JP5472334B2 - Permanent magnet embedded rotor - Google Patents

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Description

本発明は、略円筒形状のロータコアの内部に永久磁石を埋設して構成された永久磁石埋め込み型ロータに関する。   The present invention relates to a permanent magnet embedded rotor configured by embedding a permanent magnet inside a substantially cylindrical rotor core.

従来より、ラジアルギャップ型モータの界磁子として、永久磁石埋め込み型ロータが使用されている。図11および図12は、従来の永久磁石埋め込み型ロータ110を、回転軸に対して垂直な平面で切断した断面図である。図11および図12に示したように、永久磁石埋め込み型ロータ110は、鉄などの高磁率材料からなる略円筒形状のロータコア111を有し、ロータコア111の内部に周方向に沿って複数の永久磁石113が埋設された構成となっている。   Conventionally, a permanent magnet embedded rotor has been used as a field element of a radial gap motor. 11 and 12 are cross-sectional views of a conventional permanent magnet embedded rotor 110 cut along a plane perpendicular to the rotation axis. As shown in FIGS. 11 and 12, the embedded permanent magnet rotor 110 has a substantially cylindrical rotor core 111 made of a high magnetic material such as iron, and a plurality of permanent magnets are provided inside the rotor core 111 along the circumferential direction. The magnet 113 is embedded.

このような永久磁石埋め込み型ロータ110では、径方向について磁束の通りやすい方向と磁束の通りにくい方向とがあり、このような性質を磁気的な突極性(あるいは逆突極性)という。永久磁石埋め込み型ロータ110を動作させると、永久磁石113とステータとの間の磁束により「マグネットトルク」が発生し、また、上記の突極性に起因して「リラクタンストルク」が発生する。このため、永久磁石埋め込み型ロータ110は、全体として高いトルクを得ることができる。   In such a permanent magnet embedded rotor 110, there are a direction in which the magnetic flux easily passes and a direction in which the magnetic flux does not easily pass in the radial direction, and this property is called magnetic saliency (or reverse saliency). When the embedded permanent magnet rotor 110 is operated, “magnet torque” is generated by the magnetic flux between the permanent magnet 113 and the stator, and “reluctance torque” is generated due to the saliency. For this reason, the permanent magnet embedded rotor 110 can obtain a high torque as a whole.

このような従来の永久磁石埋め込み型ロータについては、例えば、特許文献1に開示されている。   Such a conventional permanent magnet embedded rotor is disclosed in Patent Document 1, for example.

特開2003−111321号公報JP 2003-111321 A

永久磁石埋め込み型ロータ110では、図11に示したように、マグネットトルクに関する磁極中心軸としてのdm軸と、マグネットトルクに関する磁極境界軸としてのqm軸とが、それぞれ定義される。また、同一の永久磁石埋め込み型ロータ110において、図12に示したように、リラクタンストルクに関する磁極中心軸としてのdr軸と、リラクタンストルクに関する磁極境界軸としてのqr軸とが、それぞれ定義される。   In the permanent magnet embedded rotor 110, as shown in FIG. 11, a dm axis as a magnetic pole central axis related to magnet torque and a qm axis as a magnetic pole boundary axis related to magnet torque are defined. Further, in the same embedded permanent magnet rotor 110, as shown in FIG. 12, a dr axis as a magnetic pole central axis for reluctance torque and a qr axis as a magnetic pole boundary axis for reluctance torque are defined.

このような永久磁石埋め込み型ロータ110を動作させるときには、マグネットトルクとリラクタンストルクとを全体として最も効率良く得ることができるように、電流位相を制御しつつ動作させる。しかしながら、図11および図12に示したように、従来の永久磁石埋め込み型ロータ110では、通常dm軸とqr軸とが一致し、また、dr軸とqm軸とが一致する。このため、図13に示したように、リラクタンストルクを増加させるべく電流位相を進めると、マグネットトルクが減少し、結果としてリラクタンストルクの増加分からマグネットトルクの減少分を差し引いたトルクアップしか得ることができなかった。   When operating such a permanent magnet embedded rotor 110, it is operated while controlling the current phase so that the magnet torque and the reluctance torque can be obtained most efficiently as a whole. However, as shown in FIGS. 11 and 12, in the conventional permanent magnet embedded rotor 110, the dm-axis and the qr-axis normally coincide with each other, and the dr-axis and the qm-axis coincide with each other. For this reason, as shown in FIG. 13, when the current phase is advanced to increase the reluctance torque, the magnet torque decreases, and as a result, only the torque increase obtained by subtracting the decrease in magnet torque from the increase in reluctance torque can be obtained. could not.

この点について、上記の特許文献1には、ロータコアの永久磁石埋設用孔内に永久磁石を偏在させた構成が開示されている。このように永久磁石を偏在させると、マグネットトルクとリラクタンストルクとの位相関係がずれ、マグネットトルクとリラクタンストルクとを効率よく利用できる可能性がある。しかしながら、特許文献1の構成では、永久磁石を偏在させるために永久磁石埋設用孔内の空隙部分を大きくする必要があった。このため、ロータコアに埋設される永久磁石の量が減少するという問題があった。   In this regard, Patent Document 1 discloses a configuration in which permanent magnets are unevenly distributed in the permanent magnet embedding holes of the rotor core. If the permanent magnets are unevenly distributed in this way, the phase relationship between the magnet torque and the reluctance torque is shifted, and there is a possibility that the magnet torque and the reluctance torque can be used efficiently. However, in the configuration of Patent Document 1, it is necessary to enlarge the gap portion in the permanent magnet embedding hole in order to make the permanent magnet unevenly distributed. For this reason, there has been a problem that the amount of permanent magnets embedded in the rotor core is reduced.

