JP2021058040A - Rotor of SPM type rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、SPM形回転電機の回転子に関する。 An embodiment of the present invention relates to a rotor of an SPM type rotary electric machine.
例えばエレベータの巻上機の駆動源に使用されるモータとして、SPM(Surface Permanent Magnet)形のモータが知られている(例えば特許文献1参照)。この種のSPM形のモータの回転子は、回転子鉄心の外周部に、円周方向に並んで、複数個のスロットを外周面で開口するように設け、それら各スロット内に夫々永久磁石を収容し、接着剤により接着固定して構成される。この場合、永久磁石の表面即ち外周面が露出して、固定子に近接配置されることにより、駆動トルク、或いはダイナミックブレーキ時のブレーキトルクを大きく発生させることができる。 For example, an SPM (Surface Permanent Magnet) type motor is known as a motor used as a drive source for an elevator hoist (see, for example, Patent Document 1). The rotor of this type of SPM type motor is provided on the outer peripheral portion of the rotor core so as to be arranged in the circumferential direction so as to open a plurality of slots on the outer peripheral surface, and a permanent magnet is provided in each of the slots. It is housed and fixed by adhesive with an adhesive. In this case, the surface of the permanent magnet, that is, the outer peripheral surface is exposed and placed close to the stator, so that a large driving torque or a braking torque at the time of dynamic braking can be generated.
上記のようなSPM形モータの回転子にあっては、長期間の使用に伴う接着剤の劣化により永久磁石の固定強度が低下し、回転時の遠心力の作用や非常制動時の磁気アンバランス等により、永久磁石の一部がスロットから外周方向に離脱する虞が考えらえる。そのため、永久磁石の固定に関する信頼性を高めることが要望される。上記特許文献1では、永久磁石の剥がれ防止のために、飛散防止用のテープ部材を設けることが開示されている。ところが、テープ部材を設ける構成では、部品数や組付け工程の増加を招いてしまう。
In the rotor of the SPM type motor as described above, the fixing strength of the permanent magnet decreases due to deterioration of the adhesive due to long-term use, and the action of centrifugal force during rotation and magnetic imbalance during emergency braking For example, it is conceivable that a part of the permanent magnet may be separated from the slot in the outer peripheral direction. Therefore, it is required to improve the reliability of fixing the permanent magnet. The above-mentioned
そこで、回転子鉄心の外周に永久磁石を露出するように設けたものにあって、比較的簡単な構成で済ませながら、永久磁石の固定を安定して行うことができ、信頼性を高めることができるSPM形回転電機の回転子を提供する。 Therefore, the permanent magnet is provided so as to be exposed on the outer periphery of the rotor core, and the permanent magnet can be stably fixed while having a relatively simple configuration, and the reliability can be improved. Provided is a rotor of an SPM type rotary electric machine capable of being capable of providing a rotor.
実施形態に係るSPM形回転電機の回転子は、回転子鉄心の外周部に、外周側に開口する複数のスロットを有し、それら各スロット内に、永久磁石を該回転子鉄心の外周面から突出した形態に配置して構成されるものであって、前記回転子鉄心の前記スロットの内面は、底面が平面、円周方向を向く両側面が前記底面に対し鋭角をなす傾斜面とされると共に、前記側面と底面とのなす角度θが、65°〜75°とされている。 The rotor of the SPM type rotary electric machine according to the embodiment has a plurality of slots opened on the outer peripheral side on the outer peripheral portion of the rotor core, and a permanent magnet is placed in each of the slots from the outer peripheral surface of the rotor core. The inner surface of the slot of the rotor core is arranged in a protruding form, and the bottom surface is a flat surface, and both side surfaces facing the circumferential direction are inclined surfaces having a sharp angle with respect to the bottom surface. At the same time, the angle θ between the side surface and the bottom surface is set to 65 ° to 75 °.
