JP5429241B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
この発明は、回転電機に関し、特に、半径方向に延びる永久磁石を備える回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly, to a rotating electrical machine including a permanent magnet extending in a radial direction.
従来、半径方向に延びる永久磁石を備える回転電機が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a rotating electrical machine including a permanent magnet extending in a radial direction is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、磁極部材(ロータコア)と、磁極部材の内部に内周部側から外周部側まで半径方向に延びるように設けられたマグネット(永久磁石)とを備える永久磁石式電動機(回転電機)のロータ構造が開示されている。この永久磁石式電動機では、マグネットの外周面の周方向の端部近傍が磁極部材と密着した状態で磁極部材により覆われている。
しかしながら、上記特許文献1に開示された永久磁石式電動機(回転電機)では、マグネット(永久磁石)の外周面の周方向の端部近傍が磁極部材(ロータコア)と密着した状態で磁極部材により覆われているため、マグネットの外周面の周方向の端部近傍が電機子反作用による反磁界の影響を受けて不可逆減磁が発生しやすいという問題点がある。
However, in the permanent magnet type electric motor (rotary electric machine) disclosed in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、永久磁石の外周面の周方向の端部近傍が電機子反作用による反磁界の影響を受けて不可逆減磁が発生するのを抑制することが可能な回転電機を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is that the vicinity of the circumferential end of the outer peripheral surface of the permanent magnet is affected by the demagnetizing field due to the armature reaction. It is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine that can suppress the occurrence of irreversible demagnetization.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による回転電機は、ロータコアと、ロータコアの外周部に対向するように配置されたステータコアと、ロータコアの内部に内周部側から外周部側まで半径方向に延びるように設けられた永久磁石と、ロータコアの内周部に取り付けられる回転軸部とを備え、ロータコアの外周部には、永久磁石の外周面の周方向の端部近傍を覆う端部被覆部が設けられており、端部被覆部の内周面と永久磁石の外周面との間には、空隙が設けられており、永久磁石は、永久磁石の内周面が回転軸部の外周面に接するとともに、永久磁石の外周面の端部被覆部に覆われていない部分が露出するように配置されている。 To achieve the above object, a rotating electrical machine according to one aspect of the present invention includes a rotor core, a stator core disposed so as to face the outer peripheral portion of the rotor core, and an inner peripheral portion side to an outer peripheral portion side within the rotor core. A permanent magnet provided so as to extend in the radial direction; and a rotary shaft portion attached to the inner peripheral portion of the rotor core. The outer periphery of the rotor core is an end that covers the vicinity of the peripheral end of the outer peripheral surface of the permanent magnet. A cover is provided, and an air gap is provided between the inner peripheral surface of the end cover and the outer peripheral surface of the permanent magnet. It arrange | positions so that the part which is not covered with the edge part coating | coated part of the outer peripheral surface of a permanent magnet may be exposed.
