JP2021112074A - Rotor, rotary electric machine, and manufacturing method of rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロータ、回転電機およびロータの製造方法に関する。 The present invention relates to a rotor, a rotary electric machine, and a method for manufacturing the rotor.
回転電機として、例えば、ステータ内にロータが配置され、ロータの周方向に所定の間隔をおいて複数の磁石挿入孔が形成され、複数の磁石挿入孔に永久磁石が埋め込まれ、ロータに複数の非磁性導体が閉回路に配設されたものが知られている。非磁性導体は、ステータからの磁束が閉回路の内側を鎖交するようにロータに配設されている。
すなわち、非磁性導体は、ステータからロータに向かう磁束が変化すると、誘導電流が発生する。よって、非磁性導体を流れる誘導電流による磁束によってロータを通過する磁束の変化を抑制できる。これにより、ロータを通過する磁束の変化を抑制して損失を低減できる(例えば特許文献1参照)。
As a rotary electric machine, for example, a rotor is arranged in a stator, a plurality of magnet insertion holes are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotor, permanent magnets are embedded in the plurality of magnet insertion holes, and a plurality of permanent magnets are embedded in the rotor. It is known that a non-magnetic conductor is arranged in a closed circuit. The non-magnetic conductor is arranged in the rotor so that the magnetic flux from the stator interlinks the inside of the closed circuit.
That is, in the non-magnetic conductor, an induced current is generated when the magnetic flux from the stator to the rotor changes. Therefore, it is possible to suppress a change in the magnetic flux passing through the rotor due to the magnetic flux due to the induced current flowing through the non-magnetic conductor. Thereby, the change of the magnetic flux passing through the rotor can be suppressed and the loss can be reduced (see, for example, Patent Document 1).
また、回転電機のなかには、分割タイプの永久磁石を備えたものが知られている。分割タイプの永久磁石は、例えば、通常の永久磁石が複数の分割磁石に分割され、分割された複数の分割磁石が一体に接着されている。分割タイプの永久磁石を回転電機に備えることにより、見かけの電気導電率を低下させて、永久磁石に流入する磁束変動を抑制できる。よって、渦電流を抑制して永久磁石の渦電流損失を抑制できる。さらに、永久磁石の渦電流損失を抑制することにより、永久磁石の温度が上昇することを抑制できる。 Further, among the rotary electric machines, those equipped with a split type permanent magnet are known. In the split type permanent magnet, for example, a normal permanent magnet is divided into a plurality of split magnets, and the plurality of split magnets are integrally bonded. By equipping the rotating electric machine with a split type permanent magnet, it is possible to reduce the apparent electrical conductivity and suppress the fluctuation of the magnetic flux flowing into the permanent magnet. Therefore, the eddy current can be suppressed and the eddy current loss of the permanent magnet can be suppressed. Further, by suppressing the eddy current loss of the permanent magnet, it is possible to suppress the temperature rise of the permanent magnet.
しかし、分割タイプの永久磁石は、例えば、永久磁石を複数の分割磁石に分割して、分割した複数の分割磁石を一体に接着する必要があり、そのことがコストを抑える妨げになっている。 However, in the split type permanent magnet, for example, it is necessary to divide the permanent magnet into a plurality of split magnets and bond the split plurality of split magnets integrally, which hinders cost reduction.
本発明は、永久磁石の渦電流損失を抑制し、永久磁石の温度上昇を抑制でき、さらに、コストを抑えることができるロータ、回転電機およびロータの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a rotor, a rotary electric machine, and a method for manufacturing a rotor, which can suppress the eddy current loss of a permanent magnet, suppress the temperature rise of the permanent magnet, and further suppress the cost.
上記課題を解決するため、本発明のロータ、回転電機およびロータの製造方法は、以下の構成を採用した。
(1)ロータ(例えば、実施形態におけるロータ4,100)は、鋼板(例えば、実施形態における電磁鋼板9)を積層することにより形成されるロータコア(例えば、実施形態におけるロータコア21)と、前記ロータコアの周方向に所定の間隔で形成された複数の磁石挿入孔(例えば、実施形態における第1磁石挿入孔27、一対の第2磁石挿入孔41,42)と、前記複数の磁石挿入孔に埋め込まれた永久磁石(例えば、実施形態における第1磁石23、第2磁石24)と、を備え、前記磁石挿入孔の壁面には、前記ロータコアの軸方向に延びる溶接部(例えば、実施形態における溶接部51)が設けられている。
In order to solve the above problems, the rotor, the rotary electric machine, and the method for manufacturing the rotor of the present invention have adopted the following configurations.
(1) The rotor (for example,
この構成によれば、ロータコアの磁石挿入孔の壁面にロータコアの軸方向に延びる溶接部を設けることにより、積層された鋼板同士を溶接部で導通できる。これにより、溶接部および鋼板により電流の経路(閉回路)を形成できる。
ところで、例えば、回転電機は、PWM(Pulse Width Modulation)制御される不図示のインバータから各コイルに交番電流を供給することによりロータが回転する。この回転電機は、インバータから各コイルに印加される電流にスイッチング周波数などに応じた高調波成分が重畳する。よって、ステータからロータに向かう磁束(磁束密度)が変化する。
According to this configuration, by providing a welded portion extending in the axial direction of the rotor core on the wall surface of the magnet insertion hole of the rotor core, the laminated steel plates can be electrically connected to each other at the welded portion. As a result, a current path (closed circuit) can be formed by the welded portion and the steel plate.
By the way, for example, in a rotary electric machine, a rotor is rotated by supplying an alternating current to each coil from an inverter (not shown) controlled by PWM (Pulse Width Modulation). In this rotary electric machine, harmonic components corresponding to the switching frequency and the like are superimposed on the current applied to each coil from the inverter. Therefore, the magnetic flux (magnetic flux density) from the stator to the rotor changes.
ステータからロータに向かう磁束が変化することにより、溶接部で誘導電流が発生する。よって、溶接部を流れる誘導電流による磁束によってロータを通過する磁束の変動を抑制できる。ここで、溶接部を流れる誘導電流による磁束は、永久磁石に流れる磁束のうち、変動磁束のみを打ち消し、変動しない磁束に影響を及ぼさない。よって、永久磁石を流れる磁束変動を抑制できる。これにより、渦電流を抑制して永久磁石の渦電流損失を抑制できる。さらに、永久磁石の渦電流損失を抑制することにより、永久磁石の温度が上昇することを抑制できる。 An induced current is generated at the weld due to the change in the magnetic flux from the stator to the rotor. Therefore, it is possible to suppress fluctuations in the magnetic flux passing through the rotor due to the magnetic flux due to the induced current flowing through the welded portion. Here, the magnetic flux due to the induced current flowing through the weld cancels only the fluctuating magnetic flux among the magnetic fluxes flowing through the permanent magnet, and does not affect the magnetic flux that does not fluctuate. Therefore, the fluctuation of the magnetic flux flowing through the permanent magnet can be suppressed. As a result, the eddy current can be suppressed and the eddy current loss of the permanent magnet can be suppressed. Further, by suppressing the eddy current loss of the permanent magnet, it is possible to suppress the temperature rise of the permanent magnet.
