JP2023035442A - Embedded magnet-type rotor and rotary electric machine - Google Patents

Embedded magnet-type rotor and rotary electric machine Download PDF

Info

Publication number
JP2023035442A
JP2023035442A JP2021142293A JP2021142293A JP2023035442A JP 2023035442 A JP2023035442 A JP 2023035442A JP 2021142293 A JP2021142293 A JP 2021142293A JP 2021142293 A JP2021142293 A JP 2021142293A JP 2023035442 A JP2023035442 A JP 2023035442A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnet
magnetic pole
rotor
magnetic
angle
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
JP2021142293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
大真 増子
Hiromasa MASHIKO
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.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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 Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP2021142293A priority Critical patent/JP2023035442A/en
Publication of JP2023035442A publication Critical patent/JP2023035442A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

To provide an embedded magnet-type rotor applying three magnets to one magnetic pole for improving the maximum torque of a rotary electric machine and reducing manufacturing costs.SOLUTION: In an embedded magnet-type rotor in which a plurality of magnetic poles are formed in a circumferential direction of an iron core, each magnetic pole includes a first magnet arranged at the magnetic pole center, a second magnetic arranged on the reversed side of the rotor so as to be inclined with respect to the magnetic pole center, and a third magnetic arranged on the forward side of the rotor so as to be inclined with respect to the magnetic pole center. The first magnet, the second magnet, and the third magnet have the same shape, the second magnet and the third magnet are arranged asymmetrically with respect to the magnetic pole center, and an angle θ1 formed between the magnetic pole center and the magnetic pole surface of the first magnetic, an angle θ2 formed between the magnetic pole center and the magnetic pole surface of the second magnetic, and an angle θ3 formed between the magnetic pole center and the magnetic pole surface of the third magnetic fulfill the relation of θ3>θ2>1/2(θ1).SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、埋込磁石型回転子および回転電機に関する。 The present invention relates to an embedded magnet rotor and a rotating electric machine.

従来から、回転電機の最大トルクを向上させるために、埋込磁石型回転子の1磁極に2つの磁石を配置するとともに、磁極中心に対して磁石を非対称に配置する構成が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。また、特許文献2では、回転電機の製造コストを抑制するために、1磁極に同一形状かつ同一寸法の2つの磁石を適用することも提案されている。 Conventionally, in order to improve the maximum torque of a rotating electric machine, a configuration is known in which two magnets are arranged in one magnetic pole of an embedded magnet rotor and the magnets are arranged asymmetrically with respect to the magnetic pole center ( For example, see Patent Documents 1 and 2). In addition, Patent Document 2 proposes applying two magnets having the same shape and the same size to one magnetic pole in order to reduce the manufacturing cost of a rotating electric machine.

特開2019-201479号公報JP 2019-201479 A 特開2019-50689号公報JP 2019-50689 A

しかし、上記の特許文献には、1磁極に3つの磁石を適用する場合の磁石の配置については考慮されていない。また、1磁極に3つの磁石を適用する場合においても、製造時のコストの抑制を図ることが好ましい。 However, the above patent documents do not take into consideration the arrangement of the magnets when three magnets are applied to one magnetic pole. Moreover, even when three magnets are applied to one magnetic pole, it is preferable to reduce the manufacturing cost.

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであって、1磁極に3つの磁石を適用する埋込磁石型回転子において、回転電機の最大トルクを向上させるとともに、製造時のコストを抑制することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an embedded magnet rotor in which three magnets are applied to one magnetic pole to improve the maximum torque of a rotating electric machine and to reduce manufacturing costs. intended to

本発明の一態様は、鉄心の周方向に磁極を複数形成した埋込磁石型回転子である。各々の磁極は、磁極中心に配置される第1磁石と、磁極中心に対して傾斜して回転子反転側に配置される第2磁石と、磁極中心に対して傾斜して回転子正転側に配置される第3磁石と、を備える。第1磁石、第2磁石および第3磁石は、同一形状であり、第2磁石および第3磁石は、磁極中心に対して非対称に配置され、磁極中心と第1磁石の磁極面のなす角度θ1、磁極中心と第2磁石の磁極面のなす角度θ2、磁極中心と第3磁石の磁極面のなす角度θ3は、θ3>θ2>1/2(θ1)の関係を満たす。 One aspect of the present invention is an embedded magnet rotor in which a plurality of magnetic poles are formed in the circumferential direction of an iron core. Each magnetic pole consists of a first magnet arranged at the center of the magnetic pole, a second magnet arranged at an angle to the center of the magnetic pole on the reverse rotation side of the rotor, and an angle at the forward rotation side of the rotor inclined with respect to the center of the magnetic pole. and a third magnet positioned in the . The first magnet, the second magnet and the third magnet have the same shape, the second magnet and the third magnet are arranged asymmetrically with respect to the magnetic pole center, and the angle between the magnetic pole center and the magnetic pole face of the first magnet is θ1 , the angle θ2 formed between the magnetic pole center and the magnetic pole surface of the second magnet, and the angle θ3 formed between the magnetic pole center and the magnetic pole surface of the third magnet satisfy the relationship θ3>θ2>1/2 (θ1).

