JP2022036348A - Electric machine - Google Patents

Electric machine Download PDF

Info

Publication number
JP2022036348A
JP2022036348A JP2018198946A JP2018198946A JP2022036348A JP 2022036348 A JP2022036348 A JP 2022036348A JP 2018198946 A JP2018198946 A JP 2018198946A JP 2018198946 A JP2018198946 A JP 2018198946A JP 2022036348 A JP2022036348 A JP 2022036348A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric machine
permanent magnet
armature
magnetic
rotary electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018198946A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
俊大 加嶋
Shunta Kashima
広大 岡崎
Kodai Okazaki
信一 山口
Shinichi Yamaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2018198946A priority Critical patent/JP2022036348A/en
Priority to PCT/JP2019/031193 priority patent/WO2020084871A1/en
Publication of JP2022036348A publication Critical patent/JP2022036348A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • 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
    • HELECTRICITY
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

To provide an electric machine capable of reducing torque ripple in a case where two magnetic poles having different poles on an armature side are adjacent to each other in a movement direction on a permanent magnet embedded in a field core.SOLUTION: An electric machine 200 comprises: an armature 3; and a magnetic field 2 that faces the armature 3 via a gap 1 and disposed so as to be relatively movable to the armature 3, the magnetic field 2 having a permanent magnet 50 formed with magnetic poles 51, 52 with different poles on the armature 3 side being adjacent to each other in a movement direction, and a magnetic field iron core 15 in which the permanent magnet 50 is embedded. In an armature side magnetic field iron core part 22 as a magnetic field iron core positioned at the armature 3 side with respect to the permanent magnet 50, a hole part 11 which is recessed toward the permanent magnet 50 from a virtual surface 90 apart in a direction toward the magnetic field iron core 15 at a distance equal to the minimum length of the gap 1 from the armature 3, is formed at a position on an adjacent surface 24 including a surface on which the magnetic poles 51, 52 are adjacent to each other.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

この発明は、永久磁石が埋め込まれた界磁を備えた電気機械に関する。 The present invention relates to an electric machine having a field magnet in which a permanent magnet is embedded.

従来の電気機械は、電機子である固定子と、複数の磁極が形成された永久磁石、および界磁鉄心を有し空隙を介して固定子に対向し固定子に対して相対的に移動する界磁である可動子とを備えている。この構成によって、永久磁石の数の低減、および永久磁石の製造に関する工数の低減による製造コストの削減と、トルクの向上とを両立する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A conventional electric machine has a stator which is an armature, a permanent magnet in which a plurality of magnetic poles are formed, and a field iron core, and moves toward the stator through a gap and moves relative to the stator. It is equipped with a mover that is a field magnet. A technique is known in which the number of permanent magnets is reduced, the manufacturing cost is reduced by reducing the man-hours for manufacturing the permanent magnets, and the torque is improved by this configuration (see, for example, Patent Document 1).

特開2006―288183号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-288183

特許文献1では、回転電機の可動子である回転子における界磁鉄心に、永久磁石が埋め込まれている。永久磁石は、界磁鉄心に形成された磁石挿入穴にそれぞれ挿入されている。この回転電機は、埋込磁石型(Interior Permanent Magnet)回転電機と呼ばれる。永久磁石の破損が生じた場合でも、永久磁石の破片が界磁鉄心の磁石挿入穴にとどまって回転子と固定子との間の空隙に移動するのを抑制できる。
また、1個の永久磁石には、固定子側に異なる極を有する2個の磁極同士が移動方向に隣接している。永久磁石よりも固定子側にある界磁鉄心において隣接する磁極同士の隣接面に沿う位置にフラックスバリアが設けられており、永久磁石よりも固定子側にある界磁鉄心の外周部が連結されている。この構成によって、磁極同士を短絡する磁束が通りにくくなり、回転電機が発生するトルクが増大する。
In Patent Document 1, a permanent magnet is embedded in a field iron core in a rotor, which is a mover of a rotary electric machine. Each permanent magnet is inserted into a magnet insertion hole formed in a field iron core. This rotary electric machine is called an embedded magnet type (Interior Permanent Magnet) rotary electric machine. Even if the permanent magnet is damaged, it is possible to prevent the fragments of the permanent magnet from staying in the magnet insertion hole of the field iron core and moving to the gap between the rotor and the stator.
Further, in one permanent magnet, two magnetic poles having different poles on the stator side are adjacent to each other in the moving direction. A flux barrier is provided at a position along the adjacent surface between adjacent magnetic poles in the field core on the stator side of the permanent magnet, and the outer peripheral portion of the field core on the stator side of the permanent magnet is connected. ing. With this configuration, it becomes difficult for the magnetic flux that short-circuits the magnetic poles to pass through, and the torque generated by the rotary electric machine increases.

しかしながら、固定子に通電される電流の大きさによっては、永久磁石よりも固定子側にある界磁鉄心の外周が磁気飽和しない場合がある。界磁鉄心の外周が磁気飽和しない場合、隣り合う磁極同士の磁束が界磁鉄心の外周を通って短絡するため、トルクの脈動であるトルクリップルが増大するという課題があった。 However, depending on the magnitude of the current applied to the stator, the outer circumference of the field iron core on the stator side of the permanent magnet may not be magnetically saturated. When the outer circumference of the field core is not magnetically saturated, the magnetic flux between adjacent magnetic poles is short-circuited through the outer circumference of the field core, so that there is a problem that torque ripple, which is a pulsation of torque, increases.

この発明は、前述のような課題を解決するためになされたものであり、界磁鉄心に埋め込まれた永久磁石において電機子側に異なる極を有する2個の磁極同士が移動方向に隣接する場合に、永久磁石よりも電機子側にある界磁鉄心の外周が連結されている場合よりもトルクリップルを低減する電気機械を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a case where two magnetic poles having different poles on the armature side of a permanent magnet embedded in a field iron core are adjacent to each other in the moving direction. In addition, it is an object of the present invention to obtain an electric machine that reduces torque ripple as compared with the case where the outer periphery of the field iron core on the armature side of the permanent magnet is connected.

この発明に係る電気機械は、
電機子と、
空隙を介して電機子に対向し電機子に対して相対的に移動可能に配置された界磁であって、電機子側に異なる極を有する磁極同士が移動方向に隣接して形成された永久磁石、および永久磁石が埋め込まれた界磁鉄心を有する界磁と
を備え、
電機子から空隙の最小長さと等しい距離をおいて界磁鉄心に向かう方向に離れた面を仮想面としたとき、
永久磁石よりも電機子側に位置する界磁鉄心である電機子側界磁鉄心部において、仮想面から永久磁石に向かって窪む穴部が、磁極同士が隣接する面を含む隣接面の位置に形成されているものである。
The electric machine according to the present invention is
With an armature
A field that faces the armature through a gap and is movably arranged relative to the armature, and is a permanent magnet formed by magnetic poles having different poles on the armature side adjacent to each other in the moving direction. Equipped with a magnet, and a field with a field iron core in which a permanent magnet is embedded,
When a surface separated from the armature in the direction toward the field core at a distance equal to the minimum length of the void is used as a virtual surface.
In the field core of the armature, which is the field core located on the armature side of the permanent magnet, the hole recessed from the virtual surface toward the permanent magnet is the position of the adjacent surface including the surface where the magnetic poles are adjacent to each other. It is formed in.

上記のように構成された電気機械において、界磁鉄心に埋め込まれた永久磁石において電機子側に異なる極を有する2個の磁極同士が移動方向に隣接する場合に、永久磁石よりも電機子側にある界磁鉄心の外周が連結されている場合よりもトルクリップルを低減できる。 In an electric machine configured as described above, when two magnetic poles having different poles on the armature side of a permanent magnet embedded in a field iron core are adjacent to each other in the moving direction, the armature side is closer to the armature side than the permanent magnet. The torque ripple can be reduced as compared with the case where the outer circumferences of the field iron cores in the above are connected.

この発明の実施の形態1における駆動システムの図である。It is a figure of the drive system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における電気機械の図1のA-A断面図である。FIG. 1 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 of the electric machine according to the first embodiment of the present invention. この発明の実施の形態1における電気機械の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the electric machine in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における電気機械の空隙の磁束密度の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the magnetic flux density of the void of the electric machine in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における電気機械の第1比較例の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the first comparative example of the electric machine in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における電気機械の第1比較例における空隙の磁束密度の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the magnetic flux density of the void in the 1st comparative example of the electric machine in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における電気機械、および第1比較例の電気機械におけるトルクリップルの6f成分を示す図である。It is a figure which shows the 6f component of the torque ripple in the electric machine in Embodiment 1 of this invention, and the electric machine of 1st comparative example. この発明の実施の形態1における電気機械の第1変形例の部分断面図である。It is a partial sectional view of the 1st modification of the electric machine in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2における電気機械の第2変形例の回転子における図1のA-A断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 in a rotor of a second modification of the electric machine according to the second embodiment of the present invention. この発明の実施の形態2における電気機械の第2変形例の部分断面図である。It is a partial sectional view of the 2nd modification of the electric machine in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3における電気機械の第3変形例の部分断面図である。It is a partial sectional view of the 3rd modification of the electric machine in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における電気機械の第4変形例の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the 4th modification of the electric machine in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における電気機械の第5変形例の部分断面図である。It is a partial sectional view of the 5th modification of the electric machine in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における電気機械の第6変形例の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the sixth modification of the electric machine in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4における電気機械の第7変形例の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the 7th modification of the electric machine in Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5における電気機械の第8変形例の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the 8th modification of the electric machine in Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6における電気機械の第9変形例の回転子の斜視図である。It is a perspective view of the rotor of the 9th modification of the electric machine in Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態6における電気機械の第9変形例の図17のG-G断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line GG of FIG. 17 of a ninth modification of the electric machine according to the sixth embodiment of the present invention. この発明の実施の形態6における電気機械の第10変形例の回転子の斜視図である。It is a perspective view of the rotor of the tenth modification of the electric machine in Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態7における電気機械の第11変形例の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the eleventh modification of the electric machine in Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態7における電気機械の第12変形例の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the twelfth modification of the electric machine in Embodiment 7 of this invention.

以下、この発明を実施するために好適な実施の形態について図面を用いて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における駆動システムの図である。図1において、駆動システム500は、電気機械である回転電機200と、インバータ100とを備えている。回転電機200とインバータ100とは電気的に接続されており、インバータ100から回転電機200に、3相の交流電流が通電される。図1における回転電機200の図は、回転電機200の回転軸を含む平面における断面図である側断面図で示されている。以降では、回転軸を軸と呼ぶ。
Hereinafter, embodiments suitable for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram of a drive system according to the first embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1, the drive system 500 includes a rotary electric machine 200, which is an electric machine, and an inverter 100. The rotary electric machine 200 and the inverter 100 are electrically connected, and a three-phase alternating current is energized from the inverter 100 to the rotary electric machine 200. The figure of the rotary electric machine 200 in FIG. 1 is shown as a side sectional view which is a cross-sectional view in a plane including the rotation axis of the rotary electric machine 200. Hereinafter, the axis of rotation is referred to as an axis.

図1において、本実施の形態における回転電機200は、電機子である固定子3と、界磁である回転子2とを備えている。回転子2は、支軸4の外周面に固定されている。支軸4の軸方向の両端であって回転子2の軸方向の両端側の外周面には、2個のベアリング5がそれぞれ嵌め合わされている。2個のベアリング5は、それぞれ外周面がハウジング9の内周面に嵌め合わされてハウジング9に保持されている。固定子3の外周面は、ハウジング9の内周面に嵌め合わされて固定されている。これらの構成によって、回転子2は、支軸4の軸を中心に回転する。すなわち、回転子2は、空隙1を介して固定子3に対向し固定子3に対して相対的に移動可能、すなわち回転移動可能に配置されている。 In FIG. 1, the rotary electric machine 200 according to the present embodiment includes a stator 3 which is an armature and a rotor 2 which is a field magnet. The rotor 2 is fixed to the outer peripheral surface of the support shaft 4. Two bearings 5 are fitted to both ends of the support shaft 4 in the axial direction and on the outer peripheral surfaces of the rotor 2 on both ends in the axial direction. The outer peripheral surface of each of the two bearings 5 is fitted to the inner peripheral surface of the housing 9 and held in the housing 9. The outer peripheral surface of the stator 3 is fitted and fixed to the inner peripheral surface of the housing 9. With these configurations, the rotor 2 rotates about the axis of the support shaft 4. That is, the rotor 2 is arranged so as to face the stator 3 via the gap 1 and to be relatively movable with respect to the stator 3, that is, to be rotatable.

図2は、本実施の形態における電気機械の図1のA-A断面図である。なお、断面図とは、電気機械である回転電機200の回転軸に直交する平面における断面図である。図2において、固定子3は、電機子鉄心である固定子鉄心16と、12個の巻線6と、12個のインシュレータ8とを備えている。固定子鉄心16は、円環状のコアバック部17と、コアバック部17から回転子2側に突出し、移動方向である回転方向すなわち周方向に等間隔に並ぶ12個のティース部18とを有する。固定子鉄心16は、渦電流を低減する目的で、電磁鋼板から同一形状で打ち抜かれたシート状の複数の固定子鉄心シート16-1が軸方向に所定の長さで積層されて構成されている。固定子鉄心16のティース部18は、空隙1を介して回転子2と対向して配置されている。周方向に隣り合うティース部18同士の間には、スロット21が12個形成されている。12個の巻線6は、ティース部18にインシュレータ8を介してそれぞれ巻回されて、12個のスロット21にそれぞれ収められている。巻線6は、1相当たり4個の巻線6が3相分で計12個の巻線6で構成されている。1相当たり4個の巻線6が直列に接続されて相巻線群を構成し、3相分の相巻線群がY結線されている。電力変換器であるインバータ100から巻線6を有する各相巻線群に3相の交流電流がそれぞれ相間の位相が120°ずれて通電されることによって、周方向に回転する回転磁界が固定子3から空隙1に発生し、回転子2にトルクが発生する。なお、3相の相巻線群の結線方法は、Y結線に限らずΔ結線であってもよい。 FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 of the electric machine according to the present embodiment. The cross-sectional view is a cross-sectional view in a plane orthogonal to the rotation axis of the rotary electric machine 200 which is an electric machine. In FIG. 2, the stator 3 includes a stator core 16 which is an armature core, 12 windings 6, and 12 insulators 8. The stator core 16 has an annular core back portion 17 and twelve teeth portions 18 projecting from the core back portion 17 toward the rotor 2 and arranging at equal intervals in the rotation direction, that is, the circumferential direction, which is the movement direction. .. The stator core 16 is configured by laminating a plurality of sheet-shaped stator core sheets 16-1 punched from an electromagnetic steel sheet in the same shape in an axial direction at a predetermined length for the purpose of reducing eddy current. There is. The tooth portion 18 of the stator core 16 is arranged so as to face the rotor 2 via the gap 1. Twelve slots 21 are formed between the tooth portions 18 adjacent to each other in the circumferential direction. The twelve windings 6 are each wound around the teeth portion 18 via the insulator 8 and housed in each of the twelve slots 21. The winding 6 is composed of 12 windings 6 in total, with 4 windings 6 per phase for 3 phases. Four windings 6 per phase are connected in series to form a phase winding group, and the phase winding groups for three phases are Y-connected. A rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction is a stator by energizing each phase winding group having windings 6 from an inverter 100, which is a power converter, with a phase shift between the three phases of alternating current by 120 °. It is generated from 3 to the void 1 and a torque is generated in the rotor 2. The connection method of the three-phase winding group is not limited to the Y connection and may be a Δ connection.

回転子2は、4個の永久磁石50と、4個の永久磁石50が埋め込まれた界磁鉄心である回転子鉄心15とを有している。回転子鉄心15は、電磁鋼板から同一形状で打ち抜かれたシート状の複数の回転子鉄心シート15-1が軸方向に所定の長さで積層されて構成されている。回転子鉄心15には、永久磁石50が挿入される磁石挿入穴19が、永久磁石50と同じ数の4個、周方向に等間隔に形成されている。4個の磁石挿入穴19のそれぞれには、永久磁石50が1個ずつ挿入されている。 The rotor 2 has four permanent magnets 50 and a rotor core 15 which is a field core in which four permanent magnets 50 are embedded. The rotor core 15 is configured by laminating a plurality of sheet-shaped rotor core sheets 15-1 punched from an electromagnetic steel sheet in the same shape in the axial direction to a predetermined length. In the rotor core 15, four magnet insertion holes 19 into which the permanent magnets 50 are inserted are formed at equal intervals in the circumferential direction, which is the same number as the permanent magnets 50. One permanent magnet 50 is inserted into each of the four magnet insertion holes 19.

磁石挿入穴19の周方向の両端には、周方向に隣り合う磁石挿入穴19に挿入されている永久磁石50同士の磁束の短絡を抑制し、軸方向に貫通する穴であるフラックスバリア7が設けられている。フラックスバリア7には、例えば樹脂のような非磁性体が挿入されていてもよい。 At both ends of the magnet insertion hole 19 in the circumferential direction, a flux barrier 7 which is a hole penetrating in the axial direction suppresses a short circuit of magnetic flux between the permanent magnets 50 inserted in the magnet insertion holes 19 adjacent to each other in the circumferential direction. It is provided. A non-magnetic material such as a resin may be inserted into the flux barrier 7.

永久磁石50には、電機子である固定子3側に異なる極を有する磁極51、52同士が移動方向である回転方向すなわち周方向に隣接して形成されている。すなわち、図1において、磁極51は固定子3側の面にN極の極を有し、磁極52は固定子3側の面にS極の極を有するようにそれぞれ着磁されている。磁極51のN極の極は、永久磁石50の中央部から周方向一方側における固定子3側の面、すなわち径方向外側の面に形成されている。磁極52のS極の極は、永久磁石50の中央部から周方向他方側における固定子3側の面、すなわち径方向外側の面に形成されている。磁極51、52同士が周方向に隣接する面は磁極境界10となっている。
図2において、回転電機200は、空隙1に現れる磁極51、52の総数が8個となるため、磁極51、52の数が8個、およびスロット21の数が12個の回転電機となっている。
The permanent magnet 50 is formed so that the magnetic poles 51 and 52 having different poles on the armature 3 side are adjacent to each other in the rotation direction, that is, the circumferential direction, which is the movement direction. That is, in FIG. 1, the magnetic pole 51 is magnetized so as to have an N pole on the surface on the stator 3 side, and the magnetic pole 52 has an S pole on the surface on the stator 3 side. The north pole of the magnetic pole 51 is formed on the surface on the stator 3 side on one side in the circumferential direction from the central portion of the permanent magnet 50, that is, the outer surface in the radial direction. The pole of the S pole of the magnetic pole 52 is formed on the surface on the stator 3 side on the other side in the circumferential direction from the central portion of the permanent magnet 50, that is, the outer surface in the radial direction. The surface where the magnetic poles 51 and 52 are adjacent to each other in the circumferential direction is the magnetic pole boundary 10.
In FIG. 2, since the total number of magnetic poles 51 and 52 appearing in the gap 1 is eight in the rotary electric machine 200, the number of magnetic poles 51 and 52 is eight and the number of slots 21 is twelve. There is.

永久磁石50は、平板形状である。すなわち、永久磁石50は、互いに対向する2つの平面を有し、永久磁石50において磁極51、52が形成される固定子3側の面は、一方の平面である。図2においては、永久磁石50から固定子3に向かう方向である径方向と周方向とを含む断面における永久磁石50の断面形状は、長方形である。なお、径方向と周方向とを含む断面は、軸方向に直交する断面である。永久磁石50は、同じ軸方向に直交する断面形状で軸方向に延伸している。図2において、永久磁石50の軸方向長さは、回転子鉄心15の軸方向長さと等しい。なお、永久磁石50の軸方向長さは、回転子鉄心15の軸方向長さと異なっていてもよい。
永久磁石50が平板形状であるため、永久磁石が曲面形状で構成される場合よりも、永久磁石50の形状加工の工数を低減することができる。
The permanent magnet 50 has a flat plate shape. That is, the permanent magnet 50 has two planes facing each other, and the surface of the permanent magnet 50 on the stator 3 side on which the magnetic poles 51 and 52 are formed is one plane. In FIG. 2, the cross-sectional shape of the permanent magnet 50 in the cross section including the radial direction and the circumferential direction, which are the directions from the permanent magnet 50 toward the stator 3, is rectangular. The cross section including the radial direction and the circumferential direction is a cross section orthogonal to the axial direction. The permanent magnet 50 is elongated in the axial direction with a cross-sectional shape orthogonal to the same axial direction. In FIG. 2, the axial length of the permanent magnet 50 is equal to the axial length of the rotor core 15. The axial length of the permanent magnet 50 may be different from the axial length of the rotor core 15.
Since the permanent magnet 50 has a flat plate shape, the man-hours for shaping the permanent magnet 50 can be reduced as compared with the case where the permanent magnet has a curved surface shape.

