JP2021176246A - Embedded magnet type rotor, motor, and electrical apparatus - Google Patents

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Toshi Ogawa
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Shinichi Tsutsumi
幸弘 岡田
Yukihiro Okada
祐一 吉川
Yuichi Yoshikawa
将人 日高
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets

Abstract

To provide an embedded magnet type rotor and the like capable of obtaining desired magnetic density without reducing mechanical strength even if a bond magnet with low magnetic characteristics is used.SOLUTION: A motor 1 has: a first rotor core 110 with a first magnet embedding hole 111; and a second rotor core 120 arranged on both ends of the first rotor core 110 in a rotation axis direction and having a plurality of second magnet embedding holes 220. Bond magnets (a first bond magnet 310, a second bond magnet 320) are embedded in each of a first magnet embedding hole 210 and the plurality of second magnet embedding holes 220. An outer peripheral side border line forming an opening of the first magnet embedding hole 210 is configured so as to form a gear-like single opening, in which border lines of a plurality of projection parts of the first rotor core 110 are connected to each other to be arranged radially, and are integrated with an inner peripheral side border line. The plurality of second magnet embedding holes 220 are separated from each other along a rotation direction of the second rotor core 120 to be formed.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、ロータコアに永久磁石が埋め込まれた埋め込み磁石型ロータ、この埋め込み磁石型ロータを備えるモータ、及び、このモータを備える電気機器に関する。 The present disclosure relates to an embedded magnet type rotor in which a permanent magnet is embedded in a rotor core, a motor including the embedded magnet type rotor, and an electric device including the motor.

永久磁石型モータは、例えば、回転磁界を発生する略円筒状のステータと、ステータとギャップを介してステータの内周側に配置され、永久磁石により磁極が形成されたロータと、ロータの中心に設けられたシャフトとを備えており、シャフトを中心にロータが回転する構成である。 The permanent magnet type motor is located at, for example, a substantially cylindrical stator that generates a rotating magnetic field, a rotor that is arranged on the inner peripheral side of the stator through a gap between the stator and the rotor, and a magnetic pole formed by a permanent magnet, and a center of the rotor. It is equipped with a provided shaft, and the rotor rotates around the shaft.

また、ロータとしては、高速回転する際に加わる遠心力に対する強度を確保するため、また、永久磁石の配置により突極性を持たせてリラクタンストルクを発生させるために、ロータコアに設けた磁石挿入穴に永久磁石が挿入された構成の埋め込み磁石型ロータが広く使用されている。 Further, as a rotor, in order to secure strength against centrifugal force applied when rotating at high speed, and to give reluctance torque by arranging permanent magnets, a magnet insertion hole provided in the rotor core is provided. Embedded magnet type rotors with a permanent magnet inserted are widely used.

ところで、永久磁石は、鋳造・焼結などにより形成された固形のセグメント磁石を使用することが多いが、ロータ組立時の作業性向上のために、ロータコアに設けた磁石挿入穴は、セグメント磁石の外形よりも少し大きい形状で形成する。このため、ロータコアとセグメント磁石との間に空隙が生じ、この空隙による磁気抵抗によってロータの表面磁束密度が低下する。また、セグメント磁石は硬くて脆い性質を有するため、リラクタンストルクを活用するために磁石形状を複雑にすると、加工コストが増加する。 By the way, as the permanent magnet, a solid segment magnet formed by casting or sintering is often used, but in order to improve workability at the time of rotor assembly, the magnet insertion hole provided in the rotor core is a segment magnet. It is formed in a shape slightly larger than the outer shape. Therefore, a gap is generated between the rotor core and the segment magnet, and the magnetic resistance due to the gap reduces the surface magnetic flux density of the rotor. Further, since the segment magnet has a hard and brittle property, if the magnet shape is complicated in order to utilize the reluctance torque, the processing cost increases.

そこで、ロータコアの磁石埋込穴にボンド磁石を埋め込んだ埋め込み磁石型ロータが提案されている(特許文献1)。特許文献1には、樹脂材料からなるバインダーと磁石粉末(永久磁石)との混合物であるボンド磁石流動体を磁石埋込穴に充填して硬化することで、磁石挿入穴にボンド磁石が埋め込まれた埋め込み磁石型ロータが開示されている。このようにボンド磁石を用いることで磁石挿入穴の形状にあわせてボンド磁石が隙間なく充填されるので、ロータコアと磁石挿入穴との空隙によってロータの表面磁束密度が低下することを抑制できる。 Therefore, an embedded magnet type rotor in which a bond magnet is embedded in a magnet embedding hole of a rotor core has been proposed (Patent Document 1). In Patent Document 1, a bond magnet is embedded in a magnet insertion hole by filling a magnet embedding hole with a bonded magnet fluid, which is a mixture of a binder made of a resin material and magnet powder (permanent magnet), and curing the magnet. An embedded magnet type rotor is disclosed. By using the bond magnet in this way, the bond magnet is filled without gaps according to the shape of the magnet insertion hole, so that it is possible to suppress a decrease in the surface magnetic flux density of the rotor due to the gap between the rotor core and the magnet insertion hole.

しかしながら、ボンド磁石は、鋳造・焼結によるセグメント磁石よりもエネルギー密度が低く磁気特性が低いため、ロータの磁束密度が低くなってしまう。そこで、磁気特性の高いボンド磁石を用いた埋め込み磁石型ロータが提案されている。具体的には、高いエネルギー密度を有する鋳造・焼結磁石の小片を樹脂材料に混合したボンド磁石流動体をロータコアの磁石埋込穴に充填して硬化する。これにより、磁石埋込穴に磁気特性の高いボンド磁石を埋め込むことができるので、ロータの表面磁束密度の低下を抑制しつつ磁束密度を向上させることができる。 However, since the bond magnet has a lower energy density and lower magnetic characteristics than the segment magnet obtained by casting and sintering, the magnetic flux density of the rotor becomes low. Therefore, an embedded magnet type rotor using a bond magnet having high magnetic characteristics has been proposed. Specifically, a bonded magnet fluid in which small pieces of a cast / sintered magnet having a high energy density are mixed with a resin material is filled in a magnet embedding hole of a rotor core and cured. As a result, a bond magnet having high magnetic characteristics can be embedded in the magnet embedding hole, so that the magnetic flux density can be improved while suppressing a decrease in the surface magnetic flux density of the rotor.

特開平10−304610号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-304610

しかしながら、高いエネルギー密度を有する鋳造・焼結磁石は高価な希土類メタルによって構成されているため、ロータのコストが高くなる。 However, since the cast / sintered magnet having a high energy density is composed of an expensive rare earth metal, the cost of the rotor is high.

また、希土類メタルを使用しないボンド磁石を用いた場合であっても、磁石挿入穴を大きくしてボンド磁石の量を多くすることでロータの磁気密度を向上させることができるが、磁石挿入穴を大きくするとその分ロータコアが無くなるので、ロータの機械的強度が低下する。 Further, even when a bond magnet that does not use a rare earth metal is used, the magnetic density of the rotor can be improved by enlarging the magnet insertion hole and increasing the amount of the bond magnet. If the size is increased, the rotor core is eliminated by that amount, and the mechanical strength of the rotor is reduced.

本開示は、このような課題を解決するものであり、機械的強度を低下させることなく、かつ、磁気特性の低いボンド磁石を用いたとしても所望の磁気密度を得ることができる埋め込み磁石型ロータ等を提供することを目的とする。 The present disclosure solves such a problem, and an embedded magnet type rotor capable of obtaining a desired magnetic density without lowering the mechanical strength and even when a bonded magnet having low magnetic characteristics is used. Etc. are intended to be provided.