また、溶接部および鋼板で電流の経路(閉回路)を形成し、溶接部を流れる誘導電流による磁束によって永久磁石を通過する磁束の変動を抑制するようにした。よって、永久磁石を分割することなく、渦電流を抑制して永久磁石の渦電流損失を抑制し、永久磁石の温度が上昇することを抑制できる。これにより、永久磁石(すなわち、ロータ)のコストを抑えることができる。
さらに、磁石挿入孔の壁面には、ロータコアの軸方向に延びる溶接部が設けられていることにより、鋼板同士が積層された状態で保持される。これにより、鋼板同士を加締める必要がないので、ロータコアを簡単な構成で形成でき、回転電機のコストを一層良好に抑えることができる。
加えて、永久磁石の渦電流損失を抑制して永久磁石の温度上昇を抑制することにより、保磁力の低い永久磁石を用いることができる。
In addition, a current path (closed circuit) is formed in the welded portion and the steel plate so that the fluctuation of the magnetic flux passing through the permanent magnet is suppressed by the magnetic flux due to the induced current flowing through the welded portion. Therefore, it is possible to suppress the eddy current, suppress the eddy current loss of the permanent magnet, and suppress the temperature rise of the permanent magnet without dividing the permanent magnet. As a result, the cost of the permanent magnet (that is, the rotor) can be suppressed.
Further, the wall surface of the magnet insertion hole is provided with a welded portion extending in the axial direction of the rotor core, so that the steel plates are held in a laminated state. As a result, it is not necessary to crimp the steel plates to each other, so that the rotor core can be formed with a simple configuration, and the cost of the rotary electric machine can be further suppressed.
In addition, by suppressing the eddy current loss of the permanent magnet and suppressing the temperature rise of the permanent magnet, a permanent magnet having a low coercive force can be used.
(2)前記溶接部は、前記周方向に並んで少なくとも一対設けられていてもよい。 (2) At least a pair of the welded portions may be provided side by side in the circumferential direction.
この構成によれば、溶接部を周方向に並べて少なくとも一対設けた。よって、ステータからロータに向かう磁束を、一対の溶接部および鋼板により形成される電流の経路(閉回路)に対して垂直に鎖交できる。
ここで、例えば、磁束が閉回路に対して垂直に鎖交すると、閉回路における鎖交磁束量の密度は、磁束が閉回路に対して斜めに鎖交する場合と比較して大きくなる。また、閉回路における鎖交磁束量の密度が大きくなると、閉回路に流れる誘導電流を増やすことができる。誘導電流により、永久磁石の磁束変動が抑制される。
これにより、磁束を閉回路に対して垂直に鎖交することにより、閉回路に流れる誘導電流を増やして、永久磁石の磁束変動を好適に抑制できる。
According to this configuration, at least a pair of welded portions are provided side by side in the circumferential direction. Therefore, the magnetic flux from the stator to the rotor can be interlinked perpendicularly to the current path (closed circuit) formed by the pair of welds and the steel plate.
Here, for example, when the magnetic flux is interlinked perpendicularly to the closed circuit, the density of the interlinkage magnetic flux amount in the closed circuit becomes larger than that in the case where the magnetic flux is interlinked obliquely with respect to the closed circuit. Further, when the density of the amount of interlinkage magnetic flux in the closed circuit is increased, the induced current flowing in the closed circuit can be increased. The induced current suppresses the fluctuation of the magnetic flux of the permanent magnet.
As a result, by interlinking the magnetic flux perpendicularly to the closed circuit, the induced current flowing through the closed circuit can be increased, and the fluctuation of the magnetic flux of the permanent magnet can be suitably suppressed.
(3)前記磁石挿入孔は、磁石挿入部(例えば、実施形態における第1磁石挿入部36、第2磁石挿入部43,46)とフラックスバリア(例えば、実施形態における第1フラックスバリア37、第2外側フラックスバリア45,48)と、を備え、前記溶接部は、前記フラックスバリアに設けられていてもよい。
(3) The magnet insertion holes include a magnet insertion portion (for example, the first
この構成によれば、磁石挿入孔を磁石挿入部とフラックスバリアとで形成した。フラックスバリアに溶接部を設けた。よって、ロータコアに溶接部を設けるために、専用の溶接孔を形成する必要がない。これにより、溶接部を追加するだけの簡単な構成で、永久磁石を通過する磁束変動を抑制できる。 According to this configuration, the magnet insertion hole is formed by the magnet insertion portion and the flux barrier. A welded part was provided on the flux barrier. Therefore, it is not necessary to form a dedicated weld hole in order to provide the welded portion on the rotor core. As a result, it is possible to suppress the fluctuation of the magnetic flux passing through the permanent magnet with a simple configuration of adding a welded portion.
(4)前記ロータコアの軸方向端面(例えば、実施形態における外端面21a)に一対の端面板(例えば、実施形態における端面板26)を備え、前記フラックスバリアは、前記端面板に設けられた冷却媒体通路(例えば、実施形態における第2冷却媒体通路58)に連通されていてもよい。
(4) A pair of end face plates (for example,
この構成によれば、ロータコアの軸方向端面に一対の端面板を設け、フラックスバリアを端面板に設けられた冷却媒体通路に連通させた。よって、冷却媒体通路を流れる冷媒をフラックスバリアに導くことができる。これにより、溶接部の温度上昇を冷媒で抑制でき、さらに永久磁石を冷却できる。 According to this configuration, a pair of end face plates are provided on the axial end faces of the rotor core, and the flux barrier is communicated with the cooling medium passage provided on the end face plates. Therefore, the refrigerant flowing through the cooling medium passage can be guided to the flux barrier. As a result, the temperature rise of the welded portion can be suppressed by the refrigerant, and the permanent magnet can be further cooled.
(5)前記溶接部は前記永久磁石よりも前記ロータコアの外周側に設けられていてもよい。 (5) The welded portion may be provided on the outer peripheral side of the rotor core with respect to the permanent magnet.
この構成によれば、溶接部を永久磁石よりもロータの外周側に設けた。よって、溶接部の周方向の距離(ピッチ)を大きく確保できる。
ここで、例えば、溶接部の周方向の距離は、溶接部に鎖交する鎖交磁束量に比例する。また、鎖交磁束量が増えると、溶接部に流れる誘導電流を増やすことができる。誘導電流により、永久磁石の磁束変動が抑制される。
これにより、溶接部の周方向の距離を大きく確保することにより、溶接部に流れる誘導電流を増やして、永久磁石の磁束変動を好適に抑制できる。
According to this configuration, the welded portion is provided on the outer peripheral side of the rotor with respect to the permanent magnet. Therefore, a large distance (pitch) in the circumferential direction of the welded portion can be secured.
Here, for example, the distance in the circumferential direction of the welded portion is proportional to the amount of interlinkage magnetic flux interlinking with the welded portion. Further, when the amount of interlinkage magnetic flux increases, the induced current flowing through the welded portion can be increased. The induced current suppresses the fluctuation of the magnetic flux of the permanent magnet.
As a result, by securing a large distance in the circumferential direction of the welded portion, the induced current flowing through the welded portion can be increased, and the fluctuation of the magnetic flux of the permanent magnet can be suitably suppressed.
また、溶接部を永久磁石よりもロータの外周側に設けることにより、永久磁石のうちロータの外周側の端部(すなわち、永久磁石の両端部)に流れる変動磁束のみを、溶接部を流れる誘導電流による磁束で抑制できる。これにより、誘導電流による磁束で変動しない磁束に影響を及ぼさないようにでき、永久磁石を流れる磁束変動を効率よく抑制できる。 Further, by providing the welded portion on the outer peripheral side of the rotor with respect to the permanent magnet, only the fluctuating magnetic flux flowing through the outer peripheral end of the rotor (that is, both ends of the permanent magnet) of the permanent magnet is induced to flow through the welded portion. It can be suppressed by the magnetic flux generated by the current. As a result, it is possible to prevent the magnetic flux that does not fluctuate due to the magnetic flux due to the induced current from being affected, and it is possible to efficiently suppress the fluctuation of the magnetic flux flowing through the permanent magnet.