以下、例えばエレベータの巻上機の駆動源として用いられるSPM形モータに適用した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、便宜上、図1、図3〜図6におけるハッチングを省略している。図2は、SPM形回転電機としてのSPM形モータ1の全体構成を概略的に示している。このSPM形モータ1は、全体として円筒状をなすフレーム2内に、固定子3及び回転子4を備えて構成される。前記回転子4には、回転軸5が固定されている。回転子4の詳細については後述する。
Hereinafter, an embodiment applied to an SPM type motor used as a drive source for an elevator hoist, for example, will be described with reference to the drawings. For convenience, the hatching in FIGS. 1 and 3 to 6 is omitted. FIG. 2 schematically shows the overall configuration of the
前記フレーム2は、円筒状の胴部2aの両端にモータブラケット6、7を備えて構成されている。前記固定子3は、固定子鉄心8に巻線9を巻装して構成され、前記胴部2aの内周面に取付けられている。また、前記モータブラケット6、7には、夫々軸受10、11が取付けられている。これら軸受10、11により、前記回転軸5が回転自在に支持されている。図示はしないが、回転軸5の先端部(図で左側)には、シーブと称される滑車が取付けられる。また、フレーム2の後端側には、前記回転軸5にブレーキ力を付与する周知のディスクブレーキ装置12が設けられている。
The frame 2 is configured to include motor brackets 6 and 7 at both ends of a
ここで、図1、図3から図6も参照して、本実施形態に係る回転子4について説明する。本実施形態では、図2に示すように、回転子4は、回転子鉄心13の外周部に複数個例えば20個の永久磁石14を露出状態に備えて構成される回転子ブロック15を、軸方向に4段に重ねた状態で結合して構成される。4つの回転子ブロック15は、同等の構成を備えており、以下、1個の回転子ブロック15について述べる。
Here, the
図1に示すように、回転子鉄心13は、例えば電磁鋼板を所定の形状即ちほぼ円板状に打抜いて単位鉄心板を得、その打抜いた単位鉄心板を複数枚積層して構成されている。回転子鉄心13の中心部には、前記回転軸5が挿入される中心孔13aが形成されている。そして、回転子鉄心13の外周部には、各永久磁石14が夫々取付けられるスロット16が、隣同士で僅かな間隔を置きながら円周方向に並んで複数個この場合20個が設けられている。図3〜図6にも示すように、このスロット16は、外周側に開口する形態で、比較的浅い深さの凹状をなし、回転子鉄心13の軸方向全体に延びて設けられている。
As shown in FIG. 1, the
前記永久磁石14は、例えばネオジム磁石からなり、図1〜図4に示すように、矩形の薄板状をなすと共に、上面即ち外周側を向く面が、外周側に凸となる緩やかな曲面状とされている。永久磁石14は、例えば矩形ブロック状のものを切削して製作される。図1に示すように、この永久磁石14は、外周面側をS極に磁化したものと、N極に磁化したものとの2種類が、前記各スロット16内に円周方向に沿って交互に配置される。永久磁石14は、前記スロット16の内面に、図示しない接着剤により接着ざれる。このとき、各永久磁石14は、回転子鉄心13の外周面から外周側に突出している。
The
さて、本実施形態においては、前記回転子鉄心13の各スロット16は、以下のように構成されている。即ち、図3〜図5に示すように、前記スロット16の内面は、底面16aが平面、円周方向を向く両側面16b、16bが前記底面16aに対し鋭角をなす傾斜面とされている。これにて、スロット16は台形状、つまりダブテール状に構成されている。そして、図4に示すように、前記側面16bと底面16aとのなす角度θが、65°以上、75°以下の範囲内とされ、ここでは例えば70°とされている。
By the way, in this embodiment, each
更に本実施形態では、図5に詳しく示すように、各スロット16には、底面の両端角部に位置して、永久磁石14を接着する接着剤の余剰分が溜まる逃げ凹部17、17が、回転子鉄心13の軸方向全体に延びて形成されている。この逃げ凹部17、17は、丸みを帯びた状態で、内周側つまり図5で下方に膨らむように形成されている。尚、単位鉄心板の段階で、逃げ凹部17を含むスロット16に対応した切欠き部分が、例えば単位鉄心板の打抜きと同時に形成され、その単位鉄心板を積層することにより、逃げ凹部17を含むスロット16を有する回転子鉄心13が得られるようになっている。
Further, in the present embodiment, as shown in detail in FIG. 5, each
前記スロット16内に配置される永久磁石14は、該スロット16の形状に合わせて、平坦な底面と、角度θ例えば70°で鋭角的に立ち上がる両側面とを有し、上面が円弧状面とされたほぼ台形のブロック状に構成される。このとき、スロット16内に永久磁石14を挿入、接着するために、それらの間に、接着剤の厚み及び公差を考慮して例えば0.3mm以下の僅かなクリアランスが設けられる。また、この永久磁石14を製作するにあたっては、上記のように、矩形ブロック状に製造された磁石材料を切削することにより、所定形状に形成される。