上記の埋込磁石型回転子において、第2磁石および第3磁石は、磁極中心を隔てて、鉄心の外周側に近づくにつれて互いの間隔が広がるパターンで配置されていてもよい。
上記の埋込磁石型回転子において、第1磁石の磁極面は、磁極中心と直交する線に対して傾いていてもよい。
上記の埋込磁石型回転子において、鉄心は、第1磁石の内周側で、かつ第2磁石および第3磁石の間に磁気遮断部をさらに有していてもよい。
上記の埋込磁石型回転子において、角度θ1は93°であってもよく、角度θ2は48°であってもよく、角度θ3は52°であってもよい。
また、本発明の他の態様に係る回転電機は、固定子と、上記の埋込磁石型回転子とを備える。
In the embedded magnet rotor described above, the second magnets and the third magnets may be arranged in a pattern in which the distance between the second magnets and the third magnets increases toward the outer circumference of the iron core, with the magnetic pole center separated.
In the embedded magnet rotor described above, the magnetic pole faces of the first magnets may be inclined with respect to a line orthogonal to the magnetic pole center.
In the embedded magnet rotor described above, the iron core may further have a magnetic shielding portion on the inner peripheral side of the first magnet and between the second magnet and the third magnet.
In the embedded magnet rotor described above, the angle θ1 may be 93°, the angle θ2 may be 48°, and the angle θ3 may be 52°.
A rotating electric machine according to another aspect of the present invention includes a stator and the embedded magnet rotor described above.

本発明の一態様によれば、1磁極に3つの磁石を適用する埋込磁石型回転子において、回転電機の最大トルクを向上させるとともに、製造時のコストを抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, in an embedded magnet rotor in which three magnets are applied to one magnetic pole, it is possible to improve the maximum torque of a rotating electrical machine and to reduce manufacturing costs.

第1実施形態の回転電機の横断面図である。1 is a cross-sectional view of a rotary electric machine according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態における1磁極分のロータの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the rotor for 1 magnetic pole in 1st Embodiment. 比較例1の1磁極分のロータの構成例を示す図である。5 is a diagram showing a configuration example of a rotor for one magnetic pole in Comparative Example 1; FIG. 第1実施形態および比較例1のトルクの変化率を示すグラフである。4 is a graph showing torque change rates of the first embodiment and Comparative Example 1. FIG. 第2実施形態における1磁極分のロータの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the rotor for 1 magnetic pole in 2nd Embodiment. 比較例2の1磁極分のロータの構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a rotor for one magnetic pole in Comparative Example 2; 第2実施形態および比較例2のトルクの変化率を示すグラフである。9 is a graph showing torque change rates of the second embodiment and comparative example 2. FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In order to facilitate the understanding of the description in the embodiments, structures and elements other than the main part of the present invention will be described with simplification or omission. Moreover, in the drawings, the same reference numerals are given to the same elements. It should be noted that the shape, dimensions, etc. of each element shown in the drawings are schematically shown, and do not represent the actual shape, dimensions, etc.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の回転電機における回転軸Axに直交する方向の横断面を示す断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross-section in a direction orthogonal to the rotation axis Ax in the rotating electrical machine of the first embodiment.

図1に示す回転電機1は、インナーロータ型モータであり、埋込磁石型回転子の一例であるロータ2と、ロータ2の外周に配置される円筒形状のステータ3とを有する。図1において、回転電機1の回転軸Axの延長方向は紙面垂直方向である。また、回転電機1は、左回り方向を正転方向とする。 A rotary electric machine 1 shown in FIG. 1 is an inner rotor type motor, and has a rotor 2 which is an example of an embedded magnet type rotor, and a cylindrical stator 3 arranged on the outer circumference of the rotor 2 . In FIG. 1, the extension direction of the rotation axis Ax of the rotary electric machine 1 is the direction perpendicular to the paper surface. Further, the rotation electric machine 1 assumes that the counterclockwise direction is the forward rotation direction.

ロータ2の外周には、エアギャップを隔ててステータ3が配置される。回転電機1においては、コイルの電流制御によりステータ3の磁界を順番に切り替えることで、ロータ2の磁界との吸引力または反発力により、回転軸Axを中心としてロータ2が回転する。 A stator 3 is arranged on the outer circumference of the rotor 2 with an air gap therebetween. In the rotating electric machine 1 , the magnetic field of the stator 3 is switched in order by current control of the coil, so that the rotor 2 rotates about the rotation axis Ax due to the attractive force or repulsive force with the magnetic field of the rotor 2 .