磁極51および磁極52は、それぞれ別体のセグメント磁石、すなわち別体の永久磁石片である磁性体として構成してもよい。すなわち、永久磁石50は、磁極51、52ごとに分割された複数個の磁性体で構成されていてもよい。図2の場合、永久磁石50は、磁極51、52ごとに分割された2個の磁性体で構成されていてもよい。この構成によって、永久磁石片の磁性体ごとに着磁して、磁性体ごとに磁極を形成することができる。このため、完全に着磁した状態における永久磁石片が発生する磁束に対する着磁後の永久磁石片が発生する磁束の割合である着磁率を向上させることができる。 The magnetic pole 51 and the magnetic pole 52 may be configured as separate segment magnets, that is, magnetic bodies that are separate permanent magnet pieces. That is, the permanent magnet 50 may be composed of a plurality of magnetic materials divided for each of the magnetic poles 51 and 52. In the case of FIG. 2, the permanent magnet 50 may be composed of two magnetic materials divided into magnetic poles 51 and 52. With this configuration, each magnetic material of the permanent magnet piece can be magnetized to form a magnetic pole for each magnetic material. Therefore, it is possible to improve the magnetizing rate, which is the ratio of the magnetic flux generated by the permanent magnet piece after magnetization to the magnetic flux generated by the permanent magnet piece in the completely magnetized state.

また、一体のセグメント磁石である1個の永久磁石片である磁性体に対して着磁を行って、永久磁石50に固定子3側に異なる極を有する磁極51、52同士が、周方向に隣接して形成されていてもよい。すなわち、永久磁石50は、複数の磁極51、52を有する1個の磁性体で構成されていてもよい。この構成によって、永久磁石50の管理点数、加工工数、および着磁工数に関わるコストを削減できる。 Further, magnetizing is performed on a magnetic material which is one permanent magnet piece which is an integral segment magnet, and magnetic poles 51 and 52 having different poles on the stator 3 side of the permanent magnet 50 are arranged in the circumferential direction. It may be formed adjacent to each other. That is, the permanent magnet 50 may be composed of one magnetic material having a plurality of magnetic poles 51 and 52. With this configuration, it is possible to reduce the cost related to the control points, the processing man-hours, and the magnetizing man-hours of the permanent magnet 50.

なお、図2において、磁極51、52のそれぞれが形成された2個の磁性体から永久磁石50が構成される場合には、磁極境界10は、2個の磁性体同士が周方向に隣接する面となる。また、永久磁石50が1個の磁性体から構成される場合には、磁極境界10は、極がN極からS極に、またはS極からN極に切り替わる周方向位置、すなわち極がない周方向位置の面となる。さらに、永久磁石50が1個の磁性体から構成される場合において、磁極51、52同士が周方向に隣接する側の磁極51、52の周方向端部において極がない領域が周方向に存在する場合には、磁極境界10は、極がない領域の周方向範囲の中央位置にある面とする。 In FIG. 2, when the permanent magnet 50 is composed of two magnetic bodies on which the magnetic poles 51 and 52 are formed, the two magnetic bodies are adjacent to each other in the circumferential direction at the magnetic pole boundary 10. It becomes a face. Further, when the permanent magnet 50 is composed of one magnetic material, the magnetic pole boundary 10 is a circumferential position where the pole is switched from N pole to S pole or from S pole to N pole, that is, a circumference without a pole. It becomes the surface of the directional position. Further, when the permanent magnet 50 is composed of one magnetic material, there is a region in the circumferential direction where there is no pole at the circumferential end of the magnetic poles 51 and 52 on the side where the magnetic poles 51 and 52 are adjacent to each other in the circumferential direction. If so, the magnetic pole boundary 10 is a surface located at the center of the circumferential range of the region without poles.

また、2極以上の任意の個数の磁極51、52が、永久磁石50に着磁された構成としてもよい。すなわち、永久磁石50における磁極51、52の数は、3個以上であってもよい。 Further, an arbitrary number of magnetic poles 51 and 52 having two or more poles may be magnetized to the permanent magnet 50. That is, the number of magnetic poles 51 and 52 in the permanent magnet 50 may be three or more.

図3は、本実施の形態における電気機械の部分断面図である。図3において、永久磁石50よりも固定子3側に位置する回転子鉄心15を、電機子側界磁鉄心部22とする。空隙1の最小長さgと等しい距離をおいて、固定子3から回転子鉄心15に向かう方向に離れた面を、仮想面90とする。磁極51、52同士が隣接する面である磁極境界10を含む面を、隣接面24とする。電機子側界磁鉄心部22において、仮想面90から永久磁石50に向かって窪む穴部11が、隣接面24の位置に形成されている。ここで、空隙1の最小長さgは、固定子鉄心16のティース部18と回転子鉄心15との径方向における最小の距離を表している。電機子側界磁鉄心部22の境界は、回転子鉄心15において、永久磁石50の周方向の端部から固定子3に向かう方向の最小幅tbとなる部分とする。図3において、仮想面90は、空隙1の最小長さgをおいて固定子3から回転子鉄心15に向かう方向に離れた円筒面となっている。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view of an electric machine according to the present embodiment. In FIG. 3, the rotor core 15 located on the stator 3 side of the permanent magnet 50 is referred to as the armature side field core portion 22. A surface separated from the stator 3 in the direction toward the rotor core 15 at a distance equal to the minimum length g of the void 1 is referred to as a virtual surface 90. The surface including the magnetic pole boundary 10, which is the surface on which the magnetic poles 51 and 52 are adjacent to each other, is referred to as an adjacent surface 24. In the armature side field iron core portion 22, a hole portion 11 recessed from the virtual surface 90 toward the permanent magnet 50 is formed at the position of the adjacent surface 24. Here, the minimum length g of the void 1 represents the minimum distance in the radial direction between the tooth portion 18 of the stator core 16 and the rotor core 15. The boundary of the armature-side field core portion 22 is a portion of the rotor core 15 having a minimum width tb in the direction from the circumferential end of the permanent magnet 50 toward the stator 3. In FIG. 3, the virtual surface 90 is a cylindrical surface separated from the stator 3 in the direction toward the rotor core 15 with the minimum length g of the gap 1 set.

穴部11は、電機子側界磁鉄心部22において、隣接面24を周方向に跨って形成されている。軸方向に垂直な断面における穴部11の断面形状は、仮想面90から永久磁石50側に向かう方向に移動方向の幅が狭くなって凸となる楔形形状となっている。 The hole portion 11 is formed in the armature side field iron core portion 22 so as to straddle the adjacent surface 24 in the circumferential direction. The cross-sectional shape of the hole 11 in the cross section perpendicular to the axial direction is a wedge shape in which the width in the moving direction narrows in the direction from the virtual surface 90 toward the permanent magnet 50 side and becomes convex.

図3において、穴部11が占める周方向の範囲において、永久磁石50から固定子3に向かう方向である径方向における、一方の磁極51に対向する電機子側界磁鉄心部22における永久磁石50からの径方向の距離が最大となる点と、一方の磁極51に隣接する他方の磁極52に対向する電機子側界磁鉄心部22における永久磁石50からの径方向の距離が最大となる点とを結ぶ直線の長さである開口幅をWh1とし、永久磁石50の磁極51または磁極52の1極分に相当する着磁方向に垂直な方向である移動方向、すなわち周方向の幅である磁極幅をWmagとする。このとき、開口幅Wh1は、磁極幅Wmagよりも小さく、空隙1の最小長さgより大きく設定されることが望ましい。すなわち、g<Wh1<Wmagとなることが望ましい。 In FIG. 3, in the circumferential range occupied by the hole portion 11, the permanent magnet 50 in the armature side field magnetic core portion 22 facing one magnetic pole 51 in the radial direction in the direction from the permanent magnet 50 toward the stator 3. The point where the radial distance from one pole 51 is maximum, and the point where the radial distance from the permanent magnet 50 in the armature side field magnetic core portion 22 facing the other magnetic pole 52 adjacent to one magnetic pole 51 is maximum. The opening width, which is the length of the straight line connecting the two, is Wh1, and is the width in the moving direction, that is, the circumferential direction, which is the direction perpendicular to the magnetizing direction corresponding to one pole of the magnetic pole 51 or the magnetic pole 52 of the permanent magnet 50. The magnetic pole width is Wmag. At this time, it is desirable that the opening width Wh1 is set to be smaller than the magnetic pole width Wmag and larger than the minimum length g of the gap 1. That is, it is desirable that g <Wh1 <Wmag.

なぜなら、図3において、穴部11の寸法が、磁極51と磁極52との間を短絡する磁束20の経路Bを磁束20が流れるのを抑制するのに十分ではない寸法の場合、すなわち磁極境界10の延長上を跨る磁束20の経路Bの磁気抵抗が低い場合、磁極51からの磁束20が磁束20の経路Bを通過して隣の磁極52へ短絡してしまい、トルクが低減するおそれがあるためである。g<Wh1の場合には、磁極51と磁極52とを流れる磁束20が、開口幅Wh1よりも空隙1を通りやすくなる。また、Wh1<Wmagの場合には、開口幅Wh1が磁極51および52の周方向に重なる範囲が磁極幅Wmagよりも小さくなり、穴部11の周方向範囲において磁極51、52の磁束20が通る空隙1の長さが、最小長さgよりも拡大するのを抑えることができる。この寸法関係によって、回転子2と固定子3との間の空隙1における磁束密度を効率的に増大させることができ、トルクを更に増大させることが可能となる。 This is because, in FIG. 3, the size of the hole 11 is not sufficient to suppress the flow of the magnetic flux 20 through the path B of the magnetic flux 20 short-circuiting between the magnetic pole 51 and the magnetic pole 52, that is, the magnetic flux boundary. If the magnetic resistance of the path B of the magnetic flux 20 straddling the extension of 10 is low, the magnetic flux 20 from the magnetic pole 51 may pass through the path B of the magnetic flux 20 and be short-circuited to the adjacent magnetic pole 52, resulting in a decrease in torque. Because there is. When g <Wh1, the magnetic flux 20 flowing through the magnetic pole 51 and the magnetic pole 52 is more likely to pass through the gap 1 than the opening width Wh1. Further, when Wh1 <Wmag, the range in which the opening width Wh1 overlaps in the circumferential direction of the magnetic poles 51 and 52 is smaller than the magnetic pole width Wmag, and the magnetic flux 20 of the magnetic poles 51 and 52 passes in the circumferential direction range of the hole portion 11. It is possible to prevent the length of the void 1 from expanding beyond the minimum length g. Due to this dimensional relationship, the magnetic flux density in the gap 1 between the rotor 2 and the stator 3 can be efficiently increased, and the torque can be further increased.

さらに、図3において、電機子側界磁鉄心部22において隣接面24の位置における永久磁石50から固定子3に向かう方向である径方向の幅をth1とし、電機子側界磁鉄心部22において永久磁石50の周方向の端部から固定子3に向かう方向の最小幅をtbとする。また、電機子側界磁鉄心部22において幅th1となる部分を含み、穴部11の周方向範囲と同じ範囲における回転子鉄心15の部分を第1ブリッジ部、すなわち薄肉部13とし、th1を薄肉部13の幅とする。また、電機子側界磁鉄心部22の境界における最小幅tbとなる部分から周方向に隣り合う電機子側界磁鉄心部22の境界の最小幅tbまでのフラックスバリア7よりも固定子3側に位置する回転子鉄心15の部分を第2ブリッジ部26とする。第2ブリッジ部26は、周方向に隣り合う永久磁石50同士の間の周方向の中央に位置する面である中央面25の位置を跨っている。 Further, in FIG. 3, in the armature side field core portion 22, the radial width in the direction from the permanent magnet 50 toward the stator 3 at the position of the adjacent surface 24 is set to th1, and in the armature side field core portion 22. Let tb be the minimum width in the direction from the circumferential end of the permanent magnet 50 toward the stator 3. Further, the portion of the armature side field core portion 22 including the portion having the width th1 and the portion of the rotor core 15 in the same range as the circumferential range of the hole portion 11 is referred to as the first bridge portion, that is, the thin-walled portion 13, and th1 is defined as the first bridge portion. The width of the thin portion 13 is set. Further, the stator 3 side from the flux barrier 7 from the portion having the minimum width tb at the boundary of the armature side field core portion 22 to the minimum width tb of the boundary of the armature side field core portions 22 adjacent to each other in the circumferential direction. The portion of the rotor core 15 located at is referred to as the second bridge portion 26. The second bridge portion 26 straddles the position of the central surface 25, which is a surface located in the center of the circumferential direction between the permanent magnets 50 adjacent to each other in the circumferential direction.

薄肉部13において磁気飽和を生じさせるために、薄肉部13の幅th1を可能な限り小さく設定するのが望ましい。すなわち、薄肉部13の幅th1は、最小幅tbと開口幅Wh1とに対して、tb≦th1<Wh1/2とするのが望ましい。なぜなら、薄肉部13の幅th1の下限値を、回転子の回転によって永久磁石50に発生する遠心力を保持する強度を有する最小幅tb、または電磁鋼板を打ち抜き加工できる寸法の最小幅tbとする必要があるためである。また、th1<Wh1/2の場合には、磁極51と磁極52とを流れる磁束20のうち、薄肉部13の幅th1を通る磁束の量が、開口幅Wh1から空隙1に流れる磁束の量よりも小さくなるためである。この寸法関係により、永久磁石50が発生する磁束20、または固定子3が発生する磁束によって、薄肉部13に磁気飽和が生じやすくなる。薄肉部13に磁気飽和が生じている場合には、薄肉部13の比透磁率が空気と近い比透磁率となる。このため、回転電機200が発生するトルクを更に増大させることができる。 In order to cause magnetic saturation in the thin-walled portion 13, it is desirable to set the width th1 of the thin-walled portion 13 as small as possible. That is, it is desirable that the width th1 of the thin portion 13 is tb ≦ th1 <Wh1 / 2 with respect to the minimum width tb and the opening width Wh1. This is because the lower limit of the width th1 of the thin wall portion 13 is set to the minimum width tb having the strength to hold the centrifugal force generated in the permanent magnet 50 due to the rotation of the rotor, or the minimum width tb having a dimension capable of punching an electromagnetic steel sheet. Because it is necessary. Further, when th1 <Wh1 / 2, the amount of the magnetic flux passing through the width th1 of the thin wall portion 13 among the magnetic flux 20 flowing through the magnetic pole 51 and the magnetic pole 52 is larger than the amount of the magnetic flux flowing from the opening width Wh1 to the void 1. This is because it also becomes smaller. Due to this dimensional relationship, the magnetic flux 20 generated by the permanent magnet 50 or the magnetic flux generated by the stator 3 tends to cause magnetic saturation in the thin portion 13. When magnetic saturation occurs in the thin-walled portion 13, the relative magnetic permeability of the thin-walled portion 13 becomes close to that of air. Therefore, the torque generated by the rotary electric machine 200 can be further increased.

なお、g<Wh1<Wmagとtb≦th1<Wh1/2とは個別に設定可能な寸法であり、トルク増大の効果もそれぞれで奏する。さらに、g<Wh1<Wmagかつtb≦th1<Wh1/2とすれば、いずれかの寸法関係で設定する場合よりもトルクが増大する。 It should be noted that g <Wh1 <Wmag and tb ≦ th1 <Wh1 / 2 are dimensions that can be set individually, and the effect of increasing torque is also exhibited in each. Further, if g <Wh1 <Wmag and tb ≦ th1 <Wh1 / 2, the torque is increased as compared with the case where any of the dimensional relationships is set.

また、一般的に回転子鉄心15に用いる電磁鋼板を打ち抜き加工で製造する場合、打ち抜かれた形状の輪郭から電磁鋼板の板厚分程度の範囲で、打ち抜き加工による加工劣化の影響で磁気抵抗が増大し、この範囲で磁気飽和が生じやすくなる。このため、薄肉部13の幅th1は、電磁鋼板の2枚分以下、好ましくは電磁鋼板の1枚分以下にすることが望ましい。 Further, when the electromagnetic steel sheet generally used for the rotor core 15 is manufactured by punching, the magnetic resistance is affected by the processing deterioration due to the punching within the range from the contour of the punched shape to the thickness of the electromagnetic steel sheet. It increases and magnetic saturation is likely to occur in this range. Therefore, it is desirable that the width th1 of the thin-walled portion 13 is two or less, preferably one or less, of the electrical steel sheet.

次に、本実施の形態の回転電機200におけるトルクリップルの効果について説明する。
図4は、本実施の形態における電気機械の空隙の磁束密度の波形を示す図である。図4において、横軸は、回転電機200の回転子の周方向における位置、すなわち回転子の回転角度を電気角[deg]で表し、縦軸は、空隙1における磁束密度を図3の空隙1における磁束密度の最大値で規格化した値で表す。図4において、本実施の形態における電気機械である回転電機200の空隙1における磁束密度の波形は、正弦波形状となっている。また、図4において磁束密度が0となる位置は、異なる極を有する磁極間の周方向位置、すなわち隣接面24の周方向位置である電気角180[deg]の位置、および界磁鉄心15を挟んで隣り合うフラックスバリア7間の周方向位置、すなわち中央面25の位置である電気角0[deg]または360[deg]の位置である。
Next, the effect of torque ripple in the rotary electric machine 200 of the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a diagram showing a waveform of the magnetic flux density of the void of the electric machine in the present embodiment. In FIG. 4, the horizontal axis represents the position in the circumferential direction of the rotor of the rotary electric machine 200, that is, the rotation angle of the rotor is represented by an electric angle [deg], and the vertical axis represents the magnetic flux density in the void 1 in the void 1 of FIG. It is expressed as a standardized value by the maximum value of the magnetic flux density in. In FIG. 4, the waveform of the magnetic flux density in the void 1 of the rotary electric machine 200, which is an electric machine in the present embodiment, has a sinusoidal shape. Further, in FIG. 4, the position where the magnetic flux density becomes 0 is the position in the circumferential direction between the magnetic poles having different poles, that is, the position in the electric angle 180 [deg] which is the circumferential position of the adjacent surface 24, and the field iron core 15. It is the position in the circumferential direction between the flux barriers 7 adjacent to each other, that is, the position of the electric angle 0 [deg] or 360 [deg], which is the position of the central surface 25.

図5は、本実施の形態における電気機械の第1比較例の部分断面図である。
図5において、本実施の形態における電気機械の第1比較例である回転電機300は、図2に示す固定子3と同じ固定子303と、永久磁石350が回転子鉄心315に埋め込まれた埋込磁石型の回転子302とを有している。図5の回転電機300の回転子302には、図3の回転電機200に対して、穴部11に変えて凹部312が形成されている点で異なる。回転電機300における他の構成は、図3の回転電機200と同様である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a first comparative example of an electric machine according to the present embodiment.
In FIG. 5, the rotary electric machine 300, which is the first comparative example of the electric machine in the present embodiment, has the same stator 303 as the stator 3 shown in FIG. 2 and a permanent magnet 350 embedded in the rotor core 315. It has a magnet type rotor 302. The rotor 302 of the rotary electric machine 300 of FIG. 5 differs from the rotary electric machine 200 of FIG. 3 in that a recess 312 is formed instead of the hole 11. Other configurations of the rotary electric machine 300 are the same as those of the rotary electric machine 200 of FIG.

図5において、図3の本実施の形態の回転電機200と同様に、回転電機300における1個の永久磁石350には、固定子303側に異なる極を有する磁極351、352同士が移動方向である周方向に隣接して着磁されて形成されている。回転子302における永久磁石350よりも固定子300側に位置する回転子鉄心315である電機子側界磁鉄心部322において、磁石挿入穴319から固定子300側に向かって窪む凹部312が、磁極351、352同士が隣接する面である磁極境界310を含む隣接面324の位置に形成されている。すなわち、回転電機300において、永久磁石350よりも固定子300側にある回転子鉄心315の外周部が薄肉部313によって連結されている。 In FIG. 5, similar to the rotary electric machine 200 of the present embodiment of FIG. 3, one permanent magnet 350 in the rotary electric machine 300 has magnetic poles 351 and 352 having different poles on the stator 303 side in the moving direction. It is formed by being magnetized adjacent to a certain circumferential direction. In the armature side field core portion 322, which is the rotor core 315 located on the stator 300 side of the permanent magnet 350 in the rotor 302, the recess 312 recessed from the magnet insertion hole 319 toward the stator 300 side is formed. The magnetic poles 351 and 352 are formed at the position of the adjacent surface 324 including the magnetic pole boundary 310 which is an adjacent surface. That is, in the rotary electric machine 300, the outer peripheral portion of the rotor core 315 on the stator 300 side of the permanent magnet 350 is connected by the thin-walled portion 313.