(6)前記溶接部は、d軸(例えば、実施形態におけるd軸Vd)を中心として対称になるように設けられていてもよい。 (6) The welded portion may be provided so as to be symmetrical about the d-axis (for example, the d-axis Vd in the embodiment).
この構成によれば、溶接部を、d軸を中心として対称になるように設けた。d軸は、例えば、ロータの軸方向から見て、ロータの軸線を通り、かつ、磁極中心を通る仮想直線に相当する。これにより、磁極ごとに鎖交磁束量を均一にでき、磁極ごとに冷却の度合いを均一(同じ)にできる。 According to this configuration, the welded portions are provided so as to be symmetrical about the d-axis. The d-axis corresponds to, for example, a virtual straight line that passes through the axis of the rotor and passes through the center of the magnetic pole when viewed from the axial direction of the rotor. As a result, the amount of interlinkage magnetic flux can be made uniform for each magnetic pole, and the degree of cooling can be made uniform (same) for each magnetic pole.
(7)前記溶接部は、前記軸方向一端の前記鋼板と前記軸方向他端の前記鋼板とを接続していてもよい。 (7) The welded portion may connect the steel plate at one end in the axial direction and the steel plate at the other end in the axial direction.
この構成によれば、溶接部によって、軸方向一端の鋼板と軸方向他端の鋼板とを接続した。よって、溶接部と軸方向一端の鋼板と軸方向他端の鋼板とで電流の経路(閉回路)を形成し、閉回路を形成する鋼板の軸方向の離間距離を大きく確保できる。
ここで、例えば、鋼板の軸方向の離間距離は、閉回路に鎖交する鎖交磁束量に比例する。また、鎖交磁束量が増えると、閉回路に流れる誘導電流を増やすことができる。誘導電流により、永久磁石の磁束変動が抑制される。
これにより、鋼板の軸方向の離間距離を大きく確保することにより、閉回路に流れる誘導電流を増やして、永久磁石の磁束変動を好適に抑制できる。
According to this configuration, the steel plate at one end in the axial direction and the steel plate at the other end in the axial direction are connected by the welded portion. Therefore, a current path (closed circuit) is formed between the welded portion, the steel plate at one end in the axial direction, and the steel plate at the other end in the axial direction, and a large axial separation distance between the steel plates forming the closed circuit can be secured.
Here, for example, the axial separation distance of the steel sheet is proportional to the amount of interlinkage magnetic flux interlinking the closed circuit. Further, when the amount of interlinkage magnetic flux increases, the induced current flowing through the closed circuit can be increased. The induced current suppresses the fluctuation of the magnetic flux of the permanent magnet.
As a result, by ensuring a large axial separation distance of the steel sheet, the induced current flowing in the closed circuit can be increased, and the fluctuation of the magnetic flux of the permanent magnet can be suitably suppressed.
(8)回転電機は、上記のロータと、前記ロータの外側に間隔をあけて配置されるステータ(例えば、実施形態におけるステータ3)と、を備える。
(8) The rotary electric machine includes the rotor and a stator (for example, the
この構成によれば、永久磁石の渦電流損失を抑制し、永久磁石の温度上昇を抑制でき、さらに、コストを抑えることができる回転電機を提供できる。 According to this configuration, it is possible to provide a rotary electric machine capable of suppressing the eddy current loss of the permanent magnet, suppressing the temperature rise of the permanent magnet, and further suppressing the cost.
(9)ロータ(例えば、実施形態におけるロータ4,100)の製造方法は、鋼板(例えば、実施形態における電磁鋼板9)を積層することにより形成されるロータコア(例えば、実施形態におけるロータコア21)と、前記ロータコアの周方向に所定の間隔で形成された複数の磁石挿入孔(例えば、実施形態における第1磁石挿入孔27、一対の第2磁石挿入孔41,42)と、前記複数の磁石挿入孔に埋め込まれた永久磁石(例えば、実施形態における第1磁石23、第2磁石24)と、を備えたロータの製造方法であって、前記鋼板を積層させて前記ロータコアを形成する積層工程と、前記ロータコアの軸方向に沿って前記磁石挿入孔の壁面を溶接する溶接工程と、前記磁石挿入孔に前記永久磁石を埋め込む埋込工程と、を備える。
(9) A method for manufacturing a rotor (for example,
この構成によれば、ロータの製造方法は、ロータコアの軸方向に沿って磁石挿入孔の壁面を溶接する溶接工程を備えた。よって、溶接部は、磁石挿入孔の壁面に設けられる。溶接部は、ロータコアの軸方向に延びている。このため、積層された鋼板同士を溶接部で導通できる。これにより、溶接部および鋼板により電流の経路(閉回路)を形成できる。したがって、渦電流を抑制して永久磁石の渦電流損失を抑制できる。さらに、永久磁石の渦電流損失を抑制することにより、永久磁石の温度が上昇することを抑制できる。 According to this configuration, the method of manufacturing the rotor includes a welding step of welding the wall surface of the magnet insertion hole along the axial direction of the rotor core. Therefore, the welded portion is provided on the wall surface of the magnet insertion hole. The weld extends axially along the rotor core. Therefore, the laminated steel plates can be electrically connected to each other at the welded portion. As a result, a current path (closed circuit) can be formed by the welded portion and the steel plate. Therefore, the eddy current can be suppressed and the eddy current loss of the permanent magnet can be suppressed. Further, by suppressing the eddy current loss of the permanent magnet, it is possible to suppress the temperature rise of the permanent magnet.
また、溶接部および鋼板で電流の経路(閉回路)を形成した。よって、永久磁石を分割することなく、渦電流を抑制して永久磁石の渦電流損失を抑制し、永久磁石の温度が上昇することを抑制できる。これにより、永久磁石(すなわち、ロータ)のコストを抑えることができる。
さらに、磁石挿入孔の壁面には、溶接部が設けられていることにより、鋼板同士が積層された状態で保持される。これにより、鋼板同士を加締める必要がないので、ロータコアを簡単な構成で形成でき、回転電機のコストを一層抑えることができる。
加えて、永久磁石の渦電流損失を抑制して永久磁石の温度上昇を抑制することにより、保磁力の低い永久磁石を用いることができる。
以上より、永久磁石の渦電流損失を抑制し、永久磁石の温度上昇を抑制でき、さらに、コストを抑えることができるロータの製造方法を提供できる。
In addition, a current path (closed circuit) was formed in the welded portion and the steel plate. Therefore, it is possible to suppress the eddy current, suppress the eddy current loss of the permanent magnet, and suppress the temperature rise of the permanent magnet without dividing the permanent magnet. As a result, the cost of the permanent magnet (that is, the rotor) can be suppressed.
Further, since the wall surface of the magnet insertion hole is provided with a welded portion, the steel plates are held in a laminated state. As a result, it is not necessary to crimp the steel plates to each other, so that the rotor core can be formed with a simple configuration, and the cost of the rotary electric machine can be further reduced.
In addition, by suppressing the eddy current loss of the permanent magnet and suppressing the temperature rise of the permanent magnet, a permanent magnet having a low coercive force can be used.
From the above, it is possible to provide a rotor manufacturing method capable of suppressing the eddy current loss of the permanent magnet, suppressing the temperature rise of the permanent magnet, and further suppressing the cost.