上記目的を達成するために、本開示に係る埋め込み磁石型ロータの一態様は、回転軸と、ボンド磁石と、外周方向に突出する複数の突起部を有する第1磁石埋込穴および中心部に円柱状の第1の軸穴を有する第1ロータコアと、前記第1ロータコアの回転軸方向の両端の各々に配置され、複数の第2磁石埋込穴および中心部に円柱状の第2の軸穴を有する2つの第2ロータコアとを備え、前記第1磁石埋込穴及び前記複数の第2磁石埋込穴の各々には、前記ボンド磁石が埋め込まれており、前記第1磁石埋込穴の開口部を形成する外周側輪郭線は、前記複数の突起部の輪郭線が互いに連結され放射状に配置されているとともに内周側輪郭線と一体となり、歯車状の1つの開口部を形成するように構成されており、前記複数の第2磁石埋込穴は、前記第2ロータコアの回転方向に沿って互いに分離されて形成されており、2つの前記第2ロータコアが前記第1ロータコアを回転軸方向に挟み込む状態で互いに固定されており、かつ、前記第1ロータコアおよび2つの前記第2ロータコアは、前記回転軸が前記第1の軸穴および前記第2の軸穴に挿入された状態で、前記第1の軸穴および2つの前記第2の軸穴により形成される各々の円柱側面部全体と前記回転軸の側面とが固定されて、ロータを形成している。 In order to achieve the above object, one aspect of the embedded magnet type rotor according to the present disclosure includes a rotation shaft, a bond magnet, and a first magnet embedding hole and a central portion having a plurality of protrusions protruding in the outer peripheral direction. A first rotor core having a columnar first shaft hole and a plurality of second magnet embedding holes arranged at both ends in the rotation axis direction of the first rotor core, and a columnar second shaft at the center. It is provided with two second rotor cores having holes, and the bond magnet is embedded in each of the first magnet embedding hole and the plurality of second magnet embedding holes, and the first magnet embedding hole is provided. The outer peripheral side contour line forming the opening is formed by connecting the contour lines of the plurality of protrusions to each other and arranging them radially and integrating with the inner peripheral side contour line to form one gear-shaped opening. The plurality of second magnet embedding holes are formed so as to be separated from each other along the rotation direction of the second rotor core, and the two second rotor cores rotate the first rotor core. The first rotor core and the two second rotor cores are fixed to each other in a state of being sandwiched in the axial direction, and the rotating shaft is inserted into the first shaft hole and the second shaft hole. , The entire side surface of each column formed by the first shaft hole and the two second shaft holes and the side surface of the rotating shaft are fixed to form a rotor.

また、本開示に係るモータの一態様は、上記の埋め込み磁石型ロータと、埋め込み磁石型ロータを囲むように配置されたステータとを備える。 Further, one aspect of the motor according to the present disclosure includes the above-mentioned embedded magnet type rotor and a stator arranged so as to surround the embedded magnet type rotor.

また、本開示に係る電気機器の一態様は、上記のモータが搭載されている。 Further, one aspect of the electric device according to the present disclosure is equipped with the above-mentioned motor.

機械的強度を低下させることなく、かつ、磁気特性の低いボンド磁石を用いたとしても所望の磁気密度を得ることができる。 A desired magnetic density can be obtained without lowering the mechanical strength and even if a bonded magnet having low magnetic characteristics is used.

実施の形態に係るモータの斜視図である。It is a perspective view of the motor which concerns on embodiment. 図1のII−II線における実施の形態に係るモータの断面図である。It is sectional drawing of the motor which concerns on embodiment in line II-II of FIG. 実施の形態に係るロータの斜視図である。It is a perspective view of the rotor which concerns on embodiment. 実施の形態に係るロータの断面図である。It is sectional drawing of the rotor which concerns on embodiment. 図1のV−V線における実施の形態に係るモータの断面図である。It is sectional drawing of the motor which concerns on embodiment in the VV line of FIG. 比較例のロータの斜視図である。It is a perspective view of the rotor of the comparative example. 実施の形態に係るロータと比較例のロータについての誘起電圧のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the induced voltage about the rotor which concerns on embodiment and the rotor of a comparative example. 変形例に係るモータの斜視図である。It is a perspective view of the motor which concerns on a modification.

以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described. It should be noted that all of the embodiments described below show a preferred specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, the components, the arrangement positions and connection forms of the components, the steps and the order of the steps, etc., which are shown in the following embodiments, are examples and are not intended to limit the present disclosure. Therefore, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present disclosure will be described as arbitrary components.

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Further, each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. In each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted or simplified.

(実施の形態)
まず、実施の形態に係るモータ1の構成について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、実施の形態に係るモータ1の斜視図である。図2は、図1のII−II線における同モータ1の断面図である。
(Embodiment)
First, the configuration of the motor 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view of the motor 1 according to the embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor 1 in line II-II of FIG.

図1及び図2に示すように、モータ1は、ロータ10と、ステータ20と、シャフト30とを備える。本実施の形態におけるモータ1は、ロータ10がステータ20の内側に配置されたインナーロータ型の電動機である。つまり、ステータ20は、ロータ10を囲むように配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the motor 1 includes a rotor 10, a stator 20, and a shaft 30. The motor 1 in the present embodiment is an inner rotor type motor in which the rotor 10 is arranged inside the stator 20. That is, the stator 20 is arranged so as to surround the rotor 10.

ロータ(回転子)10は、シャフト30を回転中心として回転する。ロータ10は、ステータ20と微小なエアギャップを介してステータ20の内側に配置されている。本実施の形態において、ロータ10は、ロータコア(鉄心)100に設けられた磁石埋込穴200に永久磁石としてボンド磁石300が埋め込まれた埋め込み磁石型ロータである。ボンド磁石300は、磁石埋込穴200に流し込まれて充填された状態のボンド磁石流動体を固めたものである。なお、ロータ10の詳細な構成は、後述する。 The rotor (rotor) 10 rotates around the shaft 30 as the center of rotation. The rotor 10 is arranged inside the stator 20 via a small air gap with the stator 20. In the present embodiment, the rotor 10 is an embedded magnet type rotor in which a bond magnet 300 is embedded as a permanent magnet in a magnet embedded hole 200 provided in the rotor core (iron core) 100. The bond magnet 300 is a solidified bond magnet fluid in a state of being poured into the magnet embedding hole 200 and filled. The detailed configuration of the rotor 10 will be described later.

ステータ20(固定子)は、ロータ10に作用する磁力を発生させる。ステータ20は、例えば、ステータコア21(鉄心)と巻線コイル22(ステータコイル)とを有する。巻線コイル22は、ステータコア21に設けられた複数のティース21aの各々に巻回されている。ステータ20は、例えば、シャフト30の軸方向(回転軸方向)に積層された複数の打ち抜き電磁鋼板によって構成されている。 The stator 20 (stator) generates a magnetic force acting on the rotor 10. The stator 20 has, for example, a stator core 21 (iron core) and a winding coil 22 (stator coil). The winding coil 22 is wound around each of the plurality of teeth 21a provided on the stator core 21. The stator 20 is composed of, for example, a plurality of punched electrical steel sheets laminated in the axial direction (rotational axial direction) of the shaft 30.

シャフト30は、金属棒であり、ロータ10の中心に固定されている。シャフト30は、ロータ10の両側に延在するようにロータ10を貫通している。例えば、シャフト30は、圧入によりロータ10の中心穴10aに挿入されてロータ10に固定されている。 The shaft 30 is a metal rod and is fixed to the center of the rotor 10. The shaft 30 penetrates the rotor 10 so as to extend to both sides of the rotor 10. For example, the shaft 30 is inserted into the center hole 10a of the rotor 10 by press fitting and fixed to the rotor 10.

このように構成されたモータ1では、ステータ20の巻線コイル22に通電すると、界磁電流が巻線コイル22に流れてステータ20(ステータコア21)に磁束が発生し、このステータ20の磁束とロータ10のボンド磁石300から生じる磁束との相互作用によって生じた磁気力がロータ10を回転させるトルクとなり、ロータ10が回転する。 In the motor 1 configured in this way, when the winding coil 22 of the stator 20 is energized, a field current flows through the winding coil 22 to generate a magnetic flux in the stator 20 (stator core 21), and the magnetic flux of the stator 20 is combined with the magnetic flux of the stator 20. The magnetic force generated by the interaction with the magnetic flux generated from the bond magnet 300 of the rotor 10 becomes the torque for rotating the rotor 10, and the rotor 10 rotates.