図6は、本実施の形態における電気機械の第1比較例における空隙の磁束密度の波形を示す図である。図6において、横軸は、回転電機300の回転子の周方向における位置、すなわち回転子の回転角度を電気角[deg]で表し、縦軸は、第1比較例の回転電機300の空隙301における磁束密度を図5の空隙301における磁束密度の最大値で規格化した値で表す。図6において、本実施の形態における電気機械の第1比較例の回転電機300の空隙301における磁束密度の波形は、図4の回転電機200の空隙1における磁束密度の波形よりも、空隙1における周方向の空間の高調波成分を多く含む台形形状の波形となっている。ここで周方向の空間の高調波成分とは、磁極51および磁極52の2極分、すなわち電気角1周期分の波形を周波数解析したときの高調波成分である。 FIG. 6 is a diagram showing a waveform of the magnetic flux density of the void in the first comparative example of the electric machine in the present embodiment. In FIG. 6, the horizontal axis represents the position of the rotary electric machine 300 in the circumferential direction, that is, the rotation angle of the rotor is represented by an electric angle [deg], and the vertical axis represents the gap 301 of the rotary electric machine 300 of the first comparative example. The magnetic flux density in FIG. 5 is represented by a value standardized by the maximum value of the magnetic flux density in the void 301 in FIG. In FIG. 6, the waveform of the magnetic flux density in the gap 301 of the rotary electric machine 300 of the first comparative example of the electric machine in the present embodiment is in the gap 1 rather than the waveform of the magnetic flux density in the gap 1 of the rotary electric machine 200 in FIG. It is a trapezoidal waveform that contains many harmonic components in the space in the circumferential direction. Here, the harmonic component in the space in the circumferential direction is a harmonic component when the waveform of two poles of the magnetic pole 51 and the magnetic pole 52, that is, the waveform for one cycle of the electric angle is frequency-analyzed.

図5の回転電機300において、永久磁石350よりも固定子300側にある回転子鉄心315である電機子側界磁鉄心部322の外周部が薄肉部313によって連結されている。このため、図5の回転電機300では、電機子側界磁鉄心部322の外周部で連結された薄肉部313を永久磁石350の磁束320が流れる。 In the rotary electric machine 300 of FIG. 5, the outer peripheral portion of the armature side field magnetic core portion 322, which is the rotor core 315 on the stator 300 side of the permanent magnet 350, is connected by the thin wall portion 313. Therefore, in the rotary electric machine 300 of FIG. 5, the magnetic flux 320 of the permanent magnet 350 flows through the thin-walled portion 313 connected at the outer peripheral portion of the armature side field iron core portion 322.

一方、図3の本実施の形態の回転電機200では、仮想面90から永久磁石50に向かって窪む穴部11が、隣接面24の位置に形成されている。このため、永久磁石50の磁束20は、電機子側界磁鉄心部22の外周部の部分よりも、永久磁石50側に近い部分で連結された電機子側界磁鉄心部22の薄肉部13を流れる。
よって、回転電機200における磁極51、52の間に位置する隣接面24における空隙1の磁束密度が、第1比較例の回転電機300における磁極351、352の間に位置する磁極境界310における空隙301の磁束密度よりも低下する。したがって、図6に示すように、回転電機200の空隙1における磁束密度の高調波成分は、回転電機300の空隙301の磁束密度の高調波成分よりも小さくなる。
On the other hand, in the rotary electric machine 200 of the present embodiment of FIG. 3, a hole 11 recessed from the virtual surface 90 toward the permanent magnet 50 is formed at the position of the adjacent surface 24. Therefore, the magnetic flux 20 of the permanent magnet 50 is the thin portion 13 of the armature side field iron core portion 22 connected at a portion closer to the permanent magnet 50 side than the outer peripheral portion of the armature side field iron core portion 22. Flow.
Therefore, the magnetic flux density of the gap 1 in the adjacent surface 24 located between the magnetic poles 51 and 52 in the rotary electric machine 200 is the gap 301 in the magnetic pole boundary 310 located between the magnetic poles 351 and 352 in the rotary electric machine 300 of the first comparative example. It is lower than the magnetic flux density of. Therefore, as shown in FIG. 6, the harmonic component of the magnetic flux density in the gap 1 of the rotary electric machine 200 is smaller than the harmonic component of the magnetic flux density in the gap 301 of the rotary electric machine 300.

この結果、図3の本実施の形態の回転電機200のトルクリップルは、第1比較例の回転電機300のトルクリップルよりも低減される。すなわち、回転子鉄心15に埋め込まれた1個の永久磁石50において固定子3側に異なる極を有する2個の磁極51、52同士が移動方向に隣接する場合に、本実施の形態の回転電機200は、永久磁石350よりも固定子300側にある電機子側界磁鉄心部322の外周部が連結されている場合よりもトルクリップルを低減できる。 As a result, the torque ripple of the rotary electric machine 200 of the present embodiment of FIG. 3 is reduced as compared with the torque ripple of the rotary electric machine 300 of the first comparative example. That is, when two magnetic poles 51 and 52 having different poles on the stator 3 side of one permanent magnet 50 embedded in the rotor core 15 are adjacent to each other in the moving direction, the rotary electric machine of the present embodiment is used. In 200, torque ripple can be reduced as compared with the case where the outer peripheral portion of the armature side field iron core portion 322 on the stator 300 side of the permanent magnet 350 is connected.

図7は、本実施の形態における電気機械、および第1比較例の電気機械におけるトルクリップルの6f成分を示す図である。図7において、横軸は、図5の第1比較例の回転電機300、および図3の回転電機200を表し、縦軸は、第1比較例のトルクリップルの6f成分を100としたときのトルクリップルの6f成分を表す。ここで、トルクリップルの6f成分は、所定の電流を固定子に通電したときの電気角1周期当たり6山のトルクリップルの振幅値であり、トルクリップルの主成分となる。電磁界解析の結果、図3の回転電機200のトルクリップルの6f成分は、第1比較例の回転電機300のトルクリップルの6f成分よりも12%低下している。これは、図3の回転電機200の穴部11によって、回転電機200の空隙1における磁束密度の高調波成分を、回転電機300の空隙301における磁束密度の高調波成分よりも低減できるためである。したがって、図3の本実施の形態の回転電機200のトルクリップルを、第1比較例の回転電機300のトルクリップルよりも低減できる。 FIG. 7 is a diagram showing a 6f component of torque ripple in the electric machine according to the present embodiment and the electric machine of the first comparative example. In FIG. 7, the horizontal axis represents the rotary electric machine 300 of the first comparative example of FIG. 5 and the rotary electric machine 200 of FIG. 3, and the vertical axis represents the case where the 6f component of the torque ripple of the first comparative example is 100. Represents the 6f component of torque ripple. Here, the 6f component of the torque ripple is the amplitude value of the torque ripple of 6 peaks per cycle of the electric angle when a predetermined current is applied to the stator, and is the main component of the torque ripple. As a result of the electromagnetic field analysis, the 6f component of the torque ripple of the rotary electric machine 200 of FIG. 3 is 12% lower than the 6f component of the torque ripple of the rotary electric machine 300 of the first comparative example. This is because the hole 11 of the rotary electric machine 200 in FIG. 3 can reduce the harmonic component of the magnetic flux density in the gap 1 of the rotary electric machine 200 more than the harmonic component of the magnetic flux density in the gap 301 of the rotary electric machine 300. .. Therefore, the torque ripple of the rotary electric machine 200 of the present embodiment of FIG. 3 can be reduced as compared with the torque ripple of the rotary electric machine 300 of the first comparative example.

なお、穴部11の断面形状は、隣接面24に対して周方向に対称な形状に限らず、仮想面90から永久磁石50に向かって窪む形状であれば、隣接面24に対して周方向に非対称な形状であってもよい。穴部11の断面形状が隣接面24に対して周方向に非対称な形状によっても、回転電機200の空隙1における磁束密度の高調波成分を、回転電機300の空隙301における磁束密度の高調波成分よりも低減でき回転電機200のトルクリップルを、第1比較例の回転電機300のトルクリップルよりも低減できる。 The cross-sectional shape of the hole portion 11 is not limited to a shape symmetrical in the circumferential direction with respect to the adjacent surface 24, and if the shape is recessed from the virtual surface 90 toward the permanent magnet 50, the shape is peripheral to the adjacent surface 24. The shape may be asymmetrical in the direction. Even if the cross-sectional shape of the hole 11 is asymmetric in the circumferential direction with respect to the adjacent surface 24, the harmonic component of the magnetic flux density in the void 1 of the rotary electric machine 200 and the harmonic component of the magnetic flux density in the void 301 of the rotary electric machine 300 can be obtained. The torque ripple of the rotary electric machine 200 can be reduced more than the torque ripple of the rotary electric machine 300 of the first comparative example.

次に、本実施の形態の回転電機200のトルクの効果について説明する。
本実施の形態の回転電機200では、本実施の形態の回転電機200の穴部11が回転子鉄心に設けられていない場合の第2比較例の回転電機に対して、電機子側界磁鉄心部22に設けられた穴部11によって、電機子側界磁鉄心部22の磁気抵抗を増加させている。
Next, the effect of the torque of the rotary electric machine 200 of the present embodiment will be described.
In the rotary electric machine 200 of the present embodiment, the armature side field magnetic core is different from the rotary electric machine of the second comparative example in the case where the hole 11 of the rotary electric machine 200 of the present embodiment is not provided in the rotor core. The hole portion 11 provided in the portion 22 increases the magnetic resistance of the armature-side field iron core portion 22.

具体的には、図3において、穴部11は、電機子側界磁鉄心部22の隣接面24の位置において、磁極51と磁極52との間を短絡する磁束20の経路Bを磁束20が流れるのを妨げるように設けられている。この穴部11によって、電機子側界磁鉄心部22の薄肉部13における隣接面24の断面による断面積が、第2比較例の回転電機よりも小さくなる。このため、本実施の形態における回転電機200における磁極51と磁極52との間を短絡する磁束20の経路Bにおける磁気抵抗は、穴部11が回転子鉄心に設けられていない第2比較例の回転電機の場合よりも増大する。 Specifically, in FIG. 3, in the hole portion 11, the magnetic flux 20 follows the path B of the magnetic flux 20 that short-circuits between the magnetic pole 51 and the magnetic pole 52 at the position of the adjacent surface 24 of the armature side field iron core portion 22. It is provided to prevent the flow. Due to this hole portion 11, the cross-sectional area of the adjacent surface 24 of the thin-walled portion 13 of the armature side field iron core portion 22 is smaller than that of the rotary electric machine of the second comparative example. Therefore, the magnetic resistance in the path B of the magnetic flux 20 that short-circuits between the magnetic pole 51 and the magnetic pole 52 in the rotary electric machine 200 in the present embodiment is the second comparative example in which the hole 11 is not provided in the rotor core. It will increase more than in the case of a rotary electric machine.

したがって、隣り合う磁極51と磁極52とを短絡する磁束20が、第2比較例の回転電機の場合よりも抑制される。この結果、図3の回転電機200が発生するトルクを、第2比較例の回転電機が発生するトルクよりも増大させることができる。 Therefore, the magnetic flux 20 that short-circuits the adjacent magnetic poles 51 and 52 is suppressed as compared with the case of the rotary electric machine of the second comparative example. As a result, the torque generated by the rotary electric machine 200 of FIG. 3 can be increased more than the torque generated by the rotary electric machine of the second comparative example.

次に、本実施の形態の回転電機200における永久磁石50に関する製造性の効果について説明する。
第3比較例の回転電機を磁極の総数を本実施の形態における図2の磁極51、52の総数と同じ8個とすると、第3比較例の回転電機では、回転子に形成された磁石挿入穴の数、および永久磁石の数が、磁極の総数と同じ8個としている。この場合、第3比較例の回転電機の磁石挿入穴または永久磁石の数は、本実施の形態における4個に対して2倍の8個になっている。第3比較例の回転電機においては、回転子に埋め込まれた1個の永久磁石の固定子側の面には、N極の極を有する磁極、またはS極の極を有する磁極が1個形成されている。
このため、第3比較例の回転電機においては、永久磁石の形状加工の工数、永久磁石の着磁の工数、および磁石挿入穴への永久磁石の挿入作業の工数が、磁極の総数に応じて増大し、製造コストが増大するという問題があった。
Next, the effect of manufacturability on the permanent magnet 50 in the rotary electric machine 200 of the present embodiment will be described.
Assuming that the total number of magnetic poles of the rotary electric machine of the third comparative example is eight, which is the same as the total number of the magnetic poles 51 and 52 of FIG. The number of holes and the number of permanent magnets are eight, which is the same as the total number of magnetic poles. In this case, the number of magnet insertion holes or permanent magnets of the rotary electric machine of the third comparative example is eight, which is twice as many as four in the present embodiment. In the rotary electric machine of the third comparative example, one magnetic pole having an N pole or one magnetic pole having an S pole is formed on the stator-side surface of one permanent magnet embedded in the rotor. Has been done.
Therefore, in the rotary electric machine of the third comparative example, the number of steps for shaping the permanent magnet, the number of steps for magnetizing the permanent magnet, and the number of steps for inserting the permanent magnet into the magnet insertion hole depend on the total number of magnetic poles. There was a problem that it increased and the manufacturing cost increased.

一方、本実施の形態の回転電機200において、1個の平板形状の永久磁石50には、2個の磁極51、52が着磁されて形成されている。また、磁石挿入穴19または永久磁石50の数は、第3比較例の回転電機に対して半分の4個になる。このため、本実施の形態の回転電機200の永久磁石50の形状加工の工数は、第3比較例の回転電機に対して半分になる。
また、永久磁石50を磁石挿入穴19に挿入する前に永久磁石50の着磁を実施する場合、1個の永久磁石50に対して1回の着磁を行うため、本実施の形態の回転電機200における着磁の工数は、第3比較例の回転電機に対して半分になる。
さらに、本実施の形態の回転電機200の永久磁石50を磁石挿入穴19に挿入する工数も、第3比較例の回転電機に対して半分になる。
On the other hand, in the rotary electric machine 200 of the present embodiment, one flat plate-shaped permanent magnet 50 is formed by magnetizing two magnetic poles 51 and 52. Further, the number of magnet insertion holes 19 or permanent magnets 50 is four, which is half that of the rotary electric machine of the third comparative example. Therefore, the man-hours for shaping the permanent magnet 50 of the rotary electric machine 200 of the present embodiment is halved as compared with the rotary electric machine of the third comparative example.
Further, when the permanent magnet 50 is magnetized before the permanent magnet 50 is inserted into the magnet insertion hole 19, the permanent magnet 50 is magnetized once, so that the rotation of the present embodiment is performed. The number of magnetizing steps in the electric machine 200 is half that of the rotary electric machine of the third comparative example.
Further, the man-hours for inserting the permanent magnet 50 of the rotary electric machine 200 of the present embodiment into the magnet insertion hole 19 is also halved as compared with the rotary electric machine of the third comparative example.

したがって、回転電機200において、永久磁石50の形状加工の工数、磁極51、52を発生させる永久磁石50の着磁の工数、および磁石挿入穴19への永久磁石50の挿入作業の工数を低減できる。よって、本実施の形態の回転電機200の製造コストを第3比較例の回転電機よりも低減できる。 Therefore, in the rotary electric machine 200, the man-hours for shaping the permanent magnet 50, the man-hours for magnetizing the permanent magnet 50 for generating the magnetic poles 51 and 52, and the man-hours for inserting the permanent magnet 50 into the magnet insertion hole 19 can be reduced. .. Therefore, the manufacturing cost of the rotary electric machine 200 of the present embodiment can be reduced as compared with the rotary electric machine of the third comparative example.

次に、本実施の形態の回転電機の第1変形例200aについて説明する。
図8は、本実施の形態における電気機械の第1変形例200aの部分断面図である。図8において、図3に示す回転電機200における隣接面24の位置に形成された穴部11に加えて、回転子鉄心15aの外周部の隣り合う永久磁石50同士の間においても切り欠き部23が設けられている。すなわち、固定子3から回転子鉄心15aに向かう方向に仮想面90から窪む切り欠き部23が、回転子鉄心15aにおいて、周方向に隣り合う永久磁石50同士の間の周方向の中央に位置する面である中央面25の位置に形成されている。
Next, the first modification 200a of the rotary electric machine of this embodiment will be described.
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the first modification 200a of the electric machine according to the present embodiment. In FIG. 8, in addition to the hole portion 11 formed at the position of the adjacent surface 24 in the rotary electric machine 200 shown in FIG. 3, the notch portion 23 is also formed between the adjacent permanent magnets 50 on the outer peripheral portion of the rotor core 15a. Is provided. That is, the notch 23 recessed from the virtual surface 90 in the direction from the stator 3 toward the rotor core 15a is located at the center of the circumferential direction between the permanent magnets 50 adjacent to each other in the circumferential direction in the rotor core 15a. It is formed at the position of the central surface 25, which is the surface to be used.

また、切り欠き部23を挟んで周方向に隣り合う永久磁石50-1、50-2を第1の永久磁石50-1および第2の永久磁石50-2とするとき、第1の永久磁石50-1において切り欠き部23に最も近い第1の磁極51-1における周方向の一端面である磁極境界10-1を含む面である隣接面24-1の位置の電機子側界磁鉄心部22に、第1の穴部11-1が形成されている。回転子鉄心15aにおいて、第1の穴部11-1と切り欠き部23との間に、第1の磁極51-1が形成された永久磁石50-1から固定子3に向かって突出する第1の突出部30a-1が形成されている。第2の永久磁石50-2において切り欠き部23に最も近い第2の磁極52-2の周方向の一端面である磁極境界10-2を含む隣接面24-2の位置の電機子側界磁鉄心部22-2に、第2の穴部11-2が形成されている。そして、回転子鉄心15aにおいて、第2の穴部11-2と切り欠き部23との間に、第2の永久磁石50-2から固定子3に向かって突出する第2の突出部30a-2が形成されている。 Further, when the permanent magnets 50-1 and 50-2 adjacent to each other in the circumferential direction across the notch 23 are used as the first permanent magnet 50-1 and the second permanent magnet 50-2, the first permanent magnet is used. The armature side field magnetic core at the position of the adjacent surface 24-1, which is the surface including the magnetic pole boundary 10-1, which is one end surface in the circumferential direction of the first magnetic pole 51-1 closest to the notch 23 in 50-1. A first hole portion 11-1 is formed in the portion 22. In the rotor core 15a, a first magnetic pole 51-1 is formed between the first hole portion 11-1 and the notch portion 23, and the permanent magnet 50-1 projects toward the stator 3. The protruding portion 30a-1 of 1 is formed. The armature side field at the position of the adjacent surface 24-2 including the magnetic pole boundary 10-2, which is one end surface in the circumferential direction of the second magnetic pole 52-2 closest to the notch 23 in the second permanent magnet 50-2. A second hole portion 11-2 is formed in the magnetic iron core portion 22-2. Then, in the rotor core 15a, the second protruding portion 30a-protruding from the second permanent magnet 50-2 toward the stator 3 between the second hole portion 11-2 and the notch portion 23. 2 is formed.

第1の突出部30a-1および第2の突出部30a-2の間にある切り欠き部23およびフラックスバリア7を組み合わせることによって、隣り合う永久磁石50同士の間での磁束20の短絡を抑制することができる。このため、図8の回転電機200aのトルクは、図2の回転電機200のトルクよりも増大する。なお、フラックスバリア7がない場合でも、切り欠き部23だけによって、隣り合う永久磁石50同士の間での磁束20の短絡を切り欠き部23がない場合よりも抑制できる。 By combining the notch 23 and the flux barrier 7 between the first protrusion 30a-1 and the second protrusion 30a-2, the short circuit of the magnetic flux 20 between the adjacent permanent magnets 50 is suppressed. can do. Therefore, the torque of the rotary electric machine 200a of FIG. 8 is larger than the torque of the rotary electric machine 200 of FIG. Even when the flux barrier 7 is not provided, the short circuit of the magnetic flux 20 between the adjacent permanent magnets 50 can be suppressed only by the notch portion 23 as compared with the case where the notch portion 23 is not provided.

さらに、第1の突出部30a-1および第2の突出部30a-2によって、隣り合う永久磁石50-1、50-2間である磁極51-1と磁極52-2との間における空隙1の磁束密度を低下させることができる。よって、回転子鉄心15aの磁極51-1と磁極52-2との間の中央面25を基準とする空隙1の磁束密度の対称性を確保することができる。すなわち、空隙1の磁束密度の波形が、磁極51-1と磁極52-2との間の中央面25を基準として反対称に近づく。このため、回転電機の第1変形例200aは、図2の回転電機200よりもトルクリップルを低減できる。 Further, the gap 1 between the magnetic flux 51-1 and the magnetic pole 52-2, which is between the adjacent permanent magnets 50-1 and 50-2, is caused by the first protrusion 30a-1 and the second protrusion 30a-2. The magnetic flux density of the can be reduced. Therefore, it is possible to secure the symmetry of the magnetic flux density of the gap 1 with respect to the central surface 25 between the magnetic poles 51-1 and the magnetic poles 52-2 of the rotor core 15a. That is, the waveform of the magnetic flux density of the gap 1 approaches antisymmetry with respect to the central surface 25 between the magnetic poles 51-1 and the magnetic poles 52-2. Therefore, the first modification 200a of the rotary electric machine can reduce the torque ripple as compared with the rotary electric machine 200 of FIG.