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、永久磁石の埋設量を減少させることなく、マグネットトルクとリラクタンストルクとを効率よく利用することができる永久磁石埋め込み型ロータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a permanent magnet embedded rotor that can efficiently use magnet torque and reluctance torque without reducing the amount of permanent magnet embedded. With the goal.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、永久磁石埋め込み型ロータ(80)において、複数の永久磁石埋設用孔(82)を有する略円筒形状のロータコア(81)と、前記ロータコア(81)の前記複数の永久磁石埋設用孔(82)のそれぞれに埋設される複数の永久磁石(83)と、を備え、前記複数の永久磁石埋設用孔(82)のそれぞれは、前記永久磁石(83)を埋設するための埋設部(82a)と、前記埋設部(82a)の周方向の両端において前記ロータコア(81)の外周面に近接し、前記永久磁石(83)を埋設しない空隙部(82b,82c)と、を有し、前記複数の永久磁石(83)の磁極境界部における前記ロータコア(81)の外周面には、回転方向前進側のみに凹部(81c)が形成されており、前記凹部の回転方向前進側の端が、前記凹部と対面する前記空隙部の回転方向前進側の端よりも、回転方向後進側に位置することを特徴とする。
また請求項2に係る発明は、請求項1に係る永久磁石埋め込み型ロータ(80)であって、前記凹部は、前記空隙部と径方向で対面しつつ、前記空隙部よりも前記回転方向後進側に延在する。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a permanent magnet embedded rotor (80), wherein a rotor core (81) having a substantially cylindrical shape having a plurality of permanent magnet embedding holes (82), and the rotor core ( 81) a plurality of permanent magnets (83) embedded in each of the plurality of permanent magnet embedding holes (82), and each of the plurality of permanent magnet embedding holes (82) is the permanent magnet An embedded portion (82a) for embedding (83), and a gap portion that is adjacent to the outer peripheral surface of the rotor core (81) at both circumferential ends of the embedded portion (82a) and does not embed the permanent magnet (83). (82b, 82c) and has, on the outer peripheral surface of the rotor core (81) in the magnetic pole boundary of the plurality of permanent magnets (83) are recesses (81c) are formed only in the rotational direction forward side The above End of the rotating direction forward side of the section is, from the end of the rotation direction forward side of the gap portion which faces the recess, characterized in that positioned in the rotational direction reverse side.
The invention according to claim 2 is the permanent magnet embedded rotor according to claim 1 (80), before Symbol recess while facing in the air gap portion in a radial direction, the rotational direction than the gap portion Extends to the reverse side.

請求項1に記載の発明によれば、複数の永久磁石の磁極境界部におけるロータコアの外周面には、回転方向前進側に凹部が形成されている。このため、マグネットトルクについての磁極境界軸(qm軸)とリラクタンストルクについての磁極中心軸(dr軸)とがずれ、これにより、永久磁石の埋設量を減少させることなく、マグネットトルクとリラクタンストルクとを効率よく利用することができる。   According to the first aspect of the present invention, the outer circumferential surface of the rotor core at the magnetic pole boundary portion of the plurality of permanent magnets is formed with a recess on the forward side in the rotational direction. For this reason, the magnetic pole boundary axis (qm axis) for the magnet torque and the magnetic pole center axis (dr axis) for the reluctance torque are deviated, thereby reducing the magnet torque and the reluctance torque without reducing the amount of embedded permanent magnets. Can be used efficiently.

ロータを含むモータの断面図である。It is sectional drawing of the motor containing a rotor. 第1実施形態に係るロータの断面図である。It is sectional drawing of the rotor which concerns on 1st Embodiment. 本発明のロータにおけるマグネットトルクおよびリラクタンストルクの波形を示したグラフである。It is the graph which showed the waveform of the magnet torque and the reluctance torque in the rotor of this invention. 第2実施形態に係るロータの断面図である。It is sectional drawing of the rotor which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るロータの断面図である。It is sectional drawing of the rotor which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係るロータの断面図である。It is sectional drawing of the rotor which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係るロータの断面図である。It is sectional drawing of the rotor which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係るロータの断面図である。It is sectional drawing of the rotor which concerns on 6th Embodiment. 第7実施形態に係るロータの断面図である。It is sectional drawing of the rotor which concerns on 7th Embodiment. 第8実施形態に係るロータの断面図である。It is sectional drawing of the rotor which concerns on 8th Embodiment. 従来の永久磁石埋め込み型ロータの断面図である。It is sectional drawing of the conventional permanent magnet embedded type rotor. 従来の永久磁石埋め込み型ロータの断面図である。It is sectional drawing of the conventional permanent magnet embedded type rotor. 従来のロータにおけるマグネットトルクおよびリラクタンストルクの波形を示したグラフである。It is the graph which showed the waveform of the magnet torque and reluctance torque in the conventional rotor.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<1.第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るロータ10を含むモータ1を、回転軸と垂直な平面で切断した断面図である。図1に示したように、モータ1は、略円筒形状のステータ90と、ステータ90の内周側に配置された略円筒形状のロータ10とを有しており、ステータ90とロータ10との間の磁束の作用により回転力(トルク)を発生させる機能を有する。
<1. First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor 1 including a rotor 10 according to a first embodiment of the present invention, cut along a plane perpendicular to a rotation axis. As shown in FIG. 1, the motor 1 includes a substantially cylindrical stator 90 and a substantially cylindrical rotor 10 disposed on the inner peripheral side of the stator 90. It has a function of generating a rotational force (torque) by the action of the magnetic flux between them.