次に、本実施の形態に係るロータ10の詳細な構成について、図2を参照しながら、図3〜図5を用いて説明する。図3は、実施の形態に係るロータ10の斜視図である。図4は、同ロータ10の断面図であり、シャフト30の長手方向の中央においてシャフト30を法線とする平面でロータ10を切断したときの断面を示している。具体的には、図4は、ロータ10の第1ロータコア110の断面を示している。図5は、図1のV−V線におけるモータ1の断面図である。 Next, the detailed configuration of the rotor 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5 with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view of the rotor 10 according to the embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of the rotor 10 and shows a cross section when the rotor 10 is cut in a plane having the shaft 30 as a normal at the center in the longitudinal direction of the shaft 30. Specifically, FIG. 4 shows a cross section of the first rotor core 110 of the rotor 10. FIG. 5 is a cross-sectional view of the motor 1 in the VV line of FIG.

図2〜図5に示すように、ロータ10は、第1ロータコア110と、第2ロータコア120とを備える。つまり、ロータ10のロータコア100は、第1ロータコア110と第2ロータコア120とによって構成されている。 As shown in FIGS. 2 to 5, the rotor 10 includes a first rotor core 110 and a second rotor core 120. That is, the rotor core 100 of the rotor 10 is composed of the first rotor core 110 and the second rotor core 120.

また、ロータ10の磁石埋込穴200は、第1ロータコア110の第1磁石埋込穴210と第2ロータコア120の第2磁石埋込穴220とによって構成され、ロータ10のボンド磁石300は、第1ロータコア110の第1ボンド磁石310と第2ロータコア120の第2ボンド磁石320とによって構成されている。ロータ10は、ボンド磁石300によって周方向に沿って等間隔に複数の磁極を有する。 Further, the magnet embedding hole 200 of the rotor 10 is composed of the first magnet embedding hole 210 of the first rotor core 110 and the second magnet embedding hole 220 of the second rotor core 120, and the bond magnet 300 of the rotor 10 is composed of the second magnet embedding hole 220. It is composed of a first bond magnet 310 of the first rotor core 110 and a second bond magnet 320 of the second rotor core 120. The rotor 10 has a plurality of magnetic poles at equal intervals along the circumferential direction by the bond magnet 300.

本実施の形態において、第2ロータコア120は、第1ロータコア110の回転軸方向の両端の各々に配置されている。つまり、第2ロータコア120は2つ配置されており、第1ロータコア110は2つの第2ロータコア120によって挟まれるように配置されている。 In the present embodiment, the second rotor core 120 is arranged at both ends of the first rotor core 110 in the rotation axis direction. That is, two second rotor cores 120 are arranged, and the first rotor core 110 is arranged so as to be sandwiched between the two second rotor cores 120.

第1ロータコア110及び第2ロータコア120の各々は、図2に示すように、複数の電磁鋼板の積層体である。具体的には、第1ロータコア110及び第2ロータコア120の各々は、シャフト30の軸方向(回転軸方向)に積層された複数の打ち抜き電磁鋼板によって構成されている。第1ロータコア110及び第2ロータコア120の各々において、複数の電磁鋼板は、例えばかしめによって互いに固定されている。第1ロータコア110を構成する複数の電磁鋼板は互いに同一形状及び同一厚さである。また、第2ロータコア120を構成する複数の電磁鋼板は互いに同一形状及び同一厚さである。 As shown in FIG. 2, each of the first rotor core 110 and the second rotor core 120 is a laminated body of a plurality of electromagnetic steel sheets. Specifically, each of the first rotor core 110 and the second rotor core 120 is composed of a plurality of punched electrical steel sheets laminated in the axial direction (rotational axial direction) of the shaft 30. In each of the first rotor core 110 and the second rotor core 120, the plurality of electrical steel sheets are fixed to each other by, for example, caulking. The plurality of electromagnetic steel sheets constituting the first rotor core 110 have the same shape and the same thickness. Further, the plurality of electromagnetic steel sheets constituting the second rotor core 120 have the same shape and the same thickness as each other.

なお、後述するように、本実施の形態では、第1ロータコア110の第1磁石埋込穴210の形状と第2ロータコア120の第2磁石埋込穴220の形状とが異なっているので、第1ロータコア110を構成する電磁鋼板の形状と第2ロータコア120を構成する電磁鋼板の形状とは異なっている。 As will be described later, in the present embodiment, the shape of the first magnet embedding hole 210 of the first rotor core 110 and the shape of the second magnet embedding hole 220 of the second rotor core 120 are different. The shape of the electromagnetic steel sheet forming the 1 rotor core 110 is different from the shape of the electromagnetic steel sheet forming the second rotor core 120.

図2及び図4に示すように、第1ロータコア110は、永久磁石が埋込される複数の突起部を有する第1磁石埋込穴210を形成している。各第1磁石埋込穴210は、第1ロータコア110を貫通するように形成されている。 As shown in FIGS. 2 and 4, the first rotor core 110 forms a first magnet embedding hole 210 having a plurality of protrusions into which a permanent magnet is embedded. Each first magnet embedding hole 210 is formed so as to penetrate the first rotor core 110.

複数の突起部を有する第1磁石埋込穴210の各々には、永久磁石として第1ボンド磁石310が埋め込まれている。第1ボンド磁石310は、バインダーと磁石粉末とによって構成されている。具体的には、樹脂材料からなるバインダーとフェライト磁石等の磁石粉末との混合物であるボンド磁石流動体を各第1磁石埋込穴210に充填して硬化することで、各第1磁石埋込穴210に第1ボンド磁石310が隙間なく埋め込まれる。なお、本実施の形態において、第1ボンド磁石310には、希土類メタルが含まれていない。 A first bond magnet 310 is embedded as a permanent magnet in each of the first magnet embedding holes 210 having a plurality of protrusions. The first bond magnet 310 is composed of a binder and magnet powder. Specifically, each first magnet is embedded by filling each first magnet embedding hole 210 with a bonded magnet fluid, which is a mixture of a binder made of a resin material and magnet powder such as a ferrite magnet, and curing the mixture. The first bond magnet 310 is embedded in the hole 210 without any gap. In the present embodiment, the first bond magnet 310 does not contain a rare earth metal.

図4に示すように、第1ロータコア110は、外周方向に突出する複数の突起部を有する第1磁石埋込穴210及び中心部に円柱状の第1の軸穴を有する。第1磁石埋込穴210の開口部を形成する外周側輪郭線211は、第1ロータコア110の複数の突出部の輪郭線が互いに連結され放射状に配置されているとともに内周側輪郭線212と一体となり、歯車状の1つの開口部を形成するように構成されている。つまり、複数の突起部を有する第1磁石埋込穴210は、第1ロータコア110の内径側でシャフト30(回転軸)を囲んで連結されて一体となっており、複数の突起部を有する第1磁石埋込穴210の隣り合う磁極は、内径側(内周側)で互いに一体化されている。 As shown in FIG. 4, the first rotor core 110 has a first magnet embedding hole 210 having a plurality of protrusions protruding in the outer peripheral direction, and a columnar first shaft hole in the center. The outer peripheral side contour line 211 forming the opening of the first magnet embedding hole 210 is arranged radially with the contour lines of the plurality of protruding portions of the first rotor core 110 connected to each other and with the inner peripheral side contour line 212. It is configured to be integrated to form one gear-shaped opening. That is, the first magnet embedding hole 210 having a plurality of protrusions is connected and integrated around the shaft 30 (rotating shaft) on the inner diameter side of the first rotor core 110, and has a plurality of protrusions. 1 Adjacent magnetic poles of the magnet embedding holes 210 are integrated with each other on the inner diameter side (inner circumference side).

このように、外周側輪郭線211は歯車状であり、内周側輪郭線212はリング状(円環状)である。また、連結された外周側輪郭線211と内周側輪郭線212とは物理的に互いに分離されていて連結していない。このため、第1ロータコア110は、シャフト30を囲むようにリング状の電磁鋼板を有する。 As described above, the outer peripheral side contour line 211 has a gear shape, and the inner peripheral side contour line 212 has a ring shape (annular ring shape). Further, the outer peripheral side contour line 211 and the inner peripheral side contour line 212 that are connected are physically separated from each other and are not connected. Therefore, the first rotor core 110 has a ring-shaped electrical steel sheet so as to surround the shaft 30.