この発明の一の局面による回転電機では、上記のように、永久磁石の外周面の周方向の端部近傍を覆う端部被覆部をロータコアの外周部に設け、端部被覆部の内周面と永久磁石の外周面との間に空隙を設ける。これにより、永久磁石の外周面の周方向の端部近傍がロータコアと密着した状態でロータコアにより覆われている場合と異なり、永久磁石の外周面の周方向の端部近傍とロータコアとの接触面積を小さくすることができる。その結果、永久磁石の外周面の周方向の端部近傍が電機子反作用による反磁界の影響を受けて不可逆減磁が発生するのを抑制することができる。 In the rotating electrical machine according to one aspect of the present invention, as described above, the end covering portion that covers the vicinity of the end portion in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the permanent magnet is provided on the outer peripheral portion of the rotor core, and the inner peripheral surface of the end covering portion And an air gap between the outer peripheral surface of the permanent magnet. Thereby, unlike the case where the vicinity of the circumferential end of the outer peripheral surface of the permanent magnet is covered with the rotor core in close contact with the rotor core, the contact area between the vicinity of the circumferential end of the outer peripheral surface of the permanent magnet and the rotor core Can be reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of irreversible demagnetization in the vicinity of the circumferential end of the outer peripheral surface of the permanent magnet due to the influence of the demagnetizing field due to the armature reaction.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1〜図5を参照して、本発明の一実施形態による電動機100の構成について説明する。
First, with reference to FIGS. 1-5, the structure of the
図1および図2に示すように、電動機100は、固定部であるステータ1と、回転部であるロータ2とを備えている。なお、電動機100は、本発明の「回転電機」の一例である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように、ステータ1は、ステータティース11と、巻線12と、ステータヨーク13とにより構成されている。ステータティース11は、ロータ2の後述するロータコア22の外周部に対向するように所定の空間(ギャップ3)を隔てて配置されている。また、ステータティース11の内側には、複数(本実施形態では、12個)のスロット14が形成されている。なお、ステータティース11は、本発明の「ステータコア」の一例である。
As shown in FIG. 1, the
複数のスロット14は、ロータ2の回転方向(以下、周方向と呼ぶ)に沿って略等角度間隔(本実施形態では、約30°間隔)で配置されている。巻線12は、複数のスロット14の各々の内部に収納されている。ステータヨーク13は、ステータティース11の外周部を取り囲むように設けられている。
The plurality of
図1〜図3に示すように、ロータ2は、シャフト21と、ロータコア22と、複数の永久磁石23aおよび23bと、プレート24とにより構成されている。シャフト21は、ロータ2の中心を貫通してX方向(図2参照)(以下、軸方向と呼ぶ)に延びるように設けられている。ロータコア22は、シャフト21を取り囲むように設けられている。また、ロータコア22は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板(図2参照)により形成されている。なお、シャフト21は、本発明の「回転軸部」の一例である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
ここで、本実施形態では、図3〜図5に示すように、ロータコア22は、ロータ2のN極として機能する複数(本実施形態では、5つ)のコア部22aと、ロータ2のS極として機能する複数(本実施形態では、5つ)のコア部22bとにより構成されている。これら複数のコア部22aおよび22bは、図3に示すように、周方向に沿って略等角度間隔(本実施形態では、略36°間隔)で1つずつ交互に配置されている。また、複数のコア部22aおよび22bの各々の外周部近傍の周方向の中央部には、後述するバー50が挿入されるバー挿入穴22cが形成されている。
Here, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 to 5, the
また、本実施形態では、図3〜図5に示すように、複数のコア部22a(22b)の各々の外周部の周方向の両端部には、周方向に突出する端部被覆部22dが設けられている。端部被覆部22dは、コア部22a(22b)と隣接する永久磁石23a(23b)の外周面の周方向の端部近傍(コア部22a(22b)側の端部近傍)を後述する接着剤層40(図3および図4参照)を介して覆うように形成されている。また、端部被覆部22dは、コア部22a(22b)の外周に沿って周方向に延びるように形成されている。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIGS. 3-5, the edge part coating | coated
図3〜図5に示すように、永久磁石23aおよび23bは、コア部22aおよび22bの間に、コア部22aおよび22bを介さずに周方向に隣接するように設けられている。また、図1〜図5に示すように、永久磁石23aおよび23bは、ロータコア22の内周部側から外周部側まで半径方向に延びるように形成されている。なお、図3および図4に示すように、永久磁石23aおよび23bの内周面の一部は、シャフト21の外周面に接するように配置されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