ステータ90は、積層鋼板または圧粉磁心により構成されたステータコア91を有している。ステータコア91の内周面には、複数のティース部92が突出形成されており、各ティース部92にはコイル93が巻回されている。一方、ロータ10は、鉄などの高磁率材料からなるロータコア11と、ロータコア11の内部に埋設された複数の永久磁石13とを有している。ロータ10は、回転軸に沿って延設されたシャフト99に嵌合固着されており、シャフト99とともに一体的に回転する。   The stator 90 has a stator core 91 composed of a laminated steel plate or a dust core. A plurality of tooth portions 92 are formed to protrude from the inner peripheral surface of the stator core 91, and a coil 93 is wound around each tooth portion 92. On the other hand, the rotor 10 includes a rotor core 11 made of a high magnetic material such as iron, and a plurality of permanent magnets 13 embedded in the rotor core 11. The rotor 10 is fitted and fixed to a shaft 99 extending along the rotation axis, and rotates together with the shaft 99.

図2は、図1のロータ10の拡大図である。ロータ10のロータコア11には、回転軸方向に貫通する複数(本実施形態では6つ)の永久磁石埋設用孔12が形成されている。複数の永久磁石埋設用孔12には、それぞれ永久磁石13が埋設されている。複数の永久磁石埋設用孔12および複数の永久磁石13は、ロータコア11の周方向に沿って配置されている。そして、複数の永久磁石13は、その磁極の向きが周方向に沿って交互に交代するように(すなわち、隣り合う永久磁石13の磁極の向きが互いに逆向きとなるように)、配置されている。   FIG. 2 is an enlarged view of the rotor 10 of FIG. The rotor core 11 of the rotor 10 is formed with a plurality (six in this embodiment) of permanent magnet embedding holes 12 penetrating in the rotation axis direction. A permanent magnet 13 is embedded in each of the plurality of permanent magnet embedding holes 12. The plurality of permanent magnet embedding holes 12 and the plurality of permanent magnets 13 are arranged along the circumferential direction of the rotor core 11. The plurality of permanent magnets 13 are arranged so that the directions of the magnetic poles alternate along the circumferential direction (that is, the directions of the magnetic poles of adjacent permanent magnets 13 are opposite to each other). Yes.

図2に示したように、各永久磁石埋設用孔12は、永久磁石13を埋設するための埋設部12aと、埋設部12aの周方向の両端においてロータコア11の外周面方向にのびるフラックスバリア部(空隙部)12b,12cとを有している。フラックスバリア部12b,12cは、ロータコア11内において永久磁石13による磁束の短絡を防止する機能を有する。フラックスバリア部12b,12cの先端部12d,12eは、それぞれロータコア11の外周面に近接する。このように、複数の永久磁石埋設用孔12は、それぞれ断面視においてロータコア11の外周面方向に開いた略コの字形の穿孔となっている。   As shown in FIG. 2, each permanent magnet embedding hole 12 includes an embedding portion 12a for embedding the permanent magnet 13, and a flux barrier portion extending in the outer circumferential surface direction of the rotor core 11 at both ends in the circumferential direction of the embedding portion 12a. (Void part) 12b, 12c. The flux barrier portions 12 b and 12 c have a function of preventing the magnetic flux from being short-circuited by the permanent magnet 13 in the rotor core 11. The tip portions 12d and 12e of the flux barrier portions 12b and 12c are close to the outer peripheral surface of the rotor core 11, respectively. In this way, the plurality of permanent magnet embedding holes 12 are substantially U-shaped perforations opened in the direction of the outer peripheral surface of the rotor core 11 in a cross-sectional view.

本実施形態のロータ10においては、回転方向(図2中矢印ARの方向)前進側のフラックスバリア部12bの形状と、回転方向後進側のフラックスバリア部12cの形状とが相違する。具体的には、回転方向前進側のフラックスバリア部12bの周方向の幅よりも、回転方向後進側のフラックスバリア部12cの周方向の幅が大きくなるように、各フラックスバリア部12b,12cの幅が規定されている。   In the rotor 10 of the present embodiment, the shape of the flux barrier portion 12b on the forward side in the rotational direction (the direction of the arrow AR in FIG. 2) is different from the shape of the flux barrier portion 12c on the reverse side in the rotational direction. Specifically, each of the flux barrier portions 12b and 12c is set so that the circumferential width of the flux barrier portion 12c on the reverse side in the rotational direction is larger than the circumferential width of the flux barrier portion 12b on the forward side in the rotational direction. The width is specified.