具体的には、第1ロータコア110は、外周側輪郭線212を形成する第1ロータコア外周部110aと、内周側輪郭線212を形成する第1ロータコア内周部110bとで構成されており、図4に示すように、リング状の電磁鋼板である第1ロータコア内周部110bと歯車状の第1ロータコア外周部110aとは物理的に連結されていない。 Specifically, the first rotor core 110 is composed of a first rotor core outer peripheral portion 110a forming the outer peripheral side contour line 212 and a first rotor core inner peripheral portion 110b forming the inner peripheral side contour line 212. As shown in FIG. 4, the inner peripheral portion 110b of the first rotor core, which is a ring-shaped electromagnetic steel plate, and the outer peripheral portion 110a of the first rotor core, which is a gear shape, are not physically connected.

このため、例えば、図5に示すように、第1ロータコア外周部110aと第1ロータコア内周部110bとは、各々が第2ロータコア120に対し、かしめにより一体に構成されることにより、第1ロータコア110と第2ロータコア120とが一体に固定されている。つまり、第1ロータコア内周部110bと第2ロータコア120とをかしめにより固定し、かつ、第1ロータコア外周部110aと第2ロータコア120ともかしめにより別個に固定することで、リング状の第1ロータコア内周部110bと歯車状の第1ロータコア外周部110aと第2ロータコア120とが一体に固定されている。これにより、第1ロータコア110と第2ロータコア120とは、第1ロータコア内周部110aが物理的に分離することなく、一体に固定される。 Therefore, for example, as shown in FIG. 5, the first rotor core outer peripheral portion 110a and the first rotor core inner peripheral portion 110b are formed integrally with the second rotor core 120 by caulking. The rotor core 110 and the second rotor core 120 are integrally fixed. That is, by fixing the inner peripheral portion 110b of the first rotor core and the second rotor core 120 by caulking, and separately fixing the outer peripheral portion 110a of the first rotor core and the second rotor core 120 by caulking, the ring-shaped first rotor core The inner peripheral portion 110b, the gear-shaped first rotor core outer peripheral portion 110a, and the second rotor core 120 are integrally fixed. As a result, the first rotor core 110 and the second rotor core 120 are integrally fixed without physically separating the inner peripheral portion 110a of the first rotor core.

第1磁石埋込穴210の複数の突起部は、第1ロータコア110の回転方向(周方向)に沿って形成されている。本実施の形態では、10個の突起部を有する第1磁石埋込穴210が回転方向に沿って等間隔で形成されている。したがって、第1ロータコア110では、シャフト30(回転軸)を中心として放射状に10個の磁極が形成されている。 The plurality of protrusions of the first magnet embedding hole 210 are formed along the rotation direction (circumferential direction) of the first rotor core 110. In the present embodiment, the first magnet embedding holes 210 having 10 protrusions are formed at equal intervals along the rotation direction. Therefore, in the first rotor core 110, 10 magnetic poles are formed radially around the shaft 30 (rotating shaft).

また、各第1磁石埋込穴210の複数の突起部の各々の開口形状は、シャフト30(回転軸)から回転の径方向に延在する矩形状である。つまり、複数の矩形状の第1磁石埋込穴210がシャフト30から放射状に延在するように形成されているともに、各第1磁石埋込穴210のシャフト30側の根元で互いに連結されている。 Further, the opening shape of each of the plurality of protrusions of each first magnet embedding hole 210 is a rectangular shape extending in the radial direction of rotation from the shaft 30 (rotation shaft). That is, a plurality of rectangular first magnet embedding holes 210 are formed so as to extend radially from the shaft 30, and are connected to each other at the roots of the first magnet embedding holes 210 on the shaft 30 side. There is.

このように、本実施の形態における第1ロータコア110では、第1磁石埋込穴210が複数の突起部が一体化された1つの開口部として構成されている。このため、第1磁石埋込穴210には第1ボンド磁石310が連続的に充填され、シャフト30の回転方向の全周において、第1ボンド磁石310が途切れることなく連続して存在する。 As described above, in the first rotor core 110 in the present embodiment, the first magnet embedding hole 210 is configured as one opening in which a plurality of protrusions are integrated. Therefore, the first magnet embedding hole 210 is continuously filled with the first bond magnet 310, and the first bond magnet 310 is continuously present on the entire circumference of the shaft 30 in the rotation direction without interruption.

図2及び図3に示すように、2つの第2ロータコア120の各々は、永久磁石が埋込される複数の第2磁石埋込穴220及び中心部に円柱状の第2の軸穴を有する。各第2磁石埋込穴220は、第2ロータコア120を貫通するように形成されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, each of the two second rotor cores 120 has a plurality of second magnet embedding holes 220 in which permanent magnets are embedded and a cylindrical second shaft hole in the center. .. Each second magnet embedding hole 220 is formed so as to penetrate the second rotor core 120.

複数の第2磁石埋込穴220の各々には、永久磁石として第2ボンド磁石320が埋め込まれている。第2ボンド磁石320は、バインダーと磁石粉末とによって構成されている。具体的には、樹脂材料からなるバインダーとフェライト磁石等の磁石粉末との混合物であるボンド磁石流動体を各第2磁石埋込穴220に充填して硬化することで、各第2磁石埋込穴220に第2ボンド磁石320が隙間なく埋め込まれる。なお、本実施の形態において、第2ボンド磁石320には、希土類メタルが含まれていない。また、第2ロータコア120の第2ボンド磁石320は、第1ロータコア110の第1ボンド磁石310と同一組成比のボンド磁石材料によって構成されているが、これに限らない。 A second bond magnet 320 is embedded as a permanent magnet in each of the plurality of second magnet embedding holes 220. The second bond magnet 320 is composed of a binder and magnet powder. Specifically, each second magnet is embedded by filling each second magnet embedding hole 220 with a bonded magnet fluid, which is a mixture of a binder made of a resin material and magnet powder such as a ferrite magnet, and curing the mixture. The second bond magnet 320 is embedded in the hole 220 without a gap. In the present embodiment, the second bond magnet 320 does not contain a rare earth metal. Further, the second bond magnet 320 of the second rotor core 120 is made of a bond magnet material having the same composition ratio as that of the first bond magnet 310 of the first rotor core 110, but is not limited thereto.

図3に示すように、複数の第2磁石埋込穴220は、第2ロータコア120の回転方向(周方向)に沿って互いに分離されて形成されている。つまり、複数の第2磁石埋込穴220の各々が一つにつき1極を構成しており、また、複数の第2磁石埋込穴220の隣り合う磁極は、互いに分離されている。本実施の形態では、10個の第2磁石埋込穴220が回転方向に沿って等間隔で形成されている。したがって、第2ロータコア120では、シャフト30(回転軸)を中心として放射状に10個の磁極が形成されている。 As shown in FIG. 3, the plurality of second magnet embedding holes 220 are formed so as to be separated from each other along the rotation direction (circumferential direction) of the second rotor core 120. That is, each of the plurality of second magnet embedding holes 220 constitutes one pole, and the adjacent magnetic poles of the plurality of second magnet embedding holes 220 are separated from each other. In the present embodiment, 10 second magnet embedding holes 220 are formed at equal intervals along the rotation direction. Therefore, in the second rotor core 120, 10 magnetic poles are formed radially around the shaft 30 (rotating shaft).

複数の第2磁石埋込穴220の各々は、第2ロータコア120の外周部に両端部を有するように形成されている。また、第2磁石埋込穴220を形成する輪郭線は、ロータ1の外周側に位置する外周側輪郭線221とシャフト30側(回転軸側)に位置する内周側輪郭線222とを含んでいる。そして、複数の第2磁石埋込穴220の各々では外周側輪郭線221と内周側輪郭線222とが物理的に連結されており、各第2磁石埋込穴220が1つ開口部を構成している。 Each of the plurality of second magnet embedding holes 220 is formed so as to have both ends on the outer peripheral portion of the second rotor core 120. The contour line forming the second magnet embedding hole 220 includes an outer peripheral side contour line 221 located on the outer peripheral side of the rotor 1 and an inner peripheral side contour line 222 located on the shaft 30 side (rotating shaft side). I'm out. In each of the plurality of second magnet embedding holes 220, the outer peripheral side contour line 221 and the inner peripheral side contour line 222 are physically connected, and each second magnet embedding hole 220 has one opening. It is configured.