ここで、本実施形態では、図3〜図5に示すように、永久磁石23aおよび23bの外周面は、コア部22aおよび22bの端部被覆部22dの内周面と接しないように、端部被覆部22dの内周面よりも半径方向の内側に離間した位置に配置されている。すなわち、永久磁石23aおよび23bの外周面と、端部被覆部22dの内周面とは、端部被覆部22dの周方向の全長に渡って離間している。これにより、永久磁石23aの外周面のコア部22a側の端部近傍と、コア部22aの端部被覆部22dの内周面との間には、空隙30が設けられている。同様に、永久磁石23bの外周面のコア部22b側の端部近傍と、コア部22bの端部被覆部22dの内周面との間にも、空隙30が設けられている。
Here, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 to 5, the outer peripheral surfaces of the
図3および図4に示すように、空隙30は、永久磁石23a(23b)の外周面のコア部22a(22b)側の端部近傍と、コア部22a(22b)の端部被覆部22dの内周面とが端部被覆部22dの周方向の全長に渡って離間することにより形成されている。なお、この空隙30の半径方向の長さl(図4参照)は、約0.5mm以上で、かつ、永久磁石23a(23b)の内周面から端部被覆部22dの内周面までの半径方向の長さL(図4参照)の約10分の1以下の長さに設定するのが好ましい。また、図5に示すように、空隙30は、永久磁石23a(23b)の外周面のコア部22a(22b)側の端部近傍と、コア部22a(22b)の端部被覆部22dの内周面とがコア部22a(22b)の軸方向の全長に渡って離間することにより形成されている。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the
また、図2〜図4に示すように、空隙30の内部には、非磁性材料である接着剤からなる接着剤層40が充填されている。これにより、図3および図4に示すように、永久磁石23a(23b)の外周面のコア部22a(22b)側の端部近傍は、接着剤層40により覆われている。また、図3〜図5に示すように、永久磁石23a(23b)の外周面の接着剤層40に覆われていない部分(端部被覆部22dに覆われていない部分)は、ステータ1(図1参照)側に露出されている。なお、図5は、ロータコア22を構成する複数のコア部22a(22b)と、ロータコア22の内部に設けられる複数の永久磁石23a(23b)とを示した斜視図であるが、説明の便宜上、接着剤層40を図示していない。
Moreover, as shown in FIGS. 2-4, the inside of the space |
また、本実施形態では、図2〜図4に示すように、空隙30の内部と同様に、ロータコア22の内周面(コア部22a(22b)および永久磁石23a(23b)の内周面)とシャフト21の外周面との間に形成される空間の内部にも、接着剤からなる接着剤層41が充填されている。なお、図2〜図4には図示していないが、周方向に隣接する永久磁石23a(22b)とコア部22a(22b)との間の隙間や、周方向に隣接する永久磁石23aと永久磁石23bとの間の隙間などにも、接着剤層が充填されている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 to 4, the inner peripheral surface of the rotor core 22 (the inner peripheral surface of the
図3および図4に示すように、永久磁石23aおよび23bは、周方向の幅がロータコア22(コア部22aおよび22b)の内周部から外周部に向かうにしたがって徐々に大きくなる矩形形状の断面を有するように形成されている。また、図4に示すように、永久磁石23a(23b)は、永久磁石23a(23b)のロータコア22の外周部側の端部のうちのコア部22a(22b)に隣接する角部と、永久磁石23a(23b)のロータコア22の内周部側の端部のうちの永久磁石23b(23a)に隣接する角部とが直角になるように形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
また、図4に示すように、永久磁石23aおよび23bは、電動機100のq軸(主磁束に沿った方向の軸(d軸)と電気的に直交する方向の軸)と直交する方向(矢印A方向)に対して所定の角度θだけ傾いた方向に着磁されている。具体的には、コア部21aに隣接する永久磁石23aは、q軸と直交する方向(矢印A方向)に対して所定の角度θだけ外周側に傾いた方向に着磁されている一方、コア部21bに隣接する永久磁石23bは、q軸と直交する方向(矢印A方向)に対して所定の角度θだけ内周側に傾いた方向に着磁されている。すなわち、コア部22aおよびコア部22bの間で周方向に隣接する永久磁石23aおよび永久磁石23bの着磁方向は、q軸に対して略線対称になっている。
Further, as shown in FIG. 4, the
なお、図1および図4に示すように、本実施形態による電動機100のq軸は、周方向に隣接する永久磁石23aと永久磁石23bとが接している線に一致する。また、本実施形態による電動機100のq軸は、図4に示すコア部22aを基準磁極とした場合、ロータ2の回転中心O(図1参照)と、基準磁極と周方向に隣接する磁極(図4に示すコア部22b)との磁気的な境界とを結ぶ直線(磁極境界線)に一致する。
As shown in FIGS. 1 and 4, the q-axis of the
本実施形態では、上記永久磁石23a(23b)の着磁方向の傾き角度θは、0°<θ≦45°の範囲に設定されている。これにより、永久磁石23a(23b)をq軸と直交する方向(矢印A方向(図4参照))に着磁する場合に比べて、永久磁石23a(23b)の着磁方向に沿った方向の厚みを大きくすることが可能になるので、永久磁石23a(23b)の動作点を高くすることが可能になる。なお、この角度θは、電動機100の磁極数(コア部22aおよび22bの個数(本実施形態では、10個))を変更する場合でも、一定の範囲(0°<θ≦45°)に設定するのが好ましい。