(10)前記積層工程は、前記ロータコアが前記軸方向に分割されたロータコア片(例えば、実施形態におけるロータコア片22)を複数形成する第1の積層工程と、前記複数のロータコア片を積層する第2の積層工程と、を備えてもよい。
(10) The laminating step includes a first laminating step of forming a plurality of rotor core pieces (for example,
この構成によれば、積層工程は、ロータコアが軸方向に分割されたロータコア片を複数形成する第1の積層工程と、複数のロータコア片を積層する第2の積層工程と、を備えた。よって、ロータコア片を形成した後に、ロータコア片を積層してロータコアを形成できる。
例えば、軸方向に長いロータコアを形成する場合、磁石挿入孔の壁面を軸方向に沿って溶接することが困難となる。
これに対して、本発明は、ロータコア片を複数形成する第1の積層工程と、複数のロータコア片を積層する第2の積層工程と、を備えるので、軸方向に分割されたロータコア片ごとに溶接工程を行える。これにより、軸方向に長いロータコアを形成する場合であっても、磁石挿入孔の壁面を軸方向に沿って容易に溶接できる。
よって、作業者は、ロータコアにおける軸方向の長さに応じて、溶接工程のタイミングを第1の積層工程の後かまたは第2の積層工程の後か任意に選択できる。これにより、生技性を向上したロータの製造方法を提供できる。
According to this configuration, the laminating step includes a first laminating step of forming a plurality of rotor core pieces in which the rotor core is axially divided, and a second laminating step of laminating a plurality of rotor core pieces. Therefore, after forming the rotor core pieces, the rotor core pieces can be laminated to form the rotor core.
For example, when forming a rotor core that is long in the axial direction, it becomes difficult to weld the wall surface of the magnet insertion hole along the axial direction.
On the other hand, since the present invention includes a first laminating step of forming a plurality of rotor core pieces and a second laminating step of laminating a plurality of rotor core pieces, each rotor core piece divided in the axial direction is provided. Welding process can be performed. As a result, even when a rotor core long in the axial direction is formed, the wall surface of the magnet insertion hole can be easily welded along the axial direction.
Therefore, the operator can arbitrarily select the timing of the welding step after the first laminating step or after the second laminating step, depending on the axial length of the rotor core. Thereby, it is possible to provide a method for manufacturing a rotor with improved biotechnique.
本発明によれば、永久磁石の渦電流損失を抑制し、永久磁石の温度上昇を抑制でき、さらに、コストを抑えることができる。 According to the present invention, the eddy current loss of the permanent magnet can be suppressed, the temperature rise of the permanent magnet can be suppressed, and the cost can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態においては、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される回転電機(すなわち、走行用モータ)を挙げて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment, a rotary electric machine (that is, a traveling motor) mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle will be described.
[第1実施形態]
<回転電機>
図1は、第1実施形態の回転電機1を示す概略構成図である。図1は、軸線Cを含む仮想平面で切断した断面を含む図である。
図1に示すように、回転電機1は、ケース2と、ステータ3と、ロータ4と、シャフト5と、を備えている。
[First Embodiment]
<Rotating machine>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a rotary electric machine 1 of the first embodiment. FIG. 1 is a diagram including a cross section cut by a virtual plane including the axis C.
As shown in FIG. 1, the rotary electric machine 1 includes a
ケース2は、ステータ3およびロータ4を収容する筒状の箱形をなしている。ケース2内には、冷媒(不図示)が収容されている。ステータ3の一部は、ケース2内において冷媒に浸漬されている。例えば、冷媒としては、トランスミッションの潤滑や動力伝達等に用いられる作動油である、ATF(Automatic Transmission Fluid)等が用いられる。
シャフト5は、ケース2に回転可能に支持されている。図1において符号6は、シャフト5を回転可能に支持する軸受を示す。以下、シャフト5の軸線Cに沿う方向を「軸方向」、軸線Cに直交する方向を「径方向」、軸線C周りの方向を「周方向」とする。
The
The
図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。
図1、図2に示すように、ステータ3は、ステータコア11と、ステータコア11に装着された複数層(例えば、U相、V相、W相)のコイル12と、を備えている。
ステータコア11は、軸線Cと同軸に配置された環状をなしている。ステータコア11は、ケース2の内周面に固定されている。例えば、ステータコア11は、電磁鋼板(鋼板)9を軸方向に複数枚積層することにより形成されている。なお、ステータコア11は、金属磁性粉末(軟磁性粉)を圧縮成形した、いわゆる圧粉コアであってもよい。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
ステータコア11は、コイル12が挿入されるスロット13を有する。スロット13は、周方向に間隔をあけて複数配置されている。コイル12は、ステータコア11のスロット13に挿通された挿通部12aと、ステータコア11から軸方向に突出したコイルエンド部12bと、を備えている。ステータコア11は、コイル12に電流が流れることで磁界を発生する。
The
<ロータ>
図3は、第1実施形態のロータ4を示す斜視図である。
図1、図3に示すように、ロータ4は、ステータ3に対して径方向の内側に、間隔をあけて配置されている。ロータ4は、シャフト5に固定されている。ロータ4は、軸線C周りにシャフト5と一体で回転可能に構成されている。ロータ4は、ロータコア21と、第1磁石23および第2磁石24(図2参照)と、端面板26と、を備えている。第1磁石23および第2磁石24は、例えば永久磁石である。
<Rotor>
FIG. 3 is a perspective view showing the
As shown in FIGS. 1 and 3, the
ロータコア21は、軸線Cと同軸に配置された環状をなしている。ロータコア21は、径方向内側において、シャフト5が圧入固定されるシャフト固定孔8を有する。ロータコア21は、電磁鋼板9(図2参照)を軸方向に複数枚積層することにより形成されている。
The
図4は、第1実施形態のロータ4を示す分解斜視図である。
図1、図4に示すように、一対の端面板26は、ロータコア21に対して軸方向の両外端面(軸方向端面)21aに当接した状態に備えられている。端面板26は、ロータコア21における複数の第1磁石挿入孔27および複数の第2磁石挿入孔群28を軸方向の両端側から覆っている。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the
As shown in FIGS. 1 and 4, the pair of
ロータコア21は、ロータコア21を軸方向に貫通する複数の第1磁石挿入孔(磁石挿入孔)27および複数の第2磁石挿入孔群28を有する。第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔群28は、ロータコア21において径方向に並んで配置され、周方向に所定の間隔で複数形成されている。
なお、ロータ4は、ロータコア21の電磁鋼板9が磁性材料によって形成され、径方向に並んだ2つの第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔群28に挿入された第1磁石23および第2磁石24が組となって1つの磁極部(磁極)31が構成されている。すなわち、回転電機1は、第1磁石23および第2磁石24が第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔群28に埋め込まれた永久磁石埋め込み型回転電機(IPM(Interior Permanent Magnet)モータ)のロータである。
The
In the
図5は、図2のV部を拡大した断面図である。
図4、図5に示すように、複数の第1磁石挿入孔27は、ロータコア21の外周部において周方向に間隔をあけて配置されている。但し、図4、図5においては、1つの第1磁石挿入孔27のみを図示する。第1磁石挿入孔27は、軸方向から見て、後述するd軸Vdを中心として周方向において対称に形成されている。具体的には、第1磁石挿入孔27は、シャフト5(図1参照)に向けて凸状に湾曲形成され、湾曲した長手方向の両端部がロータコア21の外周21bの近傍まで延びている。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the V portion of FIG.