The
回転子鉄心13に対し永久磁石14を組付けるにあたっては、スロット16の内面に所要量の接着剤を塗布した状態で、各永久磁石14を、回転子鉄心13の端面側から各スロット16に軸方向に挿入して、接着固定する。このとき、接着剤の塗布に関しては、例えば塗布厚みの寸法が0.1mmを目標にされる。但し、接着剤の塗布量が多い場合でも、その余剰分を逃げ凹部17に逃がすことができる。尚、図2に示すように、4個の回転子ブロック15を連結して回転子4が構成され、回転子4の各永久磁石14の表面つまり外周面は、固定子鉄心8に僅かな隙間を存して対向するように位置される。
When assembling the
上記のように構成された本実施形態の回転子4によれば、次のような作用、効果を得ることができる。上記構成では、スロット16及び永久磁石14は、鋭角状とされた斜面に沿う台形状つまりダブテール状に構成され、永久磁石14の台形の側面がスロット16の側面16bと対向して嵌合状態に固定される。これにより、例えば長期間の使用に伴う接着剤の劣化により永久磁石14の固定強度が低下した場合でも、永久磁石14がスロット16の側面16bに保持されることによって、抜け止めがなされ、スロット16から外周方向に外れてしまうことを防止することができる。
According to the
この場合、スロット16と永久磁石14との間に、多少の寸法精度のばらつきがあっても、抜け出し防止効果を確保することができる。スロット16の形状によって永久磁石14の抜け出し防止が図られるので、飛散防止用のテープ部材といった余分な部材等も必要とせず、部品数や組付け工程の増加を招くこともない。ここで、スロット16における底面16aと側面16bとのなす角度θを、65°〜75°とした理由について、図6も参照して述べる。
In this case, even if there is some variation in dimensional accuracy between the
即ち、上記したように、スロット16内に永久磁石14を挿入、接着するためには、それらの間に、例えば0.3mm以下の僅かなクリアランスが設けられる。図6は、左から順に、角度θを、例えば80°、75°、70°とした場合の、永久磁石14の接着力が低下し、永久磁石14がスロット16内を図で相対的に右側にずれ動いた様子を示している。この場合に、角度θを例えば80°と比較的大きくしたときには、スロット16の側面16bでの抜け止めが図られず、永久磁石14が外れてしまう虞がある。ところが、角度θを75°とした場合、更にそれ以下とした場合には、そのような問題は発生しない。これにて、永久磁石14の抜け止めの観点からは、スロット16における底面16aと側面16bとのなす角度θを、75°以下とすることが望ましい。
That is, as described above, in order to insert and bond the
一方、角度θを比較的小さく、例えば45°とすると、永久磁石14の抜け止め機能は確実に図られるが、永久磁石14の形状も、下部両端が45°の鋭角となってしまう。この場合、永久磁石14を製作する過程で、切削により破棄する部分が多くなると共に、永久磁石14自体の幅方向の寸法も大きいものとなってしまう。また、鋭角が鋭くなればなるほど、永久磁石14の角部が欠けやすいものとなってしまう。これにて、永久磁石14の製作面での観点からは、角度θを65°以上とすることが望ましい。
On the other hand, if the angle θ is relatively small, for example, 45 °, the
このように、本発明者の研究によれば、スロット16内面における底面16aと側面16bとのなす角度θを、70°を中心値として、65°〜75°の範囲の値とすることが好ましいことが明らかとなった。これにより、永久磁石14の抜け出し防止の機能を確実に得ることができながら、永久磁石14の製作面でも不利益は小さく、両者のバランスを取ったものとすることができるのである。この結果、本実施形態によれば、回転子鉄心13の外周に永久磁石14を露出するように設けたものにあって、比較的簡単な構成で済ませながら、永久磁石14の固定を安定して行うことができ、信頼性を高めることができるという優れた効果を得ることができる。
As described above, according to the research of the present inventor, it is preferable that the angle θ formed by the
そして、特に本実施形態では、回転子鉄心13のスロット16の底面16aの両端角部に、接着剤の余剰分が溜まる逃げ凹部17を設ける構成とした。これにより、永久磁石14の接着時に、接着剤の塗布量が多い場合でも余剰分を逃げ凹部17に逃がすことができるので、接着剤の塗布量を多くして十分な接着力を得ることが可能となる。ひいては永久磁石14の接着強度に関する信頼性をより高めることができる。
Further, in particular, in the present embodiment, a
