JP4644922B2 - Synchronous motor rotor structure - Google Patents

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JP4644922B2 JP2000290887A JP2000290887A JP4644922B2 JP 4644922 B2 JP4644922 B2 JP 4644922B2 JP 2000290887 A JP2000290887 A JP 2000290887A JP 2000290887 A JP2000290887 A JP 2000290887A JP 4644922 B2 JP4644922 B2 JP 4644922B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石をロータコア中に埋め込んだ同期電動機のロータ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は特開平１１−１９６５５５号公報に記載された従来のロータの構造を示している。このロータ１１１は、回転軸１１６に対して固定された外周面が多角形状の磁性部材１１４と、この多角形状の磁性部材１１４の各辺に対応する外周面に配置された板状の永久磁石１１２と、これら永久磁石１１２の外側に固定された外周が円形状の磁性積層部材１１３と、この磁性積層部材１１３の外周に固定された非磁性材からなる補強部材１１５とからなり、永久磁石１１２と磁性積層部材１１３との隙間に樹脂材１１８を充填してこれらを一体化した構造のものである。このような構造とすることで、大きな遠心力、すなわち高速回転に耐え得る強度をロータ１１に持たせることが可能となる。
【０００３】
また、図１０は特開２０００−１５２５３８号公報に記載された従来の一般的なＩＰＭモータのロータの構造を示している。このロータ１３１は、磁性積層鋼板よりなるロータコア１３２の孔に永久磁石１３３を挿入したものである。永久磁石１３３の端部には、ロータ強度を確保するために磁性鋼板の薄肉部分１３４が確保されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図９に示すロータ１１１では、磁性部材１１４を取り囲むように永久磁石１１２が配置されているため、磁性部材１１４がリラクタンストルクにほとんど寄与しなくなっており、磁石トルクとリラクタンストルクの両方を得ることができるというＩＰＭ（磁石埋め込み）モータの利点を一部阻害することになっている。
【０００５】
これに対し、図１０に示される一般的なＩＰＭモータのロータ１３１では、十分なリラクタンストルクが得られる一方、永久磁石１３３の端部に残る磁性鋼板の薄肉部分１３４を介して漏れ磁束Φｍが発生し、磁石トルクを発生させるために有効な磁束Φが減少するという問題がある。漏れ磁束Φｍの発生を抑制するには薄肉部分１３４の幅を小さくすればよいが、その場合、ロータを高速回転させたときに、永久磁石１３３や磁性鋼板の磁石外側部分１３５に作用する遠心力で薄肉部分１３４が破断する恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮し、永久磁石の内側の磁性部材（ロータコア）によるリラクタンストルクを有効に利用することで、良好な出力−トルク特性を得ることができる同期電動機のロータ構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、外周面に、ロータ中心から所定半径の円弧面と第１磁石当接面とが周方向に交互に形成され、ロータ中心に回転軸が固定される第１ロータコアと、一方の磁極面を前記第１磁石当接面に当接させて配置された永久磁石と、前記所定半径と同一半径の円弧面と第２磁石当接面とを有し、前記第２磁石当接面を前記永久磁石の他方の磁極面に当接させて配置された第２ロータコアと、前記第１ロータコアの円弧面と前記第２ロータコアの円弧面とに当接するようにロータ外周部に配置された非磁性体製の環状の補強部材とを備える。
【０００８】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記第１ロータコアの第１磁石当接面と前記永久磁石の一方の磁極面とが、周方向に係合する形状に形成されていることを要旨とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記第２ロータコアの第２磁石当接面と前記永久磁石の他方の磁極面とが、周方向に係合する形状に形成されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、前記第２ロータコアの円弧面と前記補強部材の前記円弧面との当接面とが、周方向に係合する形状に形成されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、前記第１ロータコアと前記第２ロータコアが、前記回転軸方向に磁性鋼板を積層した構造を有することを要旨とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、上記課題を解決するため、前記磁性鋼板を積層する際のガイドとなる孔が前記第２ロータコアを構成する各磁性鋼板に形成されていることを要旨とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、上記課題を解決するため、前記第２ロータコアを構成する磁性鋼板が、互いに接着されて一体化されていることを要旨とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、永久磁石の内側と外側に位置するロータコアを第１ロータコア及び第２ロータコアとして分離独立させ、内側に位置する第１ロータコアの外周面に円弧面と第１磁石当接面とを交互に形成して、第１ロータコアの第１磁石当接面に永久磁石の一方の磁極面を当接させ、永久磁石の外側に位置する第２ロータコアに形成した第２磁石当接面を永久磁石の他方の磁極面に当接させた構成としているから、永久磁石の内側と外側のロータコアによるリラクタンストルクを有効に活用することができる。また、第１ロータコアの円弧面と第２ロータコアの円弧面とに当接するようにロータ外周部に非磁性体製の環状の補強部材を配置したので、大きな遠心力、すなわち高速回転に耐え得る強度をロータに持たせることができると共に、永久磁石の外部を通る漏れ磁束を減らすことができる。従って、出力−トルク特性の向上を図ることができる。
【００１５】
また、請求項２記載の本発明によれば、第１ロータコアと永久磁石の当接面を周方向に係合する形状に形成しているので、永久磁石の位置決めが簡単にできるようになり、ロータ製作の容易化が図れる。
【００１６】