このようなモータ1において、ステータ90のコイル93に電流を供給してティース部92に磁極を発生させると、ティース部92の磁極とロータ10内の永久磁石13の磁極との間にマグネットトルクが発生し、ロータ10が回転する。また、ロータ10は突極性を有するため、上記のマグネットトルクに加えて、コア部11aとティース部92との間の磁束によって生じるリラクタンストルクを得ることができる。   In such a motor 1, when a current is supplied to the coil 93 of the stator 90 to generate a magnetic pole in the tooth portion 92, magnet torque is generated between the magnetic pole of the tooth portion 92 and the magnetic pole of the permanent magnet 13 in the rotor 10. Occurs and the rotor 10 rotates. Further, since the rotor 10 has saliency, in addition to the magnet torque described above, a reluctance torque generated by the magnetic flux between the core portion 11a and the tooth portion 92 can be obtained.

本実施形態のロータ10では、上記のように、回転方向前進側のフラックスバリア部12bの周方向の幅よりも、回転方向後進側のフラックスバリア部12cの周方向の幅が大きくなるように、各フラックスバリア部12b,12cの幅が規定されている。このため、図2に示したように、マグネットトルクについての磁極境界軸(qm軸)とリラクタンストルクについての磁極中心軸(dr軸)とが一致せず、qm軸に対してdr軸が回転方向後進側へ微小角度Δθmだけずれた状態となっている。また、ロータ10の極対数をPn(本実施形態では3)とすると、この微小角度Δθmのずれは、ロータ10全体としてΔθ=Pn・Δθmの電気角のずれとなり、ロータ10において発生するリラクタンストルクの波形は、電気角Δθ分だけマイナス側へずれる。   In the rotor 10 of the present embodiment, as described above, the circumferential width of the flux barrier portion 12c on the reverse side in the rotational direction is larger than the circumferential width of the flux barrier portion 12b on the forward side in the rotational direction. The width of each flux barrier portion 12b, 12c is defined. Therefore, as shown in FIG. 2, the magnetic pole boundary axis (qm axis) for the magnet torque and the magnetic pole central axis (dr axis) for the reluctance torque do not coincide with each other, and the dr axis rotates in the rotation direction with respect to the qm axis. It is in a state shifted by a minute angle Δθm to the reverse side. Further, when the number of pole pairs of the rotor 10 is Pn (3 in the present embodiment), the deviation of the minute angle Δθm is an electric angle deviation of Δθ = Pn · Δθm as a whole, and the reluctance torque generated in the rotor 10. Is shifted to the minus side by the electrical angle Δθ.

すなわち、本実施形態のようなフラックスバリア部12b,12cを有するロータ10において発生するトルクTは、次式(数1)で表すことができる。但し、(数1)中のφaは鎖交磁束を、Iaは電流ベクトルの大きさを、θは電流位相を、Lqはq軸インダクタンスを、Ldはd軸インダクタンスを、それぞれ示す。また、(数1)中の右辺第1項は、マグネットトルクTmを示し、第2項はリラクタンストルクTrを示す。   That is, the torque T generated in the rotor 10 having the flux barrier portions 12b and 12c as in the present embodiment can be expressed by the following equation (Equation 1). In (Equation 1), φa represents the flux linkage, Ia represents the magnitude of the current vector, θ represents the current phase, Lq represents the q-axis inductance, and Ld represents the d-axis inductance. Further, the first term on the right side in (Equation 1) indicates the magnet torque Tm, and the second term indicates the reluctance torque Tr.

T=Pn・[φa・Ia・cosβ+0.5・(Lq−Ld)・Ia・sin{2・(β+Δθ)] ・・・ (数1) T = Pn · [φa · Ia · cos β + 0.5 · (Lq−Ld) · Ia 2 · sin {2 · (β + Δθ)] (Equation 1)

図3は、本実施形態のようなフラックスバリア部12b,12cを有するロータ10における、電流位相βとマグネットトルクTmおよびリラクタンストルクTrとの関係を示したグラフである。図3のグラフに示されたように、このロータ10において得られるリラクタンストルクTrの波形は、従来の波形(図3中の破線波形)と比べてマイナス側へ電気角Δθ分だけずれた状態となっている。このため、マグネットトルクTmとリラクタンストルクTrとを合わせた合計トルクTの最大値は従来よりも高くなり、好適に電流位相βを制御しつつモータ1を動作させれば、従来よりも高いトルクTを得ることができる。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the current phase β, the magnet torque Tm, and the reluctance torque Tr in the rotor 10 having the flux barrier portions 12b and 12c as in the present embodiment. As shown in the graph of FIG. 3, the waveform of the reluctance torque Tr obtained in the rotor 10 is shifted to the minus side by the electrical angle Δθ as compared with the conventional waveform (broken line waveform in FIG. 3). It has become. For this reason, the maximum value of the total torque T including the magnet torque Tm and the reluctance torque Tr is higher than the conventional value. If the motor 1 is operated while controlling the current phase β, the torque T higher than the conventional value Can be obtained.