なお、本実施の形態では、永久磁石50により空隙1に現れる磁極51、52の数が8個すなわち8極、スロット21の数が12個の回転電機200、200aとしているが、磁極51、52の数とスロット21の数との組合せは、回転電機の所望の特性を満たす任意の組み合わせとしてもよい。 In the present embodiment, the number of magnetic poles 51 and 52 appearing in the gap 1 by the permanent magnet 50 is eight, that is, eight poles, and the number of slots 21 is twelve rotary electric machines 200 and 200a. However, the magnetic poles 51 and 52 The combination of the number of slots and the number of slots 21 may be any combination that satisfies the desired characteristics of the rotary electric machine.

本実施の形態では、回転子2、2aが固定子3の内径側に収められて固定子3の内径側と対向しているインナーロータ型の回転電機200、200aの構造であるが、固定子3の外径側に回転子2、2aを対向させて配置するアウターロータ型の回転電機の構造としても同じ効果を得ることができる。 In the present embodiment, the rotors 2 and 2a are housed in the inner diameter side of the stator 3 and face the inner diameter side of the stator 3, which is the structure of the inner rotor type rotary electric machines 200 and 200a. The same effect can be obtained with the structure of an outer rotor type rotary electric machine in which the rotors 2 and 2a are arranged so as to face each other on the outer diameter side of 3.

インナーロータ型の場合、固定子鉄心16におけるスロット21の軸方向に垂直な断面積をアウターロータ型のスロットの断面積よりも大きく取ることが可能である。このため、固定子3の銅損を低減させることができる。
また、アウターロータ型の場合、遠心力が回転子鉄心の薄肉部に作用しないため、回転子鉄心の薄肉部の厚みをインナーロータ型の回転子鉄心15の薄肉部13の厚みよりも小さくすることができる。
In the case of the inner rotor type, the cross-sectional area of the stator core 16 perpendicular to the axial direction of the slot 21 can be made larger than the cross-sectional area of the outer rotor type slot. Therefore, the copper loss of the stator 3 can be reduced.
Further, in the case of the outer rotor type, since the centrifugal force does not act on the thin-walled portion of the rotor core, the thickness of the thin-walled portion of the rotor core should be smaller than the thickness of the thin-walled portion 13 of the inner rotor type rotor core 15. Can be done.

実施の形態2.
図9は、この発明を実施するための実施の形態2における電気機械の第2変形例の回転子における図1のA-A断面図である。図10は、本実施の形態における電気機械の第2変形例の部分断面図である。図9および図10において、電気機械である回転電機の第2変形例200bは、実施の形態1に係る回転電機の第1変形例200aと以下に述べる点で異なる。
Embodiment 2.
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 in the rotor of the second modification of the electric machine in the second embodiment for carrying out the present invention. FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a second modification of the electric machine according to the present embodiment. In FIGS. 9 and 10, the second modification 200b of the rotary electric machine, which is an electric machine, is different from the first modification 200a of the rotary electric machine according to the first embodiment in the following points.

図9において、第1の突出部30b-1において、軸方向に垂直な断面の形状が円弧状となっており、第2の突出部30b-2において、軸方向に垂直な断面の形状が円弧状となっている。第1の突出部30b-1の曲率半径をr1とし、第2の突出部30b-2の曲率半径をr2とし、図10に示す仮想面90における軸方向に垂直な断面の曲率半径をRとする。このとき、第1の突出部30b-1の曲率半径r1および第2の突出部30b-2の曲率半径r2は、それぞれ仮想面90の曲率半径Rよりも小さくなっている。すなわち、r1<R、かつr2<Rとなっている。図9および図10において、第1の突出部30b-1の曲率半径r1と第2の突出部30b-2の曲率半径r2とは、等しくなっている。すなわち、r1=r2としている。また、軸方向に垂直な断面において、第1の突出部30b-1と第2の突出部30b-2とは、それぞれ仮想面90に内接している。なお、r1≠r2となっていてもよい。 In FIG. 9, in the first protrusion 30b-1, the shape of the cross section perpendicular to the axial direction is arcuate, and in the second protrusion 30b-2, the shape of the cross section perpendicular to the axial direction is a circle. It has an arc shape. The radius of curvature of the first protrusion 30b-1 is r1, the radius of curvature of the second protrusion 30b-2 is r2, and the radius of curvature of the cross section perpendicular to the axial direction in the virtual surface 90 shown in FIG. 10 is R. do. At this time, the radius of curvature r1 of the first protrusion 30b-1 and the radius of curvature r2 of the second protrusion 30b-2 are smaller than the radius of curvature R of the virtual surface 90, respectively. That is, r1 <R and r2 <R. In FIGS. 9 and 10, the radius of curvature r1 of the first protrusion 30b-1 and the radius of curvature r2 of the second protrusion 30b-2 are equal to each other. That is, r1 = r2. Further, in the cross section perpendicular to the axial direction, the first protruding portion 30b-1 and the second protruding portion 30b-2 are inscribed in the virtual surface 90, respectively. In addition, r1 ≠ r2 may be set.

軸方向に垂直な断面の形状が円弧状となる第1の突出部30b-1および第2の突出部30b-2を設けることによって、回転子2bと固定子3との間の空隙1における磁束密度波形を正弦波に近づけることができる。このため、回転電機の第2変形例200bが発生するトルクリップルを回転電機の第1変形例200aよりも低減することできる。 By providing the first protruding portion 30b-1 and the second protruding portion 30b-2 having an arcuate cross-sectional shape perpendicular to the axial direction, the magnetic flux in the gap 1 between the rotor 2b and the stator 3 is provided. The density waveform can be made closer to a sine wave. Therefore, the torque ripple generated by the second modification 200b of the rotary electric machine can be reduced as compared with the first modification 200a of the rotary electric machine.

図10において、穴部11aが占める周方向の範囲において、一方の磁極51-1に対向する電機子側界磁鉄心部22a-1における永久磁石50からの径方向の距離が最大となる点と、一方の磁極51-1に隣接する他方の磁極52-1に対向する電機子側界磁鉄心部22a-1における永久磁石50からの径方向の距離が最大となる点とを結ぶ直線の長さである開口幅をWh2とする。Wmagの定義は、図3と同じである。 In FIG. 10, in the circumferential range occupied by the hole portion 11a, the radial distance from the permanent magnet 50 in the armature side field iron core portion 22a-1 facing one magnetic pole 51-1 is maximized. , The length of the straight line connecting the point where the radial distance from the permanent magnet 50 in the armature side field iron core portion 22a-1 facing the other magnetic pole 52-1 adjacent to one magnetic pole 51-1 is maximum. Let the opening width be Wh2. The definition of Wmag is the same as in FIG.

このとき、開口幅Wh2は、磁極幅Wmagよりも小さく、空隙1の最小長さgより大きく設定されることが望ましい。すなわち、g<Wh2<Wmagとなるように、第1の突出部30b-1の曲率半径r1と第2の突出部30b-2の曲率半径r2とを設定することが望ましい。なぜなら、図10において、穴部11aが、磁極51-1と磁極52-1との間を短絡する磁束20の経路Cを磁束20が流れるのを妨げるには十分ではない寸法の場合、すなわち磁極境界10-1の延長上を跨る磁束20の経路Cの磁気抵抗が低い場合、磁極51-1からの磁束20が磁束20の経路Cを通過して隣の磁極52-1へ短絡してしまい、回転電機の第2変形例200bが発生するトルクが低減するおそれがあるためである。g<Wh2の場合には、磁極51-1と磁極52-1とを流れる磁束20が、開口幅Wh2よりも空隙1を通りやすくなる。また、Wh2<Wmagの場合には、開口幅Wh2と磁極51-1および52-1とが周方向に重なる範囲が磁極幅Wmagよりも小さくなる。このため、穴部11aの周方向範囲において磁極51-1、52-1の磁束20が通る空隙1の長さが、最小長さgよりも拡大するのを抑えることができる。よって、空隙1における磁気抵抗が増大して磁束20が固定子3に流れにくくなるのを抑制できる。この寸法関係によって、回転子2bと固定子3との間の空隙1における磁束密度を効率的に増大させることができ、回転電機の第2変形例200bが発生するトルクを更に増大させることが可能となる。 At this time, it is desirable that the opening width Wh2 is set to be smaller than the magnetic pole width Wmag and larger than the minimum length g of the gap 1. That is, it is desirable to set the radius of curvature r1 of the first protrusion 30b-1 and the radius of curvature r2 of the second protrusion 30b-2 so that g <Wh2 <Wmag. This is because, in FIG. 10, the hole portion 11a has a size that is not sufficient to prevent the magnetic flux 20 from flowing through the path C of the magnetic flux 20 that short-circuits between the magnetic pole 51-1 and the magnetic pole 52-1, that is, the magnetic pole. When the magnetic resistance of the path C of the magnetic flux 20 straddling the extension of the boundary 10-1 is low, the magnetic flux 20 from the magnetic flux 51-1 passes through the path C of the magnetic flux 20 and is short-circuited to the adjacent magnetic pole 52-1. This is because the torque generated by the second modification 200b of the rotary electric machine may be reduced. When g <Wh2, the magnetic flux 20 flowing through the magnetic poles 51-1 and the magnetic poles 52-1 is easier to pass through the gap 1 than the opening width Wh2. Further, when Wh2 <Wmag, the range in which the opening width Wh2 and the magnetic poles 51-1 and 52-1 overlap in the circumferential direction is smaller than the magnetic pole width Wmag. Therefore, it is possible to prevent the length of the gap 1 through which the magnetic flux 20 of the magnetic poles 51-1 and 52-1 passes in the circumferential range of the hole portion 11a from expanding beyond the minimum length g. Therefore, it is possible to prevent the magnetic resistance in the void 1 from increasing and the magnetic flux 20 from becoming difficult to flow into the stator 3. Due to this dimensional relationship, the magnetic flux density in the gap 1 between the rotor 2b and the stator 3 can be efficiently increased, and the torque generated by the second modification 200b of the rotary electric machine can be further increased. It becomes.

さらに、図10において、電機子側界磁鉄心部22a-1において隣接面24の位置における永久磁石50-1から固定子3に向かう方向である径方向の幅をth2とし、電機子側界磁鉄心部22a-1において永久磁石50-1の周方向の端部から固定子3に向かう方向の最小幅をtbとする。また、電機子側界磁鉄心部22a-1において幅th2となる部分を含み、穴部11aの周方向範囲と同じ範囲における回転子鉄心15bの部分を第1ブリッジ部、すなわち薄肉部13aとし、th2を薄肉部13aの幅とする。また、電機子側界磁鉄心部22a-1の境界における最小幅tbとなる部分から、周方向に隣り合う電機子側界磁鉄心部22a-2の境界における最小幅tbまでのフラックスバリア7よりも固定子3側に位置する回転子鉄心15bの部分を第2ブリッジ部26aとする。 Further, in FIG. 10, the radial width in the direction from the permanent magnet 50-1 to the stator 3 at the position of the adjacent surface 24 in the armature side field iron core portion 22a-1 is defined as th2, and the armature side field magnet is used. Let tb be the minimum width in the direction from the circumferential end of the permanent magnet 50-1 toward the stator 3 in the iron core portion 22a-1. Further, the portion of the armature side field core portion 22a-1 including the portion having the width th2 and the portion of the rotor core 15b in the same range as the circumferential range of the hole portion 11a is designated as the first bridge portion, that is, the thin-walled portion 13a. Let th2 be the width of the thin portion 13a. Further, from the flux barrier 7 from the portion having the minimum width tb at the boundary of the armature side field core portion 22a-1 to the minimum width tb at the boundary of the armature side field core portions 22a-2 adjacent in the circumferential direction. The portion of the rotor core 15b located on the stator 3 side is referred to as the second bridge portion 26a.

薄肉部13aにおいて磁気飽和を生じさせるために、薄肉部13aの幅th2を可能な限り小さく設定するのが望ましい。すなわち、薄肉部13aの幅th2は、最小幅tbと開口幅Wh2とに対して、tb≦th2<Wh2/2とするのが望ましい。なぜなら、薄肉部13aの幅th2の下限値を、回転子2bの回転によって永久磁石50-1に発生する遠心力の保持に必要な強度を有する最小幅tb、または電磁鋼板を打ち抜き加工できる寸法の最小幅tbとする必要があるためである。また、th2<Wh2/2の場合には、磁極51-1と磁極52-1とを流れる磁束20のうち、薄肉部13aの幅th2を通る磁束の量が、開口幅Wh2から空隙1に流れる磁束の量よりも小さくなるためである。この寸法関係により、永久磁石50-1が発生する磁束20、または固定子3が発生する磁束によって、薄肉部13aに磁気飽和が生じやすくなる。薄肉部13aに磁気飽和が生じている場合には、薄肉部13aの比透磁率が空気と近い比透磁率となる。このため、回転電機の第2変形例200bが発生するトルクを更に増大させることができる。 In order to cause magnetic saturation in the thin-walled portion 13a, it is desirable to set the width th2 of the thin-walled portion 13a as small as possible. That is, it is desirable that the width th2 of the thin portion 13a is tb ≦ th2 <Wh2 / 2 with respect to the minimum width tb and the opening width Wh2. This is because the lower limit of the width th2 of the thin portion 13a is the minimum width tb having the strength necessary for maintaining the centrifugal force generated in the permanent magnet 50-1 by the rotation of the rotor 2b, or the dimension capable of punching an electromagnetic steel sheet. This is because the minimum width tb needs to be set. Further, when th2 <Wh2 / 2, the amount of the magnetic flux passing through the width th2 of the thin portion 13a among the magnetic flux 20 flowing through the magnetic poles 51-1 and the magnetic poles 52-1 flows from the opening width Wh2 to the void 1. This is because it is smaller than the amount of magnetic flux. Due to this dimensional relationship, the magnetic flux 20 generated by the permanent magnet 50-1 or the magnetic flux generated by the stator 3 tends to cause magnetic saturation in the thin portion 13a. When the thin-walled portion 13a is magnetically saturated, the relative magnetic permeability of the thin-walled portion 13a is close to that of air. Therefore, the torque generated by the second modification 200b of the rotary electric machine can be further increased.

なお、g<Wh2<Wmagとtb≦th2<Wh2/2とは個別に設定可能な寸法であり、トルク増大の効果もそれぞれで奏する。さらに、g<Wh2<Wmagかつtb≦th2<Wh2/2とすれば、いずれかの寸法関係で設定する場合よりも回転電機の第2変形例200bが発生するトルクが増大する。 It should be noted that g <Wh2 <Wmag and tb ≦ th2 <Wh2 / 2 are dimensions that can be set individually, and the effect of increasing torque is also exhibited in each. Further, if g <Wh2 <Wmag and tb ≦ th2 <Wh2 / 2, the torque generated by the second modification 200b of the rotary electric machine increases as compared with the case where it is set in any dimensional relationship.

なお、図9において、周方向に隣り合う永久磁石50-1、50-2同士の間の周方向の中央に位置する面である中央面25の位置に形成されている切り欠き部23aが、仮想面90まで回転子鉄心15bで埋まっていてもよい。仮想面90から永久磁石50-1、50-2に向かって窪む穴部11aが電機子側界磁鉄心部22a-1に形成されている場合、穴部11aが形成された電機子側界磁鉄心部22a-1の軸方向に垂直な断面の形状が、2つの円弧が周方向に連なる形状となる。このため、回転子2bと固定子3との間の穴部11aの周方向範囲における空隙1の磁束密度波形の高調波成分を低減でき、空隙1の磁束密度波形を正弦波に近づけることができる。よって、回転電機の第2変形例200bは、図2の回転電機200よりもトルクリップルを低減できる。 In FIG. 9, the notch 23a formed at the position of the central surface 25, which is the surface located at the center of the circumferential direction between the permanent magnets 50-1 and 50-2 adjacent to each other in the circumferential direction, is formed. The virtual surface 90 may be filled with the rotor core 15b. When the hole portion 11a recessed from the virtual surface 90 toward the permanent magnets 50-1 and 50-2 is formed in the armature side field iron core portion 22a-1, the armature side field in which the hole portion 11a is formed is formed. The shape of the cross section perpendicular to the axial direction of the magnetic iron core portion 22a-1 is a shape in which two arcs are connected in the circumferential direction. Therefore, the harmonic component of the magnetic flux density waveform of the void 1 in the circumferential range of the hole portion 11a between the rotor 2b and the stator 3 can be reduced, and the magnetic flux density waveform of the void 1 can be made closer to a sine wave. .. Therefore, the second modification 200b of the rotary electric machine can reduce the torque ripple as compared with the rotary electric machine 200 of FIG.

実施の形態3.
図3の穴部11の形状が異なる例として、この発明を実施するための実施の形態3に係る回転電機の4つの変形例を説明する。
Embodiment 3.
As an example in which the shape of the hole portion 11 in FIG. 3 is different, four modified examples of the rotary electric machine according to the third embodiment for carrying out the present invention will be described.

図11は、この発明を実施するための実施の形態3における電気機械の第3変形例の部分断面図である。図11において、電気機械である回転電機の第3変形例200cは、実施の形態1に係る回転電機200と以下に述べる点で異なる。
図11において、図3の穴部11の軸方向に垂直な断面の形状が楔形形状であるのに対し、電気機械である回転電機の第3変形例200cにおける穴部11bの軸方向に垂直な断面の形状は、三角形形状の1つの頂点部分が仮想面90で切断された台形形状である。穴部11bの断面の形状である三角形の頂点が回転子鉄心15cの隣接面24の位置の空隙1にある。このため、隣接面24上における回転子鉄心15cの外周は、周方向に開口幅Wh3だけ固定子3に向かって開口している。ここでは、穴部11bが占める周方向の範囲において、一方の磁極51に対向する電機子側界磁鉄心部22bにおける永久磁石50からの径方向の距離が最大となる点と、一方の磁極51に隣接する他方の磁極52に対向する電機子側界磁鉄心部22bにおける永久磁石50からの径方向の距離が最大となる点とを結ぶ直線の長さである開口幅をWh3としている。また、電機子側界磁鉄心部22bにおいて、隣接面24の位置を周方向にまたがって配置された第1ブリッジ部である薄肉部13bが形成されている。第1ブリッジ部である薄肉部13bは、電機子側界磁鉄心部22bにおいて幅th3となる部分を含み、穴部11bの周方向範囲と同じ範囲における回転子鉄心15cの部分であり、周方向の幅がWhm3となっている。薄肉部13bにおける永久磁石50から固定子3に向かう方向の幅th3は、Whm3の範囲で周方向に一定となっている。図11において、Wh3<Whm3となっている。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a third modification of the electric machine according to the third embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 11, the third modification 200c of the rotary electric machine, which is an electric machine, is different from the rotary electric machine 200 according to the first embodiment in the points described below.
In FIG. 11, the shape of the cross section perpendicular to the axial direction of the hole portion 11 in FIG. 3 is a trapezoidal shape, whereas the shape of the cross section is perpendicular to the axial direction of the hole portion 11b in the third modification 200c of the rotary electric machine which is an electric machine. The shape of the cross section is a trapezoidal shape in which one apex portion of the triangular shape is cut by the virtual surface 90. The apex of the triangle, which is the shape of the cross section of the hole portion 11b, is in the gap 1 at the position of the adjacent surface 24 of the rotor core 15c. Therefore, the outer periphery of the rotor core 15c on the adjacent surface 24 is opened toward the stator 3 by the opening width Wh3 in the circumferential direction. Here, in the circumferential range occupied by the hole portion 11b, the point where the radial distance from the permanent magnet 50 in the armature-side field iron core portion 22b facing the one magnetic pole 51 is maximum, and the one magnetic pole 51. The opening width, which is the length of a straight line connecting the point where the radial distance from the permanent magnet 50 in the armature side field iron core portion 22b facing the other magnetic pole 52 adjacent to the permanent magnet 50 is maximum, is defined as Wh3. Further, in the armature-side field iron core portion 22b, a thin-walled portion 13b, which is a first bridge portion arranged so as to straddle the positions of the adjacent surfaces 24 in the circumferential direction, is formed. The thin-walled portion 13b, which is the first bridge portion, includes a portion having a width th3 in the armature side field core portion 22b, and is a portion of the rotor core 15c in the same range as the circumferential range of the hole portion 11b, and is in the circumferential direction. The width of is Whm3. The width th3 in the direction from the permanent magnet 50 to the stator 3 in the thin portion 13b is constant in the circumferential direction within the range of Whm3. In FIG. 11, Wh3 <Whm3.