ステータ3は、回転軸Axを中心とする中央の空間部分にロータ2を収容する。ステータ3の内周側には、それぞれ回転軸Axに向けて径方向内側に突出するティース3aが周方向に等間隔をおいて複数並んで設けられている。隣り合うティース3aの間の空間は、それぞれスロット3bを形成する。スロット3bには、ロータ2の外周に沿って図示しないステータコイルが装着される。 The stator 3 accommodates the rotor 2 in a central space portion centered on the rotation axis Ax. On the inner peripheral side of the stator 3, a plurality of teeth 3a protruding inward in the radial direction toward the rotation axis Ax are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Spaces between adjacent teeth 3a form slots 3b, respectively. A stator coil (not shown) is mounted along the outer circumference of the rotor 2 in the slot 3b.

ロータ2は、鉄心4と、シャフト5と、永久磁石6を有する。
ロータ2の鉄心4は、例えば、打ち抜き加工された珪素鋼板を軸方向に積層して形成される円筒状の部材である。鉄心4を構成する個々の珪素鋼板の間には絶縁性接着剤が介在しており、個々の珪素鋼板は互いに絶縁状態にある。そして、鉄心4の軸心部には、回転軸Axに沿ってシャフト5が嵌入されている。回転電機1において、シャフト5は軸受(不図示)により回転自在に支持されている。
The rotor 2 has an iron core 4 , a shaft 5 and permanent magnets 6 .
The iron core 4 of the rotor 2 is, for example, a cylindrical member formed by stacking stamped silicon steel plates in the axial direction. An insulating adhesive is interposed between the individual silicon steel plates forming iron core 4, and the individual silicon steel plates are insulated from each other. A shaft 5 is fitted in the axial center portion of the iron core 4 along the rotation axis Ax. In the rotary electric machine 1, the shaft 5 is rotatably supported by bearings (not shown).

第1実施形態のロータ2は8極ロータであり、ロータ2の鉄心4には、周方向に沿って等間隔に8つの磁極が構成されるように所定の配列で複数の永久磁石6が配置される。なお、ロータ2において周方向に隣り合う磁極は、それぞれ逆の極性となるように永久磁石6が配置される。 The rotor 2 of the first embodiment is an eight-pole rotor, and a plurality of permanent magnets 6 are arranged in a predetermined arrangement in the iron core 4 of the rotor 2 so that eight magnetic poles are formed at equal intervals along the circumferential direction. be done. The permanent magnets 6 are arranged such that magnetic poles adjacent to each other in the rotor 2 have opposite polarities.

図2は、第1実施形態における1磁極分のロータ2の構成例を示す図である。
鉄心4の1磁極において、図1のロータ2の軸心(回転軸Ax)と、マグネットトルクを生成する磁極中心を結ぶ軸がd-q軸座標のd軸となる。また、上記のd軸と電気角で直交する軸がd-q軸座標のq軸となる。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the rotor 2 for one magnetic pole in the first embodiment.
In one magnetic pole of the iron core 4, the axis connecting the axial center (rotating axis Ax) of the rotor 2 in FIG. 1 and the magnetic pole center that generates magnet torque is the d-axis of the dq axis coordinates. Also, the axis orthogonal to the d-axis at an electrical angle is the q-axis of the dq-axis coordinates.

鉄心4のd軸上には、第1磁石孔11と、空隙部14が形成されている。また、鉄心4には、第2磁石孔12および第3磁石孔13が形成されている。第2磁石孔12および第3磁石孔13は、d軸および空隙部14を隔てて対向し、鉄心4の外周に近づくにつれて互いの間隔が広がるパターンで鉄心4に形成されている。 A first magnet hole 11 and an air gap 14 are formed on the d-axis of the iron core 4 . A second magnet hole 12 and a third magnet hole 13 are formed in the iron core 4 . The second magnet hole 12 and the third magnet hole 13 face each other across the d-axis and the air gap 14, and are formed in the iron core 4 in a pattern in which the distance between them increases as the outer circumference of the iron core 4 is approached.

第1磁石孔11、第2磁石孔12、第3磁石孔13および空隙部14は、回転軸Axの延長方向と平行に鉄心4を貫通して形成されている。また、第1磁石孔11、第2磁石孔12および第3磁石孔13には、同一形状の永久磁石6がそれぞれ嵌入される。 The first magnet hole 11, the second magnet hole 12, the third magnet hole 13, and the air gap 14 are formed through the iron core 4 in parallel with the extension direction of the rotation axis Ax. Permanent magnets 6 having the same shape are fitted in the first magnet hole 11, the second magnet hole 12 and the third magnet hole 13, respectively.

各々の永久磁石6は、長手方向(回転軸Axの延長方向と平行な方向)の寸法が鉄心4の長手方向寸法とほぼ同一である矩形のブロック状に形成される。また、永久磁石6は、回転軸Axと直交する平面において長辺と直交する方向に磁化されている。そして、同一磁極における各々の永久磁石6は、外周側に臨む磁極面がいずれも同一の磁気極性(S極またはN極)に揃えられている。 Each permanent magnet 6 is formed in the shape of a rectangular block whose longitudinal dimension (direction parallel to the extension direction of the rotation axis Ax) is substantially the same as the longitudinal dimension of the iron core 4 . Also, the permanent magnet 6 is magnetized in a direction perpendicular to the long side on a plane perpendicular to the rotation axis Ax. Each permanent magnet 6 having the same magnetic pole has the same magnetic pole (S pole or N pole) on the magnetic pole surface facing the outer peripheral side.