また、請求項３記載の本発明によれば、第２ロータコアと永久磁石の当接面を周方向に係合する形状に形成しているので、永久磁石の位置決めが簡単にできるようになり、ロータ製作の容易化が図れる。
【００１７】
また、請求項４記載の本発明によれば、第２ロータコアの円弧面と補強部材の当接面を周方向に係合する形状に形成しているので、補強部材に対する第２ロータコアの位置決めが簡単にできるようになり、補強部材に嵌め込みながら第２ロータコアの組み付けを行うことが可能となり、ロータ製作の容易化が図れる。
【００１８】
また、請求項５記載の本発明によれば、第１ロータコアと第２ロータコアを磁性鋼板の積層体として構成したので、第１、第２ロータコアによるリラクタンストルクを有効に活用することができる。
【００１９】
また、請求項６記載の本発明によれば、磁性鋼板を積層する際のガイドとなる孔を第２ロータコアを構成する各磁性鋼板に形成したので、その孔をガイドとして利用することにより、第１ロータコアを簡単に製作することが可能となり、ロータ製作の容易化が図れる。
【００２０】
また、請求項７記載の本発明によれば、第２ロータコアを構成する磁性鋼板を互いに接着することにより一体化したので、第２ロータコアを簡単に製作することが可能とになり、ロータ製作の容易化が図れる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータ１１の構成を示す図である。
【００２３】
ロータ１１は外周方向に設けられているステータ（図示せず）の内部に設けられ、ステータから与えられる回転磁束に対して、各永久磁石１２に反力を発生させ、回転軸１６を中心に回転するように構成されている。隣接する永久磁石１２の磁極は互いに反対向きに設定されている。
【００２４】
このロータ１１では、永久磁石１２は２極対だけ配置されているが、本発明の極数はこれに限るものではない。
【００２５】
このロータ１１は、永久磁石１２と、永久磁石１２の内周側の第１ロータコア１４と、永久磁石１２の外周側の第２ロータコア１３と、ロータ１１の最外周部に配された非磁性体製の環状の補強部材１５とからなり、第１ロータコア１４の中心部に回転軸１６が固定されている。第１ロータコア１４及び第２ロータコア１３は、それぞれ独立した部材として構成されており、各々が、回転軸線方向（紙面に垂直な方向）に多数の磁性鋼板を積層することで構成されている。
【００２６】
永久磁石１２の内側に配された第１ロータコア１４は、外周面に、ロータ中心から所定半径の円弧面１４ａと平坦な第１磁石当接面１４ｂとを周方向に交互に有している。永久磁石１２は、ロータ１１の半径方向両端に両磁極面を持った板状に形成されると共に、板幅方向両端面が第１ロータコア１４の円弧面１４ａと同一半径の円弧面１２ａとして形成されたもので、一方の磁極面を第１磁石当接面１４ｂに当接させた状態で第１ロータコア１４の外周面に配置されている。
【００２７】
第２ロータコア１３は、第１ロータコア１４の円弧面１４ａと同一半径の円弧面１３ａと平坦な第２磁石当接面１３ｂとを有するもので、第２磁石当接面１３ｂを永久磁石１２の他方の磁極面に当接させた状態で、永久磁石１２の外周側に配置されている。そして、非磁性体製の環状の補強部材１５は、第１ロータコア１４の円弧面１４ａと、永久磁石１２の円弧面１２ａと、第２ロータコア１３ａの円弧面１３ａとにそれぞれ当接するようにロータ外周部に配置されている。
【００２８】
この補強部材１５は、例えばケプラーまたはカーボンの帯を巻き付けたり、非磁性ステンレスの円管を嵌合したりすることで構成することができる。
【００２９】
このように、永久磁石１２の内側と外側に位置するロータコアを第１ロータコア１４及び第２ロータコア１３として分離独立させ、内側に位置する第１ロータコア１４の外周面に円弧面１４ａと第１磁石当接面１４ｂとを交互に形成して、第１ロータコア１４の第１磁石当接面１４ｂに永久磁石１２の一方の磁極面を当接させ、永久磁石１２の外側に位置する第２ロータコア１３に形成した第２磁石当接面１３ｂを永久磁石１２の他方の磁極面に当接させ、最外周の環状の補強部材１５を第１ロータコア１４の円弧面１４ａと第２ロータコア１３の円弧面１３ａとに共に当接させているから、永久磁石１２の内側と外側のロータコア１４、１３によるリラクタンストルクを有効に活用することができる。
【００３０】
また、各永久磁石１２の端部に磁性体が存在していないので、永久磁石１２の外部を通る漏れ磁束を減らすことができる。従って、このロータ１１では、出力−トルク特性の向上を図ることができるとともに磁石量の削減に寄与することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータ２１の構成を示す図である。
【００３２】
本実施の形態の特徴は、図２に示すように、図１に示した第１ロータコア１４と永久磁石１２の当接面を、半径方向内方に凹んだ形状に形成することにより、第１ロータコア１４と永久磁石１２とを周方向に係合するように組み合わせたことにある。すなわち、第１ロータコア１４の第１磁石当接面１４ｂを凹面形状に形成し、永久磁石１２の一方の磁極面を凸面形状に形成し、凹面形状と凸面形状を互いに嵌め合わせたことにある。
【００３３】
このようになロータ２１では、第１の実施の形態と同じ効果を発揮するとともに、第１ロータコア１４と永久磁石１２の当接面を周方向に係合する形状に形成したことにより、永久磁石１２の位置決めが容易になる。また、凸形状の大きさによって、永久磁石１２の使用量の調整が容易にできるようになり、出力ートルク特性の向上に寄与することができる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータ３１の構成を示す図である。
【００３５】
本実施の形態の特徴は、図３に示すように、図２に示した永久磁石１２と第２ロータコア１３の当接面を、半径方向内方に凹んだ形状に形成することにより、第２ロータコア１３と永久磁石１２とを周方向に係合するように組み合わせたことにある。すなわち、永久磁石１２の他方の磁極面を凹面形状に形成し、第２ロータコア１３の第２磁石当接面１３ｂを凸面形状に形成し、凹面形状と凸面形状を互いに嵌め合わせたことにある。
【００３６】
このようなロータ３１では、第１の実施の形態と同様の効果を発揮するとともに、第２ロータコア１３と永久磁石１２の当接面を周方向に係合する形状に形成したことにより、永久磁石１２に対する第２ロータコア１３の位置決めが容易になる。また、凸形状の大きさによって、第２ロータコア１３の容量を増やすことが容易にできるようになり、出力−トルク特性の向上に寄与することができる。
【００３７】
（第４の実施の形態）
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータ４１の構成を示す図である。