このように、本実施形態のロータ10では、回転方向前進側のフラックスバリア部12bの周方向の幅よりも、回転方向後進側のフラックスバリア部12cの周方向の幅が大きくなるように、各フラックスバリア部12b,12cの幅が規定されている。すなわち、永久磁石埋設用孔12のうち、永久磁石13が埋設されていない部分の形状を調整し、それにより、qm軸に対してdr軸がずれた状態を実現している。このため、永久磁石13の埋設量を減少させることなく、マグネットトルクTmとリラクタンストルクTrとを効率よく利用することができる。あるいは、比較的低い電流で従来と同等のトルクを得ることができる。   Thus, in the rotor 10 of the present embodiment, each circumferential width of the flux barrier portion 12c on the reverse side in the rotational direction is larger than the circumferential width of the flux barrier portion 12b on the forward side in the rotational direction. The widths of the flux barrier portions 12b and 12c are defined. That is, the shape of the portion of the permanent magnet embedding hole 12 where the permanent magnet 13 is not embedded is adjusted, thereby realizing a state in which the dr axis is deviated from the qm axis. For this reason, the magnet torque Tm and the reluctance torque Tr can be efficiently used without reducing the amount of the permanent magnet 13 embedded. Alternatively, a torque equivalent to the conventional torque can be obtained with a relatively low current.

特に、本実施形態のロータ10では、フラックスバリア部12b,12cの周方向の幅が、それぞれ内周側から外周側にかけて略同一となっている。このため、内周側から外周側にかけて磁束の短絡を確実に防止することができる。   In particular, in the rotor 10 of the present embodiment, the circumferential widths of the flux barrier portions 12b and 12c are substantially the same from the inner peripheral side to the outer peripheral side. For this reason, the short circuit of magnetic flux can be reliably prevented from the inner peripheral side to the outer peripheral side.

また、本実施形態のロータ10では、永久磁石13は、永久磁石埋設用孔12のフラックスバリア部12b,12cにはみ出すことなく埋設部12a内に収まっている。すなわち、永久磁石13の磁極面(径方向を向いた面)が、フラックスバリア部12b,12cの空隙内に露出していない。このため、永久磁石13の磁極方向にエアギャップが生じることはなく、永久磁石13の磁束を効率よく利用することができる。   Moreover, in the rotor 10 of this embodiment, the permanent magnet 13 is contained in the embedded portion 12a without protruding into the flux barrier portions 12b and 12c of the permanent magnet embedded hole 12. That is, the magnetic pole surface (the surface facing the radial direction) of the permanent magnet 13 is not exposed in the gaps of the flux barrier portions 12b and 12c. For this reason, an air gap does not occur in the magnetic pole direction of the permanent magnet 13, and the magnetic flux of the permanent magnet 13 can be used efficiently.

また、本実施形態のロータ10では、隣り合うフラックスバリア部12b,12cの間に挟まれたコア部11aの周方向の幅が、内周側から外周側にかけて略同一となっている。このため、リラクタンストルクに対するコア部11aの飽和特性が向上し、リラクタンストルクをより効率よく得ることができる。   In the rotor 10 of the present embodiment, the circumferential width of the core portion 11a sandwiched between adjacent flux barrier portions 12b and 12c is substantially the same from the inner peripheral side to the outer peripheral side. For this reason, the saturation characteristic of the core part 11a with respect to reluctance torque improves, and reluctance torque can be obtained more efficiently.

本実施形態のロータ10は、低速運転に適している。このため、例えば、空気調和機用圧縮機に本実施形態のモータを適用すれば、特に銅損比率の多い低速域で高効率かつ長時間の運転を実現することができる。   The rotor 10 of this embodiment is suitable for low speed operation. For this reason, for example, if the motor of this embodiment is applied to the compressor for an air conditioner, high-efficiency and long-time operation can be realized particularly in a low-speed region with a large copper loss ratio.

<2.第2実施形態>
図4は、本発明の第2実施形態に係るロータ20の構成を示した図である。第2実施形態のロータ20は、永久磁石埋設用孔22のフラックスバリア部22b,22cの構成が上記の第1実施形態と異なり、他の部分の構成は上記の第1実施形態と同等である。このため、以下では、フラックスバリア部22b,22cの構成を中心に説明し、他の部分については重複説明を省略する。また、本実施形態のロータ20と接続されるシャフト99やステータ90の構成も、上記の第1実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
<2. Second Embodiment>
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the rotor 20 according to the second embodiment of the present invention. The rotor 20 of the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the flux barrier portions 22b and 22c of the permanent magnet embedding hole 22, and the configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment. . For this reason, below, it demonstrates centering on the structure of the flux barrier parts 22b and 22c, and abbreviate | omits duplication description about another part. In addition, the configuration of the shaft 99 and the stator 90 connected to the rotor 20 of the present embodiment is also the same as that of the first embodiment described above, and thus a duplicate description is omitted.