As shown in FIGS. 4 and 5, the plurality of first magnet insertion holes 27 are arranged at intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the
第1磁石挿入孔27は、第1磁石挿入部(磁石挿入部)36と、一対の第1フラックスバリア(フラックスバリア)37と、を有する。第1磁石挿入部36は、第1磁石挿入孔27の長手方向中央に位置する。第1磁石挿入部36の両端部から第1フラックスバリア37がロータコア21の外周21bの近傍まで延びている。第1フラックスバリア37は、外端部37aがロータコア21の外周21bの近傍まで延びている。
The first
第1磁石挿入部36に第1磁石23が挿入されている。第1磁石23は、周方向で交互に磁極が反転するよう挿入されている。例えば、磁極部31の外周側がN極とすると、隣接する磁極部は、その外周側がS極となるように、第1磁石23が第1磁石挿入孔27(第1磁石挿入部36)に挿入されている。
The
複数の第2磁石挿入孔群28は、径方向において複数の第1磁石挿入孔27に対応する位置に形成されている。第2磁石挿入孔群28は、一対の第2磁石挿入孔(磁石挿入孔)41,42を有する。一対の第2磁石挿入孔41,42は、軸方向から見て、後述するd軸Vdを中心として周方向において対称に形成されている。具体的には、一対の第2磁石挿入孔41,42は、シャフト5(図1参照)に向けて凸状のV字を形成するように配置されている。一対の第2磁石挿入孔41,42は、周方向に隣り合う位置において湾曲状に形成され、外端部がロータコア21の外周21bの近傍まで延びている。
The plurality of second magnet insertion holes 28 are formed at positions corresponding to the plurality of first magnet insertion holes 27 in the radial direction. The second magnet
一方の第2磁石挿入孔41は、第2磁石挿入部(磁石挿入部)43と、第2内側フラックスバリア44と、第2外側フラックスバリア(フラックスバリア)45と、を有する。第2磁石挿入部43は、一方の第2磁石挿入孔41の長手方向中央に位置する。第2磁石挿入部43の径方向の内側端部から第2内側フラックスバリア44がシャフト5(図1参照)側に向けて延びている。また、第2磁石挿入部43の径方向の外側端部から第2外側フラックスバリア45がロータコア21の外周21bの近傍まで延びている。
One of the second magnet insertion holes 41 has a second magnet insertion portion (magnet insertion portion) 43, a second
他方の第2磁石挿入孔42は、第2磁石挿入部(磁石挿入部)46と、第2内側フラックスバリア47と、第2外側フラックスバリア(フラックスバリア)48と、を有する。第2磁石挿入部46は、他方の第2磁石挿入孔42の長手方向中央に位置する。第2磁石挿入部46の径方向の内側端部から第2内側フラックスバリア47がシャフト5(図1参照)側に向けて延びている。また、第2磁石挿入部46の径方向の外側端部から第2外側フラックスバリア48がロータコア21の外周21bの近傍まで延びている。
The other second
一方の第2磁石挿入部43および他方の第2磁石挿入部46に、第2磁石24が挿入されている。一対の第2磁石24は、第1磁石23と同様に、周方向で交互に磁極が反転するよう挿入されている。例えば、磁極部31の外周側がN極とすると、隣接する磁極部は、その外周側がS極となるように、一対の第2磁石24が一方の第2磁石挿入部43および他方の第2磁石挿入部46に挿入されている。
The
ここで、矢印Vdは、第1磁石23および一対の第2磁石24によって構成される磁極部31のd軸方向を示す。d軸Vdは、軸方向から見て、軸線Cを通り、かつ、V字状をなす一対の第2磁石24の間を二等分する仮想直線(すなわち、磁極中心を通る仮想直線)に相当する。
Here, the arrow Vd indicates the d-axis direction of the
図6は、図5のVI部を拡大した斜視図である。
図3、図5、図6に示すように、第1磁石挿入孔27の壁面には、ロータコア21の軸方向に延びる溶接部51が設けられている。一対の第1フラックスバリア37のうち、ロータコア21の外周21bの近傍側に溶接部51が設けられている。溶接部51は、第1磁石23よりもロータコア21の外周21b側に設けられている。
FIG. 6 is an enlarged perspective view of the VI portion of FIG.
As shown in FIGS. 3, 5, and 6, a welded
また、一方の第2磁石挿入孔41の壁面には、ロータコア21の軸方向に延びる溶接部51が設けられている。一方の第2外側フラックスバリア45のうち、ロータコア21の外周21bの近傍側に溶接部51が設けられている。一方の溶接部51は、一方の第2磁石24よりもロータコア21の外周21b側に設けられている。また、他方の第2磁石挿入孔42の壁面には、ロータコア21の軸方向に延びる溶接部51が設けられている。他方の第2外側フラックスバリア48のうち、ロータコア21の外周21bの近傍側に溶接部51が設けられている。他方の溶接部51は、他方の第2磁石24よりもロータコア21の外周21b側に設けられている。
Further, a welded
すなわち、溶接部51は、一対の第1フラックスバリア37に周方向に並んで一対設けられている。溶接部51は、一対の第2外側フラックスバリア45,48に周方向に並んで一対設けられている。溶接部51は、第1磁石23よりもロータコア21の外周21b側に設けられている。溶接部51は、第2磁石24よりもロータコア21の外周21b側に設けられている。
That is, a pair of welded
図7は、第1実施形態のロータ4を示す斜視図である。
図7に示すように、溶接部51は、軸方向に積層された電磁鋼板9同士を接続している。電流の経路(閉回路7)は、溶接部51および溶接部51によって接続された一対の電磁鋼板9により形成されている。溶接部51は、軸方向一端の電磁鋼板9と軸方向他端の電磁鋼板9とを接続している。電流の経路(閉回路7)は、溶接部51、軸方向一端の電磁鋼板9および軸方向他端の電磁鋼板9により形成されている。
FIG. 7 is a perspective view showing the
As shown in FIG. 7, the welded
図8は、第1実施形態のロータ4を示す断面図である。図9は、図8のIX―IX線に沿う断面図である。
図8、図9に示すように、端面板26は、複数の第1冷却媒体通路57と、第2冷却媒体通路58と、を有する。
複数の第1冷却媒体通路57は、軸線Cから端面板26の外周面26aに向けて放射状に延びる線に沿って、端面板26の内部において、端面板26の内周面26bから第2冷却媒体通路58まで延びている。第1冷却媒体通路57は、内端部57aが端面板26の内周面26bに開口され、外端部57bが第2冷却媒体通路58に開口されている。第1冷却媒体通路57の内端部57aは、シャフト5の冷却媒体通路(図示せず)に連通されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the
As shown in FIGS. 8 and 9, the
The plurality of first cooling
第2冷却媒体通路58は、端面板26の内部のうち、端面板26の外周面26aの内側近傍において、外周面26aに沿って環状に形成されている。第2冷却媒体通路58に第1冷却媒体通路57の外端部57bが連通されている。すなわち、第2冷却媒体通路58は、第1冷却媒体通路57を介してシャフト5(図1参照)の冷却媒体通路に連通されている。図4に示すように、第2冷却媒体通路58は、連通孔58aを複数有している。連通孔58aは、第1フラックスバリア37および第2外側フラックスバリア45,48に対応する位置に形成されている。連通孔58aは、ロータコア21に向かって開口している。第2冷却媒体通路58は、連通孔58aを通じて第1フラックスバリア37および第2外側フラックスバリア45,48に連通している。
The second
図5に戻って、複数の溶接部51のうち、一対の第1フラックスバリア37に設けられた一対の溶接部51は、軸方向から見て、d軸Vdを中心として周方向において対称に設けられている。また、複数の溶接部51のうち、一対の第2外側フラックスバリア45,48に設けられた一対の溶接部51は、軸方向から見て、d軸Vdを中心として周方向において対称に設けられている。
Returning to FIG. 5, among the plurality of welded
つぎに、流入磁束解析結果を図10に基づいて説明する。
図10は、第1実施形態の回転電機1の磁束変動を示すグラフである。
図10において、縦軸は、第1磁石23および第2磁石24の表面に流入する磁束の変動を示す。横軸は、電気角を示す。また、実線のグラフG1は、一対の第1フラックスバリア37、および一対の第2外側フラックスバリア45,48に溶接部51が設けられた第1実施形態の回転電機1の磁束変動を示す。破線のグラフG2は、一対の第1フラックスバリア37、および一対の第2外側フラックスバリア45,48に溶接部51が設けられていない比較例の回転電機の磁束変動を示す。
図10のグラフG1、グラフG2に示すように、第1実施形態の回転電機1は、比較例の回転電機に比べて磁束変動を抑制できる。
Next, the inflow magnetic flux analysis result will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a graph showing the magnetic flux fluctuation of the rotary electric machine 1 of the first embodiment.