図3の穴部11の開口幅Wh1と開口幅Wh3とが同じ長さであり、薄肉部13の幅th1と薄肉部13bの幅th3とが同じ長さである場合、薄肉部13bの幅th3が薄肉部13bの周方向の幅Whm3の範囲で周方向に一定となっているため、磁束20の経路Dの長さが図3の磁束20の経路Bの長さよりも大きくなる。よって、磁束20の経路Dの磁気抵抗が、図3の磁束20の経路Bの磁気抵抗よりも増大する。このため、回転子鉄心15cの外周側で磁束密度が増大して磁気飽和しやすくなることによって、薄肉部13bにおける磁束20の短絡が抑制される。よって、図11の回転電機の第3変形例200cは、図3の回転電機200の場合よりもトルクが増大する。 When the opening width Wh1 and the opening width Wh3 of the hole portion 11 in FIG. 3 have the same length, and the width th1 of the thin-walled portion 13 and the width th3 of the thin-walled portion 13b have the same length, the width th3 of the thin-walled portion 13b. Is constant in the circumferential direction within the range of the circumferential width Whm3 of the thin wall portion 13b, so that the length of the path D of the magnetic flux 20 is larger than the length of the path B of the magnetic flux 20 in FIG. Therefore, the magnetic resistance of the path D of the magnetic flux 20 is higher than the magnetic resistance of the path B of the magnetic flux 20 in FIG. Therefore, the magnetic flux density increases on the outer peripheral side of the rotor core 15c and magnetic saturation is likely to occur, so that the short circuit of the magnetic flux 20 in the thin-walled portion 13b is suppressed. Therefore, the torque of the third modification 200c of the rotary electric machine of FIG. 11 is higher than that of the rotary electric machine 200 of FIG.

図12は、本実施の形態における電気機械の第4変形例の部分断面図である。図12において、電気機械である回転電機の第4変形例200dは、本実施の形態に係る回転電機の第3変形例200cと以下に述べる点で異なる。
図12において、穴部11cの開口幅Wh4と薄肉部13cの周方向の幅Whm4とが等しくなっている。すなわち、回転電機の第4変形例200dにおける穴部11cの軸方向に垂直な断面の形状は、矩形形状すなわち長方形形状である。また、薄肉部13cの周方向の幅Whm4と、図11の穴部11bの薄肉部13bの周方向の幅Whm3とが等しい場合、開口幅Wh4は、回転電機の第3変形例200cの開口幅Wh3よりも大きくなる。
FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a fourth modification of the electric machine according to the present embodiment. In FIG. 12, the fourth modification 200d of the rotary electric machine, which is an electric machine, is different from the third modification 200c of the rotary electric machine according to the present embodiment in that it is described below.
In FIG. 12, the opening width Wh4 of the hole portion 11c and the circumferential width Whm4 of the thin-walled portion 13c are equal to each other. That is, the shape of the cross section perpendicular to the axial direction of the hole portion 11c in the fourth modification 200d of the rotary electric machine is a rectangular shape, that is, a rectangular shape. Further, when the circumferential width Whm4 of the thin wall portion 13c and the circumferential width Whm3 of the thin wall portion 13b of the hole portion 11b in FIG. 11 are equal to each other, the opening width Wh4 is the opening width of the third modification 200c of the rotary electric machine. It will be larger than Wh3.

開口幅Wh4が回転電機の第3変形例200cの開口幅Wh3よりも大きいことによって、開口幅Wh4を磁束20が通る磁気抵抗が、回転電機の第3変形例200cの開口幅Wh3を磁束20が通る磁気抵抗よりも増大する。このため、回転電機の第4変形例200dにおいて、回転子鉄心15dの電機子側界磁鉄心部22cから固定子3に流れる磁束20が、開口幅Wh4に漏れるのを回転電機の第3変形例200cの場合よりも抑制できる。よって、回転電機の第4変形例200dが発生するトルクが、図11の回転電機の第3変形例200cの場合よりも増大する。 Since the opening width Wh4 is larger than the opening width Wh3 of the third modification 200c of the rotary electric machine, the magnetic resistance that the magnetic flux 20 passes through the opening width Wh4 causes the magnetic flux 20 to pass through the opening width Wh3 of the third modification 200c of the rotary electric machine. Increases more than the reluctance that passes through. Therefore, in the fourth modification 200d of the rotary electric machine, the magnetic flux 20 flowing from the armature side field core portion 22c of the rotor core 15d to the stator 3 leaks to the opening width Wh4, which is the third modification of the rotary electric machine. It can be suppressed more than the case of 200c. Therefore, the torque generated by the fourth modified example 200d of the rotary electric machine is larger than that of the third modified example 200c of the rotary electric machine of FIG.

また、薄肉部13cの周方向の幅Whm4と、図11の穴部11bの薄肉部13bの周方向の幅Whm3とが等しい場合、図10の穴部11bの断面の形状が三角形形状の場合と同様の理由で、回転電機の第4変形例200dが発生するトルクは、図3の回転電機200の場合よりも増大する。 Further, when the width Whm4 in the circumferential direction of the thin-walled portion 13c and the width Whm3 in the circumferential direction of the thin-walled portion 13b of the hole portion 11b in FIG. 11 are equal, the shape of the cross section of the hole portion 11b in FIG. 10 is triangular. For the same reason, the torque generated by the fourth modification 200d of the rotary electric machine is higher than that of the rotary electric machine 200 of FIG.

また、図12の穴部11cの場合、図11の穴部11bの場合よりも、空隙1に発生する磁束密度波形が正弦波形状に近い波形となる。これは、回転電機の第4変形例200dにおいて、電機子側界磁鉄心部22cから固定子3に流れる磁束20が、開口幅Wh4に漏れるのを回転電機の第3変形例200cの場合よりも抑制できるためである。このため、穴部11cの周方向の範囲における空隙1の磁束密度波形の高調波成分が、図11の穴部11bの場合よりも小さくなる。よって、回転電機の第4変形例200dが発生するトルクリップルが、回転電機の第3変形例200cの場合よりも低減される。 Further, in the case of the hole portion 11c of FIG. 12, the magnetic flux density waveform generated in the void 1 is closer to the sinusoidal shape than in the case of the hole portion 11b of FIG. This is because in the fourth modification 200d of the rotary electric machine, the magnetic flux 20 flowing from the armature side field iron core portion 22c to the stator 3 leaks to the opening width Wh4, as compared with the case of the third modification 200c of the rotary electric machine. This is because it can be suppressed. Therefore, the harmonic component of the magnetic flux density waveform of the gap 1 in the circumferential range of the hole portion 11c is smaller than that of the hole portion 11b in FIG. Therefore, the torque ripple generated by the fourth modified example 200d of the rotary electric machine is reduced as compared with the case of the third modified example 200c of the rotary electric machine.

図13は、本実施の形態における電気機械の第5変形例の部分断面図である。図13において、電気機械である回転電機の第5変形例200eは、本実施の形態に係る回転電機の第4変形例200dと以下に述べる点で異なる。
図13において、回転子鉄心15eの電機子側界磁鉄心部22dにおいて、磁石挿入穴19から固定子3側に向かって窪む凹部12が、隣接面24の位置に形成されている。この凹部12と穴部11dとの間の第1ブリッジ部である薄肉部13dの周方向の幅Whm5は、開口幅Wh5および凹部12の周方向の開口幅Wo1と等しくなっている。また、薄肉部13dは、永久磁石50から径方向に所定の長さDo1をおいて離間している。回転電機の第5変形例200eにおける凹部12の軸方向に垂直な断面の形状は、矩形形状すなわち長方形形状である。
FIG. 13 is a partial cross-sectional view of a fifth modification of the electric machine according to the present embodiment. In FIG. 13, the fifth modification 200e of the rotary electric machine, which is an electric machine, is different from the fourth modification 200d of the rotary electric machine according to the present embodiment in that it is described below.
In FIG. 13, in the armature side field core portion 22d of the rotor core 15e, a recess 12 recessed from the magnet insertion hole 19 toward the stator 3 side is formed at the position of the adjacent surface 24. The circumferential width Whm5 of the thin wall portion 13d, which is the first bridge portion between the concave portion 12 and the hole portion 11d, is equal to the opening width Wh5 and the circumferential opening width Wo1 of the concave portion 12. Further, the thin portion 13d is separated from the permanent magnet 50 with a predetermined length Do1 in the radial direction. The shape of the cross section perpendicular to the axial direction of the recess 12 in the fifth modification 200e of the rotary electric machine is a rectangular shape, that is, a rectangular shape.

凹部12が形成されて薄肉部13dが永久磁石50から径方向に長さDo1をおいて離間することによって、薄肉部13dを通る磁束20の経路Eの長さが、回転電機の第4変形例200dの磁束20の経路Dの長さよりも大きくなる。よって、薄肉部13dにおける磁気抵抗が、回転電機の第4変形例200dの薄肉部13dにおける磁気抵抗よりも増大する。このため、回転電機の第5変形例200eにおいて、電機子側界磁鉄心部22dから固定子3に流れる磁束20が、薄肉部13dに漏れるのを回転電機の第4変形例200dの場合よりも抑制できる。よって、回転電機の第5変形例200eが発生するトルクが、回転電機の第4変形例200dの場合よりも増大する。 A recess 12 is formed and the thin-walled portion 13d is separated from the permanent magnet 50 with a length Do1 in the radial direction, so that the length of the path E of the magnetic flux 20 passing through the thin-walled portion 13d is a fourth modification of the rotary electric machine. It is larger than the length of the path D of the magnetic flux 20 of 200d. Therefore, the magnetic resistance in the thin-walled portion 13d is higher than the magnetic resistance in the thin-walled portion 13d of the fourth modification 200d of the rotary electric machine. Therefore, in the fifth modification 200e of the rotary electric machine, the magnetic flux 20 flowing from the armature side field iron core portion 22d to the stator 3 leaks to the thin wall portion 13d as compared with the case of the fourth modification 200d of the rotary electric machine. Can be suppressed. Therefore, the torque generated by the fifth modification 200e of the rotary electric machine is higher than that of the fourth modification 200d of the rotary electric machine.

図14は、本実施の形態における電気機械の第6変形例の部分断面図である。図14において、電気機械である回転電機の第6変形例200fは、本実施の形態に係る回転電機の第4変形例200dと以下に述べる点で異なる。
図14において、穴部11eは、空隙1から磁石挿入穴19まで貫通している。穴部11eの開口幅をWh6とすると、穴部11eは、開口幅Wh6の幅で空隙1から磁石挿入穴19まで貫通している。また、穴部11eは、回転電機の第4変形例200dの穴部11cから薄肉部13cを取り除いた形状になっている。
FIG. 14 is a partial cross-sectional view of a sixth modification of the electric machine according to the present embodiment. In FIG. 14, the sixth modification 200f of the rotary electric machine, which is an electric machine, is different from the fourth modification 200d of the rotary electric machine according to the present embodiment in that it is described below.
In FIG. 14, the hole portion 11e penetrates from the gap 1 to the magnet insertion hole 19. Assuming that the opening width of the hole portion 11e is Wh6, the hole portion 11e penetrates from the gap 1 to the magnet insertion hole 19 with the width of the opening width Wh6. Further, the hole portion 11e has a shape obtained by removing the thin wall portion 13c from the hole portion 11c of the fourth modification 200d of the rotary electric machine.

図14の穴部11eの開口幅Wh6が、回転電機の第4変形例200dの穴部11cの開口幅Wh4と等しい場合、開口幅Wh6を磁束20が通る磁気抵抗が、回転電機の第4変形例200dの薄肉部13cにおける磁気抵抗よりも増大する。このため、回転電機の第6変形例200fにおいて、回転子鉄心15fの電機子側界磁鉄心部22eから固定子3に流れる磁束20が開口幅Wh6に漏れるのを、回転電機の第4変形例200dにおいて薄肉部13cに漏れる場合よりも抑制できる。よって、回転電機の第6変形例200fが発生するトルクが、回転電機の第4変形例200dの場合よりも増大する。 When the opening width Wh6 of the hole portion 11e in FIG. 14 is equal to the opening width Wh4 of the hole portion 11c of the fourth modification 200d of the rotary electric machine, the magnetic resistance through which the magnetic flux 20 passes through the opening width Wh6 is the fourth deformation of the rotary electric machine. It increases more than the magnetic resistance in the thin portion 13c of Example 200d. Therefore, in the sixth modification 200f of the rotary electric machine, the magnetic flux 20 flowing from the armature side field core portion 22e of the rotor core 15f to the stator 3 leaks to the opening width Wh6, which is the fourth modification of the rotary electric machine. It can be suppressed more than the case where it leaks to the thin wall portion 13c at 200d. Therefore, the torque generated by the sixth modification 200f of the rotary electric machine is higher than that of the fourth modification 200d of the rotary electric machine.

また、穴部11eの場合、図12の穴部11cの場合よりも、空隙1に発生する磁束密度波形が正弦波形状に近い波形となる。これは、回転電機の第6変形例200fにおいて、電機子側界磁鉄心部22eから固定子3に流れる磁束20が、開口幅Wh6に漏れるのを回転電機の第4変形例200dの場合よりも抑制できるためである。このため、穴部11eの周方向の範囲における空隙1の磁束密度波形の高調波成分が、図12の穴部11cの場合よりも小さくなる。よって、回転電機の第6変形例200fが発生するトルクリップルが、回転電機の第4変形例200dの場合よりも低減される。 Further, in the case of the hole portion 11e, the magnetic flux density waveform generated in the gap 1 becomes a waveform closer to the sinusoidal shape than in the case of the hole portion 11c in FIG. This is because in the sixth modification 200f of the rotary electric machine, the magnetic flux 20 flowing from the armature side field iron core portion 22e to the stator 3 leaks to the opening width Wh6 as compared with the case of the fourth modification 200d of the rotary electric machine. This is because it can be suppressed. Therefore, the harmonic component of the magnetic flux density waveform of the gap 1 in the circumferential range of the hole portion 11e is smaller than that of the hole portion 11c in FIG. Therefore, the torque ripple generated by the sixth modification 200f of the rotary electric machine is reduced as compared with the case of the fourth modification 200d of the rotary electric machine.

実施の形態4.
図15は、この発明を実施するための実施の形態4における電気機械の第7変形例の部分断面図である。図15において、回転電機の第7変形例200gは、実施の形態1に係る回転電機200と以下に述べる点で異なる。
Embodiment 4.
FIG. 15 is a partial cross-sectional view of a seventh modification of the electric machine in the fourth embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 15, the seventh modification 200 g of the rotary electric machine is different from the rotary electric machine 200 according to the first embodiment in the points described below.

図15において、永久磁石50a-1には、固定子3側に異なる極を有する磁極51a、52a同士が周方向に隣接し、交互に異なる極が4個周方向に並んで形成されている。すなわち、図15において、磁極51aは固定子3側の面にN極の極を有し、磁極52aは固定子3側の面にS極の極を有するようにそれぞれ着磁されている。このため、図15において、永久磁石50a-1の固定子3側の面には、周方向一端側である左端部から周方向他端側である右端部に向かって、磁極51aのN極の極、磁極52aのS極の極、磁極51aのN極の極、磁極52aのS極の極と並んで形成されている。また、永久磁石50a-1と周方向に隣り合う永久磁石50a-2においても、周方向一端側から周方向他端側に向かって、磁極51aのN極の極、磁極52aのS極の極、磁極51aのN極の極、磁極52aのS極の極と並んで形成されている。また、磁極51a、52a同士が周方向に隣接する面は、図15において周方向一端側である左端部から周方向他端側である右端部に向かって、磁極境界10a-1、10a-2、10a-3となっている。同様に、図示しない永久磁石50a-3が、永久磁石50a-2の周方向に隣り合っており、永久磁石50a-4が、永久磁石50a-3の周方向に隣り合っている。 In FIG. 15, in the permanent magnet 50a-1, magnetic poles 51a and 52a having different poles on the stator 3 side are adjacent to each other in the circumferential direction, and four different poles are formed side by side in the circumferential direction. That is, in FIG. 15, the magnetic pole 51a is magnetized so as to have an N pole on the surface on the stator 3 side, and the magnetic pole 52a has an S pole on the surface on the stator 3 side. Therefore, in FIG. 15, on the surface of the permanent magnet 50a-1 on the stator 3 side, the north pole of the magnetic pole 51a is directed from the left end portion on one end side in the circumferential direction toward the right end portion on the other end side in the circumferential direction. It is formed side by side with a pole, an S pole of the magnetic pole 52a, an N pole of the magnetic pole 51a, and an S pole of the magnetic pole 52a. Further, also in the permanent magnet 50a-2 adjacent to the permanent magnet 50a-1 in the circumferential direction, the north pole of the magnetic pole 51a and the S pole of the magnetic pole 52a are directed from one end side in the circumferential direction to the other end side in the circumferential direction. , The pole of the north pole of the magnetic pole 51a and the pole of the south pole of the magnetic pole 52a are formed side by side. Further, on the surface where the magnetic poles 51a and 52a are adjacent to each other in the circumferential direction, the magnetic pole boundaries 10a-1 and 10a-2 are directed from the left end portion on one end side in the circumferential direction to the right end portion on the other end side in the circumferential direction in FIG. It is 10a-3. Similarly, the permanent magnets 50a-3 (not shown) are adjacent to each other in the circumferential direction of the permanent magnets 50a-2, and the permanent magnets 50a-4 are adjacent to each other in the circumferential direction of the permanent magnets 50a-3.

なお、図15において、永久磁石50a-1から50a-4の内1個当たりの磁極が4個あり、永久磁石50a-1から50a-4が4個あるため、回転電機の第7変形例200gの空隙1に現れる磁極51a、52aの総数が16個となる。このため、回転電機200gは、磁極の数が16個、およびスロット21の数が12個の回転電機となっている。 In addition, in FIG. 15, since there are four magnetic poles per one of the permanent magnets 50a-1 to 50a-4 and four permanent magnets 50a-1 to 50a-4, the seventh modification 200 g of the rotary electric machine. The total number of magnetic poles 51a and 52a appearing in the void 1 is 16. Therefore, the rotary electric machine 200 g is a rotary electric machine having 16 magnetic poles and 12 slots 21.

図15において、磁極51a、52a同士が隣接する面である磁極境界10a-1、10a-2、10a-3を含む面を、それぞれ隣接面24a-1、24a-2、24a-3とする。回転子鉄心15gの電機子側界磁鉄心部22fにおいて、仮想面90から永久磁石50a-1に向かって窪む穴部11f-1、11f-2、11f-3が、それぞれ隣接面24a-1、24a-2、24a-3の位置に形成されている。 In FIG. 15, the surfaces including the magnetic pole boundaries 10a-1, 10a-2, and 10a-3, which are surfaces on which the magnetic poles 51a and 52a are adjacent to each other, are designated as adjacent surfaces 24a-1, 24a-2, and 24a-3, respectively. In the armature side field core portion 22f of the rotor core 15 g, the holes 11f-1, 11f-2, 11f-3 recessed from the virtual surface 90 toward the permanent magnet 50a-1 are adjacent surfaces 24a-1 respectively. , 24a-2, 24a-3.

図15において、永久磁石50a-1から50a-4の1個に、複数の磁極である4個の磁極51a、52aが形成されている。回転子の磁極の総数を本実施の形態における磁極51a、52aの総数と同じ16個とする場合、回転子に形成された磁石挿入穴の数、および永久磁石の数が、磁極51a、52aの総数と同じ16個となる第4比較例の回転電機を仮定する。磁石挿入穴の数、および永久磁石の数以外は、第3比較例の回転電機と同じ構成とする。 In FIG. 15, four magnetic poles 51a and 52a, which are a plurality of magnetic poles, are formed on one of the permanent magnets 50a-1 to 50a-4. When the total number of magnetic poles of the rotor is 16, which is the same as the total number of magnetic poles 51a and 52a in the present embodiment, the number of magnet insertion holes formed in the rotor and the number of permanent magnets are the same as the total number of magnetic poles 51a and 52a. It is assumed that the number of rotating electric machines in the fourth comparative example is 16, which is the same as the total number. Except for the number of magnet insertion holes and the number of permanent magnets, the configuration is the same as that of the rotary electric machine of the third comparative example.

本実施の形態の回転電機の第7変形例200gにおいて、磁石挿入穴19または永久磁石50a-1から50a-4の数は、第4比較例の回転電機の永久磁石の個数である16個を、永久磁石50a-1から50a-4の1個に形成された磁極51a、52aの個数である4個で割った数である4個になる。このため、本実施の形態の回転電機200の永久磁石50の形状加工の工数は、第4比較例の回転電機に対して1/4になる。同様に、回転電機の第7変形例200gの着磁の工数および永久磁石50a-1から50a-4を磁石挿入穴19に挿入する工数も、第4比較例の回転電機に対して1/4になる。よって、回転電機の第7変形例200gの製造コストを第4比較例の回転電機よりも低減できる。さらに、回転電機の第7変形例200gの製造コストを、図3の回転電機200よりも低減できる。 In the seventh modification 200 g of the rotary electric machine of the present embodiment, the number of magnet insertion holes 19 or the permanent magnets 50a-1 to 50a-4 is 16 which is the number of permanent magnets of the rotary electric machine of the fourth comparative example. , The number of magnetic poles 51a and 52a formed in one of the permanent magnets 50a-1 to 50a-4 is four, which is the number divided by four. Therefore, the man-hours for shaping the permanent magnet 50 of the rotary electric machine 200 of the present embodiment is 1/4 of that of the rotary electric machine of the fourth comparative example. Similarly, the man-hours for magnetizing 200 g of the seventh modification of the rotary electric machine and the man-hours for inserting the permanent magnets 50a-1 to 50a-4 into the magnet insertion hole 19 are also 1/4 of those of the rotary electric machine of the fourth comparative example. become. Therefore, the manufacturing cost of the seventh modification 200 g of the rotary electric machine can be reduced as compared with the rotary electric machine of the fourth comparative example. Further, the manufacturing cost of the seventh modification 200 g of the rotary electric machine can be reduced as compared with the rotary electric machine 200 of FIG.