本実施形態のロータ20においては、回転方向(図4中矢印ARの方向)前進側のフラックスバリア部22bの形状と、回転方向後進側のフラックスバリア部22cの形状とが相違する。具体的には、回転方向前進側のフラックスバリア部22bが、ロータコア21の外周面に向けて幅が狭くなる先細り形状(テーパ形状)となっている。したがって、回転方向後進側のフラックスバリア部22cの先端部22eの幅は、回転方向前進側のフラックスバリア部22bの先端部22dの幅よりも大きくなっている。   In the rotor 20 of the present embodiment, the shape of the flux barrier portion 22b on the forward side in the rotational direction (the direction of the arrow AR in FIG. 4) is different from the shape of the flux barrier portion 22c on the reverse side in the rotational direction. Specifically, the flux barrier portion 22b on the forward side in the rotational direction has a tapered shape (tapered shape) whose width becomes narrower toward the outer peripheral surface of the rotor core 21. Therefore, the width of the front end portion 22e of the flux barrier portion 22c on the reverse side in the rotational direction is larger than the width of the front end portion 22d of the flux barrier portion 22b on the forward side in the rotational direction.

このため、本実施形態のロータ20も、第1実施形態のロータ10と同じように、マグネットトルクについての磁極境界軸(qm軸)とリラクタンストルクについての磁極中心軸(dr軸)とが一致せず、qm軸に対してdr軸が回転方向後進側へ微小角度だけずれた状態となる。したがって、ロータ20全体の電気角のずれをΔθとすると、ロータ20において発生するトルクTは上記の(数1)で表すことができる。また、本実施形態のロータ20において得られるリラクタンストルクTrの波形は、上記の図3と同じようにマイナス側へ電気角Δθ分だけずれた状態となり、好適に電流位相βを制御すれば、従来よりも高いトルクTを得ることができる。   For this reason, in the rotor 20 of the present embodiment, as with the rotor 10 of the first embodiment, the magnetic pole boundary axis (qm axis) for the magnet torque and the magnetic pole central axis (dr axis) for the reluctance torque match. First, the dr axis is shifted from the qm axis by a small angle toward the reverse side in the rotational direction. Therefore, when the deviation of the electrical angle of the entire rotor 20 is Δθ, the torque T generated in the rotor 20 can be expressed by the above (Equation 1). Further, the waveform of the reluctance torque Tr obtained in the rotor 20 of the present embodiment is in a state shifted to the minus side by the electrical angle Δθ as in FIG. 3, and if the current phase β is suitably controlled, Higher torque T can be obtained.

特に、本実施形態のロータ20では、回転方向前進側のフラックスバリア部22bの回転方向前進側の面22fを空隙側へ傾斜させる(切り欠く)ことにより、フラックスバリア部22bの先細り形状を実現している。このため、隣り合うフラックスバリア部22b,22cの間に挟まれたコア部21aの幅が拡大し、ステータ90のティース部92からコア部21aに対して磁束が進入し易くなる。これにより、ロータ20は、より高いリラクタンストルクを得ることができる。また、ロータコア21の表面付近の均一性が向上するため、コギングの発生を低減させることができる。   In particular, in the rotor 20 of this embodiment, the taper shape of the flux barrier portion 22b is realized by inclining (notching) the surface 22f on the rotation direction advance side of the flux barrier portion 22b on the rotation direction advance side toward the gap side. ing. For this reason, the width | variety of the core part 21a pinched | interposed between adjacent flux barrier parts 22b and 22c expands, and it becomes easy for magnetic flux to approach with respect to the core part 21a from the teeth part 92 of the stator 90. FIG. Thereby, the rotor 20 can obtain a higher reluctance torque. In addition, since the uniformity near the surface of the rotor core 21 is improved, the occurrence of cogging can be reduced.

なお、本実施形態のロータ20では、フラックスバリア部22bが先細り形状になっているものの、その先端部22dは完全に収束しているわけではなく、周方向に所定の幅が残っている。このため、フラックスバリア部22bの磁束の短絡を防止する機能が著しく低下することはない。   In the rotor 20 of the present embodiment, although the flux barrier portion 22b is tapered, the tip portion 22d is not completely converged and a predetermined width remains in the circumferential direction. For this reason, the function which prevents the short circuit of the magnetic flux of the flux barrier part 22b does not fall remarkably.

<3.第3実施形態>
図5は、本発明の第3実施形態に係るロータ30の構成を示した図である。第3実施形態のロータ30は、永久磁石埋設用孔32のフラックスバリア部32b,32cの構成が上記の第1実施形態と異なり、他の部分の構成は上記の第1実施形態と同等である。このため、以下では、フラックスバリア部32b,32cの構成を中心に説明し、他の部分については重複説明を省略する。また、本実施形態のロータ30と接続されるシャフト99やステータ90の構成も、上記の第1実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
<3. Third Embodiment>
FIG. 5 is a view showing a configuration of the rotor 30 according to the third embodiment of the present invention. The rotor 30 of the third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the flux barrier portions 32b and 32c of the permanent magnet embedding hole 32, and the configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment. . For this reason, below, it demonstrates centering on the structure of the flux barrier parts 32b and 32c, and abbreviate | omits duplication description about another part. In addition, the configuration of the shaft 99 and the stator 90 connected to the rotor 30 of the present embodiment is also the same as that of the first embodiment, and a duplicate description is omitted.