第1磁石孔11は、鉄心4の外周近傍に形成され、回転軸Axと直交する平面においてd軸と交差する方向に長辺が延長している。第1磁石孔11は、永久磁石6が嵌入される磁石配置部11aと、磁石配置部11aの両側に形成されるフラックスバリア部11bとを有している。磁石配置部11aに嵌入される永久磁石6は、第1磁石の一例である。なお、磁極に形成されるフラックスバリア部は、磁束の流れを円滑化してトルクの向上や磁石の損失を低減する機能を担う。 The first magnet hole 11 is formed near the outer periphery of the iron core 4 and has a long side extending in a direction intersecting the d-axis on a plane perpendicular to the rotation axis Ax. The first magnet hole 11 has a magnet placement portion 11a into which the permanent magnet 6 is fitted, and flux barrier portions 11b formed on both sides of the magnet placement portion 11a. The permanent magnet 6 inserted into the magnet placement portion 11a is an example of a first magnet. The flux barrier formed in the magnetic pole has the function of smoothing the flow of magnetic flux to improve torque and reduce magnet loss.

本実施形態において、第1磁石孔11における磁石配置部11aの長辺は、d軸に直交する線に対して傾いている。換言すれば、d軸に対して磁石配置部11aの長辺(第1磁石の磁極面)がなす角度θ1は、90°からずれている。例えば、角度θ1は機械角で93°である。 In this embodiment, the long side of the magnet placement portion 11a in the first magnet hole 11 is inclined with respect to a line perpendicular to the d-axis. In other words, the angle θ1 formed by the long side of the magnet placement portion 11a (the magnetic pole surface of the first magnet) with respect to the d-axis is deviated from 90°. For example, the angle θ1 is 93° in mechanical angle.

第2磁石孔12は、図2中右側に位置し、回転軸Axと直交する平面においてd軸に対して長辺が斜めに延びている。第2磁石孔12は、永久磁石6が嵌入される磁石配置部12aと、磁石配置部12aの両側に形成されるフラックスバリア部12bとを有している。磁石配置部12aに嵌入される永久磁石6は、第2磁石の一例である。第2磁石孔12において、d軸に対して磁石配置部12aの長辺(第2磁石の磁極面)がなす角度θ2は、例えば機械角で48°である。 The second magnet hole 12 is located on the right side in FIG. 2 and has a long side obliquely extending with respect to the d-axis on a plane perpendicular to the rotation axis Ax. The second magnet hole 12 has a magnet placement portion 12a into which the permanent magnet 6 is fitted, and flux barrier portions 12b formed on both sides of the magnet placement portion 12a. The permanent magnet 6 inserted into the magnet placement portion 12a is an example of a second magnet. In the second magnet hole 12, the angle θ2 formed by the long side of the magnet placement portion 12a (the magnetic pole surface of the second magnet) with respect to the d-axis is, for example, 48° in mechanical angle.

第3磁石孔13は、図2中左側に位置し、回転軸Axと直交する平面においてd軸に対して長辺が斜めに延びている。第3磁石孔13は、永久磁石6が嵌入される磁石配置部13aと、磁石配置部13aの両側に形成されるフラックスバリア部13bとを有している。磁石配置部13aに嵌入される永久磁石6は、第3磁石の一例である。第3磁石孔13において、d軸に対して磁石配置部13aの長辺(第3磁石の磁極面)がなす角度θ3は、例えば機械角で52°である。 The third magnet hole 13 is located on the left side in FIG. 2 and has a long side obliquely extending with respect to the d-axis on a plane orthogonal to the rotation axis Ax. The third magnet hole 13 has a magnet placement portion 13a into which the permanent magnet 6 is fitted, and flux barrier portions 13b formed on both sides of the magnet placement portion 13a. The permanent magnet 6 inserted into the magnet arrangement portion 13a is an example of a third magnet. In the third magnet hole 13, the angle θ3 formed by the long side of the magnet placement portion 13a (the magnetic pole surface of the third magnet) with respect to the d-axis is, for example, 52° in mechanical angle.

上記のように、第2磁石孔12における角度θ2と、第3磁石孔13における角度θ3は異なっており、第2磁石孔12の永久磁石6と第3磁石孔13の永久磁石6はd軸を基準として非対称に配置されている。 As described above, the angle θ2 at the second magnet hole 12 and the angle θ3 at the third magnet hole 13 are different, and the permanent magnets 6 in the second magnet hole 12 and the permanent magnets 6 in the third magnet hole 13 are positioned on the d-axis. are arranged asymmetrically with respect to

第1実施形態では、回転電機1の正転側に位置する第3磁石孔13の永久磁石6に比べ、反転側に位置する第2磁石孔12の永久磁石6は、d軸に対する長辺の角度θ(つまり、d軸に対する傾き)が小さくなっている(θ3>θ2)。より具体的には、角度θ1、θ2、θ3がθ3>θ2>1/2(θ1)の関係を満たす条件で、1磁極に3つの永久磁石6が配置されている。 In the first embodiment, compared to the permanent magnets 6 in the third magnet hole 13 located on the forward rotation side of the rotary electric machine 1, the permanent magnets 6 in the second magnet hole 12 located on the reverse side have a long side with respect to the d-axis. The angle θ (that is, the inclination with respect to the d-axis) is small (θ3>θ2). More specifically, three permanent magnets 6 are arranged in one magnetic pole under the condition that the angles θ1, θ2, and θ3 satisfy the relationship θ3>θ2>1/2 (θ1).