In the present embodiment, the inclination angle θ in the magnetization direction of the
なお、図2に示すように、永久磁石23aは、ロータコア22および永久磁石23a(23b)を軸方向の両側から挟み込む2つのプレート24の間に配置されているとともに、軸方向に延びるように形成されている。また、図5に示すように、永久磁石23bも、永久磁石23aと同様に軸方向に延びるように形成されている。図2および図5に示すように、永久磁石23aおよび23bの軸方向の長さは、ロータコア22の軸方向の長さと略等しくなるように形成されている。
As shown in FIG. 2, the
図1および図2に示すように、プレート24は、軸方向から見て略円環形状を有する板状に形成されている。このプレート24は、ステンレスや樹脂などの非磁性材料により形成されている。なお、図1に示すように、プレート24の直径は、ロータ2の外径よりも小さくなるように形成されている。また、図2に示すように、プレート24は、ロータコア22および永久磁石23a(23b)の軸方向の両端面を露出させずに覆うように形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図1に示すように、プレート24の内周部(中央部近傍)には、開口からなるシャフト挿入部24aが設けられている。このシャフト挿入部24aには、歯車状の係合部24bが形成されている。ここで、シャフト21の外周面のロータコア22から軸方向にはみ出した部分(図2参照)には、プレート24の係合部24bに対応する歯車状(図1参照)の係合部21aが形成されている。本実施形態では、プレート24の歯車状の係合部24bと、シャフト21の歯車状の係合部21aとが係合(噛合)することにより、プレート24とシャフト21とが固定されている。なお、係合部21aは、本発明の「第1係合部」の一例であるとともに、係合部24bは、本発明の「第2係合部」の一例である。
Further, as shown in FIG. 1, a
また、プレート24の外周部近傍には、コア部22a(22b)のバー挿入穴22cに対応するようにバー挿入穴24cが複数(本実施形態では、10個)設けられている。これら複数のバー挿入穴24cは、プレート24の外周部近傍において周方向に沿って略等角度間隔(本実施形態では、約36°間隔)で設けられている。図2に示すように、このプレート24のバー挿入穴24cと、コア部22a(22b)のバー挿入穴22cとの内部には、軸方向に延びる円柱状のバー50が挿入されている。
Further, a plurality of (10 in this embodiment) bar insertion holes 24c are provided in the vicinity of the outer peripheral portion of the
次に、図1〜図5を参照して、本発明の一実施形態による電動機100のロータ2の組み立て手順について説明する。
Next, with reference to FIGS. 1-5, the assembly procedure of the
まず、図3〜図5に示すように、複数のコア部22aと、複数のコア部22bとを1つずつ交互に周状に配置することにより、シャフト21の外周面上でロータコア22を構成し、ロータコア22の内部に、半径方向に延びるとともに軸方向に延びる複数の永久磁石23aおよび23bを取り付ける。具体的には、図3および図4に示すように、コア部22a(22b)の端部被覆部22dの内周面と永久磁石23a(23b)の外周面とが端部被覆部22dの周方向の全長に渡って離間するとともに、永久磁石23aおよび23bの内周面がシャフト21の外周面に接するように、ロータコア22の内部に永久磁石23aおよび23bを取り付ける。そして、永久磁石23a(23b)の外周面のコア部22a(22b)側の端部近傍と、コア部22a(22b)の端部被覆部22dの内周面との間に形成される空隙30の内部に、接着剤層40を充填する。また、ロータコア22の内周面(コア部22a(22b)および永久磁石23a(23b)の内周面)と、シャフト21の外周面との間に形成される空間の内部にも、接着剤層41を充填する。なお、このとき、周方向に隣接する永久磁石23a(22b)とコア部22a(22b)との間の隙間や、周方向に隣接する永久磁石23aと永久磁石23bとの間の隙間などにも、接着剤層(図示せず)を充填する。
First, as shown in FIGS. 3 to 5, the
次に、図2に示すように、上記のようにロータコア22と永久磁石23a(23b)とを取り付けたシャフト21に対して、円板状のプレート24を軸方向の両側から取り付ける。具体的には、まず、プレート24の内周部のシャフト挿入部24aにシャフト21を挿入する。そして、図1に示すように、シャフト21の外周部に設けられた歯車状の係合部21aと、プレート24のシャフト挿入部24aに設けられた歯車状の係合部24bとを係合させることにより、シャフト21とプレート24とを固定する。なお、このとき、プレート24のバー挿入穴24cと、コア部22a(22b)のバー挿入穴22cとの位置を合わせる。
Next, as shown in FIG. 2, a disk-
最後に、図2に示すように、上記のように位置を合わせたプレート24のバー挿入穴24cと、コア部22a(22b)のバー挿入穴22cとに対して、バー50を軸方向に挿入し、プレート24とコア部22a(22b)とを固定する。このようにして、本発明の一実施形態による電動機100のロータ2の組み立てが行われる。
Finally, as shown in FIG. 2, the