本実施形態のロータ30においては、回転方向(図5中矢印ARの方向)前進側のフラックスバリア部32bの形状と、回転方向後進側のフラックスバリア部32cの形状とが相違する。具体的には、回転方向前進側のフラックスバリア部32bが、ロータコア31の外周面に向けて幅が狭くなる先細り形状(テーパ形状)となっている。したがって、回転方向後進側のフラックスバリア部32cの先端部32eの幅は、回転方向前進側のフラックスバリア部32bの先端部32dの幅よりも大きくなっている。   In the rotor 30 of the present embodiment, the shape of the flux barrier portion 32b in the rotational direction (the direction of the arrow AR in FIG. 5) is different from the shape of the flux barrier portion 32c in the reverse direction of the rotational direction. Specifically, the flux barrier portion 32 b on the forward side in the rotational direction has a tapered shape (tapered shape) whose width decreases toward the outer peripheral surface of the rotor core 31. Therefore, the width of the tip 32e of the flux barrier 32c on the reverse side in the rotational direction is larger than the width of the tip 32d of the flux barrier 32b on the forward side in the rotational direction.

このため、本実施形態のロータ30も、第1実施形態のロータ10と同じように、マグネットトルクについての磁極境界軸(qm軸)とリラクタンストルクについての磁極中心軸(dr軸)とが一致せず、qm軸に対してdr軸が回転方向後進側へ微小角度だけずれた状態となる。したがって、ロータ30全体の電気角のずれをΔθとすると、ロータ30において発生するトルクTは上記の(数1)で表すことができる。また、本実施形態のロータ30において得られるリラクタンストルクTrの波形は、上記の図3と同じようにマイナス側へ電気角Δθ分だけずれた状態となり、好適に電流位相βを制御すれば、従来よりも高いトルクTを得ることができる。   For this reason, in the rotor 30 of the present embodiment, the magnetic pole boundary axis (qm axis) for the magnet torque and the magnetic pole central axis (dr axis) for the reluctance torque coincide with each other as in the rotor 10 of the first embodiment. First, the dr axis is shifted from the qm axis by a small angle toward the reverse side in the rotational direction. Therefore, when the deviation of the electrical angle of the entire rotor 30 is Δθ, the torque T generated in the rotor 30 can be expressed by the above (Equation 1). Further, the waveform of the reluctance torque Tr obtained in the rotor 30 of the present embodiment is shifted to the minus side by the electrical angle Δθ as in FIG. 3, and if the current phase β is suitably controlled, Higher torque T can be obtained.

特に、本実施形態のロータ30では、回転方向前進側のフラックスバリア部32bの回転方向後進側の面32gを空隙側へ傾斜させる(切り欠く)ことにより、フラックスバリア部32bの先細り形状を実現している。このため、隣り合うフラックスバリア部32b,32cの間に挟まれたコア部31aの周方向の幅は、内周側から外周側にかけて略同一となっている。これにより、リラクタンストルクに対するコア部31aの飽和特性が向上し、リラクタンストルクをより効率よく得ることができる。また、ロータコア31の表面付近の均一性が向上するため、コギングの発生を低減させることができる。   In particular, in the rotor 30 of this embodiment, the taper shape of the flux barrier portion 32b is realized by inclining (notching) the surface 32g on the reverse side in the rotational direction of the flux barrier portion 32b on the forward side in the rotational direction. ing. For this reason, the circumferential width of the core portion 31a sandwiched between the adjacent flux barrier portions 32b and 32c is substantially the same from the inner peripheral side to the outer peripheral side. Thereby, the saturation characteristic of the core part 31a with respect to reluctance torque improves, and reluctance torque can be obtained more efficiently. Further, since the uniformity near the surface of the rotor core 31 is improved, the occurrence of cogging can be reduced.

なお、本実施形態のロータ30では、フラックスバリア部32bが先細り形状になっているものの、その先端部32dは完全に収束しているわけではなく、周方向に所定の幅が残っている。このため、フラックスバリア部32bの磁束の短絡を防止する機能が著しく低下することはない。   In the rotor 30 of the present embodiment, the flux barrier portion 32b is tapered, but the tip portion 32d is not completely converged, and a predetermined width remains in the circumferential direction. For this reason, the function which prevents the short circuit of the magnetic flux of the flux barrier part 32b does not fall remarkably.

<4.第4実施形態>
図6は、本発明の第4実施形態に係るロータ40の構成を示した図である。第4実施形態のロータ40は、永久磁石埋設用孔42のフラックスバリア部42b,42cの構成が上記の第1実施形態と異なり、他の部分の構成は上記の第1実施形態と同等である。このため、以下では、フラックスバリア部42b,42cの構成を中心に説明し、他の部分については重複説明を省略する。また、本実施形態のロータ40と接続されるシャフト99やステータ90の構成も、上記の第1実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
<4. Fourth Embodiment>
FIG. 6 is a view showing a configuration of a rotor 40 according to the fourth embodiment of the present invention. In the rotor 40 of the fourth embodiment, the configuration of the flux barrier portions 42b and 42c of the permanent magnet embedding hole 42 is different from that of the first embodiment, and the configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment. . For this reason, below, it demonstrates centering on the structure of the flux barrier parts 42b and 42c, and abbreviate | omits duplication description about another part. In addition, the configuration of the shaft 99 and the stator 90 connected to the rotor 40 of the present embodiment is also the same as that of the first embodiment, and therefore redundant description is omitted.