【００３８】
本実施の形態の特徴は、図４に示すように、図１に示した第１ロータコア１４と永久磁石１２の当接面を、半径方向外方に凸になった形状に形成することにより、第１ロータコア１４と永久磁石１２とを周方向に互いに係合するように組み合わせたことにある。すなわち、第１ロータコア１４の第１磁石当接面１４ｂを凸形状（図示例では第１磁石当接面１４ｂの幅方向中央に凸部を有する形状）に形成し、永久磁石１２の一方の磁極面を凹形状（図示例では一方の磁極面の幅方向中央に凹部を有する形状）に形成し、凸形状と凹形状を互いに嵌め合わせたことにある。
【００３９】
このように、第１ロータコア１４と永久磁石１２の当接面を周方向に係合する形状に形成したことにより、永久磁石１２の位置決めが容易になる。また、凹形状の大きさによって、永久磁石１２の使用量の調整が容易にできるようになり、出力ートルク特性の向上に寄与することができる。
【００４０】
（第５の実施の形態）
図５は、本発明の第５の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータ５１の構成を示す図である。
【００４１】
本実施の形態の特徴は、図５に示すように、図２に示した永久磁石１２と第２ロータコア１３の当接面を、半径方向外方に凸となった形状に形成することにより、第２ロータコア１３と永久磁石１２とを周方向に互いに係合するように組み合わせたことにある。すなわち、永久磁石１２の他方の磁極面を凸形状（図示例では他方の磁極面の幅方向中央に凸部を有する形状）に形成し、第２ロータコア１３の第２磁石当接面１３ｂを凹形状（図示例では第２磁石当接面１３ｂの幅方向中央に凹部を有する形状）に形成し、凸形状と凹形状を互いに嵌め合わせたことにある。
【００４２】
このように、第２ロータコア１３と永久磁石１２の当接面を周方向に係合する形状に形成したことにより、永久磁石１２に対する第２ロータコア１３の位置決めが容易になる。また、凹形状の大きさによって、第２ロータコア１３の容量を減らすことが容易にできるようになり、出力−トルク特性の向上に寄与することができる。
【００４３】
（第６の実施の形態）
図６は、本発明の第６の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータ６１の構成を示す図である。
【００４４】
本実施の形態の特徴は、図６に示すように、図３に示した第２ロータコア１３と補強部材１５の当接面を、半径方向内方に凹んだ形状に形成することにより、第２ロータコア１３と補強部材１５とを周方向に互いに係合するように組み合わせたことにある。すなわち、第２ロータコア１３の円弧面１３ａを凹形状（図示例では円弧面１３ａの幅方向中央に凹部を有する形状）に形成し、補強部材１５の内周面を凸形状（図示例では部分的に凸部を有する形状）に形成し、凹形状と凸形状を互いに嵌め合わせたことにある。
【００４５】
このように、第２ロータコア１３の円弧面１３ａと補強部材１５の当接面を周方向に係合する形状に形成したことにより、補強部材１５に対する第２ロータコア１３の位置決めが簡単にできるようになり、補強部材１５に第２ロータコア１３を嵌め込みながら第２ロータコア１３の組み付けを行うことが可能となり、ロータ製作の工数を削減して、ロータ製作の容易化が図れる。
【００４６】
（第７の実施の形態）
図７は、本発明の第７の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータ７１の構成を示す図である。
【００４７】
本実施の形態の特徴は、図７に示すように、図３に示した第２ロータコア１３と補強部材１５の当接面を、半径方向外方に凸になった形状に形成することにより、第２ロータコア１３と補強部材１５とを周方向に互いに係合するように組み合わせたことにある。すなわち、第２ロータコア１３の円弧面１３ａを凸形状（図示例では円弧面１３ａの幅方向中央に凸部を有する形状）に形成し、補強部材１５の内周面を凹形状（図示例では部分的に凹部を有する形状）に形成し、凸形状と凹形状を互いに嵌め合わせたことにある。
【００４８】
このように、第２ロータコア１３の円弧面１３ａと補強部材１５の当接面を周方向に係合する形状に形成したことにより、補強部材１５に対する第２ロータコア１３の位置決めが簡単にできるようになり、補強部材１５に第２ロータコア１３を嵌め込みながら第２ロータコア１３の組み付けを行うことが可能となり、ロータ製作の容易化が図れる。また、凸部の大きさにより、第２ロータコア１３の量を増やすことが容易にできるため、凸部分で発生するリラクタンストルクを簡単に増加させることが可能となり、出力ートルク特性の向上に寄与することができる。
【００４９】
（第８の実施の形態）
図８は、本発明の第８の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータ８１の構成を示す図である。
【００５０】
本実施の形態の特徴は、図８に示すように、図３に示した各第２ロータコア１３に三角形の孔１７を設けたことにある。この孔１７は、例えば空気、樹脂などの非磁性体にて埋められている。この第２ロータコア１３を磁性鋼板を積層して組み立てる際に、前記孔１７に通したガイドを用いることで、特殊な治具または製法を用いることなく、簡単に製作することができる。また、各孔１７を開けた部分は磁性鋼板材料ではなくなるため、ロータ８１の重量を軽減することができる。従って、重量が軽減する分だけ強度が向上し、高回転化、小型化に寄与することができる。
【００５１】
また、孔１７の部分に、非磁性体（例えば樹脂）で構成される棒状体（バー）（図示せず）を挿入し、各バーの両端を、ロータ８１の軸線方向両端に配したエンドプレート（図示せず）で支持することにより、一層の強度向上を図ることができ、高回転化に寄与することができる。
【００５２】
（第９の実施の形態）
本実施の形態の特徴は、磁性鋼板を積層して第２ロータコア１３を製作する際に、磁性鋼板を互いに接着して一体化したことにある。このように、第２ロータコア１３を接着にて製造することで、第２ロータコア１３の製造に特殊な治具または製法を用いる必要がなく、製作の容易化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータの構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータの構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータの構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータの構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータの構成を示す図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータの構成を示す図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係る同期電動機のロータ構造が適応可能なロータの構成を示す図である。