本実施の形態において、複数の第2磁石埋込穴220の各々は略V字形状であり、各第2磁石埋込穴220の外周側輪郭線221の形状及び内周側輪郭線222の形状の一部は第2ロータコア120の外周方向に中心点を持つ円弧である。また、第2磁石埋込穴220の外周側輪郭線の一部は、第1磁石埋込穴210の外周側輪郭線211の一部と、シャフト30の軸方向に対して同位置にある。 In the present embodiment, each of the plurality of second magnet embedding holes 220 has a substantially V shape, and the shape of the outer peripheral side contour line 221 and the shape of the inner peripheral side contour line 222 of each second magnet embedding hole 220. A part of is an arc having a center point in the outer peripheral direction of the second rotor core 120. Further, a part of the outer peripheral side contour line of the second magnet embedding hole 220 is at the same position as a part of the outer peripheral side contour line 211 of the first magnet embedding hole 210 with respect to the axial direction of the shaft 30.

このように構成されるロータ10では、2つの第2ロータコア120が1つの第1ロータコア110を回転軸方向に挟み込む状態で互いに固定されており、かつ、第1ロータコア110及び2つの第2ロータコア120は、シャフト30(回転軸)が第1ロータコアの第1の軸穴及び第2ロータコア120の第2の軸穴に挿入された状態で、第1の軸穴及び2つの第2の軸穴により形成される各々の円柱側面部全体とシャフト30の側面とが固定されている。 In the rotor 10 configured in this way, the two second rotor cores 120 are fixed to each other with the one first rotor core 110 sandwiched in the direction of the rotation axis, and the first rotor core 110 and the two second rotor cores 120 are fixed to each other. With the shaft 30 (rotating shaft) inserted into the first shaft hole of the first rotor core and the second shaft hole of the second rotor core 120, the first shaft hole and the two second shaft holes The entire side surface of each column formed and the side surface of the shaft 30 are fixed.

また、図3に示すように、本実施の形態において、第1ロータコア110の回転軸方向の長さH1は、第2ロータコア120を回転軸方向に2つ合わせた長さ(H2×2)より長い(H1>H2×2)。なお、第1ロータコア110の回転軸方向の長さH1は、1つの第2ロータコア120の回転軸方向の長さ(H2)より長い。つまり、第1ロータコア110の方が第2ロータコア120よりも肉厚である。また、2つの第2ロータコア120の回転軸方向の長さH2は互いに同じである。 Further, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, the length H1 of the first rotor core 110 in the rotation axis direction is derived from the length (H2 × 2) of the two second rotor cores 120 combined in the rotation axis direction. Long (H1> H2 × 2). The length H1 of the first rotor core 110 in the rotation axis direction is longer than the length (H2) of one second rotor core 120 in the rotation axis direction. That is, the first rotor core 110 is thicker than the second rotor core 120. Further, the lengths H2 of the two second rotor cores 120 in the rotation axis direction are the same as each other.

このように構成されるロータ10は、第1ロータコア110と第2ロータコア120とをシャフト30に固定することで製造することができる。 The rotor 10 configured in this way can be manufactured by fixing the first rotor core 110 and the second rotor core 120 to the shaft 30.

具体的には、図5に示されるように、所定形状の複数の打ち抜き電磁鋼板である第1ロータコア外周部110aと第1ロータコア内周部110bとからなる第1ロータコア110を挟み込むように、2つの第2ロータコア120を配置する。 Specifically, as shown in FIG. 5, the first rotor core 110 composed of the outer peripheral portion 110a of the first rotor core and the inner peripheral portion 110b of the first rotor core, which are a plurality of punched electrical steel sheets having a predetermined shape, is sandwiched. Two second rotor cores 120 are arranged.

そして、第1ロータコア110の第1ロータコア外周部110aと第2ロータコア120とを一体にかしめ、かつ、第1ロータコア110の第1ロータコア内周部110bと第2ロータコア120とを一体にかしめることで、第1ロータコア110と第2ロータコア120とを一体に固定する。 Then, the outer peripheral portion 110a of the first rotor core and the second rotor core 120 of the first rotor core 110 are integrally crimped, and the inner peripheral portion 110b of the first rotor core and the second rotor core 120 of the first rotor core 110 are integrally crimped. Then, the first rotor core 110 and the second rotor core 120 are integrally fixed.

さらに、一体化された第1ロータコア110と第2ロータコア120との中心穴(軸穴)に、シャフト30を挿入して2つの第2ロータコア120と1つの第1ロータコア110とにシャフト30を圧入する。 Further, the shaft 30 is inserted into the central hole (shaft hole) of the integrated first rotor core 110 and the second rotor core 120, and the shaft 30 is press-fitted into the two second rotor core 120 and the one first rotor core 110. do.

それから、図2に示されるように、第2ロータコア120に設けられた第2磁石埋込穴220にボンド磁石流動体を流し込むことで、第1ロータコア110に設けられた第1磁石埋込穴210にもボンド磁石流動体が流れ込み、さらにもう一方の第2ロータコア120に設けられた第2磁石埋込穴220にもボンド磁石流動体が流れ込み、ボンド磁石流動体が第1ロータコア120とその両端の第2ロータコア120とに充填され、硬化する。 Then, as shown in FIG. 2, the first magnet embedding hole 210 provided in the first rotor core 110 is formed by pouring the bonded magnet fluid into the second magnet embedding hole 220 provided in the second rotor core 120. The bond magnet fluid also flows into the second rotor core 120, and the bond magnet fluid also flows into the second magnet embedding hole 220 provided in the other second rotor core 120, and the bond magnet fluid flows into the first rotor core 120 and both ends thereof. The second rotor core 120 is filled and cured.

これにより、ロータ10の中央部に配置された第1ロータコア110を挟むように第2ロータコア120が設けられたロータ10を製造することができる。 Thereby, the rotor 10 in which the second rotor core 120 is provided so as to sandwich the first rotor core 110 arranged in the central portion of the rotor 10 can be manufactured.

ここで、図6及び図7を用いて、本実施の形態におけるロータ10の作用効果について、比較例のロータ10Xと比較して説明する。図6は、比較例のロータ10Xの斜視図である。図7は、実施の形態に係るロータ10と比較例のロータ10についての誘起電圧のシミュレーション結果を示す図である。 Here, with reference to FIGS. 6 and 7, the action and effect of the rotor 10 in the present embodiment will be described in comparison with the rotor 10X of the comparative example. FIG. 6 is a perspective view of the rotor 10X of the comparative example. FIG. 7 is a diagram showing simulation results of induced voltages for the rotor 10 according to the embodiment and the rotor 10 of the comparative example.

図6に示すように、比較例のロータ10Xは、本実施の形態に係るロータ10と同様に、ロータコア100Xの磁石埋込穴200Xにボンド磁石300Xが埋め込まれた埋め込み磁石型ロータであるが、比較例のロータ10Xでは、打ち抜き電磁鋼板が回転軸方向に同一形状に打ち抜かれて積層されることでロータコア100Xが形成されている。 As shown in FIG. 6, the rotor 10X of the comparative example is an embedded magnet type rotor in which a bond magnet 300X is embedded in a magnet embedding hole 200X of the rotor core 100X, similarly to the rotor 10 according to the present embodiment. In the rotor 10X of the comparative example, the rotor core 100X is formed by punching and laminating the punched electromagnetic steel sheets in the same shape in the rotation axis direction.

そして、比較例のロータ10Xにおいて、ロータコア100X、磁石埋込穴200X及びボンド磁石300Xは、本実施の形態に係るロータ10における、第2ロータコア120、第2磁石埋込穴220及び第2ボンド磁石320と同様の構成である。つまり、比較例のロータ10Xは、ロータ10の第1ロータコア110に対応する構成が存在せず、第2ロータコア120のみによって構成されている。 Then, in the rotor 10X of the comparative example, the rotor core 100X, the magnet embedding hole 200X, and the bond magnet 300X are the second rotor core 120, the second magnet embedding hole 220, and the second bond magnet in the rotor 10 according to the present embodiment. It has the same configuration as 320. That is, the rotor 10X of the comparative example does not have a configuration corresponding to the first rotor core 110 of the rotor 10, and is configured only by the second rotor core 120.