ここで、永久磁石14の形状についても、下端部の両端から側面が鋭角的に立上る形状となり、角部が比較的尖った状態となる。上記のように、スロット16の底面16aの両端角部に逃げ凹部17を設けたことにより、永久磁石14の角部が逃げ凹部17の近傍に位置されるので、角部がスロット16内面に当たることを抑制できる。この結果、永久磁石14の角部が他の部位に当たって欠けてしまう等の破損を防止する機能も得ることができる。
Here, the shape of the
尚、上記実施形態においては、永久磁石を、回転子鉄心の軸方向に平行に延びるように配置したが、永久磁石を、回転子鉄心の軸方向に対して傾けて配置するいわゆるスキュー配置を行う構成としても良い。また、回転子鉄心としては、回転子ブロックを複数組み合わせた形態に限られず、一つの鉄心で構成するものでも良い。スロットや永久磁石の個数、形状などについても、様々な変更が可能である。 In the above embodiment, the permanent magnets are arranged so as to extend parallel to the axial direction of the rotor core, but a so-called skew arrangement is performed in which the permanent magnets are arranged at an angle with respect to the axial direction of the rotor core. It may be configured. Further, the rotor core is not limited to a form in which a plurality of rotor blocks are combined, and may be composed of one iron core. Various changes can be made to the number and shape of slots and permanent magnets.
その他、SPM形回転電機の用途としても、エレベータ用に限らず、発電機を含んで様々な用途に適用することができる。以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, the application of the SPM type rotary electric machine is not limited to that of an elevator, and can be applied to various applications including a generator. The embodiments described above are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
図面中、1はSPM形モータ(SPM形回転電機)、3は固定子、4は回転子、5は回転軸、13は回転子鉄心、14は永久磁石、15は回転子ブロック、16はスロット、16aは底面、16bは側面、17は逃げ凹部を示す。 In the drawing, 1 is an SPM type motor (SPM type rotary electric machine), 3 is a stator, 4 is a rotor, 5 is a rotating shaft, 13 is a rotor core, 14 is a permanent magnet, 15 is a rotor block, and 16 is a slot. , 16a is the bottom surface, 16b is the side surface, and 17 is the relief recess.
Claims (2)
前記回転子鉄心の前記スロットの内面は、底面が平面、円周方向を向く両側面が前記底面に対し鋭角をなす傾斜面とされると共に、
前記側面と底面とのなす角度θが、65°〜75°とされているSPM形回転電機の回転子。 A plurality of slots that open to the outer peripheral side are provided on the outer peripheral portion of the rotor core, and permanent magnets are arranged in each of the slots so as to protrude from the outer peripheral surface of the rotor core. hand,
The inner surface of the slot of the rotor core is a flat bottom surface, and both side surfaces facing the circumferential direction are inclined surfaces having an acute angle with respect to the bottom surface.
A rotor of an SPM type rotary electric machine in which the angle θ formed by the side surface and the bottom surface is 65 ° to 75 °.
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