なお、図15において、1個の永久磁石50a-1から50a-4に形成された磁極51a、52aの数は4極に限らず、3極や5極などの奇数の磁極の数でもよい。また、1個の永久磁石50a-1から50a-4における磁極51a、52aの数は、3個以上であってもよい。 In FIG. 15, the number of magnetic poles 51a and 52a formed in one permanent magnet 50a-1 to 50a-4 is not limited to four poles, and may be an odd number of magnetic poles such as three poles and five poles. Further, the number of magnetic poles 51a and 52a in one permanent magnet 50a-1 to 50a-4 may be three or more.

また、隣接面24a-1から24a-3のいずれかに接する磁極51a、52aの磁極幅をWmagとした場合に、実施の形態1と同様にg<Wh1<Wmag、またはtb≦th1<Wh1/2を満たせば、本実施の形態の回転電機の第7変形例200gにおいてもトルクが増大する。 Further, when the magnetic pole widths of the magnetic poles 51a and 52a in contact with any of the adjacent surfaces 24a-1 to 24a-3 are Wmag, g <Wh1 <Wmag or tb ≦ th1 <Wh1 / as in the first embodiment. If 2 is satisfied, the torque will increase even in the seventh modification 200 g of the rotary electric machine of the present embodiment.

実施の形態5.
図16は、この発明を実施するための実施の形態5における電気機械の第8変形例の部分断面図である。図16において、回転電機の第8変形例200hは、実施の形態1に係る回転電機200と以下に述べる点で異なる。
Embodiment 5.
FIG. 16 is a partial cross-sectional view of an eighth modification of the electric machine according to the fifth embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 16, the eighth modification 200h of the rotary electric machine is different from the rotary electric machine 200 according to the first embodiment in the points described below.

図16において、本実施の形態における回転電機の第8変形例200hでは、永久磁石50bは、径方向に互いに対向する2つの円筒面53-1、53-2を有している。円筒面53-1、53-2は、永久磁石50bから固定子3に向かう方向と周方向とを含む断面、すなわち軸方向に垂直な断面において、それぞれ永久磁石50bから固定子3に向かう方向に凸となっている。永久磁石50bにおいて磁極51、52の極が形成される面は、外径側すなわち固定子3側の一方の円筒面53-1である。図16における永久磁石50bの径方向の幅は、周方向に一定となっている。このため、外径側の円筒面53-1の曲率半径は、内径側の円筒面53-2の曲率半径よりも永久磁石50bの径方向の幅の分だけ大きくなっている。 In FIG. 16, in the eighth modification 200h of the rotary electric machine according to the present embodiment, the permanent magnet 50b has two cylindrical surfaces 53-1 and 53-2 facing each other in the radial direction. The cylindrical surfaces 53-1 and 53-2 have a cross section including a direction from the permanent magnet 50b toward the stator 3 and a circumferential direction, that is, a cross section perpendicular to the axial direction, in the direction from the permanent magnet 50b toward the stator 3, respectively. It is convex. In the permanent magnet 50b, the surface on which the poles of the magnetic poles 51 and 52 are formed is one cylindrical surface 53-1 on the outer diameter side, that is, the stator 3 side. The radial width of the permanent magnet 50b in FIG. 16 is constant in the circumferential direction. Therefore, the radius of curvature of the cylindrical surface 53-1 on the outer diameter side is larger than the radius of curvature of the cylindrical surface 53-2 on the inner diameter side by the radial width of the permanent magnet 50b.

円筒面53-1、53-2が、軸方向に垂直な断面においてそれぞれ永久磁石50bから固定子3に向かう方向に凸となっているため、空隙1の磁束密度波形の高調波成分を低減でき、空隙1の磁束密度波形を正弦波に近づけることができる。よって、回転電機の第8変形例200hは、回転電機200よりもトルクリップルを低減できる。 Since the cylindrical surfaces 53-1 and 53-2 are convex in the direction from the permanent magnet 50b toward the stator 3 in the cross section perpendicular to the axial direction, the harmonic component of the magnetic flux density waveform of the void 1 can be reduced. , The magnetic flux density waveform of the void 1 can be made close to a sine wave. Therefore, the eighth modification 200h of the rotary electric machine can reduce the torque ripple as compared with the rotary electric machine 200.

回転電機の第8変形例200hにおける永久磁石50bが、径方向に互いに対向する2つの円筒面53-1、53-2を有しているため、固定子3側の円筒面53-1と空隙1との間の径方向の距離が短縮される。そして、回転子鉄心15hの電機子側界磁鉄心部22gにおける径方向の幅を低減させることができる。よって、磁束20の経路Fの磁気抵抗が、回転電機200の磁束20の経路Bの磁気抵抗よりも増加する。このため、経路Fを流れる磁束20の短絡を図3の回転電機200の場合よりも抑えることができる。したがって、本実施の形態における回転電機の第8変形例200hは、回転電機200の場合よりも大きいトルクを得ることができる。 Since the permanent magnet 50b in the eighth modification 200h of the rotary electric machine has two cylindrical surfaces 53-1 and 53-2 facing each other in the radial direction, a gap is provided with the cylindrical surface 53-1 on the stator 3 side. The radial distance to 1 is shortened. Then, the radial width of the armature side field core portion 22g of the rotor core 15h can be reduced. Therefore, the magnetic resistance of the path F of the magnetic flux 20 is higher than the magnetic resistance of the path B of the magnetic flux 20 of the rotary electric machine 200. Therefore, the short circuit of the magnetic flux 20 flowing through the path F can be suppressed as compared with the case of the rotary electric machine 200 of FIG. Therefore, the eighth modification 200h of the rotary electric machine in the present embodiment can obtain a larger torque than that of the rotary electric machine 200.

なお、この発明の回転電機の回転子において、図3、10から16における穴部11、11bから11eと、図8、10における切り欠き部23、23aと、図3、15、16における永久磁石50、50a-1から50a―4、50bとを任意に組合せてもよい。これらの構成によっても、実施の形態1の回転電機200の場合と同様に、回転電機が発生するトルクリップルが、固定子側にある電機子側界磁鉄心部の外周部が連結されている場合よりも低減される。 In the rotor of the rotary electric machine of the present invention, the hole portions 11, 11b to 11e in FIGS. 3, 10 to 16, the notch portions 23, 23a in FIGS. 8 and 10, and the permanent magnets in FIGS. 3, 15, and 16. Any combination of 50, 50a-1 to 50a-4, 50b may be used. Even with these configurations, as in the case of the rotary electric machine 200 of the first embodiment, the torque ripple generated by the rotary electric machine is connected to the outer peripheral portion of the field core portion on the armature side on the stator side. Is reduced.

また、磁極51、52の1極分に相当する着磁方向に垂直な方向である周方向の幅である磁極幅をWmagとした場合、すなわち図16において、磁極51、52の一端が接する隣接面24から磁極51、52の他端までの距離である磁極幅をWmagとした場合、実施の形態1と同様にg<Wh1<Wmag、またはtb≦th1<Wh1/2を満たせば、本実施の形態の回転電機の第8変形例200hにおいてもトルクが増大する。 Further, when the magnetic pole width which is the width in the circumferential direction which is the direction perpendicular to the magnetizing direction corresponding to one pole of the magnetic poles 51 and 52 is Wmag, that is, in FIG. 16, one end of the magnetic poles 51 and 52 is adjacent to each other. When the magnetic pole width, which is the distance from the surface 24 to the other ends of the magnetic poles 51 and 52, is Wmag, the present implementation is performed if g <Wh1 <Wmag or tb ≦ th1 <Wh1 / 2 is satisfied as in the first embodiment. The torque also increases in the eighth modification 200h of the rotary electric machine of the above embodiment.

実施の形態6.
図17は、この発明を実施するための実施の形態6における電気機械の第9変形例の回転子の斜視図である。図18は、本実施の形態における電気機械の第9変形例の図17のG-G断面図である。本実施の形態における電気機械である回転電機の第9変形例200iの固定子は、実施の形態1に係る回転電機200の固定子3と同じであるため、図17および図18には、回転電機の第9変形例200iの固定子は、便宜上、図示されていない。図17および図18において、回転電機の第9変形例200iは、実施の形態1に係る回転電機200と以下に述べる点で異なる。
Embodiment 6.
FIG. 17 is a perspective view of a rotor of a ninth modification of an electric machine according to a sixth embodiment for carrying out the present invention. FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line GG of FIG. 17 of the ninth modification of the electric machine according to the present embodiment. Since the stator of the ninth modification 200i of the rotary electric machine, which is an electric machine in the present embodiment, is the same as the stator 3 of the rotary electric machine 200 according to the first embodiment, FIGS. 17 and 18 show rotation. The stator of the ninth modification 200i of the electric machine is not shown for convenience. In FIGS. 17 and 18, the ninth modification 200i of the rotary electric machine is different from the rotary electric machine 200 according to the first embodiment in the points described below.

図17において、回転電機の第9変形例200iにおける回転子鉄心15iは、永久磁石50から固定子3に向かう方向と周方向とに垂直な方向、すなわち軸方向の一部の範囲に配置された第1領域40と、第1領域40の範囲と異なる軸方向の範囲に配置された第2領域41とを有している。第1領域40には、実施の形態3の図14に示す穴部11eが配置されている。第2領域41には、電機子側界磁鉄心部22h-2における隣接面の位置において、磁石挿入穴19から仮想面90まで回転子鉄心15iが存在している。すなわち、第2領域41では、電機子側界磁鉄心部22h-2に穴部は形成されておらず、磁石挿入穴19から仮想面90まで磁性体である電磁鋼板で連結されている。図17の回転子鉄心15iでは、軸方向の両端部に第2領域41が1個ずつ配置され、2個の第2領域41の軸方向の間にある回転子2iの中央部に第1領域40が第2領域41と連結されて回転子2iを構成している。図17の回転子鉄心15iにおいて、2個の第2領域41の軸方向長さの総和と、第1領域40の軸方向長さとは等しくなっている。 In FIG. 17, the rotor core 15i in the ninth modification 200i of the rotary electric machine is arranged in a direction perpendicular to the direction from the permanent magnet 50 toward the stator 3 and the circumferential direction, that is, in a part of the axial direction. It has a first region 40 and a second region 41 arranged in an axial range different from the range of the first region 40. In the first region 40, the hole portion 11e shown in FIG. 14 of the third embodiment is arranged. In the second region 41, the rotor core 15i exists from the magnet insertion hole 19 to the virtual surface 90 at the position of the adjacent surface in the armature side field core portion 22h-2. That is, in the second region 41, no hole is formed in the armature side field iron core portion 22h-2, and the magnet insertion hole 19 to the virtual surface 90 are connected by an electromagnetic steel plate which is a magnetic material. In the rotor core 15i of FIG. 17, one second region 41 is arranged at both ends in the axial direction, and the first region is located in the central portion of the rotor 2i between the two second regions 41 in the axial direction. 40 is connected to the second region 41 to form the rotor 2i. In the rotor core 15i of FIG. 17, the sum of the axial lengths of the two second regions 41 and the axial length of the first region 40 are equal to each other.

第1領域40の軸方向に垂直な断面は、図14に示す断面となる。第2領域41の軸方向に垂直な断面は、図18に示す断面となる。図18において、第2領域41の電機子側界磁鉄心部22h-2には、図14の穴部11eに相当する隣接面24の位置に磁性体である電磁鋼板が存在している。すなわち、穴部11eに相当する部分の電機子側界磁鉄心部22h-2は、電磁鋼板で埋められている。このため、電機子側界磁鉄心部22h-2において、磁極51と磁極52との間の磁束20の経路Hを通って磁束20が短絡する。よって、第1領域40の穴部11eによって、第1領域40における磁極51と磁極52との間を短絡する磁気抵抗は、第2領域41の場合よりも増大する。 The cross section perpendicular to the axial direction of the first region 40 is the cross section shown in FIG. The cross section perpendicular to the axial direction of the second region 41 is the cross section shown in FIG. In FIG. 18, in the armature-side field core portion 22h-2 of the second region 41, an electromagnetic steel sheet which is a magnetic material exists at the position of the adjacent surface 24 corresponding to the hole portion 11e in FIG. That is, the armature-side field iron core portion 22h-2 of the portion corresponding to the hole portion 11e is filled with an electromagnetic steel sheet. Therefore, in the armature side field iron core portion 22h-2, the magnetic flux 20 is short-circuited through the path H of the magnetic flux 20 between the magnetic pole 51 and the magnetic pole 52. Therefore, the magnetic resistance that short-circuits between the magnetic pole 51 and the magnetic pole 52 in the first region 40 due to the hole portion 11e in the first region 40 is increased as compared with the case of the second region 41.

回転電機の第9変形例200iでは、穴部11eが形成された電機子側界磁鉄心部22h-1を有する第1領域40と、穴部11eが形成されていない電機子側界磁鉄心部22h-2を有する第2領域41とを軸方向に連結する構造によって、回転子2i全体として、第1領域40における穴部11eによる遠心力に対する強度の低下を第2領域41で抑えつつ、第2領域41における磁極51と磁極52との間の磁束20の短絡を、第1領域40で軸方向にすべて第2領域41を用いる場合よりも抑えることができ、回転子2i全体としてトルクの低下を抑えることができる。また、軸方向の両端部に回転子2iの遠心力に対する強度が第1領域40の場合よりも大きい第2領域41を配置することによって、第1領域40の軸方向両端を固定でき、回転子2iの遠心力に対する強度を第1領域40のみの場合よりも向上することができる。 In the ninth modification 200i of the rotary electric machine, the first region 40 having the armature side field core portion 22h-1 in which the hole portion 11e is formed and the armature side field iron core portion in which the hole portion 11e is not formed are formed. Due to the structure in which the second region 41 having 22h-2 is axially connected, the second region 41 suppresses the decrease in strength of the rotor 2i as a whole due to the centrifugal force due to the hole portion 11e in the first region 40. The short circuit of the magnetic flux 20 between the magnetic pole 51 and the magnetic pole 52 in the two regions 41 can be suppressed as compared with the case where the second region 41 is used in the first region 40 in the axial direction, and the torque of the rotor 2i as a whole is reduced. Can be suppressed. Further, by arranging the second region 41 whose strength against the centrifugal force of the rotor 2i is larger than that in the case of the first region 40 at both ends in the axial direction, both ends in the axial direction of the first region 40 can be fixed, and the rotor can be fixed. The strength of 2i against centrifugal force can be improved as compared with the case of only the first region 40.

なお、図18では、穴部11eが形成された第1領域40を軸方向の一箇所のみとしているが、これに限らず、第1領域40と第2領域41とを軸方向に交互に連結して回転子鉄心15iを構成しても良い。その場合、第1領域40および第2領域41は、それぞれ数枚の電磁鋼板が積層されたもので構成されてもよい。また、2個の第2領域41の軸方向長さの総和と、第1領域40の軸方向長さとは、遠心力に対する必要強度に応じて異なっていてもよい。 In FIG. 18, the first region 40 in which the hole portion 11e is formed is defined as only one location in the axial direction, but the present invention is not limited to this, and the first region 40 and the second region 41 are alternately connected in the axial direction. Then, the rotor iron core 15i may be configured. In that case, the first region 40 and the second region 41 may each be composed of a stack of several electrical steel sheets. Further, the sum of the axial lengths of the two second regions 41 and the axial lengths of the first region 40 may be different depending on the required strength against centrifugal force.

図19は、本実施の形態における電気機械の第10変形例の回転子の斜視図である。図19において、回転電機の第10変形例200jは、本実施の形態に係る回転電機の第9変形例200iと以下に述べる点で異なる。
第1領域40aの軸方向に垂直な断面は、実施の形態1の図5に示す断面となる。すなわち、第1領域40aには、実施の形態1の図5に示す凹部312が配置されている。凹部312は、回転子鉄心15jの電機子側界磁鉄心部22i-1に形成されている。
第2領域41aの軸方向に垂直な断面は、実施の形態1の図3に示す断面となる。すなわち、第2領域41aには、実施の形態1の図3に示す穴部11が配置されている。穴部11は、回転子鉄心15jの電機子側界磁鉄心部22i-2に形成されている。
FIG. 19 is a perspective view of a rotor of a tenth modification of the electric machine according to the present embodiment. In FIG. 19, the tenth modification 200j of the rotary electric machine is different from the ninth modification 200i of the rotary electric machine according to the present embodiment in the points described below.
The cross section perpendicular to the axial direction of the first region 40a is the cross section shown in FIG. 5 of the first embodiment. That is, the recess 312 shown in FIG. 5 of the first embodiment is arranged in the first region 40a. The recess 312 is formed in the armature-side field core portion 22i-1 of the rotor core 15j.
The cross section perpendicular to the axial direction of the second region 41a is the cross section shown in FIG. 3 of the first embodiment. That is, the hole portion 11 shown in FIG. 3 of the first embodiment is arranged in the second region 41a. The hole portion 11 is formed in the armature-side field core portion 22i-2 of the rotor core 15j.

回転電機の第10変形例200jでは、凹部312が配置された第1領域40aと、穴部11が配置された第2領域41aとを軸方向に連結する構造によって、回転子2j全体として、第1領域40aにおける凹部312による回転子2jの遠心力に対する強度の低下を第2領域41aで抑えつつ、第1領域40aにおけるトルクリップルの増加を第2領域41aで抑えることができる。また、軸方向の両端部に回転子2jの遠心力に対する強度が第1領域40aの場合よりも大きい第2領域41aを配置することによって、第1領域40aの軸方向両端における遠心力による径方向の変位を抑えることができ、回転子2jの遠心力に対する強度を第1領域40aのみの場合よりも向上することができる。 In the tenth modification 200j of the rotary electric machine, the rotor 2j as a whole has a structure in which the first region 40a in which the recess 312 is arranged and the second region 41a in which the hole portion 11 is arranged are connected in the axial direction. While the decrease in strength of the rotor 2j due to the recess 312 in the 1 region 40a with respect to the centrifugal force is suppressed in the second region 41a, the increase in torque ripple in the first region 40a can be suppressed in the second region 41a. Further, by arranging the second region 41a in which the strength of the rotor 2j against the centrifugal force is larger than that in the case of the first region 40a at both ends in the axial direction, the radial direction due to the centrifugal force at both ends in the axial direction of the first region 40a is arranged. The displacement of the rotor 2j can be suppressed, and the strength of the rotor 2j against the centrifugal force can be improved as compared with the case where only the first region 40a is used.

なお、図19では、穴部11が形成された第1領域40aを軸方向の一箇所のみとしているが、これに限らず、第1領域40と第2領域41aとを軸方向に交互に連結して回転子鉄心15jを構成しても良い。その場合、第1領域40aおよび第2領域41aは、それぞれ数枚の電磁鋼板が積層されたもので構成されてもよい。また、2個の第2領域41aの軸方向長さの総和と、第1領域40aの軸方向長さとは、遠心力に対する必要強度に応じて異なっていてもよい。 In FIG. 19, the first region 40a in which the hole portion 11 is formed is defined as only one location in the axial direction, but the present invention is not limited to this, and the first region 40 and the second region 41a are alternately connected in the axial direction. Then, the rotor iron core 15j may be configured. In that case, the first region 40a and the second region 41a may each be configured by laminating several magnetic steel sheets. Further, the sum of the axial lengths of the two second regions 41a and the axial lengths of the first region 40a may be different depending on the required strength against centrifugal force.

なお、第1領域40、40a、および第2領域41、41aの軸方向に垂直な断面は、図3、5、14、18に示す断面に限らず、図3、10から16における穴部11、11bから11eと、図8、10における切り欠き部23、23aと、図3、15、16における永久磁石50、50a-1から50a―4、50bとを任意に組合せた断面であってもよい。これらの断面の組合せにおいて、例えば、図3、18などの遠心力に対する強度が大きい断面を軸方向の端部に配置すると、回転子の遠心力に対する強度を向上させることができる。 The cross sections of the first regions 40, 40a and the second regions 41, 41a perpendicular to the axial direction are not limited to the cross sections shown in FIGS. 3, 5, 14, and 18, but the hole portions 11 in FIGS. 3, 10 to 16. , 11b to 11e, the cutouts 23 and 23a in FIGS. 8 and 10, and the permanent magnets 50, 50a-1 to 50a-4, 50b in FIGS. good. In the combination of these cross sections, for example, if a cross section having a high strength against centrifugal force such as FIGS. 3 and 18 is arranged at the end in the axial direction, the strength against the centrifugal force of the rotor can be improved.