In FIG. 10, the vertical axis shows the fluctuation of the magnetic flux flowing into the surfaces of the
As shown in the graphs G1 and G2 of FIG. 10, the rotary electric machine 1 of the first embodiment can suppress the magnetic flux fluctuation as compared with the rotary electric machine of the comparative example.
すなわち、第1実施形態の回転電機1によれば、溶接部51および溶接部51によって接続される一対の電磁鋼板9によって電流の経路(閉回路7)が形成されることにより、溶接部51および閉回路7に誘導電流を流すことができる。溶接部51および閉回路7を流れる誘導電流による磁束は、第1磁石23および第2磁石24に流れる磁束のうち、変動磁束のみを打ち消すことができる。よって、第1磁石23および第2磁石24を流れる磁束変動を抑制できる。これにより、渦電流を抑制して第1磁石23および第2磁石24の渦電流損失を抑制できる。
That is, according to the rotary electric machine 1 of the first embodiment, the welded
<ロータの製造方法>
図11は、第1実施形態のロータ4の製造方法における溶接工程を示す模式図である。
以下、ロータ4の製造方法について図5、図7、図11に基づいて説明する。
ロータ4の製造方法は、積層工程と、溶接工程と、埋込工程と、を備えている。
<積層工程>
図7に示すように、積層工程では、電磁鋼板9を積層させてロータコア21を形成する。積層工程は、第1の積層工程と、第2の積層工程と、を備えている。本製造方法では、第1の積層工程と第2の積層工程との間に溶接工程を行う。
<第1の積層工程>
第1の積層工程では、電磁鋼板9を積層させて3個のロータコア片22を形成する。ロータコア片22は、ロータコア21が軸方向に分割されたものである。本実施形態では、ロータコア片22の個数を3個としたが、3個に限定されない。
<Rotor manufacturing method>
FIG. 11 is a schematic view showing a welding process in the method for manufacturing the
Hereinafter, the manufacturing method of the
The method for manufacturing the
<Laminating process>
As shown in FIG. 7, in the laminating step, the
<First laminating process>
In the first laminating step, the
<溶接工程>
図11に示すように、溶接工程では、まずレーザー発振器60が、ロータコア片22に向けてレーザー光Aを放出する。レーザー発振器60とロータコア片22との間には、ミラー61やレンズ62等から構成される機器が設けられている。放出されたレーザー光Aは、ミラー61によりレンズ62に送られ、レンズ62を通過する。レーザー光Aは、レンズ62を通過すると、ロータコア片22の第1磁石挿入孔27に照射される。具体的には、レーザー光Aは、第1磁石挿入孔27における一対の第1フラックスバリア37の壁面に照射される。これにより、第1磁石挿入孔27における一対の第1フラックスバリア37の壁面は、ロータコア21の軸方向に沿って溶接される。これにより、一対の溶接部51は、一対の第1フラックスバリア37に形成される。
同様にして、一対の第2磁石挿入孔41,42(図5参照)における一対の第2外側フラックスバリア45,48(図5参照)の壁面は、ロータコア21の軸方向に沿って溶接される。これにより、一対の溶接部51は、一対の第2外側フラックスバリア45,48の壁面に形成される。
本実施形態では、第1の積層工程の後に各ロータコア片22について溶接工程を行うとしたが、第2の積層工程の後に行ってもよい。
<第2の積層工程>
図7に示すように、第2の積層工程では、3個のロータコア片22を積層して、ロータコア21を形成する。
<埋込工程>
図5に示すように、埋込工程では、第1磁石挿入孔27の第1磁石挿入部36に第1磁石23を埋め込む。一対の第2磁石挿入孔41,42における一対の第2磁石挿入部43,46に一対の第2磁石24を埋め込む。これにより、ロータ4が製造される。
<Welding process>
As shown in FIG. 11, in the welding process, the
Similarly, the walls of the pair of second
In the present embodiment, the welding step is performed on each
<Second laminating process>
As shown in FIG. 7, in the second laminating step, three
<Embedding process>
As shown in FIG. 5, in the embedding step, the
以上説明したように、第1実施形態のロータ4において、ロータコア21の第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔41,42の壁面には、ロータコア21の軸方向に延びる溶接部51が設けられている。
この構成によれば、ロータコア21の第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔41,42の壁面にロータコア21の軸方向に延びる溶接部51を設けることにより、積層された電磁鋼板9同士を溶接部51で導通できる。これにより、溶接部51および電磁鋼板9により電流の経路(閉回路7)を形成できる。
As described above, in the
According to this configuration, the laminated
ところで、例えば、回転電機1は、PWM(Pulse Width Modulation)制御される不図示のインバータから各コイル12に交番電流を供給することによりロータ4が回転する。この回転電機1は、インバータから各コイル12に印加される電流にスイッチング周波数などに応じた高調波成分が重畳する。よって、ステータ3からロータ4に向かう磁束(磁束密度)が変化する。
ステータ3からロータ4に向かう磁束が変化することにより、溶接部51で誘導電流が発生する。よって、溶接部51を流れる誘導電流による磁束によってロータ4を通過する磁束の変動を抑制できる。
By the way, for example, in the rotary electric machine 1, the
An induced current is generated at the welded
ここで、溶接部51を流れる誘導電流による磁束は、第1磁石23および第2磁石24に流れる磁束のうち、変動磁束のみを打ち消し、変動しない磁束に影響を及ぼさない。よって、第1磁石23および第2磁石24を流れる磁束変動を抑制できる。これにより、渦電流を抑制して第1磁石23および第2磁石24の渦電流損失を抑制できる。さらに、第1磁石23および第2磁石24の渦電流損失を抑制することにより、第1磁石23および第2磁石24の温度が上昇することを抑制できる。
Here, the magnetic flux due to the induced current flowing through the welded
また、溶接部51および電磁鋼板9で電流の経路(閉回路7)を形成し、溶接部51を流れる誘導電流による磁束によって第1磁石23および第2磁石24を通過する磁束の変動を抑制するようにした。よって、第1磁石23および第2磁石24を分割することなく、渦電流を抑制して第1磁石23および第2磁石24の渦電流損失を抑制し、第1磁石23および第2磁石24の温度が上昇することを抑制できる。これにより、第1磁石23および第2磁石24(すなわち、ロータ4)のコストを抑えることができる。
Further, a current path (closed circuit 7) is formed by the welded
さらに、第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔41,42の壁面には、ロータコア21の軸方向に延びる溶接部51が設けられていることにより、電磁鋼板9同士が積層された状態で保持される。これにより、電磁鋼板9同士を加締める必要がないので、ロータコア21を簡単な構成で形成でき、回転電機1のコストを一層良好に抑えることができる。
加えて、第1磁石23および第2磁石24の渦電流損失を抑制して、第1磁石23および第2磁石24の温度上昇を抑制することにより、保磁力の低い第1磁石23および第2磁石24を用いることができる。
Further, the wall surfaces of the first magnet insertion holes 27 and the second magnet insertion holes 41 and 42 are provided with welded
In addition, by suppressing the eddy current loss of the
また、溶接部51は、周方向に並んで少なくとも一対設けられている。よって、ステータ3からロータ4に向かう磁束を、一対の溶接部51および電磁鋼板9により形成される電流の経路(閉回路7)に対して垂直に鎖交できる。
ここで、例えば、磁束が閉回路7に対して垂直に鎖交すると、閉回路7における鎖交磁束量の密度は、磁束が閉回路7に対して斜めに鎖交する場合と比較して大きくなる。また、閉回路7における鎖交磁束量の密度が大きくなると、閉回路7に流れる誘導電流を増やすことができる。誘導電流により、第1磁石23および第2磁石24の磁束変動が抑制される。
これにより、磁束を閉回路7に対して垂直に鎖交することにより、閉回路7に流れる誘導電流を増やして、第1磁石23および第2磁石24の磁束変動を好適に抑制できる。
Further, at least a pair of welded
Here, for example, when the magnetic flux is interlinked perpendicularly to the
As a result, by interlinking the magnetic flux perpendicularly to the
さらに、一対の第1フラックスバリア37、および一対の第2外側フラックスバリア45,48に溶接部51が設けられている。よって、ロータコア21に溶接部51を設けるために、ロータコア21に専用の溶接孔を形成する必要がない。これにより、溶接部51を追加するだけの簡単な構成で、第1磁石23および第2磁石24を通過する磁束変動を抑制できる。