本実施形態では、上記のように、永久磁石23a(23b)の外周面の周方向の端部近傍(コア部22a(22b)側の端部近傍)を覆う端部被覆部22dをロータコア22(コア部22a(22b))の外周部に設け、端部被覆部22dの内周面と永久磁石23a(23b)の外周面との間に空隙30を設ける。これにより、永久磁石23a(23b)の外周面の周方向の端部近傍がロータコア22と密着した状態でロータコア22により覆われている場合と異なり、永久磁石23a(23b)の外周面の周方向の端部近傍とロータコア22との接触面積を小さくすることができる。その結果、永久磁石23a(23b)の外周面の周方向の端部近傍が電機子反作用による反磁界の影響を受けて不可逆減磁が発生するのを抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、永久磁石23aおよび23bを、周方向の幅がロータコア22の内周部側から外周部側に向かうにしたがって徐々に大きくなるように形成する。これにより、ロータコア22の外周部側の永久磁石23aおよび23bの端部の周方向の幅が大きくなる分、ロータコア22の外周部側の永久磁石23aおよび23bの端部の着磁方向(電動機100のq軸と交差する方向)に沿った方向の厚みが大きくなるので、永久磁石23aおよび23bの動作点を高くすることができる。その結果、電動機100の出力を高めることができるとともに、電機子反作用による反磁界の影響を受けやすいロータコア22の外周部側の永久磁石23aおよび23bの端部の不可逆減磁を抑制することができる。また、ロータコア22の内周部側の永久磁石23aおよび23bの端部の周方向の幅が小さくなる分、ロータコア22の内周部に接する永久磁石23aおよび23bの表面積が増加するので、電動機100の出力をさらに高めることができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、永久磁石23aおよび23bを、周方向の幅がロータコア22の内周部から外周部に向かうにしたがって徐々に大きくなる矩形形状の断面を有するように形成する。これにより、永久磁石23aおよび23bを矩形形状以外の形状(たとえば、周方向の幅がロータコア22の内周部から外周部に向かうにしたがって徐々に大きくなる扇形形状)の断面を有するように形成する場合に比べて、周方向の幅がロータコア22の内周部から外周部に向かうにしたがって徐々に大きくなる永久磁石23aおよび23bを容易に製造することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、端部被覆部22dを周方向に延びるように形成し、端部被覆部22dの内周面と永久磁石23a(23b)の外周面とを端部被覆部22dの周方向の全長に渡って離間させることにより、空隙30を構成する。これにより、永久磁石23a(23b)の外周面の周方向の端部近傍とロータコア22との接触面積をより小さくすることができるので、永久磁石23a(23b)の外周面の周方向の端部近傍が電機子反作用による反磁界の影響を受けて不可逆減磁が発生するのをより抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、空隙30の内部に非磁性材料(接着剤層40)を充填する。これにより、永久磁石23a(23b)からの漏れ磁束を低減しながら、ロータ2が回転する際の遠心力によって永久磁石23a(23b)が半径方向にずれるのを抑制することができる。また、非磁性材料として接着剤層40を用いることにより、永久磁石23a(23b)をロータコア22の内部に接着することができるので、ロータ2が回転する際の遠心力によって永久磁石23a(23b)が半径方向にずれるのをより抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、永久磁石23aおよび23bを、q軸と直交する方向に対して所定の角度θだけ傾いた方向に着磁する。これにより、永久磁石23aおよび23bをq軸と直交する方向(矢印A方向(図4参照))に着磁する場合に比べて、永久磁石23aおよび23bの着磁方向に沿った方向の厚みをより大きくすることができるので、永久磁石23aおよび23bの動作点をより高くすることができる。その結果、電動機100の出力をより高めることができるとともに、永久磁石23aおよび23bの不可逆減磁をより抑制することができる。また、永久磁石23aおよび23bの着磁方向をq軸と直交する方向(矢印A方向)に対して傾けることにより、ロータコア22が回転する際におけるロータコア22とステータティース11との間のギャップ3を流れる磁束の変化を滑らかにすることができる。その結果、電動機100のコギングトルクを低減することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、永久磁石23aおよび23bの着磁方向の傾き角度θを、0°<θ≦45°の範囲に設定する。この角度範囲に角度θを設定することにより、容易に、永久磁石23aおよび23bの着磁方向に沿った方向の厚みを大きくすることができるとともに、ロータコア22が回転する際におけるロータコア22とステータティース11との間のギャップ3を流れる磁束の変化を滑らかにすることができる。
In the present embodiment, as described above, the inclination angle θ in the magnetization direction of the
また、本実施形態では、上記のように、周方向に間隔を隔てて配置される複数のコア部22aおよび22bを含むようにロータコア22を構成し、複数のコア部22aおよび22bのうちの隣接するコア部22aおよび22bの間に、永久磁石23aおよび23bの内周面がシャフト21の外周面に接するように永久磁石23aおよび23bを配置する。これにより、ロータコア22が周方向に間隔を隔てて配置された複数のコア部22aおよび22bに完全に別個に分離されるので、ロータコア22が外周部または内周部において連続するように形成されている場合と異なり、永久磁石23aおよび23bから発生する磁束の一部がステータティース11側に流れずにロータコア22の外周部または内周部の連続する部分を介して循環するのを抑制することができる。その結果、漏れ磁束を低減することができるので、電動機100の出力をより高めることができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、永久磁石23aおよび23bの内周面がシャフト21の外周面に接するとともに、永久磁石23aおよび23bの外周面の端部被覆部22dに覆われていない部分(接着剤層40に覆われていない部分)が露出するように、永久磁石23aおよび23bを隣接するコア部22aおよび22bの間に配置する。これにより、端部被覆部22dによって、ロータコア22(コア部22aおよび22b)が回転する際の遠心力によって永久磁石23aおよび23bが外周側に外れるのを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the inner peripheral surfaces of the