また、空隙部14は、第1磁石孔11よりも鉄心4の内周側に形成され、第2磁石孔12および第3磁石孔13に挟まれて配置されている。空隙部14は、回転軸Axと直交する平面での断面形状が矩形状をなし、その短辺は、第2磁石孔12の内周側のフラックスバリア部12bと、第3磁石孔13の内周側のフラックスバリア部13bにそれぞれ臨んでいる。空隙部14は、第1磁石孔11に嵌入された永久磁石6からロータ2の内側に漏れ出す磁束を抑制する機能を担う。 Further, the air gap 14 is formed on the inner peripheral side of the iron core 4 relative to the first magnet hole 11 and is sandwiched between the second magnet hole 12 and the third magnet hole 13 . The air gap 14 has a rectangular cross-sectional shape on a plane orthogonal to the rotation axis Ax, and its short sides are the flux barrier portion 12 b on the inner peripheral side of the second magnet hole 12 and the inner circumference of the third magnet hole 13 . They face the flux barrier portion 13b on the circumferential side, respectively. The air gap 14 has a function of suppressing magnetic flux leaking from the permanent magnet 6 inserted into the first magnet hole 11 to the inside of the rotor 2 .

空隙部14および上記の各フラックスバリア部はいずれも孔(空間)であり、鉄心4に比べて透磁率が極めて小さくて磁束が通り難くなるので、磁気遮断部として機能する。なお、これらの空隙部14やフラックスバリア部内に、非磁性で透磁率の低い金属(例えば、アルミニウムや真鍮など)や、接着剤、ワニス、樹脂等を充填した場合も、それぞれ磁気遮断部として機能する。 Both the air gap 14 and the above flux barrier portions are holes (spaces), and have extremely low magnetic permeability compared to the iron core 4, making it difficult for magnetic flux to pass through them, so they function as magnetic shielding portions. It should be noted that even if the space 14 and the flux barrier portion are filled with a non-magnetic and low magnetic permeability metal (for example, aluminum, brass, etc.), an adhesive, a varnish, a resin, etc., they function as magnetic shielding portions. do.

以下、第1実施形態の作用を述べる。
第1実施形態のロータ2の磁極は、d軸に配置される第1磁石孔11の第1磁石と、d軸に対して傾斜して反転側に配置される第2磁石孔12の第2磁石と、d軸に対して傾斜して正転側に配置される第3磁石孔13の第3磁石とを備える。第2磁石および第3磁石は、d軸に対して非対称に配置され、d軸と第1磁石の磁極面のなす角度θ1、d軸と第2磁石の磁極面のなす角度θ2、d軸と第3磁石の磁極面のなす角度θ3は、θ3>θ2>1/2(θ1)の関係を満たす。
The operation of the first embodiment will be described below.
The magnetic poles of the rotor 2 of the first embodiment are the first magnet of the first magnet hole 11 arranged on the d-axis and the second magnet of the second magnet hole 12 inclined to the d-axis and arranged on the reverse side. and a third magnet in a third magnet hole 13 arranged on the forward rotation side while being inclined with respect to the d-axis. The second magnet and the third magnet are arranged asymmetrically with respect to the d-axis. The angle θ3 formed by the magnetic pole faces of the third magnet satisfies the relationship θ3>θ2>1/2 (θ1).

第1実施形態のロータ2では、第2磁石の磁極面のd軸に対する傾きが第3磁石よりも小さくなるように、第2磁石および第3磁石がd軸に対して非対称に配置されている。これにより、回転電機1の正転時においてマグネットトルクの最大となる電流位相が、リラクタンストルクの最大となる電流位相側にずれる。したがって、第1実施形態によれば、回転電機1の正転時の最大トルクを向上させることができる。例えば、第1実施形態の回転電機1を電動車両に搭載する場合、電動車両の前進側の最大トルクの向上により電動車両の性能向上を図ることができる。 In the rotor 2 of the first embodiment, the second magnet and the third magnet are arranged asymmetrically with respect to the d-axis so that the inclination of the magnetic pole surface of the second magnet with respect to the d-axis is smaller than that of the third magnet. . As a result, the current phase at which the magnet torque is maximized during forward rotation of the rotary electric machine 1 shifts toward the current phase at which the reluctance torque is maximized. Therefore, according to the first embodiment, the maximum torque during forward rotation of the rotary electric machine 1 can be improved. For example, when the rotary electric machine 1 of the first embodiment is installed in an electric vehicle, the performance of the electric vehicle can be improved by improving the maximum torque on the forward side of the electric vehicle.