Further, the pair of
また、第1フラックスバリア37および第2外側フラックスバリア45,48は、複数の第1冷却媒体通路57、および一対の第2冷却媒体通路58を経てシャフト5の冷却媒体通路に連通されている。よって、シャフト5の冷却媒体通路を流れる冷媒(例えば、ATF)を、ロータ4の遠心力で複数の第1冷却媒体通路57、および一対の第2冷却媒体通路58を経て第1フラックスバリア37および第2外側フラックスバリア45,48に導くことができる。これにより、溶接部51の温度上昇を冷媒で抑制でき、さらに第1磁石23および第2磁石24を冷却できる。
Further, the
加えて、溶接部51は、第1磁石23よりもロータコア21の外周21b側に設けられている。よって、第1磁石23よりもロータコア21の外周21b側に設けられた一対の溶接部51の周方向の距離(ピッチ)L1(図5参照)が大きく確保されている。
また、溶接部51は、第2磁石24よりもロータコア21の外周21b側に設けられている。よって、第2磁石24よりもロータコア21の外周21b側に設けられ一対の溶接部51の周方向の距離(ピッチ)L2(図5参照)が大きく確保されている。
In addition, the welded
Further, the welded
ここで、例えば、溶接部51の周方向の距離L1,L2は、溶接部51に鎖交する鎖交磁束量に比例する。また、鎖交磁束量が増えると、溶接部51に流れる誘導電流を増やすことができる。誘導電流により、第1磁石23および第2磁石24の磁束変動が抑制される。これにより、溶接部51の周方向の距離L1,L2を大きく確保することにより、溶接部51に流れる誘導電流を増やして、第1磁石23および第2磁石24の磁束変動を好適に抑制できる。
Here, for example, the distances L1 and L2 in the circumferential direction of the welded
また、溶接部51は、第1磁石23および第2磁石24よりもロータ4の外周21b側に設けられている。よって、第1磁石23および第2磁石24のうちロータ4の外周21b側の端部(すなわち、第1磁石23および第2磁石24の両端部)に流れる変動磁束のみを、溶接部51を流れる誘導電流による磁束で抑制できる。これにより、誘導電流による磁束で変動しない磁束に影響を及ぼさないようにでき、第1磁石23および第2磁石24を流れる磁束変動を効率よく抑制できる。
Further, the welded
さらに、一対の第1フラックスバリア37に設けられた一対の溶接部51は、d軸Vdを中心として周方向において対称に設けられている。また、一対の第2外側フラックスバリア45,48に設けられた一対の溶接部51は、d軸Vdを中心として周方向において対称に設けられている。これにより、磁極部31ごとに鎖交磁束量を均一にでき、磁極部31ごとに冷却の度合いを均一(同じ)にできる。
Further, the pair of welded
また、溶接部51は、軸方向一端の電磁鋼板9と軸方向他端の電磁鋼板9とを接続している。よって、溶接部51と軸方向一端の電磁鋼板9と軸方向他端の電磁鋼板9とで電流の経路(閉回路7)を形成し、閉回路7を形成する電磁鋼板9の軸方向の離間距離を大きく確保できる。
ここで、例えば、電磁鋼板9の軸方向の離間距離は、閉回路7に鎖交する鎖交磁束量に比例する。また、鎖交磁束量が増えると、閉回路7に流れる誘導電流を増やすことができる。誘導電流により、第1磁石23および第2磁石24の磁束変動が抑制される。
これにより、電磁鋼板9の軸方向の離間距離を大きく確保することにより、閉回路7に流れる誘導電流を増やして、第1磁石23および第2磁石24の磁束変動を好適に抑制できる。
Further, the welded
Here, for example, the axial separation distance of the
As a result, by ensuring a large axial separation distance of the
第1実施形態の回転電機1は、ロータ4と、ロータ4の外側に間隔をあけて配置されるステータ3と、を備える。この構成によれば、第1磁石23および第2磁石24の渦電流損失を抑制し、第1磁石23および第2磁石24の温度上昇を抑制でき、さらに、コストを抑えることができる回転電機1を提供できる。
The rotary electric machine 1 of the first embodiment includes a
ロータ4の製造方法は、ロータコア21の軸方向に沿って磁石挿入孔の壁面を溶接する溶接工程を備えている。よって、溶接部51は、第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔41,42の壁面に設けられる。溶接部51は、ロータコア21の軸方向に延びている。このため、積層された電磁鋼板9同士を溶接部51で導通できる。これにより、溶接部51および電磁鋼板9により電流の経路(閉回路7)を形成できる。したがって、渦電流を抑制して第1磁石23および第2磁石24の渦電流損失を抑制できる。さらに、第1磁石23および第2磁石24の渦電流損失を抑制することにより、第1磁石23および第2磁石24の温度が上昇することを抑制できる。
The method for manufacturing the
また、溶接部51および電磁鋼板9で電流の経路(閉回路7)を形成した。よって、第1磁石23および第2磁石24を分割することなく、渦電流を抑制して第1磁石23および第2磁石24の渦電流損失を抑制し、第1磁石23および第2磁石24の温度が上昇することを抑制できる。これにより、第1磁石23および第2磁石24(すなわち、ロータ4)のコストを抑えることができる。
さらに、第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔41,42の壁面には、溶接部51が設けられていることにより、電磁鋼板9同士が積層された状態で保持される。これにより、電磁鋼板9同士を加締める必要がないので、ロータコア21を簡単な構成で形成でき、回転電機1のコストを一層抑えることができる。
加えて、第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔41,42の渦電流損失を抑制して第1磁石23および第2磁石24の温度上昇を抑制することにより、保磁力の低い第1磁石23および第2磁石24を用いることができる。
以上より、第1磁石23および第2磁石24の渦電流損失を抑制し、永久磁石の温度上昇を抑制でき、さらに、コストを抑えることができるロータ4を提供できる。
Further, a current path (closed circuit 7) was formed by the welded
Further, since the welded
In addition, by suppressing the eddy current loss of the first magnet insertion holes 27 and the second magnet insertion holes 41 and 42 and suppressing the temperature rise of the
From the above, it is possible to provide the
積層工程は、ロータコア21が軸方向に分割されたロータコア片22を複数形成する第1の積層工程と、複数のロータコア片22を積層する第2の積層工程と、を備えている。よって、ロータコア片22を形成した後に、ロータコア片22を積層してロータコア21を形成できる。
例えば、軸方向に長いロータコア21を形成する場合、第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔41,42の壁面を軸方向に沿って溶接することが困難となる。
これに対して、本発明は、ロータコア片22を複数形成する第1の積層工程と、複数のロータコア片22を積層する第2の積層工程と、を備えるので、軸方向に分割されたロータコア片22ごとに溶接工程を行える。これにより、軸方向に長いロータコア21を形成する場合であっても、第1磁石挿入孔27および第2磁石挿入孔41,42の壁面を軸方向に沿って容易に溶接できる。
よって、作業者は、ロータコア21における軸方向の長さに応じて、溶接工程のタイミングを第1の積層工程の後かまたは第2の積層工程の後か任意に選択できる。これにより、生技性を向上したロータ4の製造方法を提供できる。
The laminating step includes a first laminating step of forming a plurality of
For example, when the
On the other hand, since the present invention includes a first laminating step of forming a plurality of
Therefore, the operator can arbitrarily select the timing of the welding step after the first laminating step or after the second laminating step, depending on the axial length of the
[第2実施形態]
つぎに、第2実施形態のロータ100を図12に基づいて説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態のロータ4と同一、類似の構成部材については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
図12は、第2実施形態のロータ100を示す断面図である。
ロータ100は、各フラックスバリア37,44,45,47,48の空隙部に樹脂55を充填したもので、その他の構成は第1実施形態のロータ4と同じである。各フラックスバリア37,44,45,47,48は、一対の第1フラックスバリア37、一対の第2内側フラックスバリア44,47、および一対の第2外側フラックスバリア45,48である。
一対の第1フラックスバリア37に溶接部51が設けられた状態において、一対の第1フラックスバリア37の空隙部には樹脂55が充填されている。また、一対の第2外側フラックスバリア45,48に溶接部51が設けられた状態において、一対の第2外側フラックスバリア45,48の空隙部には樹脂55が充填されている。さらに、一対の第2内側フラックスバリア44,47の空隙部には樹脂55が充填されている。
[Second Embodiment]
Next, the
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the
The
In a state where the welded