また、永久磁石23a(23b)の外周面のコア部22a(22b)側の部分を端部被覆部22dにより覆うことによって、ロータコア22の外周面上のステータティース11側に流れる磁束が通過する領域の面積を大きくすることができるので、ロータコア22(コア部22aおよび22b)が回転する際におけるロータコア22(コア部22aおよび22b)とステータティース11との間のギャップ3を流れる磁束の変化をより滑らかにすることができる。これにより、電動機100のコギングトルクをより低減することができる。また、永久磁石23aおよび23bの外周面の端部被覆部22dに覆われていない部分を露出させることによって、永久磁石23aおよび23bの外周面の端部被覆部22dに覆われていない部分を磁性体などにより覆う場合に比べて、漏れ磁束をより低減することができる。その結果、電動機100の出力をより高めることができる。
Further, by covering the portion of the outer peripheral surface of the
また、本実施形態では、上記のように、コア部22aおよび22bを介さずに周方向に隣接するように、2つの永久磁石23aおよび23bを隣接する2つのコア部22aおよび22bの間に配置する。これにより、永久磁石23aおよび23bをコア部22aまたは22bを介して隣接させる場合と異なり、永久磁石23aと永久磁石23bとで構成される磁気回路における空隙の総距離を小さくすることができるので、永久磁石23aおよび23bの動作点を高くすることができる。その結果、電動機100の出力をより高めることができるとともに、永久磁石23aおよび23bの不可逆減磁をより抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the two
また、本実施形態では、上記のように、ロータコア22を軸方向に積層した複数の電磁鋼板により構成し、ロータコア22の内周部に取り付けるシャフト21と、ロータコア22の軸方向の端面を覆うように取り付けるプレート24とを設ける。そして、シャフト21の外周部に係合部21aを形成するとともに、シャフト21の係合部21aと係合する係合部24bをプレート24の内周部に形成する。これにより、シャフト21の係合部21aとプレート24の係合部24bとを係合させることによって、プレート24とシャフト21とを強固に固定することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
なお、今回開示された実施形態は、すべ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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、永久磁石の外周面側(永久磁石の外周面と端部被覆部の内周面との間)にのみ空隙を設ける例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、永久磁石の外周面側と、永久磁石の内周面側(永久磁石の内周面と回転軸部の外周面との間)との両方に空隙を設けてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the example in which the air gap is provided only on the outer peripheral surface side of the permanent magnet (between the outer peripheral surface of the permanent magnet and the inner peripheral surface of the end covering portion) is shown, but the present invention is not limited thereto. . In this invention, you may provide a space | gap in both the outer peripheral surface side of a permanent magnet, and the inner peripheral surface side (between the inner peripheral surface of a permanent magnet, and the outer peripheral surface of a rotating shaft part) of a permanent magnet.
また、上記実施形態では、周方向の幅がロータコアの内周部側から外周部側に向かうにしたがって徐々に大きくなる矩形形状の断面を有するように永久磁石を形成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、周方向の幅がロータコアの内周部から外周部に向かうにしたがって徐々に大きくなる扇形形状の断面を有するように永久磁石を形成してもよい。また、本発明では、周方向の幅がロータコアの内周部側と外周部側とで等しい長方形形状の断面を有するように永久磁石を形成してもよい。 In the above embodiment, an example is shown in which the permanent magnet is formed so that the circumferential width gradually increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the rotor core. The invention is not limited to this. In the present invention, the permanent magnet may be formed so as to have a fan-shaped cross section in which the circumferential width gradually increases from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion of the rotor core. Further, in the present invention, the permanent magnet may be formed so that the circumferential width has the same rectangular cross section on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotor core.