なお、比較例のロータ10Xの回転軸方向の長さは、本実施の形態におけるロータ10の回転軸方向の長さ(H1+2×H2)と同じである。また、誘起電圧のシミュレーションは、有限要素法を用いた磁界解析により行った。 The length of the rotor 10X in the comparative example in the rotation axis direction is the same as the length of the rotor 10 in the rotation axis direction (H1 + 2 × H2) in the present embodiment. The induced voltage simulation was performed by magnetic field analysis using the finite element method.

図7に示すように、本実施の形態におけるロータ10は、比較例のロータ10Xと比べて、誘起電圧を増加させることができることが確認できた。これは、本実施の形態におけるロータ10では、磁極間の電磁鋼板(ロータコア)を無くしてボンド磁石を一体化させた第1ロータコア110を用いているからである。つまり、第1ロータコア110の第1磁石埋込穴210において、磁束生成に寄与する第1ボンド磁石310が多く充填されることで、トルクに寄与する有効磁束量を増加させることができたからである。 As shown in FIG. 7, it was confirmed that the rotor 10 in the present embodiment can increase the induced voltage as compared with the rotor 10X of the comparative example. This is because the rotor 10 in the present embodiment uses the first rotor core 110 in which the magnetic steel plate (rotor core) between the magnetic poles is eliminated and the bond magnet is integrated. That is, the amount of effective magnetic flux that contributes to torque can be increased by filling a large amount of the first bond magnet 310 that contributes to magnetic flux generation in the first magnet embedding hole 210 of the first rotor core 110. ..

以上、本実施の形態におけるロータ10は、第1ボンド磁石310が埋め込まれた第1磁石埋込穴210を有する第1ロータコア110と、第1ロータコア110の回転軸方向の両端の各々に配置され、第2ボンド磁石320が埋め込まれた複数の第2磁石埋込穴220を有する第2ロータコア120とを備えている。そして、第1ロータコア110の第1磁石埋込穴210の回転軸に対し垂直の断面の形状は、外周側輪郭線211と内周側輪郭線212により形成されている。また、第2ロータコア120の複数の第2磁石埋込穴220は、第2ロータコア120の回転方向に沿って互いに分離されて形成されている。 As described above, the rotor 10 in the present embodiment is arranged at each of the first rotor core 110 having the first magnet embedding hole 210 in which the first bond magnet 310 is embedded and both ends of the first rotor core 110 in the rotation axis direction. The second rotor core 120 has a plurality of second magnet embedding holes 220 in which the second bond magnet 320 is embedded. The shape of the cross section of the first rotor core 110 perpendicular to the rotation axis of the first magnet embedding hole 210 is formed by the outer peripheral side contour line 211 and the inner peripheral side contour line 212. Further, the plurality of second magnet embedding holes 220 of the second rotor core 120 are formed so as to be separated from each other along the rotation direction of the second rotor core 120.

この構成により、トルクに最も寄与するロータ10の回転軸方向の中央部に、複数の突起部を有する第1磁石埋込穴210が一体化されて磁極間の電磁鋼板(ロータコア)を無くして一体化された第1ボンド磁石310が全周に存在する第1ロータコア110が配置される。これにより、磁束低下の要因となる磁極間の電磁鋼板による磁気抵抗を無くすことができるため、ボンド磁石による磁石磁束を有効活用することができるので、ステータ20との鎖交磁束を増加させてトルクに寄与する有効磁束量を増加させることができる。 With this configuration, the first magnet embedding hole 210 having a plurality of protrusions is integrated in the central portion in the rotation axis direction of the rotor 10 that contributes most to the torque, and the electromagnetic steel plate (rotor core) between the magnetic poles is eliminated and integrated. A first rotor core 110 in which the modified first bond magnet 310 is present all around is arranged. As a result, the magnetic resistance due to the electromagnetic steel plate between the magnetic poles, which causes a decrease in magnetic flux, can be eliminated, and the magnet magnetic flux due to the bond magnet can be effectively utilized. Therefore, the interlinkage magnetic flux with the stator 20 is increased to obtain torque. The amount of effective magnetic flux that contributes to the above can be increased.

つまり、希土類メタルを使用しないボンド磁石は、希土類焼結磁石等の希土類メタルを使用したボンド磁石に比べて磁気密度が低いためにボンド磁石から生じる磁束量が低下してトルクに寄与する有効磁束量が減少するが、本実施の形態におけるロータ10によれば、希土類メタルを使用しない磁気特性の低いボンド磁石を用いたとしても、トルクに寄与する有効磁束量を増加させて所望の磁気密度を得ることができる。 In other words, the bond magnet that does not use rare earth metal has a lower magnetic density than the bond magnet that uses rare earth metal such as rare earth sintered magnet, so the amount of magnetic flux generated from the bond magnet decreases and the amount of effective magnetic flux that contributes to torque. However, according to the rotor 10 in the present embodiment, even if a bond magnet having low magnetic characteristics that does not use rare earth metal is used, the amount of effective magnetic flux that contributes to torque is increased to obtain a desired magnetic density. be able to.

また、ロータ10の回転軸方向の両端部では、磁極間に配置された電磁鋼板(ロータコア)によって第2磁石埋込穴220の外周側輪郭線221と内周側輪郭線222とが機械的に接続された第2ロータコア120が配置される。これにより、ロータ10全体としての遠心力に対するロータコア100の機械的強度を確保することが可能となる。 Further, at both ends of the rotor 10 in the rotation axis direction, the outer peripheral side contour line 221 and the inner peripheral side contour line 222 of the second magnet embedding hole 220 are mechanically separated by the electromagnetic steel plate (rotor core) arranged between the magnetic poles. The connected second rotor core 120 is arranged. This makes it possible to secure the mechanical strength of the rotor core 100 against the centrifugal force of the rotor 10 as a whole.

このように、本実施の形態に係るロータ10によれば、機械的強度を低下させることなく、かつ、磁気特性の低いボンド磁石を用いたとしても所望の磁気密度を得ることができる。これにより、ボンド磁石の磁石として高価な希土類メタルを用いることなく、所望の磁気密度を得ることができる。 As described above, according to the rotor 10 according to the present embodiment, a desired magnetic density can be obtained without lowering the mechanical strength and even if a bond magnet having low magnetic characteristics is used. As a result, a desired magnetic density can be obtained without using an expensive rare earth metal as the magnet of the bond magnet.

さらに、本実施の形態におけるロータ10では、磁石埋込穴200(第1磁石埋込穴210、第2磁石埋込穴220)にボンド磁石300(第1ボンド磁石310、第2ボンド磁石320)を直接充填して硬化させているので、第1ロータコア110と第2ロータコア120とで異なる形状の電磁鋼板を用いたとしても、組立工程を増加させることなくロータ10を製造することが可能となる。 Further, in the rotor 10 of the present embodiment, the magnet embedding hole 200 (first magnet embedding hole 210, second magnet embedding hole 220) is filled with the bond magnet 300 (first bond magnet 310, second bond magnet 320). Is directly filled and cured, so even if electromagnetic steel sheets having different shapes are used for the first rotor core 110 and the second rotor core 120, the rotor 10 can be manufactured without increasing the assembly process. ..

また、本実施の形態に係るロータ10において、第1ロータコア110の回転軸方向の長さH1が第2ロータコア120を回転軸方向に2つ合わせた長さ(H2×2)より長くなっている。 Further, in the rotor 10 according to the present embodiment, the length H1 of the first rotor core 110 in the rotation axis direction is longer than the length (H2 × 2) of the second rotor core 120 combined in the rotation axis direction. ..

この構成により、ロータコア100全体の回転軸方向の長さに対して、隣り合う磁極が一体化された第1ロータコア110の長さの割合を第2ロータコア120の長さの割合よりも大きくすることができる。これにより、トルクに寄与する有効磁束量をさらに増加させてトルクを増加させることができるので、高トルク用途等に適したロータ10を実現できる。 With this configuration, the ratio of the length of the first rotor core 110 in which the adjacent magnetic poles are integrated to the length of the entire rotor core 100 in the rotation axis direction is made larger than the ratio of the length of the second rotor core 120. Can be done. As a result, the amount of effective magnetic flux that contributes to torque can be further increased to increase torque, so that the rotor 10 suitable for high torque applications and the like can be realized.