以上説明したように、第2実施形態のロータ100において、一対の第1フラックスバリア37の空隙部には樹脂55が充填されている。よって、樹脂55は、第1磁石23を保持する。これにより、第1磁石23を固定できる。
第2外側フラックスバリア45の空隙部および第2内側フラックスバリア44の空隙部には樹脂55が充填されている。よって、樹脂55は、第2磁石24を保持する。これにより、第2磁石24を固定できる。第2外側フラックスバリア48の空隙部および第2内側フラックスバリア47の空隙部には樹脂55が充填されている。よって、樹脂55は、第2磁石24を保持する。これにより、第2磁石24を固定できる。
As described above, in the
The voids of the second
上述した実施形態では、回転電機1が、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される走行用モータに適用する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、回転電機1は、発電用モータやその他用途のモータ、車両用以外の回転電機(発電機を含む)であってもよい。 In the above-described embodiment, the rotary electric machine 1 has been described by giving an example of being applied to a traveling motor mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, but the present invention is not limited to this. For example, the rotary electric machine 1 may be a motor for power generation, a motor for other purposes, or a rotary electric machine (including a generator) other than for vehicles.
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であり、上述した変形例を適宜組み合わせることも可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and configurations can be added, omitted, replaced, and other changes can be made without departing from the spirit of the present invention. Yes, it is also possible to appropriately combine the above-mentioned modification examples.
1 回転電機
3 ステータ
4,100 ロータ
9 電磁鋼板(鋼板)
21 ロータコア
21a ロータコアの外端面(軸方向端面)
21b 外周
22 ロータコア片
23 第1磁石(永久磁石)
24 第2磁石(永久磁石)
26 端面板
27 第1磁石挿入孔(磁石挿入孔)
28 第2磁石挿入孔群
36 第1磁石挿入部(磁石挿入部)
37 第1フラックスバリア(フラックスバリア)
41,42 一対の第2磁石挿入孔(磁石挿入孔)
43,46 第2磁石挿入部(磁石挿入部)
45,48 第2外側フラックスバリア(フラックスバリア)
51 溶接部
55 樹脂
57 第1冷却媒体通路
58 第2冷却媒体通路(冷却媒体通路)
Vd d軸
1 Rotating
21
24 Second magnet (permanent magnet)
26
28 Second magnet
37 1st Flux Barrier (Flux Barrier)
41, 42 A pair of second magnet insertion holes (magnet insertion holes)
43,46 2nd magnet insertion part (magnet insertion part)
45,48 2nd outer flux barrier (flux barrier)
51 Welded
Vd d axis
Claims (10)
前記ロータコアの周方向に所定の間隔で形成された複数の磁石挿入孔と、
前記複数の磁石挿入孔に埋め込まれた永久磁石と、を備え、
前記磁石挿入孔の壁面には、前記ロータコアの軸方向に延びる溶接部が設けられていることを特徴とするロータ。 A rotor core formed by laminating steel plates and
A plurality of magnet insertion holes formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotor core, and
A permanent magnet embedded in the plurality of magnet insertion holes is provided.
A rotor characterized in that a welded portion extending in the axial direction of the rotor core is provided on the wall surface of the magnet insertion hole.
前記溶接部は、前記フラックスバリアに設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のロータ。 The magnet insertion hole includes a magnet insertion portion and a flux barrier.
The rotor according to claim 1 or 2, wherein the welded portion is provided on the flux barrier.
前記フラックスバリアは、前記端面板に設けられた冷却媒体通路に連通されていることを特徴とする請求項3に記載のロータ。 A pair of end face plates are provided on the axial end faces of the rotor core.
The rotor according to claim 3, wherein the flux barrier communicates with a cooling medium passage provided in the end face plate.
前記ロータの外側に間隔をあけて配置されるステータと、
を備えることを特徴とする回転電機。 The rotor according to any one of claims 1 to 7.
A stator arranged on the outside of the rotor at intervals,
A rotary electric machine characterized by being equipped with.
前記ロータコアの周方向に所定の間隔で形成された複数の磁石挿入孔と、
前記複数の磁石挿入孔に埋め込まれた永久磁石と、
を備えたロータの製造方法であって、
前記鋼板を積層させて前記ロータコアを形成する積層工程と、
前記ロータコアの軸方向に沿って前記磁石挿入孔の壁面を溶接する溶接工程と、
前記磁石挿入孔に前記永久磁石を埋め込む埋込工程と、
を備えることを特徴とするロータの製造方法。 A rotor core formed by laminating steel plates and
A plurality of magnet insertion holes formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotor core, and
Permanent magnets embedded in the plurality of magnet insertion holes and
It is a method of manufacturing a rotor equipped with
A laminating process of laminating the steel plates to form the rotor core, and
A welding step of welding the wall surface of the magnet insertion hole along the axial direction of the rotor core, and
The embedding step of embedding the permanent magnet in the magnet insertion hole and
A method for manufacturing a rotor, which comprises.
前記複数のロータコア片を積層する第2の積層工程と、
を備えることを特徴とする請求項9に記載のロータの製造方法。 The laminating step includes a first laminating step of forming a plurality of rotor core pieces in which the rotor core is divided in the axial direction.
A second laminating step of laminating the plurality of rotor core pieces, and
9. The method for manufacturing a rotor according to claim 9.
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---|---|---|---|
JP2020003730A JP2021112074A (en) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | Rotor, rotary electric machine, and manufacturing method of rotor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024095945A1 (en) * | 2022-10-31 | 2024-05-10 | 株式会社アイシン | Rotor for rotary electric machine |
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2020
- 2020-01-14 JP JP2020003730A patent/JP2021112074A/en active Pending
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