【図９】従来技術におけるロータの構成を示す図である。
【図１０】他の従来技術におけるロータの構成を示す図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１ ロータ
１２ 永久磁石
１３ 第２ロータコア
１３ａ 円弧面
１３ｂ 第２磁石当接面
１４ 第１ロータコア
１４ａ 円弧面
１４ｂ 第１磁石当接面
１５ 補強部材
１６ 回転軸
１７ 孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotor structure of a synchronous motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor core.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows the structure of a conventional rotor described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-196555. The rotor 111 includes a magnetic member 114 having a polygonal outer peripheral surface fixed to the rotating shaft 116, and a plate-like permanent magnet 112 disposed on the outer peripheral surface corresponding to each side of the polygonal magnetic member 114. And a magnetic laminated member 113 having a circular outer periphery fixed to the outside of the permanent magnet 112 and a reinforcing member 115 made of a nonmagnetic material fixed to the outer periphery of the magnetic laminated member 113. In this structure, a resin material 118 is filled in a gap between the magnetic laminated member 113 and these are integrated. With such a structure, the rotor 11 can have a strength capable of withstanding a large centrifugal force, that is, high-speed rotation.
[0003]
FIG. 10 shows the structure of a conventional general IPM motor rotor described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-152538. The rotor 131 is obtained by inserting a permanent magnet 133 into a hole of a rotor core 132 made of a magnetic laminated steel plate. A thin-walled portion 134 of a magnetic steel plate is secured at the end of the permanent magnet 133 to ensure rotor strength.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the rotor 111 shown in FIG. 9, since the permanent magnet 112 is disposed so as to surround the magnetic member 114, the magnetic member 114 hardly contributes to the reluctance torque, and both the magnet torque and the reluctance torque are obtained. The advantage of an IPM (embedded magnet) motor that it is possible is to be partially inhibited.
[0005]
On the other hand, in the general IPM motor rotor 131 shown in FIG. 10, sufficient reluctance torque is obtained, while leakage magnetic flux Φm is generated through the thin portion 134 of the magnetic steel plate remaining at the end of the permanent magnet 133. However, there is a problem that the effective magnetic flux Φ for generating the magnet torque decreases. In order to suppress the generation of the leakage magnetic flux Φm, the width of the thin portion 134 may be reduced. In this case, the centrifugal force acting on the permanent magnet 133 or the magnet outer portion 135 of the magnetic steel plate when the rotor is rotated at a high speed. The thin portion 134 may be broken.