また、第1実施形態のロータ2では、1磁極に使用される3つの永久磁石6(第1磁石、第2磁石、第3磁石)はいずれも同一形状である。したがって、第1実施形態では複数種類の永久磁石6を準備しなくてもよいので、永久磁石6の金型代の低減により製造コストを抑制できる。また、第1実施形態では複数種類の永久磁石6を使用する場合に比べ、磁石のサイズや重量のばらつきによる遠心力の増加を抑制することもできる。 Further, in the rotor 2 of the first embodiment, the three permanent magnets 6 (first magnet, second magnet, and third magnet) used for one magnetic pole all have the same shape. Therefore, in the first embodiment, since it is not necessary to prepare a plurality of types of permanent magnets 6, it is possible to suppress the manufacturing cost by reducing the mold cost of the permanent magnets 6. FIG. Further, in the first embodiment, compared to the case of using a plurality of types of permanent magnets 6, it is possible to suppress an increase in centrifugal force due to variations in magnet size and weight.

次に、第1実施形態の構成に基づくトルクの変化率について説明する。
図3は、第1実施形態に対する比較例1のロータ2の構成例を示す図である。比較例1のロータ2はd軸を中心に線対称のパターンをなしており、d軸を中心として鉄心4aに永久磁石6が線対称に配置されている点で、図2に示す第1実施形態の構成と相違する。つまり、図3の比較例1の場合、角度θ1’は機械角で90°である。また、角度θ2’、θ3’は互いに等しい(θ2’=θ3’)。
Next, the torque change rate based on the configuration of the first embodiment will be described.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the rotor 2 of Comparative Example 1 with respect to the first embodiment. The rotor 2 of Comparative Example 1 has a line-symmetrical pattern about the d-axis, and the permanent magnets 6 are arranged line-symmetrically about the d-axis in the iron core 4a. It differs from the composition of the form. That is, in the case of Comparative Example 1 in FIG. 3, the angle θ1′ is 90° in mechanical angle. Also, the angles θ2′ and θ3′ are equal to each other (θ2′=θ3′).

図4は、第1実施形態および比較例1のトルクの変化率を示すグラフである。図4の横軸は電流位相[degree]を示す。図4の左側の縦軸はトルク[%]を示し、図4の右側の縦軸は、比較例1に対する第1実施形態のトルクの変化率を示す。
図4に示すように、第1実施形態の構成におけるトルクは、比較例1と比べて最大トルク(図4の電流位相30度のとき)が大きくなり、比較例1からの変化率は最大トルク側が約1.02となることが分かる。
FIG. 4 is a graph showing torque change rates of the first embodiment and the first comparative example. The horizontal axis of FIG. 4 indicates the current phase [degree]. The vertical axis on the left side of FIG. 4 indicates torque [%], and the vertical axis on the right side of FIG.
As shown in FIG. 4, the torque in the configuration of the first embodiment has a larger maximum torque (when the current phase is 30 degrees in FIG. 4) than in Comparative Example 1, and the rate of change from Comparative Example 1 is the maximum torque side is about 1.02.

<第2実施形態>
図5は、第2実施形態における1磁極分のロータ2の構成例を示す図である。なお、以下の説明において、第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付して重複説明を省略する。
<Second embodiment>
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the rotor 2 for one magnetic pole in the second embodiment. In addition, in the following description, the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and overlapping descriptions will be omitted.

第2実施形態のロータ2は、第1実施形態の変形例であり、鉄心4のd軸上に空隙部14を形成せずに、第2磁石孔12および第3磁石孔13のフラックスバリア部によって第1磁石孔11の内周側に磁気遮断部を形成する例である。 The rotor 2 of the second embodiment is a modification of the first embodiment. This is an example in which a magnetic shielding portion is formed on the inner peripheral side of the first magnet hole 11 by .

具体的に、第2実施形態のロータ2では、第2磁石孔12の内周側のフラックスバリア部12b1と、第3磁石孔13の内周側のフラックスバリア部13b1がそれぞれd軸に向けて内周側に延びている。そして、フラックスバリア部12b1とフラックスバリア部13b1は、d軸を隔てて互いに先端が対向するパターンをなしている。なお、第2実施形態での永久磁石6は、第1実施形態と同様にd軸を基準として非対称に配置され、角度θ1、θ2、θ3の値はそれぞれ第1実施形態と同様である。 Specifically, in the rotor 2 of the second embodiment, the flux barrier portion 12b1 on the inner peripheral side of the second magnet hole 12 and the flux barrier portion 13b1 on the inner peripheral side of the third magnet hole 13 are directed toward the d-axis. It extends inward. The flux barrier portion 12b1 and the flux barrier portion 13b1 form a pattern in which the tips are opposed to each other across the d-axis. Note that the permanent magnets 6 in the second embodiment are arranged asymmetrically with respect to the d-axis as in the first embodiment, and the values of the angles θ1, θ2, and θ3 are the same as in the first embodiment.