(変形例)
以上、本開示に係るモータ1及びロータ10について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Modification example)
Although the motor 1 and the rotor 10 according to the present disclosure have been described above based on the embodiment, the present disclosure is not limited to the above embodiment.

例えば、上記実施の形態において、第1ロータコア110の回転軸方向の長さ(H1)を第2ロータコア120を回転軸方向に2つ合わせた長さ(H2×2)より長くしたが、これに限らず、図8に示すように、第2ロータコア120を回転軸方向に2つ合わせた長さ(H2×2)を第1ロータコア110の回転軸方向の長さ(H1)より長くしてもよい(H2×2>H1)。また、図示はされていないが、第2ロータコア120を回転軸方向に2つ合わせた長さ(H2×2)と、第1ロータコア110の回転軸方向の長さ(H1)とを同じにしてもよい(H2×2=H1)。 For example, in the above embodiment, the length (H1) of the first rotor core 110 in the rotation axis direction is made longer than the length (H2 × 2) of the second rotor core 120 combined in the rotation axis direction. Not limited to this, as shown in FIG. 8, even if the length (H2 × 2) of the two second rotor cores 120 combined in the rotation axis direction is made longer than the length (H1) of the first rotor core 110 in the rotation axis direction. Good (H2 × 2> H1). Further, although not shown, the length (H2 × 2) of the two second rotor cores 120 combined in the rotation axis direction and the length (H1) of the first rotor core 110 in the rotation axis direction are made the same. It may be good (H2 × 2 = H1).

この構成により、ロータコア100全体の回転軸方向の長さに対して、第2磁石挿入穴220の外周側輪郭線221と内周側輪郭線222とを機械的に接続した第2ロータコア120の長さの割合を第1ロータコア110の長さの割合よりも大きくすることができる。これにより、第1ロータコア110及び第2ロータコア120の電磁鋼板の形状を変更することなく遠心力によるロータ全体の機械的強度をさらに強くすることができるので、高速回転用途等に適したロータを実現できる。 With this configuration, the length of the second rotor core 120 in which the outer peripheral side contour line 221 and the inner peripheral side contour line 222 of the second magnet insertion hole 220 are mechanically connected with respect to the length of the entire rotor core 100 in the rotation axis direction. The ratio of the magnets can be made larger than the ratio of the lengths of the first rotor core 110. As a result, the mechanical strength of the entire rotor due to centrifugal force can be further increased without changing the shapes of the electromagnetic steel plates of the first rotor core 110 and the second rotor core 120, so that a rotor suitable for high-speed rotation applications and the like can be realized. can.

また、上記実施の形態において、第2ロータコア120の各第2磁石埋込穴220の外周側輪郭線211及び内周側輪郭線212の形状は、ロータ1の外周方向に中心点がある円弧を有する形状としたが、これに限らない。例えば、各第2磁石埋込穴220の外周側輪郭線221及び内周側輪郭線222の形状は、ロータ1の外周方向に中心点があり二つ以上の異なる曲率からなる円弧を含む形状であってもよい。 Further, in the above embodiment, the shapes of the outer peripheral side contour line 211 and the inner peripheral side contour line 212 of each second magnet embedding hole 220 of the second rotor core 120 form an arc having a center point in the outer peripheral direction of the rotor 1. It has a shape, but it is not limited to this. For example, the outer peripheral side contour line 221 and the inner peripheral side contour line 222 of each second magnet embedding hole 220 have a center point in the outer peripheral direction of the rotor 1 and include an arc having two or more different curvatures. There may be.

また、第2ロータコア120の各第2磁石埋込穴220の開口形状は、略C字形状としたが、これに限らない。例えば、各第2磁石埋込穴220の開口形状は、略V字形状であってもよいし、略U字形状であってもよいし、略長方形状であってもよい。つまり、第2磁石埋込穴220の開口形状としては、任意の形状を適用することができる。 Further, the opening shape of each second magnet embedding hole 220 of the second rotor core 120 is substantially C-shaped, but is not limited to this. For example, the opening shape of each second magnet embedding hole 220 may be a substantially V-shape, a substantially U-shape, or a substantially rectangular shape. That is, any shape can be applied as the opening shape of the second magnet embedding hole 220.

また、上記実施の形態において、第1ボンド磁石310及び第2ボンド磁石320には、希土類メタルが含まれていなかったが、第1ボンド磁石310及び第2ボンド磁石320の少なくとも一方に、希土類メタルが含まれていてもよい。第1ボンド磁石310及び第2ボンド磁石320の磁石として希土類メタルを用いることによって、高いエネルギー密度を有するボンド磁石を実現することができ、ロータの磁気密度を一層向上させることができる。なお、第1ボンド磁石310及び第2ボンド磁石320に希土類メタルを含有させる場合、ボンド磁石の磁石を希土類メタルのみによって構成してもよいし、ボンド磁石の磁石をファライト磁石と希土類メタルとの両方を用いて構成してもよい。 Further, in the above embodiment, the first bond magnet 310 and the second bond magnet 320 did not contain the rare earth metal, but at least one of the first bond magnet 310 and the second bond magnet 320 contained the rare earth metal. May be included. By using rare earth metal as the magnets of the first bond magnet 310 and the second bond magnet 320, a bond magnet having a high energy density can be realized, and the magnetic density of the rotor can be further improved. When the first bond magnet 310 and the second bond magnet 320 contain a rare earth metal, the magnet of the bond magnet may be composed of only the rare earth metal, or the magnet of the bond magnet may be both a farite magnet and a rare earth metal. May be configured using.

また、上記実施の形態において、ロータ10の磁極の極数は10(つまり、第1磁石埋込穴210及び第2磁石埋込穴220の数が10)としたが、これに限らない。例えば、ロータ10の磁極の極数は、2n(nは自然数)であれば、任意の数を適用できる。 Further, in the above embodiment, the number of poles of the magnetic poles of the rotor 10 is 10 (that is, the number of the first magnet embedding holes 210 and the second magnet embedding holes 220 is 10), but the present invention is not limited to this. For example, as long as the number of poles of the magnetic poles of the rotor 10 is 2n (n is a natural number), any number can be applied.

また、上記実施の形態におけるモータ1は、種々の電気機器に搭載することができる。例えば、電気掃除機やエアコン、冷蔵庫等の家庭用電気機器、又は、自動車用機器やロボット等の産業用電気機器に利用することができる。 Further, the motor 1 in the above embodiment can be mounted on various electric devices. For example, it can be used for household electric devices such as vacuum cleaners, air conditioners, and refrigerators, or for industrial electric devices such as automobile devices and robots.

本開示の技術は、例えば埋め込み磁石型ロータとして利用することができる。また、本開示の技術は、ロータだけではなく、ロータを備えるモータ及びモータを備える電気機器等として広く利用することができる。 The technique of the present disclosure can be used, for example, as an embedded magnet type rotor. Further, the technique of the present disclosure can be widely used not only as a rotor but also as a motor including a rotor and an electric device including the motor.