実施の形態7.
図20は、この発明を実施するための実施の形態7における電気機械の第11変形例の部分断面図である。図20において、本実施の形態にかかる電気機械の第11変形例である直動機200kは、実施の形態1に係る回転電機200と以下に述べる点で異なる。なお、断面図とは、直動機200kの直線移動方向に沿う方向のX方向と、界磁から電機子に向かう方向に沿う方向であるY方向とを含む平面における断面図である。なお、図20において紙面に垂直な方向をZ方向とする。
Embodiment 7.
FIG. 20 is a partial cross-sectional view of an eleventh modification of the electric machine in the seventh embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 20, the linear motion machine 200k, which is the eleventh modification of the electric machine according to the present embodiment, is different from the rotary electric machine 200 according to the first embodiment in the following points. The cross-sectional view is a cross-sectional view on a plane including the X direction in the direction along the linear movement direction of the linear motion machine 200k and the Y direction in the direction along the direction from the field magnet to the armature. In FIG. 20, the direction perpendicular to the paper surface is the Z direction.

図20において、本実施の形態における直動機200kは、図2の回転電機200をX方向に直線状に展開した構造となっている。具体的には、直動機200kは、電機子である可動子103と、界磁である固定子102とを備えている。可動子103は、図示しないリニアガイドに直動可能に支持されている。固定子102は、固定子102における可動子103側と反対側の面である底面は、土台109の上面に固定されている。これらの構成によって、可動子103は、リニアガイドに沿って直線移動する。すなわち、界磁である固定子102は、空隙101を介して可動子103に対向し、可動子103に対して相対的にX方向に移動可能、すなわち可動子103に対して相対的にX方向に直線移動可能に配置されている。 In FIG. 20, the linear motion machine 200k in the present embodiment has a structure in which the rotary electric machine 200 of FIG. 2 is linearly developed in the X direction. Specifically, the linear motion machine 200k includes a mover 103 which is an armature and a stator 102 which is a field magnet. The mover 103 is supported by a linear guide (not shown) so as to be linearly movable. The bottom surface of the stator 102, which is a surface of the stator 102 opposite to the mover 103 side, is fixed to the upper surface of the base 109. With these configurations, the mover 103 moves linearly along the linear guide. That is, the stator 102, which is a field magnet, faces the mover 103 via the gap 101 and can move in the X direction relative to the mover 103, that is, in the X direction relative to the mover 103. It is arranged so that it can move in a straight line.

図20において、可動子103は、電機子鉄心である可動子鉄心116と、6個の巻線106とを備えている。可動子鉄心116は、直線状のコアバック部117と、コアバック部117から固定子102側に突出し、移動方向である直線移動方向すなわちX方向に等間隔に並ぶ6個のティース部118とを有する。可動子鉄心116は、渦電流を低減する目的で、電磁鋼板から同一形状で打ち抜かれたシート状の複数の可動子鉄心シート116-1がX方向とY方向とに垂直なZ方向に所定の長さで積層されて構成されている。可動子鉄心116のティース部118は、空隙101を介して固定子102と対向して配置されている。X方向に隣り合うティース部118同士の間には、スロット121が6個形成されている。6個の巻線106は、ティース部118にインシュレータ108を介してそれぞれ巻回されて、6個のスロット121にそれぞれ収められている。巻線106は、1相当たり2個の巻線106が3相分で計6個の巻線106で構成されている。1相当たり2個の巻線106が直列に接続されて相巻線群となっており、3相分の相巻線群がY結線されている。図示しない電力変換器であるインバータ100から巻線106を有する各相巻線群に3相の交流電流が相間の位相がそれぞれ120°ずれて通電されることによって、X方向に直線移動する磁界が可動子103から空隙101に発生し、固定子102にX方向の推力が発生する。なお、3相の相巻線群の結線方法は、Y結線に限らずΔ結線であってもよい。 In FIG. 20, the mover 103 includes an armature core 116, which is an armature core, and six windings 106. The movable core 116 has a linear core back portion 117 and six tooth portions 118 that protrude from the core back portion 117 toward the stator 102 and are arranged at equal intervals in the linear movement direction, that is, the X direction, which is the movement direction. Have. In the movable element core 116, for the purpose of reducing the eddy current, a plurality of sheet-shaped movable element core sheets 116-1 punched from the electromagnetic steel plate in the same shape are predetermined in the Z direction perpendicular to the X direction and the Y direction. It is composed of laminated layers of length. The tooth portion 118 of the movable element core 116 is arranged so as to face the stator 102 via the gap 101. Six slots 121 are formed between the tooth portions 118 adjacent to each other in the X direction. The six windings 106 are each wound around the teeth portion 118 via the insulator 108, and are housed in the six slots 121, respectively. The winding 106 is composed of two windings 106 per phase for three phases and a total of six windings 106. Two windings 106 per phase are connected in series to form a phase winding group, and the phase winding groups for three phases are Y-connected. A magnetic field that moves linearly in the X direction is generated by energizing each phase winding group having windings 106 from an inverter 100, which is a power converter (not shown), by energizing each phase winding group with a phase shift of 120 ° between the phases. It is generated from the mover 103 to the gap 101, and a thrust in the X direction is generated in the stator 102. The connection method of the three-phase winding group is not limited to the Y connection and may be a Δ connection.

固定子102は、複数個の永久磁石150と、複数個の永久磁石150が埋め込まれた界磁鉄心である固定子鉄心115とを有している。固定子鉄心115は、電磁鋼板から同一形状で打ち抜かれたシート状の複数の固定子鉄心シート115-1がZ方向に所定の長さで積層されて構成されている。固定子鉄心115には、永久磁石150が挿入される磁石挿入穴119が、永久磁石150と同じ数、X方向に等間隔に形成されている。複数の磁石挿入穴119のそれぞれには、永久磁石150が1個ずつ挿入されている。図20では、便宜上、永久磁石150と磁石挿入穴119とを、それぞれ2個ずつ表示しているが、永久磁石150の個数は2個以上並んでおり、固定子102のX方向の長さは、可動子103が必要とする可動範囲の長さであるストロークの長さとなっている。 The stator 102 has a plurality of permanent magnets 150 and a stator core 115 which is a field core in which a plurality of permanent magnets 150 are embedded. The stator core 115 is configured by laminating a plurality of sheet-shaped stator core sheets 115-1 punched from an electromagnetic steel sheet in the same shape in the Z direction to a predetermined length. In the stator core 115, magnet insertion holes 119 into which the permanent magnets 150 are inserted are formed in the same number as the permanent magnets 150 and at equal intervals in the X direction. One permanent magnet 150 is inserted into each of the plurality of magnet insertion holes 119. In FIG. 20, for convenience, two permanent magnets 150 and two magnet insertion holes 119 are displayed, but the number of permanent magnets 150 is two or more, and the length of the stator 102 in the X direction is The stroke length is the length of the movable range required by the mover 103.

磁石挿入穴119の直線移動方向の両端には、直線移動方向に隣り合う磁石挿入穴119に挿入されている永久磁石150同士の磁束の短絡を抑制し、Z方向に貫通する穴であるフラックスバリア107が設けられている。フラックスバリア107には、例えば樹脂のような非磁性体が挿入されていてもよい。 At both ends of the magnet insertion hole 119 in the linear movement direction, the magnetic flux short circuit between the permanent magnets 150 inserted in the magnet insertion holes 119 adjacent to each other in the linear movement direction is suppressed, and the flux barrier is a hole penetrating in the Z direction. 107 is provided. A non-magnetic material such as a resin may be inserted into the flux barrier 107.

永久磁石150には、電機子である可動子103側に異なる極を有する磁極151、152同士がX方向に隣接して形成されている。すなわち、図1において、磁極151は可動子103側の面にN極の極を有し、磁極152は可動子103側の面にS極の極を有するようにそれぞれ着磁されている。磁極151のN極の極は、永久磁石150の中央部からX方向一方側における可動子103側の面に形成されている。磁極152のS極の極は、永久磁石150の中央部からX方向他方側における可動子103側の面に形成されている。磁極151、152同士がX方向に隣接する面は磁極境界110となっている。ここで、磁極境界110の定義は、実施の形態1における周方向をX方向と置き換える以外は同様である。また、永久磁石150は、実施の形態1の図3の永久磁石1と同じ平板形状である。
図20において、直動機200kは、磁極151、152の数が2個以上、およびスロット121の数が6個の直動機となっている。また、直動機200kの可動子103のX方向範囲と対向する磁極151、152の数は4個となっている。
In the permanent magnet 150, magnetic poles 151 and 152 having different poles on the armature 103 side are formed adjacent to each other in the X direction. That is, in FIG. 1, the magnetic pole 151 is magnetized so as to have an N pole on the surface on the mover 103 side, and the magnetic pole 152 is magnetized so as to have an S pole on the surface on the mover 103 side. The north pole of the magnetic pole 151 is formed on the surface on the mover 103 side on one side in the X direction from the central portion of the permanent magnet 150. The pole of the S pole of the magnetic pole 152 is formed on the surface on the mover 103 side on the other side in the X direction from the central portion of the permanent magnet 150. The surface where the magnetic poles 151 and 152 are adjacent to each other in the X direction is the magnetic pole boundary 110. Here, the definition of the magnetic pole boundary 110 is the same except that the circumferential direction in the first embodiment is replaced with the X direction. Further, the permanent magnet 150 has the same flat plate shape as the permanent magnet 1 of FIG. 3 of the first embodiment.
In FIG. 20, the linear motivator 200k is a linear motivator having two or more magnetic poles 151 and 152 and six slots 121. Further, the number of magnetic poles 151 and 152 facing the X-direction range of the mover 103 of the linear moving machine 200k is four.

図20において、永久磁石150よりも可動子103側に位置する固定子鉄心115を、電機子側界磁鉄心部122とする。空隙101の最小長さgと等しい距離をおいて、可動子103から固定子鉄心115に向かう方向に離れた面を、仮想面190とする。図20において、仮想面190は、磁極151、152同士が隣接する面である磁極境界110を含む面を、隣接面124とする。電機子側界磁鉄心部122において、仮想面190から永久磁石150に向かって窪む穴部111が、隣接面124の位置に形成されている。ここで、空隙101の最小長さgは、可動子鉄心116のティース部118と固定子鉄心115とのY方向における最小の距離を表している。電機子側界磁鉄心部122の境界は、固定子鉄心115において、永久磁石150のX方向の端部から可動子103に向かう方向の最小幅tbとなる部分とする。図20において、仮想面190は、空隙101の最小長さgをおいて可動子103から固定子鉄心115に向かう方向に離れた平面となっている。図20では、仮想面190は、固定子鉄心115の可動子103側の面に一致している。 In FIG. 20, the stator core 115 located on the mover 103 side of the permanent magnet 150 is referred to as the armature side field core portion 122. A surface separated from the mover 103 toward the stator core 115 at a distance equal to the minimum length g of the gap 101 is referred to as a virtual surface 190. In FIG. 20, in the virtual surface 190, the surface including the magnetic pole boundary 110, which is a surface on which the magnetic poles 151 and 152 are adjacent to each other, is referred to as an adjacent surface 124. In the armature side field iron core portion 122, a hole portion 111 recessed from the virtual surface 190 toward the permanent magnet 150 is formed at the position of the adjacent surface 124. Here, the minimum length g of the gap 101 represents the minimum distance between the teeth portion 118 of the movable core 116 and the stator core 115 in the Y direction. The boundary of the armature-side field core portion 122 is a portion of the stator core 115 having a minimum width tb in the direction from the end of the permanent magnet 150 in the X direction toward the mover 103. In FIG. 20, the virtual surface 190 is a plane separated from the mover 103 toward the stator core 115 with the minimum length g of the gap 101. In FIG. 20, the virtual surface 190 coincides with the surface of the stator core 115 on the movable element 103 side.

穴部111は、電機子側界磁鉄心部122において、隣接面124をX方向に跨って形成されている。Z方向に垂直な断面における穴部111の断面形状は、仮想面190から永久磁石150側に向かうY方向にX方向の幅が狭くなって凸となる楔形形状となっている。 The hole portion 111 is formed in the armature side field iron core portion 122 so as to straddle the adjacent surface 124 in the X direction. The cross-sectional shape of the hole 111 in the cross section perpendicular to the Z direction is a wedge shape in which the width in the X direction is narrowed in the Y direction toward the permanent magnet 150 side from the virtual surface 190 and becomes convex.

これらの構成によって、実施の形態1の回転電機200の場合と同様に、図20の本実施の形態の直動機200kの推力リップルは、可動子側にある電機子側界磁鉄心部の外周部が連結されている場合よりも低減される。 With these configurations, as in the case of the rotary electric machine 200 of the first embodiment, the thrust ripple of the linear motion machine 200k of the present embodiment of FIG. 20 is the outer peripheral portion of the field core portion on the armature side on the mover side. Is reduced compared to when is concatenated.

図20において、穴部111に加えて、固定子鉄心115の外周部の隣り合う永久磁石150同士の間においても切り欠き部123が設けられている。すなわち、可動子103から固定子鉄心115に向かう方向に仮想面190から窪む切り欠き部123が、固定子鉄心115において、X方向に隣り合う永久磁石150同士の間のX方向の中央に位置する面である中央面125の位置に形成されている。 In FIG. 20, in addition to the hole portion 111, a notch portion 123 is provided between adjacent permanent magnets 150 on the outer peripheral portion of the stator core 115. That is, the notch 123 recessed from the virtual surface 190 in the direction from the mover 103 toward the stator core 115 is located at the center of the stator core 115 between the permanent magnets 150 adjacent to each other in the X direction in the X direction. It is formed at the position of the central surface 125, which is the surface to be magnetized.

また、図20において、穴部111が占めるX方向の範囲において、永久磁石150から可動子103に向かう方向であるY方向における、一方の磁極151に対向する電機子側界磁鉄心部122における永久磁石150からのY方向の距離が最大となる点と、一方の磁極151に隣接する他方の磁極152に対向する電機子側界磁鉄心部122における永久磁石150からのY方向の距離が最大となる点とを結ぶ直線の長さである開口幅をWh8とし、永久磁石150の磁極151または磁極152の1極分に相当する着磁方向に垂直な方向である移動方向、すなわちX方向の幅である磁極幅をWmagとする。このとき、開口幅Wh8は、磁極幅Wmagよりも小さく、空隙101の最小長さgより大きく設定されることが望ましい。すなわち、g<Wh8<Wmagとなることが望ましい。 Further, in FIG. 20, in the range of the X direction occupied by the hole portion 111, the permanent portion of the field core portion 122 on the armature side facing one of the magnetic poles 151 in the Y direction, which is the direction from the permanent magnet 150 toward the mover 103. The maximum distance in the Y direction from the magnet 150 and the maximum distance in the Y direction from the permanent magnet 150 at the armature side field core portion 122 facing the other magnetic pole 152 adjacent to one magnetic pole 151. The opening width, which is the length of the straight line connecting the points, is Wh8, and the width in the moving direction, that is, the width in the X direction, which is the direction perpendicular to the magnetizing direction corresponding to one pole of the magnetic pole 151 or the magnetic pole 152 of the permanent magnet 150. Let Wmag be the magnetic pole width. At this time, it is desirable that the opening width Wh8 is set to be smaller than the magnetic pole width Wmag and larger than the minimum length g of the gap 101. That is, it is desirable that g <Wh8 <Wmag.

さらに、図20において、電機子側界磁鉄心部122において隣接面124の位置における永久磁石150から可動子103に向かう方向であるY方向の幅をth6とし、電機子側界磁鉄心部122において永久磁石150のX方向の端部から可動子103に向かう方向の最小幅をtbとする。また、電機子側界磁鉄心部122において幅th6となる部分を含み、穴部111のX方向範囲と同じ範囲における固定子鉄心115の部分を第1ブリッジ部、すなわち薄肉部113とし、th6を薄肉部113の幅とする。また、電機子側界磁鉄心部122の境界における最小幅tbとなる部分からX方向に隣り合う電機子側界磁鉄心部122の境界の最小幅tbまでのフラックスバリア107よりも可動子103側に位置する固定子鉄心115の部分を第2ブリッジ部126とする。 Further, in FIG. 20, the width in the Y direction, which is the direction from the permanent magnet 150 toward the mover 103 at the position of the adjacent surface 124 in the armature side field core portion 122, is set to th6, and the armature side field core portion 122 Let tb be the minimum width in the direction from the end of the permanent magnet 150 in the X direction toward the mover 103. Further, the portion of the stator core 115 including the portion having the width th6 in the armature side field core portion 122 and the same range as the X direction range of the hole portion 111 is used as the first bridge portion, that is, the thin-walled portion 113, and th6 is used. The width of the thin portion 113 is set. Further, the mover 103 side of the flux barrier 107 from the portion having the minimum width tb at the boundary of the armature side field core portion 122 to the minimum width tb of the boundary of the armature side field iron core portion 122 adjacent to each other in the X direction. The portion of the stator core 115 located at is referred to as the second bridge portion 126.

薄肉部113において磁気飽和を生じさせるために、薄肉部113の幅th6を可能な限り小さく設定するのが望ましい。すなわち、薄肉部113の幅th6は、最小幅tbと開口幅Wh8とに対して、tb≦th6<Wh8/2とするのが望ましい。なぜなら、薄肉部113の幅th6の下限値を、電磁鋼板を打ち抜き加工できる寸法の最小幅tbとする必要があるためである。また、th6<Wh8/2の場合には、磁極151と磁極152とを流れる磁束120のうち、薄肉部113の幅th6を通る磁束の量が、開口幅Wh8から空隙101に流れる磁束の量よりも小さくなるためである。この寸法関係により、永久磁石150が発生する磁束120、または可動子103が発生する磁束によって、薄肉部113に磁気飽和が生じやすくなる。薄肉部113に磁気飽和が生じている場合には、薄肉部113の比透磁率が空気と近い比透磁率となる。このため、直動機200kが発生する推力を更に増大させることができる。 In order to cause magnetic saturation in the thin-walled portion 113, it is desirable to set the width th6 of the thin-walled portion 113 as small as possible. That is, it is desirable that the width th6 of the thin portion 113 is tb ≦ th6 <Wh8 / 2 with respect to the minimum width tb and the opening width Wh8. This is because it is necessary to set the lower limit of the width th6 of the thin-walled portion 113 to the minimum width tb of the dimension capable of punching the electromagnetic steel sheet. Further, when th6 <Wh8 / 2, the amount of the magnetic flux passing through the width th6 of the thin wall portion 113 among the magnetic flux 120 flowing through the magnetic pole 151 and the magnetic pole 152 is larger than the amount of the magnetic flux flowing from the opening width Wh8 to the void 101. This is because it also becomes smaller. Due to this dimensional relationship, the magnetic flux 120 generated by the permanent magnet 150 or the magnetic flux generated by the mover 103 tends to cause magnetic saturation in the thin portion 113. When magnetic saturation occurs in the thin-walled portion 113, the relative magnetic permeability of the thin-walled portion 113 becomes close to that of air. Therefore, the thrust generated by the linear motion machine 200k can be further increased.

なお、g<Wh8<Wmagとtb≦th6<Wh8/2とは個別に設定可能な寸法であり、推力増大の効果もそれぞれで奏する。さらに、g<Wh8<Wmagかつtb≦th6<Wh8/2とすれば、いずれかの寸法関係で設定する場合よりも推力が増大する。 It should be noted that g <Wh8 <Wmag and tb ≦ th6 <Wh8 / 2 are dimensions that can be set individually, and the effect of increasing thrust is also exhibited in each. Further, if g <Wh8 <Wmag and tb ≦ th6 <Wh8 / 2, the thrust is increased as compared with the case of setting any of the dimensional relationships.

図21は、本実施の形態における電気機械の第12変形例の部分断面図である。図21において、本実施の形態にかかる電気機械の第12変形例である直動機200mは、本実施の形態に係る直動機200kと以下に述べる点で異なる。
図21において、穴部111aは、空隙101から磁石挿入穴119まで貫通している。穴部111aの開口幅をWh9とすると、穴部111は、開口幅Wh9の幅で空隙101から磁石挿入穴119まで貫通している。
FIG. 21 is a partial cross-sectional view of a twelfth modification of the electric machine according to the present embodiment. In FIG. 21, the linear moving machine 200m, which is the twelfth modification of the electric machine according to the present embodiment, is different from the linear moving machine 200k according to the present embodiment in the points described below.
In FIG. 21, the hole portion 111a penetrates from the gap 101 to the magnet insertion hole 119. Assuming that the opening width of the hole portion 111a is Wh9, the hole portion 111 penetrates from the gap 101 to the magnet insertion hole 119 with the width of the opening width Wh9.