次に、第2実施形態の構成に基づくトルクの変化率について説明する。
図6は、第2実施形態に対する比較例2のロータ2の構成例を示す図である。比較例2のロータ2はd軸を中心に線対称のパターンをなしており、d軸を中心として鉄心4aに永久磁石6が線対称に配置されている点で、図5に示す第2実施形態の構成と相違する。つまり、図6の比較例2の場合、角度θ1’は機械角で90°である。また、角度θ2’、θ3’は互いに等しい(θ2’=θ3’)。
Next, the torque change rate based on the configuration of the second embodiment will be described.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the rotor 2 of Comparative Example 2 with respect to the second embodiment. The rotor 2 of Comparative Example 2 has a line-symmetrical pattern about the d-axis, and the permanent magnets 6 are arranged line-symmetrically about the d-axis. It differs from the composition of the form. That is, in the case of Comparative Example 2 in FIG. 6, the angle θ1′ is 90° in mechanical angle. Also, the angles θ2′ and θ3′ are equal to each other (θ2′=θ3′).

図7は、第2実施形態および比較例2のトルクの変化率を示すグラフである。図7の縦軸および横軸は図4のグラフと同様である。
図7に示すように、第2実施形態の構成におけるトルクは、比較例2と比べて最大トルク(図7の電流位相30度のとき)が大きくなり、比較例2からの変化率は最大トルク側が約1.01となることが分かる。以上のように、第2実施形態においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
FIG. 7 is a graph showing torque change rates of the second embodiment and the second comparative example. The vertical and horizontal axes of FIG. 7 are the same as those of the graph of FIG.
As shown in FIG. 7, the torque in the configuration of the second embodiment has a larger maximum torque (when the current phase is 30 degrees in FIG. 7) than in Comparative Example 2, and the rate of change from Comparative Example 2 is the maximum torque side is about 1.01. As described above, the same effect as in the first embodiment can be obtained in the second embodiment as well.

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and design changes may be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、本発明における角度θ1、θ2、θ3の値は、θ3>θ2>1/2(θ1)の関係を満たすものであれば、上記の実施形態の値には限定されない。例えば、角度θ1を機械角で90°とし、第1磁石孔11の永久磁石6の長辺がd軸に対して直交する配置としてもよい。 For example, the values of the angles θ1, θ2, and θ3 in the present invention are not limited to the values in the above embodiment as long as they satisfy the relationship θ3>θ2>1/2 (θ1). For example, the angle θ1 may be 90° in mechanical angle, and the long sides of the permanent magnets 6 in the first magnet holes 11 may be perpendicular to the d-axis.

上記の実施形態では8極ロータでの構成例を説明したが、ロータ2の極数は上記の実施形態には限定されない。また、上記の実施形態では、回転電機1の左回り方向を正転方向とする例を説明したが、回転電機1の右回り方向を正転方向としてもよい。なお、右回り方向を正転方向とする場合、ロータ2の磁極のパターンは上記の実施形態から左右が反転した形状となる。 In the above embodiment, a configuration example with an 8-pole rotor has been described, but the number of poles of the rotor 2 is not limited to the above embodiment. Further, in the above embodiment, an example in which the counterclockwise direction of the rotating electrical machine 1 is the forward rotation direction has been described, but the clockwise direction of the rotating electrical machine 1 may be the forward rotation direction. When the clockwise direction is the normal rotation direction, the magnetic pole pattern of the rotor 2 has a shape that is left-right reversed from the above-described embodiment.

また、上記実施形態ではモータの構成例を説明したが、本発明の埋込磁石型回転子は、発電機のロータとして適用されてもよい。また、本発明の埋込磁石型回転子をモータに適用する場合、モータの用途は電動車両に限定されない。 Further, in the above-described embodiment, a configuration example of a motor has been described, but the embedded magnet rotor of the present invention may be applied as a rotor of a generator. Further, when the embedded magnet rotor of the present invention is applied to a motor, the application of the motor is not limited to electric vehicles.

加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 In addition, the embodiments disclosed this time should be considered in all respects to be illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning of equivalents to the scope of the claims.

1…回転電機、2…ロータ、3…ステータ、4…鉄心、5…シャフト、6…永久磁石、11…第1磁石孔、12…第2磁石孔、13…第3磁石孔、14…空隙部、12b1,13b1…フラックスバリア部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Rotary electric machine 2... Rotor 3... Stator 4... Iron core 5... Shaft 6... Permanent magnet 11... First magnet hole 12... Second magnet hole 13... Third magnet hole 14... Gap Part, 12b1, 13b1 ... flux barrier part

Claims (6)