[0006]
In consideration of the above circumstances, the present invention provides a rotor structure of a synchronous motor that can obtain good output-torque characteristics by effectively utilizing reluctance torque by a magnetic member (rotor core) inside a permanent magnet. For the purpose.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is provided such that an arc surface having a predetermined radius and a first magnet contact surface are alternately formed on the outer peripheral surface in the circumferential direction from the rotor center, and the rotation shaft is formed at the rotor center. A fixed first rotor core, a permanent magnet disposed with one magnetic pole surface in contact with the first magnet contact surface, an arc surface having the same radius as the predetermined radius, and a second magnet contact surface. A second rotor core disposed with the second magnet contact surface in contact with the other magnetic pole surface of the permanent magnet, the arc surface of the first rotor core, and the arc surface of the second rotor core. And an annular reinforcing member made of a non-magnetic material disposed on the outer periphery of the rotor so as to be in contact therewith.
[0008]
In order to solve the above-mentioned problem, the first magnet contact surface of the first rotor core and one magnetic pole surface of the permanent magnet are formed in a shape that engages in the circumferential direction. This is the gist.
[0009]
In order to solve the above problems, the second magnet contact surface of the second rotor core and the other magnetic pole surface of the permanent magnet are formed in a shape that engages in the circumferential direction. This is the gist.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in order to solve the above-described problem, the arc surface of the second rotor core and the contact surface between the arc surface of the reinforcing member are formed in a shape that engages in the circumferential direction. This is the gist.
[0011]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 5 is characterized in that the first rotor core and the second rotor core have a structure in which magnetic steel plates are laminated in the rotation axis direction.
[0012]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 6 is characterized in that a hole serving as a guide when laminating the magnetic steel plates is formed in each magnetic steel plate constituting the second rotor core.
[0013]
In order to solve the above-mentioned problem, the gist of the invention described in claim 7 is that the magnetic steel plates constituting the second rotor core are bonded and integrated with each other.
[0014]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the rotor core positioned inside and outside the permanent magnet is separated and independent as the first rotor core and the second rotor core, and the arc surface and the first are formed on the outer peripheral surface of the first rotor core positioned inside. Magnet contact surfaces are alternately formed so that one magnetic pole surface of the permanent magnet is brought into contact with the first magnet contact surface of the first rotor core, and the second rotor core is formed on the second rotor core located outside the permanent magnet. Since the magnet contact surface is in contact with the other magnetic pole surface of the permanent magnet, the reluctance torque generated by the inner and outer rotor cores of the permanent magnet can be effectively utilized. In addition, since the annular reinforcing member made of non-magnetic material is arranged on the outer periphery of the rotor so as to contact the arc surface of the first rotor core and the arc surface of the second rotor core, the strength capable of withstanding a large centrifugal force, that is, high-speed rotation And the leakage magnetic flux passing through the outside of the permanent magnet can be reduced. Therefore, the output-torque characteristics can be improved.
[0015]
Further, according to the present invention as defined in claim 2, since the contact surface of the first rotor core and the permanent magnet is formed in a shape that engages in the circumferential direction, the permanent magnet can be easily positioned. The rotor can be easily manufactured.
[0016]
Further, according to the present invention of claim 3, since the contact surface of the second rotor core and the permanent magnet is formed in a shape that engages in the circumferential direction, the permanent magnet can be easily positioned. The rotor can be easily manufactured.
[0017]
According to the fourth aspect of the present invention, since the arc surface of the second rotor core and the contact surface of the reinforcing member are formed in a shape that engages in the circumferential direction, the positioning of the second rotor core with respect to the reinforcing member can be performed. As a result, the second rotor core can be assembled while being fitted into the reinforcing member, and the rotor can be easily manufactured.
[0018]
According to the fifth aspect of the present invention, since the first rotor core and the second rotor core are configured as a laminated body of magnetic steel plates, the reluctance torque by the first and second rotor cores can be effectively utilized.
[0019]
Further, according to the present invention of claim 6, since the holes serving as guides for laminating the magnetic steel sheets are formed in each magnetic steel sheet constituting the second rotor core, the holes are used as guides. One rotor core can be easily manufactured, and the rotor can be easily manufactured.
[0020]
According to the seventh aspect of the present invention, since the magnetic steel plates constituting the second rotor core are integrated by adhering to each other, the second rotor core can be easily manufactured. Simplification can be achieved.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a rotor 11 to which a rotor structure of a synchronous motor according to a first embodiment of the present invention can be applied.
[0023]
The rotor 11 is provided inside a stator (not shown) provided in the outer circumferential direction, and generates a reaction force on each permanent magnet 12 with respect to the rotating magnetic flux applied from the stator and rotates around the rotating shaft 16. Is configured to do. The magnetic poles of adjacent permanent magnets 12 are set in opposite directions.
[0024]
In the rotor 11, the permanent magnets 12 are arranged in only two pole pairs, but the number of poles in the present invention is not limited to this.
[0025]
The rotor 11 includes a permanent magnet 12, a first rotor core 14 on the inner peripheral side of the permanent magnet 12, a second rotor core 13 on the outer peripheral side of the permanent magnet 12, and a nonmagnetic material disposed on the outermost peripheral portion of the rotor 11. The rotating shaft 16 is fixed to the central portion of the first rotor core 14. The 1st rotor core 14 and the 2nd rotor core 13 are each comprised as an independent member, and each is comprised by laminating | stacking many magnetic steel plates in a rotating shaft direction (direction perpendicular | vertical to a paper surface).