1 モータ
10 ロータ
10a 中心穴(軸穴)
20 ステータ
21 ステータコア
21a ティース
22 巻線コイル
30 シャフト(回転軸)
100 ロータコア
110 第1ロータコア
110a 第1ロータコア外周部(歯車形状のコア)
110b 第1ロータコア周部部(円環状のコア)
120 第2ロータコア
200 磁石埋込穴
210 第1磁石埋込穴
211、221外周側輪郭線
212、222 内周側輪郭線
220 第2磁石埋込穴
300 ボンド磁石
310 第1ボンド磁石
320 第2ボンド磁石
1 Motor 10 Rotor 10a Center hole (shaft hole)
20 Stator 21 Stator core 21a Teeth 22 Winding coil 30 Shaft (rotating shaft)
100 Rotor core 110 1st rotor core 110a 1st rotor core outer circumference (gear-shaped core)
110b 1st rotor core peripheral part (annular core)
120 2nd rotor core 200 Magnet embedding hole 210 1st magnet embedding hole 211, 221 Outer circumference side contour line 212, 222 Inner circumference side contour line 220 2nd magnet embedding hole 300 Bond magnet 310 1st bond magnet 320 2nd bond magnet

Claims (14)

回転軸と、
ボンド磁石と、
外周方向に突出する複数の突起部を有する第1磁石埋込穴および中心部に円柱状の第1の軸穴を有する第1ロータコアと、
前記第1ロータコアの回転軸方向の両端の各々に配置され、複数の第2磁石埋込穴および中心部に円柱状の第2の軸穴を有する2つの第2ロータコアとを備え、
前記第1磁石埋込穴及び前記複数の第2磁石埋込穴の各々には、前記ボンド磁石が埋め込まれており、
前記第1磁石埋込穴の開口部を形成する外周側輪郭線は、前記複数の突起部の輪郭線が互いに連結され放射状に配置されているとともに内周側輪郭線と一体となり、歯車状の1つの開口部を形成するように構成されており、
前記複数の第2磁石埋込穴は、前記第2ロータコアの回転方向に沿って互いに分離されて形成されており、
2つの前記第2ロータコアが前記第1ロータコアを回転軸方向に挟み込む状態で互いに固定されており、かつ、前記第1ロータコアおよび2つの前記第2ロータコアは、前記回転軸が前記第1の軸穴および前記第2の軸穴に挿入された状態で、前記第1の軸穴および2つの前記第2の軸穴により形成される各々の円柱側面部全体と前記回転軸の側面とが固定されて、ロータを形成している、
埋め込み磁石型ロータ。
Rotation axis and
With a bond magnet
A first magnet embedding hole having a plurality of protrusions protruding in the outer peripheral direction and a first rotor core having a columnar first shaft hole in the center.
It is provided with a plurality of second magnet embedding holes and two second rotor cores having a cylindrical second shaft hole in the center, which are arranged at both ends in the rotation axis direction of the first rotor core.
The bond magnet is embedded in each of the first magnet embedding hole and the plurality of second magnet embedding holes.
The outer peripheral side contour line forming the opening of the first magnet embedding hole is a gear-like contour line in which the contour lines of the plurality of protrusions are connected to each other and arranged radially and integrated with the inner peripheral side contour line. It is configured to form one opening and
The plurality of second magnet embedding holes are formed so as to be separated from each other along the rotation direction of the second rotor core.
The two second rotor cores are fixed to each other with the first rotor core sandwiched in the direction of the rotation axis, and the first rotor core and the two second rotor cores have the rotation axis of the first shaft hole. And, in the state of being inserted into the second shaft hole, the entire side surface of each cylinder formed by the first shaft hole and the two second shaft holes and the side surface of the rotating shaft are fixed. , Forming a rotor,
Embedded magnet type rotor.
前記第1ロータコアは、前記外周側輪郭線を形成する前記第1ロータコアの外周部と、前記内周側輪郭線を形成する前記第1ロータコアの内周部とで構成され、
前記第1ロータコアの外周部と前記第1ロータコアの内周部とは、各々が前記第2ロータコアに対し、かしめにより一体に構成されることにより、前記第1ロータコアと前記第2ロータコアとが一体に固定されている、
請求項1に記載の埋め込み磁石型ロータ。
The first rotor core is composed of an outer peripheral portion of the first rotor core forming the outer peripheral side contour line and an inner peripheral portion of the first rotor core forming the inner peripheral side contour line.
The outer peripheral portion of the first rotor core and the inner peripheral portion of the first rotor core are integrally formed with respect to the second rotor core by caulking, so that the first rotor core and the second rotor core are integrated. Fixed to,
The embedded magnet type rotor according to claim 1.
前記第2磁石埋込穴を形成する輪郭線は、前記ロータ外周側に位置する外周側輪郭線と前記回転軸側に位置する内周側輪郭線を含み、
前記第1磁石埋込穴の外周側輪郭線の一部と第2磁石埋込穴の外周側輪郭線の一部とは、前記回転軸の軸方向に対し同位置にある、
請求項1又は2に記載の埋め込み磁石型ロータ。
The contour line forming the second magnet embedding hole includes an outer peripheral side contour line located on the outer peripheral side of the rotor and an inner peripheral side contour line located on the rotation axis side.
A part of the outer peripheral side contour line of the first magnet embedding hole and a part of the outer peripheral side contour line of the second magnet embedding hole are at the same position with respect to the axial direction of the rotation axis.
The embedded magnet type rotor according to claim 1 or 2.
前記ボンド磁石は、等方性または異方性のどちらか一方で着磁されている、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の埋め込み磁石型ロータ。
The bonded magnet is magnetized either isotropic or anisotropic.
The embedded magnet type rotor according to any one of claims 1 to 3.
前記第1ロータコアの回転軸方向の長さは、前記第2ロータコアを回転軸方向に2つ合わせた長さより長い、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の埋め込み磁石型ロータ。
The length of the first rotor core in the rotation axis direction is longer than the length of the two second rotor cores combined in the rotation axis direction.
The embedded magnet type rotor according to any one of claims 1 to 4.
前記第2ロータコアを回転軸方向に2つ合わせた長さは、前記第1ロータコアの回転軸方向の長さより長い、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の埋め込み磁石型ロータ。
The length of the two second rotor cores combined in the rotation axis direction is longer than the length of the first rotor core in the rotation axis direction.
The embedded magnet type rotor according to any one of claims 1 to 4.
前記第1磁石埋込穴の前記複数の突起部の各々の開口形状は、回転軸から回転の径方向に延在する矩形状である、
請求項6に記載の埋め込み磁石型ロータ。
The opening shape of each of the plurality of protrusions of the first magnet embedding hole is a rectangular shape extending in the radial direction of rotation from the rotation axis.
The embedded magnet type rotor according to claim 6.
前記複数の第2磁石埋込穴の各々の前記外周側輪郭線及び前記内周側輪郭線の形状の各々は、前記ロータ外周方向に中心点がある円弧を含む形状である、
請求項6又は7に記載の埋め込み磁石型ロータ。
Each of the outer peripheral side contour lines and the inner peripheral side contour lines of the plurality of second magnet embedding holes has a shape including an arc having a center point in the outer peripheral direction of the rotor.
The embedded magnet type rotor according to claim 6 or 7.
前記複数の第2磁石埋込穴の各々の前記外周側輪郭線及び前記内周側輪郭線の形状は、前記ロータ外周方向に中心点があり二つの異なる曲率からなる円弧を含む形状である、
請求項6又は7に記載の埋め込み磁石型ロータ。
The shape of the outer peripheral side contour line and the inner peripheral side contour line of each of the plurality of second magnet embedding holes is a shape including an arc having a center point in the outer peripheral direction of the rotor and having two different curvatures.
The embedded magnet type rotor according to claim 6 or 7.
前記複数の第2磁石埋込穴の各々の開口形状は、略V字形状である、
請求項6又は7に記載の埋め込み磁石型ロータ。
The opening shape of each of the plurality of second magnet embedding holes is substantially V-shaped.
The embedded magnet type rotor according to claim 6 or 7.
前記複数の第2磁石埋込穴の各々の開口形状は、略U字形状である、
請求項6又は7に記載の埋め込み磁石型ロータ。
The opening shape of each of the plurality of second magnet embedding holes is substantially U-shaped.
The embedded magnet type rotor according to claim 6 or 7.
前記第1ロータコア及び前記第2ロータコアの各々は、複数の電磁鋼板の積層体である
請求項1〜11のいずれか1項に記載の埋め込み磁石型ロータ。
The embedded magnet type rotor according to any one of claims 1 to 11, wherein each of the first rotor core and the second rotor core is a laminated body of a plurality of electrical steel sheets.
請求項1〜12のいずれか1項に記載の埋め込み磁石型ロータと、
前記埋め込み磁石型ロータを囲むように配置されたステータとを備える、
モータ。
The embedded magnet type rotor according to any one of claims 1 to 12,
A stator arranged so as to surround the embedded magnet type rotor.
motor.
請求項13に記載のモータが搭載されている
電気機器。
An electric device on which the motor according to claim 13 is mounted.
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