鉄心の周方向に磁極を複数形成した埋込磁石型回転子であって、
各々の前記磁極は、
磁極中心に配置される第1磁石と、前記磁極中心に対して傾斜して回転子反転側に配置される第2磁石と、前記磁極中心に対して傾斜して回転子正転側に配置される第3磁石と、を備え、
前記第1磁石、前記第2磁石および前記第3磁石は、同一形状であり、
前記第2磁石および前記第3磁石は、前記磁極中心に対して非対称に配置され、
前記磁極中心と前記第1磁石の磁極面のなす角度θ1、前記磁極中心と前記第2磁石の磁極面のなす角度θ2、前記磁極中心と前記第3磁石の磁極面のなす角度θ3は、θ3>θ2>1/2(θ1)の関係を満たす
埋込磁石型回転子。
An embedded magnet rotor in which a plurality of magnetic poles are formed in the circumferential direction of an iron core,
each of said magnetic poles comprising:
A first magnet arranged at the magnetic pole center, a second magnet inclined with respect to the magnetic pole center and arranged on the rotor reversal side, and an inclined with respect to the magnetic pole center and arranged on the rotor forward rotation side. a third magnet that
The first magnet, the second magnet and the third magnet have the same shape,
The second magnet and the third magnet are arranged asymmetrically with respect to the magnetic pole center,
The angle θ1 formed between the magnetic pole center and the magnetic pole surface of the first magnet, the angle θ2 formed between the magnetic pole center and the magnetic pole surface of the second magnet, and the angle θ3 formed between the magnetic pole center and the magnetic pole surface of the third magnet are θ3 > θ2 > 1/2 (θ1) is satisfied.
前記第2磁石および前記第3磁石は、前記磁極中心を隔てて、前記鉄心の外周側に近づくにつれて互いの間隔が広がるパターンで配置されている。 The second magnet and the third magnet are arranged in a pattern in which the distance between them widens toward the outer circumference of the iron core with the center of the magnetic pole therebetween. 前記第1磁石の磁極面は、前記磁極中心と直交する線に対して傾いている
請求項1または請求項2に記載の埋込磁石型回転子。
3. The embedded magnet rotor according to claim 1, wherein the magnetic pole faces of the first magnets are inclined with respect to a line orthogonal to the magnetic pole center.
前記鉄心は、前記第1磁石の内周側で、かつ前記第2磁石および前記第3磁石の間に磁気遮断部をさらに有する
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の埋込磁石型回転子。
4. The implant according to any one of claims 1 to 3, wherein the iron core further has a magnetic shielding portion on the inner peripheral side of the first magnet and between the second magnet and the third magnet. Magnetic rotor.
前記角度θ1は93°であり、前記角度θ2は48°であり、前記角度θ3は52°である
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の埋込磁石型回転子。
5. The embedded magnet rotor according to claim 1, wherein the angle .theta.1 is 93.degree., the angle .theta.2 is 48.degree., and the angle .theta.3 is 52.degree.
固定子と、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の埋込磁石型回転子と
を備える回転電機。

a stator;
A rotary electric machine comprising the embedded magnet rotor according to any one of claims 1 to 5.

JP2021142293A 2021-09-01 2021-09-01 Embedded magnet-type rotor and rotary electric machine Pending JP2023035442A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021142293A JP2023035442A (en) 2021-09-01 2021-09-01 Embedded magnet-type rotor and rotary electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021142293A JP2023035442A (en) 2021-09-01 2021-09-01 Embedded magnet-type rotor and rotary electric machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023035442A true JP2023035442A (en) 2023-03-13

Family

ID=85504203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021142293A Pending JP2023035442A (en) 2021-09-01 2021-09-01 Embedded magnet-type rotor and rotary electric machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023035442A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5757281B2 (en) Rotating electrical machine rotor
JP5328821B2 (en) Rotating machine rotor
JP5709907B2 (en) Permanent magnet embedded rotary electric machine for vehicles
JP5353917B2 (en) Rotating machine rotor
JP5962632B2 (en) Rotor for rotating electrical machine and method for manufacturing the same
JP4466681B2 (en) Rotating electric machine rotor and rotating electric machine
JP6879140B2 (en) Rotating machine
JP5372296B2 (en) Permanent magnet type rotating electric machine
JP6385715B2 (en) Rotating electric machine
WO2011001533A1 (en) Permanent magnetic rotating electric machine
JP5910464B2 (en) Rotating electrical machine rotor
CN112055931A (en) Rotor of rotating electric machine
JP7293371B2 (en) Rotor of rotary electric machine
JP2012110227A (en) Pm synchronous motor
JP7166066B2 (en) Rotating electric machine
JP6507956B2 (en) Permanent magnet type rotating electric machine
JPWO2020194390A1 (en) Rotating machine
CN112653267A (en) Motor with asymmetric rotor core
WO2020100675A1 (en) Rotor, and rotary electric machine provided with same
JP2011199946A (en) Permanent magnet embedded rotor for rotary electric machine, and rotary electric machine
JP7314789B2 (en) Embedded magnet rotor and rotating electric machine
JP2023035442A (en) Embedded magnet-type rotor and rotary electric machine
CN109997290B (en) Synchronous reluctance type rotating electric machine
JP7447945B2 (en) rotating electric machine
JP2015070768A (en) Permanent magnet type electric rotating machine