[0026]
The first rotor core 14 arranged on the inner side of the permanent magnet 12 has an arc surface 14a having a predetermined radius and a flat first magnet contact surface 14b alternately in the circumferential direction on the outer peripheral surface from the rotor center. The permanent magnet 12 is formed in a plate shape having both magnetic pole surfaces at both ends in the radial direction of the rotor 11, and both end surfaces in the plate width direction are formed as arc surfaces 12 a having the same radius as the arc surface 14 a of the first rotor core 14. Therefore, one magnetic pole surface is disposed on the outer peripheral surface of the first rotor core 14 with the first magnet contact surface 14b in contact with the first magnet contact surface 14b.
[0027]
The second rotor core 13 has an arc surface 13 a having the same radius as the arc surface 14 a of the first rotor core 14 and a flat second magnet abutting surface 13 b, and the second magnet abutting surface 13 b is connected to the other permanent magnet 12. It is arranged on the outer peripheral side of the permanent magnet 12 in a state of being in contact with the magnetic pole surface. The annular reinforcing member 15 made of non-magnetic material is arranged on the outer periphery of the rotor so as to abut on the arc surface 14a of the first rotor core 14, the arc surface 12a of the permanent magnet 12, and the arc surface 13a of the second rotor core 13a. It is arranged in the part.
[0028]
The reinforcing member 15 can be configured by, for example, winding a Kepler or carbon band or fitting a nonmagnetic stainless steel circular tube.
[0029]
As described above, the rotor cores located on the inner side and the outer side of the permanent magnet 12 are separated and independent as the first rotor core 14 and the second rotor core 13, and the arc surface 14 a and the first magnet contact are formed on the outer peripheral surface of the first rotor core 14 located on the inner side. The contact surfaces 14b are alternately formed, and one magnetic pole surface of the permanent magnet 12 is brought into contact with the first magnet contact surface 14b of the first rotor core 14 so that the second rotor core 13 positioned outside the permanent magnet 12 The formed second magnet contact surface 13b is brought into contact with the other magnetic pole surface of the permanent magnet 12, and the outermost annular reinforcing member 15 is connected to the arc surface 14a of the first rotor core 14 and the arc surface 13a of the second rotor core 13. Therefore, the reluctance torque by the inner and outer rotor cores 14 and 13 of the permanent magnet 12 can be effectively utilized.
[0030]
In addition, since no magnetic material is present at the end of each permanent magnet 12, the leakage magnetic flux passing through the outside of the permanent magnet 12 can be reduced. Therefore, the rotor 11 can improve the output-torque characteristics and contribute to the reduction of the magnet amount.
[0031]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the rotor 21 to which the rotor structure of the synchronous motor according to the second embodiment of the present invention can be applied.
[0032]
As shown in FIG. 2, the feature of the present embodiment is that the first rotor core 14 and the permanent magnet 12 shown in FIG. 1 have a contact surface formed in a shape recessed inward in the radial direction. The rotor core 14 and the permanent magnet 12 are combined so as to be engaged in the circumferential direction. That is, the first magnet contact surface 14b of the first rotor core 14 is formed in a concave shape, one magnetic pole surface of the permanent magnet 12 is formed in a convex shape, and the concave shape and the convex shape are fitted to each other.
[0033]
In such a rotor 21, the same effect as that of the first embodiment is exhibited, and the contact surface of the first rotor core 14 and the permanent magnet 12 is formed in a shape that engages in the circumferential direction. 12 positioning becomes easy. Further, the amount of the permanent magnet 12 can be easily adjusted depending on the size of the convex shape, which can contribute to improvement of output-torque characteristics.
[0034]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the rotor 31 to which the rotor structure of the synchronous motor according to the third embodiment of the present invention can be applied.
[0035]
As shown in FIG. 3, the feature of the present embodiment is that the contact surface between the permanent magnet 12 and the second rotor core 13 shown in FIG. 2 is formed in a shape recessed inward in the radial direction. The rotor core 13 and the permanent magnet 12 are combined so as to be engaged in the circumferential direction. That is, the other magnetic pole surface of the permanent magnet 12 is formed in a concave shape, the second magnet contact surface 13b of the second rotor core 13 is formed in a convex shape, and the concave shape and the convex shape are fitted to each other.
[0036]
In such a rotor 31, while exhibiting the same effect as 1st Embodiment, the contact surface of the 2nd rotor core 13 and the permanent magnet 12 was formed in the shape engaged in the circumferential direction, and it is a permanent magnet. The positioning of the second rotor core 13 with respect to 12 becomes easy. Further, the capacity of the second rotor core 13 can be easily increased by the size of the convex shape, which can contribute to the improvement of the output-torque characteristics.
[0037]
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a rotor 41 to which the rotor structure of the synchronous motor according to the fourth embodiment of the present invention can be applied.
