に、中心線L方向において鉄心部11の端部を見た状態では略同一幅の直線状で延びている。そのため、鉄心部31の前記並び方向(図5の左右方向)および中心線L方向における断面において、上記スリット40,41を形成するべく切り欠いた部分の断面積が、径方向の各部において略同一になる。これにより、スリット40,41を形成するべくブリッジ部36を切り欠いた部分の断面積についての径方向におけるばらつきを抑えることができる。したがって、ブリッジ部36の各部の強度を確保する態様での上記スリット40,41の形状設定を容易に行うことができる。 In the present embodiment, both the slits 40 and 41 extend in a straight line having substantially the same width when the end portion of the iron core portion 11 is viewed in the center line L direction. Therefore, in the cross-sectional areas of the iron core portions 31 in the alignment direction (horizontal direction in FIG. 5) and the center line L direction, the cross-sectional areas of the portions cut out to form the slits 40 and 41 are substantially the same in each radial direction. become. As a result, it is possible to suppress variations in the radial direction regarding the cross-sectional area of the portion cut out of the bridge portion 36 in order to form the slits 40 and 41. Therefore, the shapes of the slits 40 and 41 can be easily set in a manner of ensuring the strength of each portion of the bridge portion 36.
また本実施形態では、そうしたスリット40,41が設けられるブリッジ部36の前記並び方向の両端部、言い換えれば、各磁極の2つの挿入孔13における互いに近い側の端部が、径方向において平行に延びている。そのため、ブリッジ部36におけるスリット40,41が設けられた部分についての前記並び方向および中心線L方向における断面の断面積を、径方向の各部において略同一にすることができる。 Further, in the present embodiment, both ends of the bridge portion 36 provided with such slits 40 and 41 in the alignment direction, in other words, the ends of the two insertion holes 13 of each magnetic pole on the side close to each other are parallel in the radial direction. It is extending. Therefore, the cross-sectional area of the cross section of the portion of the bridge portion 36 provided with the slits 40, 41 in the alignment direction and the center line L direction can be made substantially the same in each portion in the radial direction.
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
(4)中心線L方向において鉄心部31の端部を見た状態で磁極における2つの挿入孔13の並び方向と直交する方向に延びる仮想線VL2を描いた場合に、ブリッジ部36には仮想線VL2に対して斜めに交差する方向に延びる2本のスリット40,41が設けられている。そのため、ブリッジ部36を磁束が通り難い構造にすることができ、漏れ磁束の低減を図ることができる。しかも、スリット40,41が切れ目形状であるため、ブリッジ部36全体の断面積の減少を抑えることができ、同ブリッジ部36の強度低下、ひいてはロータコア30の強度低下を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the effects described below can be obtained.
(4) When a virtual line VL2 extending in a direction orthogonal to the alignment direction of the two insertion holes 13 in the magnetic pole is drawn while looking at the end of the iron core portion 31 in the center line L direction, the bridge portion 36 is virtual. Two slits 40 and 41 extending in a direction diagonally intersecting the line VL2 are provided. Therefore, the bridge portion 36 can have a structure in which the magnetic flux does not easily pass through, and the leakage flux can be reduced. Moreover, since the slits 40 and 41 have a cut shape, it is possible to suppress a decrease in the cross-sectional area of the entire bridge portion 36, thereby suppressing a decrease in the strength of the bridge portion 36 and eventually a decrease in the strength of the rotor core 30.
(5)2本のスリット40,41が、中心線L方向において鉄心部11の端部を見た状態では略同一幅の直線状で延びている。そのため、ブリッジ部36の各部の強度を確保する態様での上記スリット40,41の形状設定を容易に行うことができる。 (5) The two slits 40 and 41 extend in a straight line having substantially the same width when the end portion of the iron core portion 11 is viewed in the center line L direction. Therefore, the shapes of the slits 40 and 41 can be easily set in a manner of ensuring the strength of each portion of the bridge portion 36.
(6)2本のスリット40,41は、上記鉄心部31の径方向および中心線L方向に延びる平面を対称面として面対称になる態様で配置されている。これにより、1つのブリッジ部36に設けられる2本のスリット40,41を周囲方向において面対称の形状にすることができる。そのため、ブリッジ部36にスリット40,41が設けられるとはいえ、ロータコア30の回転バランスの低下を抑えることができる。 (6) The two slits 40 and 41 are arranged so as to be plane-symmetrical with a plane extending in the radial direction and the center line L direction of the iron core portion 31 as a plane of symmetry. As a result, the two slits 40 and 41 provided in one bridge portion 36 can have a plane-symmetrical shape in the peripheral direction. Therefore, although the slits 40 and 41 are provided in the bridge portion 36, it is possible to suppress a decrease in the rotational balance of the rotor core 30.
(他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・第1実施形態のスリット20や第2実施形態のスリット40,41は、断面矩形状にしたり断面楕円形状にしたりするなど、任意の断面形状にすることができる。
(Other embodiments)
In addition, each of the above-described embodiments may be modified as follows.
-The slit 20 of the first embodiment and the slits 40 and 41 of the second embodiment can have an arbitrary cross-sectional shape such as a rectangular cross-section or an elliptical cross-section.