また、上記実施形態では、図3および図4に示すように、端部被覆部22dの内周面と永久磁石23a(23b)の外周面とを端部被覆部22dの周方向の全長に渡って離間させることにより空隙30を構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図6に示す第1変形例のように、端部被覆部122dの内周面と永久磁石23a(23b)の外周面とを端部被覆部122dの周方向の全長に渡って離間させなくてもよい。
Moreover, in the said embodiment, as shown in FIG.3 and FIG.4, the inner peripheral surface of the edge part coating |
この第1変形例では、図6に示すように、ロータコア122を構成するコア部122a(122b)の端部被覆部122dの内周面は、永久磁石23a(23b)の外周面と接触(当接)する部分(頂点部122e)を有するように凹凸形状に形成されている。また、凹凸形状に形成された端部被覆部122dの内周面の頂部122e以外の部分(側面部122f)と、永久磁石23a(23b)の外周面との間に形成される空間(空隙31)の内部には、非磁性材料である接着剤からなる接着剤層42が充填されている。
In this first modification, as shown in FIG. 6, the inner peripheral surface of the
第1変形例では、端部被覆部122dの内周面の頂点部122eと永久磁石23a(23b)の外周面とを接触(当接)させることによって、接着剤層42のみならず、その当接した部分によっても、永久磁石23a(23b)を半径方向に固定することができるので、永久磁石23a(23b)が半径方向にずれるのをより抑制することができる。また、端部被覆部122dの内周面の側面部122fと永久磁石23a(23b)の外周面との間に空隙31を設けることによって、永久磁石23a(23b)の外周面の周方向の端部近傍の不可逆減磁を抑制することができる。これらの結果、永久磁石23a(23b)が半径方向にずれるのを抑制しながら、永久磁石23a(23b)の外周面の周方向の端部近傍の不可逆減磁を抑制することができる。
In the first modified example, not only the
また、上記実施形態では、図3および図4に示すように、永久磁石23a(23b)の外周面のコア部22a(22b)側の端部近傍のみを非磁性材料である接着剤層40により覆う例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、永久磁石23a(23b)の外周面の全面を接着剤層40により覆ってもよい。また、本発明では、図7に示す第2変形例のように、永久磁石23a(23b)の外周面の全面を板状のスペーサ部材43により覆ってもよい。
Moreover, in the said embodiment, as shown in FIG.3 and FIG.4, only the edge part vicinity of the
この第2変形例では、図7に示すように、板状のスペーサ部材43の内周面は、永久磁石23a(23b)の外周面の全面を覆うように配置されている。また、スペーサ部材43の周方向の両端部は、コア部22a(22b)の端部被覆部22dの内周面と永久磁石23aおよび23bの外周面のコア部22a(22b)側の端部近傍との間の空隙30の内部に嵌め込まれている。なお、スペーサ部材43は、非磁性材料である樹脂からなる。
In the second modification, as shown in FIG. 7, the inner peripheral surface of the plate-
第2変形例では、永久磁石23a(23b)の外周面の全面を覆う板状のスペーサ部材43を空隙30の内部に設けることによって、永久磁石23a(23b)の外周面の端部被覆部22dに覆われている部分のみならず、端部被覆部22dに覆われていない部分をもスペーサ部材43により覆うことができるので、永久磁石23a(23b)が半径方向にずれるのをより効果的に抑制することができる。
In the second modification, a plate-
また、上記実施形態では、図3および図4に示すように、半径方向に延びる矩形形状の断面を有する永久磁石23a(23b)の外周面を端部被覆部22dの内周面よりも半径方向の内側に離間した位置に配置することによって空隙30を構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図8に示す第3変形例のように、ロータコア22の外周部側の端部のうちのコア部22a(22b)側の角部が面取りされた永久磁石123a(123b)をコア部22aとコア部22bとの間に配置することによって空隙32を構成してもよい。この第3変形例では、図8に示すように、永久磁石123a(123b)の面取り部分123cの外周面と端部被覆部22dの内周面との間に形成される空間(空隙32)の内部に、非磁性材料である接着剤からなる接着剤層44が充填されている。
Moreover, in the said embodiment, as shown to FIG. 3 and FIG. 4, the outer peripheral surface of the
また、上記実施形態では、永久磁石を電動機(回転電機)のq軸と直交する方向に対して傾いた方向に着磁する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、永久磁石を回転電機のq軸と直交する方向に着磁してもよい。 Moreover, although the example which magnetizes a permanent magnet in the direction inclined with respect to the direction orthogonal to the q axis | shaft of an electric motor (rotating electric machine) was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this. In the present invention, the permanent magnet may be magnetized in a direction orthogonal to the q axis of the rotating electrical machine.
また、上記実施形態では、ロータコアを複数のコア部により構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数のコア部の内周部を連結することによって、ロータコアを一部品として構成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the example which comprises a rotor core by a some core part was shown, this invention is not limited to this. In this invention, you may comprise a rotor core as one component by connecting the inner peripheral part of a some core part.
また、上記実施形態では、複数のコア部のうちの隣接する2つのコア部の間に、周方向の幅がロータコアの内周部から外周部に向かうにしたがって徐々に大きくなる2つの永久磁石を配置する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、隣接する2つのコア部の間に配置する永久磁石を1つとしてもよいし、3つ以上としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, two permanent magnets from which the circumferential width | variety becomes gradually large as it goes to an outer peripheral part from the inner peripheral part of a rotor core between two adjacent core parts among several core parts. Although an example of arrangement is shown, the present invention is not limited to this. In the present invention, the number of permanent magnets arranged between two adjacent core portions may be one, or may be three or more.