[0038]
As shown in FIG. 4, the feature of the present embodiment is that the contact surface between the first rotor core 14 and the permanent magnet 12 shown in FIG. 1 is formed in a shape that protrudes radially outward. The first rotor core 14 and the permanent magnet 12 are combined so as to engage with each other in the circumferential direction. That is, the first magnet contact surface 14b of the first rotor core 14 is formed in a convex shape (in the illustrated example, a shape having a convex portion at the center in the width direction of the first magnet contact surface 14b), and one magnetic pole of the permanent magnet 12 is formed. The surface is formed in a concave shape (in the illustrated example, a shape having a concave portion in the center of one magnetic pole surface in the width direction), and the convex shape and the concave shape are fitted to each other.
[0039]
As described above, the contact surface of the first rotor core 14 and the permanent magnet 12 is formed in a shape that engages in the circumferential direction, so that the positioning of the permanent magnet 12 is facilitated. Further, the amount of the permanent magnet 12 can be easily adjusted by the size of the concave shape, which can contribute to the improvement of the output-torque characteristics.
[0040]
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a rotor 51 to which a rotor structure of a synchronous motor according to a fifth embodiment of the present invention can be applied.
[0041]
As shown in FIG. 5, the feature of the present embodiment is that the contact surfaces of the permanent magnet 12 and the second rotor core 13 shown in FIG. 2 are formed in a shape that protrudes outward in the radial direction. The second rotor core 13 and the permanent magnet 12 are combined so as to engage with each other in the circumferential direction. That is, the other magnetic pole surface of the permanent magnet 12 is formed in a convex shape (in the illustrated example, a shape having a convex portion at the center in the width direction of the other magnetic pole surface), and the second magnet contact surface 13b of the second rotor core 13 is recessed. It is formed in a shape (in the illustrated example, a shape having a concave portion in the center in the width direction of the second magnet contact surface 13b), and the convex shape and the concave shape are fitted to each other.
[0042]
Thus, by forming the contact surface of the second rotor core 13 and the permanent magnet 12 into a shape that engages in the circumferential direction, the positioning of the second rotor core 13 with respect to the permanent magnet 12 is facilitated. Moreover, the capacity | capacitance of the 2nd rotor core 13 can be easily reduced now according to the magnitude | size of a concave shape, and it can contribute to the improvement of an output-torque characteristic.
[0043]
(Sixth embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a rotor 61 to which the rotor structure of the synchronous motor according to the sixth embodiment of the present invention can be applied.
[0044]
As shown in FIG. 6, the feature of this embodiment is that the contact surface between the second rotor core 13 and the reinforcing member 15 shown in FIG. 3 is formed in a shape recessed inward in the radial direction. The rotor core 13 and the reinforcing member 15 are combined so as to engage with each other in the circumferential direction. That is, the circular arc surface 13a of the second rotor core 13 is formed in a concave shape (in the illustrated example, a shape having a concave portion in the center in the width direction of the circular arc surface 13a), and the inner peripheral surface of the reinforcing member 15 is formed in a convex shape (in the illustrated example, a partial shape). In a shape having a convex portion), and the concave shape and the convex shape are fitted to each other.
[0045]
As described above, the arc surface 13a of the second rotor core 13 and the contact surface of the reinforcing member 15 are formed in a shape that engages in the circumferential direction, so that the positioning of the second rotor core 13 with respect to the reinforcing member 15 can be easily performed. Thus, it is possible to assemble the second rotor core 13 while fitting the second rotor core 13 into the reinforcing member 15, thereby reducing the number of steps for rotor manufacture and facilitating rotor manufacture.
[0046]
(Seventh embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a rotor 71 to which the rotor structure of the synchronous motor according to the seventh embodiment of the present invention can be applied.
[0047]
As shown in FIG. 7, the feature of the present embodiment is that the contact surface between the second rotor core 13 and the reinforcing member 15 shown in FIG. 3 is formed in a shape protruding outward in the radial direction. The second rotor core 13 and the reinforcing member 15 are combined so as to engage with each other in the circumferential direction. That is, the circular arc surface 13a of the second rotor core 13 is formed in a convex shape (in the illustrated example, a shape having a convex portion at the center in the width direction of the circular arc surface 13a), and the inner peripheral surface of the reinforcing member 15 is formed in a concave shape (partial in the illustrated example). In other words, the convex shape and the concave shape are fitted to each other.
[0048]
As described above, the arc surface 13a of the second rotor core 13 and the contact surface of the reinforcing member 15 are formed in a shape that engages in the circumferential direction, so that the positioning of the second rotor core 13 with respect to the reinforcing member 15 can be easily performed. Thus, it is possible to assemble the second rotor core 13 while fitting the second rotor core 13 into the reinforcing member 15, thereby facilitating the manufacture of the rotor. Further, since the amount of the second rotor core 13 can be easily increased depending on the size of the convex portion, it is possible to easily increase the reluctance torque generated at the convex portion and contribute to the improvement of the output-torque characteristics. Can do.
[0049]
(Eighth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a rotor 81 to which the rotor structure of the synchronous motor according to the eighth embodiment of the present invention can be applied.
[0050]
As shown in FIG. 8, the present embodiment is characterized in that a triangular hole 17 is provided in each second rotor core 13 shown in FIG. The hole 17 is filled with a nonmagnetic material such as air or resin. When assembling the second rotor core 13 by laminating magnetic steel plates, it is possible to easily manufacture the second rotor core 13 without using a special jig or a manufacturing method by using a guide that passes through the hole 17. Moreover, since the part which opened each hole 17 is no longer a magnetic steel plate material, the weight of the rotor 81 can be reduced. Accordingly, the strength is improved as much as the weight is reduced, and this can contribute to higher rotation and smaller size.