図21の穴部111aの開口幅Wh9が、直動機200kの穴部111の開口幅Wh8と同じ場合、開口幅Wh9を磁束120が通る磁気抵抗が、直動機200kの薄肉部113における磁気抵抗よりも増大する。このため、直動機200mにおいて、固定子鉄心115aの電機子側界磁鉄心部122aから可動子103に流れる磁束120が開口幅Wh9に漏れるのを、直動機200kにおいて薄肉部113に漏れる場合よりも抑制できる。よって、実施の形態3の場合と同様に、直動機200mが発生する推力が、直動機200kの場合よりも増大する。 When the opening width Wh9 of the hole portion 111a in FIG. 21 is the same as the opening width Wh8 of the hole portion 111 of the linear motion machine 200k, the magnetic resistance through which the magnetic flux 120 passes through the opening width Wh9 is higher than the magnetic resistance of the thin-walled portion 113 of the linear motion machine 200k. Will also increase. Therefore, in the linear motion machine 200 m, the magnetic flux 120 flowing from the armature side field core portion 122a of the stator core 115a to the mover 103 leaks to the opening width Wh9, as compared with the case where the magnetic flux 120 leaks to the thin wall portion 113 in the linear motion machine 200k. Can be suppressed. Therefore, as in the case of the third embodiment, the thrust generated by the linear moving machine 200m is increased as compared with the case of the linear moving machine 200k.

なお、本実施の形態では可動子103に永久磁石150を界磁とする直動機である巻線可動型リニアモータを示したが、可動子103を固定子とし、固定子102、102aを固定子に対して移動する可動子とする磁石可動型リニアモータとしてもよい。また、可動子103ではなく固定子102、102aに巻線106を配置してもよいとしてもよい。 In the present embodiment, the mover 103 is a linear motor that is a linear motor with a permanent magnet 150 as a field, but the mover 103 is a stator and the stators 102 and 102a are stators. It may be a magnet movable type linear motor which is a mover which moves with respect to. Further, the winding 106 may be arranged on the stators 102 and 102a instead of the mover 103.

なお、Z方向に垂直な断面における穴部111の断面形状は、図20、21に示す断面に限らず、図3、10から16における穴部11、11bから11eと、図8、10における切り欠き部23、23aと、図3、15、16における永久磁石50、50a-1から50a―4、50bとを任意に組合せた断面であってもよい。これらの構成によっても、図20の本実施の形態の直動機200kの場合と同様に、推力リップルは、可動子側にある電機子側界磁鉄心部の外周部が連結されている場合よりも低減される。 The cross-sectional shape of the hole 111 in the cross section perpendicular to the Z direction is not limited to the cross sections shown in FIGS. 20 and 21, but the holes 11 and 11b to 11e in FIGS. The cross section may be an arbitrary combination of the notched portions 23, 23a and the permanent magnets 50, 50a-1 to 50a-4, 50b in FIGS. 3, 15 and 16. Even with these configurations, as in the case of the linear motion machine 200k of the present embodiment of FIG. 20, the thrust ripple is higher than that in the case where the outer peripheral portion of the armature side field core portion on the armature side is connected. It will be reduced.

また、実施の形態6の回転電機の第9変形例200i、および第10変形例200jのように、本実施の形態の直動機200k、200mにおける固定子鉄心122、122aのZ方向に垂直な断面を、図3、4、8から13、15、16、18における穴部11から11gのいずれかが電機子側界磁鉄心部122、122aに形成された断面を、Z方向に2つ以上組合せて積層して構成してもよい。 Further, as in the ninth modification 200i and the tenth modification 200j of the rotary electric machine of the sixth embodiment, the cross section of the stator cores 122 and 122a in the linear motion machine 200k and 200m of the present embodiment is perpendicular to the Z direction. A combination of two or more cross sections in which any one of the holes 11 to 11 g in FIGS. 3, 4, 8 to 13, 15, 16 and 18 is formed in the armature side field core portions 122 and 122a in the Z direction. It may be laminated and configured.

1、101、301 空隙、 2、2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2j、302 回転子(界磁)、 3、303 固定子(電機子)、 4 支軸、 5 ベアリング、 6、106、306 巻線、 7、107、307 フラックスバリア、 8、108、308 インシュレータ、 9 ハウジング、 10、10-1、10-2、10a-1、10a-2、10a-3、110、310 磁極境界、 11、11-1、11-2、11a、11b、11c、11d、11e、11f-1、11f-2、11f-3、11g、111、111a 穴部、貫通穴部(穴部)、 12、312 凹部、 13、13a、13b、13c、13d、113、313 薄肉部(第1ブリッジ部)、 15、15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h、15i、15j、315 回転子鉄心(界磁鉄心)、 15-1 回転子鉄心シート、 16、316 固定子鉄心(電機子鉄心)、 16-1 固定子鉄心シート、 17、117 コアバック部、 18、118、318 ティース部、 19、19a、119、319 磁石挿入穴、 20、120、320 磁束、 21、121 スロット、 22、22-1、22-2、22a-1、22a-2、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h-1、22h-2、22i-1、22i-2、122、122a、322 電機子側界磁鉄心部、 23、23a、123 切り欠き部、 24、124、24-1、24-2、24a-1、24a-2、24a-3、324 隣接面、 25、325 中央面、 26、26a、126、326 第2ブリッジ部、 30a-1、30a-2、30b-1、30b-2 突出部(第1の突出部、第2の突出部)、 40、40a 第1領域、 41、41a 第2領域、 50、50-1、50-2、50a-1、50a-2、50a-3、50a-4、50b、150、350 永久磁石、 51、51-1、51-2、51a、52、52-1、52-2、52a、151、152、351、352 磁極(第1の磁極、第2の磁極)、 53-1、53-2 円筒面、 90、190 仮想面、 100 インバータ(電力変換器)、 102、102a 固定子(界磁)、 103 可動子(電機子)、 109 土台、 115、115a 固定子鉄心(界磁鉄心)、 115-1、115a-1 固定子鉄心シート、 116 可動子鉄心(電機子鉄心)、 116-1 可動子鉄心シート、 200、200a、200b、200c、200d、200e、200f、200g、200h、200i、200j 回転電機(電気機械)、 200k、200m 直動機(電気機械)、 300 回転電機(電気機械)の第1比較例、 500 駆動システム。 1, 101, 301 voids, 2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, 2j, 302 rotor (field), 3,303 stator (armature), 4 support shafts , 5 bearings, 6, 106, 306 windings, 7, 107, 307 flux barriers, 8, 108, 308 insulators, 9 housings, 10, 10-1, 10-2, 10a-1, 10a-2, 10a- 3, 110, 310 Magnetic pole boundaries, 11, 11-1, 11-2, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f-1, 11f-2, 11f-3, 11g, 111, 111a Holes, through holes Part (hole part), 12, 312 concave part, 13, 13a, 13b, 13c, 13d, 113, 313 Thin-walled part (first bridge part), 15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g, 15h , 15i, 15j, 315 rotor core (field core), 15-1 rotor core sheet, 16, 316 stator core (armature core), 16-1 stator core sheet, 17, 117 core back part, 18, 118, 318 Teeth part, 19, 19a, 119, 319 Magnet insertion hole, 20, 120, 320 magnetic flux, 21, 121 slots, 22, 22-1, 22-2, 22a-1, 22a-2, 22b , 22c, 22d, 22e, 22f, 22g, 22h-1, 22h-2, 22i-1, 22i-2, 122, 122a, 322 Armature side field core, 23, 23a, 123 Notch, 24 , 124, 24-1, 24-2, 24a-1, 24a-2, 24a-3, 324 Adjacent surface, 25, 325 Central surface, 26, 26a, 126, 326 Second bridge part, 30a-1, 30a -2, 30b-1, 30b-2 Projections (first protrusion, second protrusion), 40, 40a 1st region, 41, 41a 2nd region, 50, 50-1, 50-2, 50a-1, 50a-2, 50a-3, 50a-4, 50b, 150, 350 Permanent magnets, 51, 51-1, 51-2, 51a, 52, 52-1, 52-2, 52a, 151, 152, 351, 352 magnetic poles (first magnetic pole, second magnetic pole), 53-1, 53-2 Cylindrical plane, 90, 190 virtual plane, 100 Inverter (power converter), 102, 102a Stator (field), 103 Movable machine (machine), 109 base, 115, 115a Stator core (field core), 115-1, 115a-1 stator Iron core sheet, 116 Movable core (armor core), 116-1 Movable core sheet, 200, 200a, 200b, 200c, 200d, 200e, 200f, 200g, 200h, 200i, 200j Rotating electric machine (electric machine), 200k , 200m linear motion machine (electric machine), 300 rotary electric machine (electric machine) first comparative example, 500 drive system.

Claims (17)

電機子と、
空隙を介して前記電機子に対向し前記電機子に対して相対的に移動可能に配置された界磁であって、前記電機子側に異なる極を有する磁極同士が移動方向に隣接して形成された永久磁石、および前記永久磁石が埋め込まれた界磁鉄心を有する界磁と
を備え、
前記電機子から前記空隙の最小長さと等しい距離をおいて前記界磁鉄心に向かう方向に離れた面を仮想面としたとき、
前記永久磁石よりも前記電機子側に位置する前記界磁鉄心である電機子側界磁鉄心部において、前記仮想面から前記永久磁石に向かって窪む穴部が、前記磁極同士が隣接する面を含む隣接面の位置に形成されている電気機械。
With an armature
A field magnet that faces the armature through a gap and is movably arranged relative to the armature, and magnetic poles having different poles on the armature side are formed adjacent to each other in the moving direction. The permanent magnet is provided with a field magnet having a field core in which the permanent magnet is embedded.
When a surface separated from the armature in the direction toward the field core at a distance equal to the minimum length of the gap is used as a virtual surface.
In the armature-side field iron core portion, which is the field iron core located on the armature side of the permanent magnet, the hole portion recessed from the virtual surface toward the permanent magnet is a surface on which the magnetic poles are adjacent to each other. An electric machine formed at the position of the adjacent surface including.
前記界磁は、複数の前記永久磁石を有し、
前記界磁鉄心において、前記電機子から前記界磁鉄心に向かう方向に前記仮想面から窪む切り欠き部が、前記移動方向に隣り合う前記永久磁石同士の間の前記移動方向の中央に位置する面の位置に形成されている請求項1に記載の電気機械。
The field has a plurality of the permanent magnets.
In the field core, a notch portion recessed from the virtual surface in the direction from the armature toward the field core is located at the center of the moving direction between the permanent magnets adjacent to each other in the moving direction. The electric machine according to claim 1, which is formed at a surface position.
前記切り欠き部を挟んで前記移動方向に隣り合う前記永久磁石を第1の前記永久磁石および第2の前記永久磁石とするとき、
前記第1の永久磁石において前記切り欠き部に最も近い第1の前記磁極における周方向の一端面を含む前記隣接面の位置の前記電機子側界磁鉄心部に、第1の前記穴部が形成されており、
前記界磁鉄心において、前記第1の穴部と前記切り欠き部との間に、前記第1の永久磁石から前記電機子に向かって突出する第1の突出部が形成されており、
前記第2の永久磁石において前記切り欠き部に最も近い第2の前記磁極における周方向の一端面を含む前記隣接面の位置の前記電機子側界磁鉄心部に、第2の前記穴部が形成されており、
前記界磁鉄心において、前記第2の穴部と前記切り欠き部との間に、前記第2の永久磁石から前記電機子に向かって突出する第2の突出部が形成されている請求項2に記載の電気機械。
When the permanent magnets adjacent to each other in the moving direction across the notch portion are used as the first permanent magnet and the second permanent magnet.
The first hole is located in the armature-side field core at the position of the adjacent surface including one end surface in the circumferential direction of the first magnetic pole closest to the notch in the first permanent magnet. Is formed and
In the field iron core, a first protruding portion protruding from the first permanent magnet toward the armature is formed between the first hole portion and the notch portion.
The second hole is located in the armature-side field core at the position of the adjacent surface including one end surface in the circumferential direction of the second magnetic pole closest to the notch in the second permanent magnet. Is formed and
2. Claim 2 in which, in the field iron core, a second protruding portion is formed between the second hole portion and the notch portion so as to project from the second permanent magnet toward the armature. The electric machine described in.
前記第1の突出部の曲率半径および前記第2の突出部の曲率半径は、それぞれ前記仮想面の曲率半径よりも小さい請求項3に記載の電気機械。 The electric machine according to claim 3, wherein the radius of curvature of the first protrusion and the radius of curvature of the second protrusion are each smaller than the radius of curvature of the virtual surface. 前記電機子側界磁鉄心部において、前記隣接面の位置を前記移動方向にまたがって配置されたブリッジ部が形成され、
前記ブリッジ部における前記永久磁石から前記電機子に向かう方向の幅は、前記移動方向に一定である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電気機械。
In the field core portion on the armature side, a bridge portion is formed in which the positions of the adjacent surfaces are arranged so as to straddle the moving direction.
The electric machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the width of the bridge portion in the direction from the permanent magnet to the armature is constant in the moving direction.
前記永久磁石の前記磁極の前記移動方向の幅である磁極幅をWmag、前記空隙の最小長さをg、前記穴部が占める前記移動方向の範囲における前記永久磁石から前記電機子に向かう方向において、一方の前記磁極に対向する前記電機子側界磁鉄心部における前記永久磁石からの距離が最大となる点と前記一方の磁極に隣接する他方の磁極に対向する前記電機子側界磁鉄心部における前記永久磁石からの距離が最大となる点とを結ぶ直線の長さである開口幅をWh、前記電機子側界磁鉄心部において前記隣接面の位置における前記永久磁石から前記電機子に向かう方向の幅をth、前記電機子側界磁鉄心部において前記永久磁石の前記移動方向の端部から前記電機子に向かう方向の最小幅をtbとした場合に、
g<Wh<Wmag、またはtb≦th<Wh/2となる請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電気機械。
The magnetic pole width, which is the width of the magnetic pole of the permanent magnet in the moving direction, is Wmag, the minimum length of the gap is g, and the direction from the permanent magnet to the armature within the range of the moving direction occupied by the hole. , The point where the distance from the permanent magnet at the armature side field core portion facing one of the magnetic poles is maximum, and the armature side field core portion facing the other magnetic pole adjacent to the one magnetic pole. The opening width, which is the length of the straight line connecting the point where the distance from the permanent magnet is maximum, is Wh, and the permanent magnet at the position of the adjacent surface in the armature side field core portion is directed toward the armature. When the width in the direction is th, and the minimum width in the direction from the end of the permanent magnet in the moving direction to the armature in the armature side field core portion is tb.
The electric machine according to any one of claims 1 to 5, wherein g <Wh <Wmag, or tb ≦ th <Wh / 2.
前記界磁鉄心には、前記永久磁石が埋め込まれる磁石挿入穴が形成され、
前記電機子側界磁鉄心部において、前記磁石挿入穴から前記電機子側に向かって窪む凹部が、前記隣接面の位置に形成されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電気機械。
A magnet insertion hole in which the permanent magnet is embedded is formed in the field iron core.
The present invention according to any one of claims 1 to 5, wherein in the armature side field iron core portion, a recess recessed from the magnet insertion hole toward the armature side is formed at the position of the adjacent surface. The described electric machine.
前記界磁鉄心には、前記永久磁石が埋め込まれる磁石挿入穴が形成され、
前記穴部は、前記空隙から前記磁石挿入穴まで貫通している請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電気機械。
A magnet insertion hole in which the permanent magnet is embedded is formed in the field iron core.
The electric machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the hole portion penetrates from the gap to the magnet insertion hole.
前記永久磁石における前記磁極の数は、3個以上である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電気機械。 The electric machine according to any one of claims 1 to 8, wherein the number of the magnetic poles in the permanent magnet is 3 or more. 前記永久磁石は、複数の前記磁極を有する1個の磁性体で構成されている請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の電気機械。 The electric machine according to any one of claims 1 to 9, wherein the permanent magnet is composed of one magnetic material having a plurality of the magnetic poles. 前記永久磁石は、前記磁極ごとに分割された複数個の磁性体で構成されている請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の電気機械。 The electric machine according to any one of claims 1 to 9, wherein the permanent magnet is composed of a plurality of magnetic materials divided for each magnetic pole. 前記永久磁石は、互いに対向する2つの平面を有し、
前記永久磁石において前記磁極の前記極が形成される面は、一方の前記平面である請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の電気機械。
The permanent magnet has two planes facing each other and has two planes facing each other.
The electric machine according to any one of claims 1 to 11, wherein the surface of the permanent magnet on which the pole of the magnetic pole is formed is one of the planes.
前記永久磁石は、互いに対向する2つの円筒面を有し、
前記円筒面は、前記永久磁石から前記電機子に向かう方向と前記移動方向とを含む断面において、前記永久磁石から前記電機子に向かう方向に凸となり、
前記永久磁石において前記磁極の前記極が形成される面は、一方の前記円筒面である請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の電気機械。
The permanent magnet has two cylindrical surfaces facing each other.
The cylindrical surface is convex in the direction from the permanent magnet to the armature in a cross section including the direction from the permanent magnet toward the armature and the moving direction.
The electric machine according to any one of claims 1 to 11, wherein the surface of the permanent magnet on which the pole of the magnetic pole is formed is one of the cylindrical surfaces.
前記界磁鉄心は、前記永久磁石から前記電機子に向かう方向と前記移動方向とに垂直な方向において、一部の範囲に配置された第1領域と、前記第1領域の範囲と異なる範囲に配置された第2領域とを有し、
前記第1領域には、前記穴部が配置され、
前記第2領域には、前記凹部が配置されている請求項7に記載の電気機械。
The field core has a first region arranged in a partial range and a range different from the range of the first region in the direction from the permanent magnet toward the armature and the direction perpendicular to the moving direction. It has a second area arranged and
The hole is arranged in the first region.
The electric machine according to claim 7, wherein the recess is arranged in the second region.
前記界磁鉄心は、前記永久磁石から前記電機子に向かう方向と前記移動方向とに垂直な方向において、一部の範囲に配置された第1領域と、前記第1領域の範囲と異なる範囲に配置された第2領域とを有し、
前記第1領域には、前記穴部が配置され、
前記第2領域には、前記電機子側界磁鉄心部における前記隣接面の位置において、前記磁石挿入穴から前記仮想面まで前記界磁鉄心が存在する請求項8に記載の電気機械。
The field core has a first region arranged in a partial range and a range different from the range of the first region in the direction from the permanent magnet toward the armature and the direction perpendicular to the moving direction. It has a second area arranged and
The hole is arranged in the first region.
The electric machine according to claim 8, wherein in the second region, the field core exists from the magnet insertion hole to the virtual surface at the position of the adjacent surface in the armature side field core portion.
前記界磁は、軸を中心として前記移動方向に前記電機子に対して相対的に回転移動する請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の電気機械。 The electric machine according to any one of claims 1 to 15, wherein the field is rotationally moved relative to the armature in the moving direction about an axis. 前記界磁は、前記移動方向に前記電機子に対して相対的に直線移動する請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の電気機械。 The electric machine according to any one of claims 1 to 15, wherein the field moves linearly with respect to the armature in the moving direction.
JP2018198946A 2018-10-23 2018-10-23 Electric machine Pending JP2022036348A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018198946A JP2022036348A (en) 2018-10-23 2018-10-23 Electric machine
PCT/JP2019/031193 WO2020084871A1 (en) 2018-10-23 2019-08-07 Electrical machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018198946A JP2022036348A (en) 2018-10-23 2018-10-23 Electric machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022036348A true JP2022036348A (en) 2022-03-08

Family

ID=70330468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018198946A Pending JP2022036348A (en) 2018-10-23 2018-10-23 Electric machine

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2022036348A (en)
WO (1) WO2020084871A1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000134891A (en) * 1998-10-28 2000-05-12 Okuma Corp Synchronous motor and controller therefor
JP2007143331A (en) * 2005-11-21 2007-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Permanent-magnet-embedded rotor
JP2010246185A (en) * 2009-04-01 2010-10-28 Honda Motor Co Ltd Rotor and motor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020084871A1 (en) 2020-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5318758B2 (en) Ring coil motor
US11456633B2 (en) Permanent magnet rotating electric machine
US7781931B2 (en) Switched reluctance motor
CN111052574B (en) Electromagnetic device
US4237396A (en) Electromagnetic machines with permanent magnet excitation
US20180034332A1 (en) Rotary electric machine
JP6048191B2 (en) Multi-gap rotating electric machine
WO2014115436A1 (en) Permanent-magnet-type rotating electric mechanism
EP3540917B1 (en) Rotary electric machine
JP6432016B2 (en) Rotating electrical machine
US5438227A (en) Linear pulse motor
CN113853724A (en) Four-pole synchronous reluctance motor
JP2008067561A (en) Permanent-magnet electromotor
JP2005328679A (en) Permanent magnet reluctance type rotating electric machine
US20080290754A1 (en) AC Motor
RU2599056C1 (en) High-speed multi-phase synchronous generator
JP5041415B2 (en) Axial gap type motor
JP2019161828A (en) Rotary electric machine
CN111466066A (en) Rotating electrical machine
JP2022036348A (en) Electric machine
KR102652587B1 (en) rotating electric machine
JP2006217764A (en) Axial gap rotating electric machine
WO2022219923A1 (en) Rotor and electric motor
EP4068573A1 (en) A cogging electric machine and a method of operating the cogging electric machine
WO2023276512A1 (en) Rotor and method for manufacturing same, and electric motor