・第1実施形態のスリット20の断面形状や第2実施形態のスリット40,41の断面形状としては、直線状に延びる形状を採用することに限らず、湾曲して延びる形状を採用したり、屈曲して延びる形状を採用したりすることができる。 The cross-sectional shape of the slit 20 of the first embodiment and the cross-sectional shapes of the slits 40 and 41 of the second embodiment are not limited to the linearly extending shape, but may be curved and extended. A shape that bends and extends can be adopted.
・第2実施形態において、各磁極に設けられる2本のスリット40,41の相対位置は任意に変更することができる。例えば、各磁極の2本のスリット40,41を、中心線L方向において鉄心部31の端部を見た状態での断面形状が内周側に向かうに連れて間隔が広くなる「ハの字形状」になるように形成してもよい。その他、中心線L方向において鉄心部31の端部を見た状態での断面形状が平行になるように、各磁極の2本のスリット40,41を形成することなども可能である。 -In the second embodiment, the relative positions of the two slits 40 and 41 provided on each magnetic pole can be arbitrarily changed. For example, the distance between the two slits 40 and 41 of each magnetic pole becomes wider toward the inner peripheral side when the end portion of the iron core portion 31 is viewed in the center line L direction. It may be formed so as to have a "shape". In addition, it is also possible to form two slits 40 and 41 of each magnetic pole so that the cross-sectional shapes of the iron core portion 31 when viewed in the L direction of the center line are parallel.
・各実施形態において、鉄心部のブリッジ部に三本以上のスリットを設けるようにしてもよい。
・各実施形態において、挿入孔13の形状や永久磁石14の形状は任意に変更可能である。
-In each embodiment, three or more slits may be provided in the bridge portion of the iron core portion.
-In each embodiment, the shape of the insertion hole 13 and the shape of the permanent magnet 14 can be arbitrarily changed.
・上記各実施形態のロータコアは、磁極数が10極のロータに限らず、任意の磁極数(4極、6極、8極、12極など)のロータに適用することができる。 -The rotor core of each of the above embodiments is not limited to a rotor having 10 poles, and can be applied to a rotor having any number of magnetic poles (4 poles, 6 poles, 8 poles, 12 poles, etc.).
10,30…ロータコア、11,31…鉄心部、12…中心孔、13…挿入孔、14…永久磁石、15…充填材、16,36…ブリッジ部、20…スリット、21…第1分割部、22…第2分割部、40…第1スリット、41…第2スリット、43…第1分割部、44…第2分割部、45…第3分割部。 10, 30 ... Rotor core, 11, 31 ... Iron core, 12 ... Center hole, 13 ... Insert hole, 14 ... Permanent magnet, 15 ... Filler, 16, 36 ... Bridge part, 20 ... Slit, 21 ... First division part , 22 ... 2nd division, 40 ... 1st slit, 41 ... 2nd slit, 43 ... 1st division, 44 ... 2nd division, 45 ... 3rd division.
Claims (4)
前記中心線方向において前記鉄心部の端部を見た状態で隣り合う前記挿入孔の並び方向と直交する方向に延びる仮想線を描いた場合に、前記隣り合う前記挿入孔に挟まれた部分において前記仮想線に対して斜めに交差する方向に延びるスリットを有する
ことを特徴とする回転電機のロータコア。 A plurality of insertion holes provided in the core portion having a cylindrical shape, a plurality of insertion holes provided in the core portion so as to penetrate in the direction of the center line of the core portion in such a manner that they are arranged at intervals in the peripheral direction of the iron core portion, and the insertion holes. In the rotor core of a rotating electric machine, which has a permanent magnet fixed in a state of being housed inside the
When a virtual line extending in a direction orthogonal to the arrangement direction of the adjacent insertion holes is drawn while looking at the end of the iron core portion in the center line direction, in the portion sandwiched between the adjacent insertion holes. A rotor core of a rotary electric machine, which has a slit extending in a direction diagonally intersecting the virtual line.
請求項1に記載の回転電機のロータコア。 The rotor core of the rotary electric machine according to claim 1, wherein the slit extends linearly in a direction in which the slits intersect at an angle.
請求項1または2に記載の回転電機のロータコア。 The rotor core of a rotary electric machine according to claim 1 or 2, wherein only one slit is provided in the sandwiched portion.
前記2本の前記スリットは、前記鉄心部の径方向および前記中心線方向に延びる平面を対称面として面対称になる態様で配置されている
請求項1または2に記載の回転電機のロータコア。 Two slits are provided in the sandwiched portion.
The rotor core of the rotary electric machine according to claim 1 or 2, wherein the two slits are arranged so as to be plane-symmetrical with a plane extending in the radial direction of the iron core portion and the center line direction as symmetric planes.
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Cited By (1)
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US20220123612A1 (en) * | 2019-03-05 | 2022-04-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Rotor for a Permanently Energized Electrical Machine, With a Support Structure |
-
2019
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20220123612A1 (en) * | 2019-03-05 | 2022-04-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Rotor for a Permanently Energized Electrical Machine, With a Support Structure |
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