[0051]
Further, an end plate in which a rod-like body (bar) (not shown) made of a non-magnetic material (for example, resin) is inserted into the hole 17 and both ends of each bar are arranged at both ends in the axial direction of the rotor 81 By supporting with (not shown), further improvement in strength can be achieved, which can contribute to higher rotation.
[0052]
(Ninth embodiment)
The feature of this embodiment is that the magnetic steel plates are bonded and integrated when the second rotor core 13 is manufactured by laminating the magnetic steel plates. Thus, by manufacturing the 2nd rotor core 13 by adhesion | attachment, it is not necessary to use a special jig or a manufacturing method for manufacture of the 2nd rotor core 13, and it can contribute to facilitation of manufacture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a rotor to which a rotor structure of a synchronous motor according to a first embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a rotor to which a rotor structure of a synchronous motor according to a second embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a rotor to which a rotor structure of a synchronous motor according to a third embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a rotor to which a rotor structure of a synchronous motor according to a fourth embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a rotor to which a rotor structure of a synchronous motor according to a fifth embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a rotor to which a rotor structure of a synchronous motor according to a sixth embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a rotor to which a rotor structure of a synchronous motor according to a seventh embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 8 is a view showing a configuration of a rotor to which a rotor structure of a synchronous motor according to an eighth embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a rotor in the prior art.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a rotor in another conventional technique.
[Explanation of symbols]
11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81 Rotor 12 Permanent magnet 13 Second rotor core 13a Arc surface 13b Second magnet contact surface 14 First rotor core 14a Arc surface 14b First magnet contact surface 15 Reinforcing member 16 Rotating shaft 17 hole

Claims (6)

外周面に、ロータ中心から所定半径の円弧面と第１磁石当接面とが周方向に交互に形成され、ロータ中心に回転軸が固定される第１ロータコアと、
一方の磁極面を前記第１磁石当接面に当接させて配置された永久磁石と、
前記所定半径と同一半径の円弧面と第２磁石当接面とを有し、前記第２磁石当接面を前記永久磁石の他方の磁極面に当接させて配置された第２ロータコアと、
前記第１ロータコアの円弧面と前記第２ロータコアの円弧面とに当接するようにロータ外周部に配置された非磁性体製の環状の補強部材と、
を備え、
前記第２ロータコアの円弧面と前記補強部材の前記円弧面との当接面とが、周方向に係合する形状に形成されていることを特徴とする同期電動機のロータ構造。A first rotor core having an arc surface having a predetermined radius and a first magnet abutting surface alternately formed in a circumferential direction on the outer peripheral surface and having a rotation shaft fixed to the rotor center;
A permanent magnet disposed with one magnetic pole surface in contact with the first magnet contact surface;
A second rotor core having an arcuate surface having the same radius as the predetermined radius and a second magnet contact surface, the second rotor core being disposed in contact with the other magnetic pole surface of the permanent magnet;
An annular reinforcing member made of a non-magnetic material disposed on the outer periphery of the rotor so as to contact the arc surface of the first rotor core and the arc surface of the second rotor core;
Equipped with a,
A rotor structure of a synchronous motor , wherein an arc surface of the second rotor core and a contact surface between the arc surface of the reinforcing member are formed in a shape that engages in a circumferential direction . 前記第１ロータコアの第１磁石当接面と前記永久磁石の一方の磁極面とが、周方向に係合する形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の同期電動機のロータ構造。  The rotor of a synchronous motor according to claim 1, wherein the first magnet contact surface of the first rotor core and one magnetic pole surface of the permanent magnet are formed in a shape that engages in a circumferential direction. Construction. 前記第２ロータコアの第２磁石当接面と前記永久磁石の他方の磁極面とが、周方向に係合する形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の同期電動機のロータ構造。  3. The synchronous motor according to claim 1, wherein the second magnet contact surface of the second rotor core and the other magnetic pole surface of the permanent magnet are formed in a shape that engages in a circumferential direction. 4. Rotor structure. 前記第１ロータコアと前記第２ロータコアが、前記回転軸方向に磁性鋼板を積層した構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の同期電動機のロータ構造。The rotor structure for a synchronous motor according to any one of claims 1 to 3 , wherein the first rotor core and the second rotor core have a structure in which magnetic steel plates are laminated in the rotation axis direction. 前記磁性鋼板を積層する際のガイドとなる孔が前記第２ロータコアを構成する各磁性鋼板に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の同期電動機のロータ構造。5. The synchronous motor rotor structure according to claim 4 , wherein a hole serving as a guide when the magnetic steel plates are laminated is formed in each magnetic steel plate constituting the second rotor core. 前記第２ロータコアを構成する磁性鋼板が、互いに接着されて一体化されていることを特徴とする請求項４または５に記載の同期電動機のロータ構造。The rotor structure of a synchronous motor according to claim 4 or 5 magnetic steel constituting the second rotor core, characterized in that it is integrated with bonded together.
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