また、上記実施形態では、シャフト21(回転軸部)の外周部の係合部21a(第1係合部)と、プレート24の内周部の係合部24b(第2係合部)とを歯車状に形成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、第1係合部と第2係合部とを歯車状以外の形状に形成してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the
11 ステータティース(ステータコア)
21 シャフト(回転軸部)
21a 係合部(第1係合部)
22、122 ロータコア
22a、22b、122a、122b コア部
22d、122d 端部被覆部
23a、23b、123a、123b 永久磁石
24 プレート
24b 係合部(第2係合部)
30、31、32 空隙
40、42、44 接着剤層(非磁性材料)
43 スペーサ部材(非磁性材料)
100 電動機(回転電機)
11 Stator Teeth (Stator Core)
21 Shaft (Rotating shaft)
21a Engagement part (first engagement part)
22, 122
30, 31, 32
43 Spacer member (non-magnetic material)
100 Electric motor (rotary electric machine)
Claims (13)
前記ロータコアの外周部に対向するように配置されたステータコアと、
前記ロータコアの内部に内周部側から外周部側まで半径方向に延びるように設けられた永久磁石と、
前記ロータコアの内周部に取り付けられる回転軸部とを備え、
前記ロータコアの外周部には、前記永久磁石の外周面の周方向の端部近傍を覆う端部被覆部が設けられており、
前記端部被覆部の内周面と前記永久磁石の外周面との間には、空隙が設けられており、
前記永久磁石は、前記永久磁石の内周面が前記回転軸部の外周面に接するとともに、前記永久磁石の外周面の前記端部被覆部に覆われていない部分が露出するように配置されている、回転電機。 Rotor core,
A stator core disposed to face the outer periphery of the rotor core;
A permanent magnet provided in the rotor core so as to extend in the radial direction from the inner peripheral side to the outer peripheral side ;
A rotating shaft portion attached to the inner peripheral portion of the rotor core ,
The outer periphery of the rotor core is provided with an end covering portion that covers the vicinity of the end in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the permanent magnet,
A gap is provided between the inner peripheral surface of the end covering portion and the outer peripheral surface of the permanent magnet ,
The permanent magnet is disposed such that an inner peripheral surface of the permanent magnet is in contact with an outer peripheral surface of the rotating shaft portion and a portion of the outer peripheral surface of the permanent magnet that is not covered with the end cover portion is exposed. The rotating electric machine.
前記端部被覆部の内周面と前記永久磁石の外周面とが前記端部被覆部の周方向の全長に渡って離間することにより、前記空隙が構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機。 The end covering portion is formed to extend in the circumferential direction,
The gap is formed by separating the inner peripheral surface of the end cover portion and the outer peripheral surface of the permanent magnet over the entire length in the circumferential direction of the end cover portion. The rotating electrical machine according to any one of claims.
前記ロータコアは、周方向に間隔を隔てて配置される複数のコア部を含むように構成されており、
前記永久磁石は、前記複数のコア部のうちの隣接するコア部の間に、前記永久磁石の内周面が前記回転軸部の外周面に接するように配置されている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の回転電機。 A rotating shaft portion attached to the inner peripheral portion of the rotor core;
The rotor core is configured to include a plurality of core portions arranged at intervals in the circumferential direction,
The said permanent magnet is arrange | positioned so that the internal peripheral surface of the said permanent magnet may contact | connect the outer peripheral surface of the said rotating shaft part between the adjacent core parts among these core parts. The rotating electrical machine according to any one of the above.
前記ロータコアの内周部に取り付けられる回転軸部と、
前記回転軸部を取り囲むとともに、前記複数の電磁鋼板からなるロータコアの軸方向の端面を覆うように取り付けられるプレートとをさらに備え、
前記回転軸部の外周部には、第1係合部が形成されており、
前記プレートの内周部には、前記回転軸部の前記第1係合部と係合する第2係合部が形成されている、請求項1〜12のいずれか1項に記載の回転電機。 The rotor core is composed of a plurality of electromagnetic steel plates laminated in the axial direction,
A rotating shaft attached to the inner periphery of the rotor core;
A plate that surrounds the rotating shaft and is attached so as to cover an axial end surface of the rotor core made of the plurality of electromagnetic steel plates;
A first engaging portion is formed on the outer peripheral portion of the rotating shaft portion,
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 12, wherein a second engaging portion that engages with the first engaging portion of the rotating shaft portion is formed on an inner peripheral portion of the plate. .
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