本実施形態のロータ40においては、回転方向(図6中矢印ARの方向)前進側のフラックスバリア部42bの形状と、回転方向後進側のフラックスバリア部42cの形状とが相違する。具体的には、回転方向前進側のフラックスバリア部42bが、ロータコア41の外周面に向けて幅が狭くなる先細り形状(テーパ形状)となっている。したがって、回転方向後進側のフラックスバリア部42cの先端部42eの幅は、回転方向前進側のフラックスバリア部42bの先端部32dの幅よりも大きくなっている。   In the rotor 40 of the present embodiment, the shape of the flux barrier portion 42b in the rotational direction (the direction of the arrow AR in FIG. 6) is different from the shape of the flux barrier portion 42c in the reverse direction of the rotational direction. Specifically, the flux barrier portion 42 b on the forward side in the rotational direction has a tapered shape (tapered shape) that decreases in width toward the outer peripheral surface of the rotor core 41. Therefore, the width of the tip end portion 42e of the flux barrier portion 42c on the reverse side in the rotational direction is larger than the width of the tip portion 32d of the flux barrier portion 42b on the forward side in the rotational direction.

このため、本実施形態のロータ40も、第1実施形態のロータ10と同じように、マグネットトルクについての磁極境界軸(qm軸)とリラクタンストルクについての磁極中心軸(dr軸)とが一致せず、qm軸に対してdr軸が回転方向後進側へ微小角度だけずれた状態となる。したがって、ロータ40全体の電気角のずれをΔθとすると、ロータ40において発生するトルクTは上記の(数1)で表すことができる。また、本実施形態のロータ40において得られるリラクタンストルクTrの波形は、上記の図3と同じようにマイナス側へ電気角Δθ分だけずれた状態となり、好適に電流位相βを制御すれば、従来よりも高いトルクTを得ることができる。   For this reason, in the rotor 40 of the present embodiment, as with the rotor 10 of the first embodiment, the magnetic pole boundary axis (qm axis) for the magnet torque and the magnetic pole central axis (dr axis) for the reluctance torque match. First, the dr axis is shifted from the qm axis by a small angle toward the reverse side in the rotational direction. Therefore, when the deviation of the electrical angle of the entire rotor 40 is Δθ, the torque T generated in the rotor 40 can be expressed by the above (Equation 1). In addition, the waveform of the reluctance torque Tr obtained in the rotor 40 of the present embodiment is in a state shifted to the minus side by the electrical angle Δθ as in FIG. 3, and if the current phase β is suitably controlled, Higher torque T can be obtained.

特に、本実施形態のロータ40では、回転方向前進側のフラックスバリア部42bの回転方向前進側の面42fおよび回転方向後進側の面42gを、いずれも空隙側へ傾斜させる(切り欠く)ことにより、フラックスバリア部42bの先細り形状を実現している。このため、フラックスバリア部42bの先細り形状を、最適な角度で形成することができる。また、隣り合うフラックスバリア部42b,42cの間に挟まれたコア部41aの幅が拡大し、ステータ90のティース部92からコア部41aに対して磁束が進入し易くなる。これにより、ロータ40は、より高いリラクタンストルクを得ることができる。また、ロータコア41の表面付近の均一性が向上するため、コギングの発生を低減させることができる。   In particular, in the rotor 40 of the present embodiment, the surface 42f on the rotational direction advance side and the surface 42g on the reverse direction in the rotational direction of the flux barrier portion 42b on the rotational direction advance side are both inclined (notched) toward the air gap side. The taper shape of the flux barrier portion 42b is realized. For this reason, the taper shape of the flux barrier part 42b can be formed at an optimum angle. Further, the width of the core portion 41a sandwiched between the adjacent flux barrier portions 42b and 42c is increased, and the magnetic flux easily enters the core portion 41a from the teeth portion 92 of the stator 90. Thereby, the rotor 40 can obtain a higher reluctance torque. Further, since the uniformity near the surface of the rotor core 41 is improved, the occurrence of cogging can be reduced.

<5.第5実施形態>
図7は、本発明の第5実施形態に係るロータ50の構成を示した図である。第5実施形態のロータ50は、永久磁石埋設用孔52のフラックスバリア部52b,52cの構成が上記の第1実施形態と異なり、他の部分の構成は上記の第1実施形態と同等である。このため、以下では、フラックスバリア部52b,52cの構成を中心に説明し、他の部分については重複説明を省略する。また、本実施形態のロータ50と接続されるシャフト99やステータ90の構成も、上記の第1実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
<5. Fifth Embodiment>
FIG. 7 is a view showing a configuration of a rotor 50 according to the fifth embodiment of the present invention. The rotor 50 of the fifth embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the flux barrier portions 52b and 52c of the permanent magnet embedding hole 52, and the configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment. . For this reason, below, it demonstrates centering on the structure of the flux barrier parts 52b and 52c, and abbreviate | omits duplication description about another part. In addition, since the configuration of the shaft 99 and the stator 90 connected to the rotor 50 of the present embodiment is also the same as that of the first embodiment, a duplicate description is omitted.

本実施形態のロータ50においては、回転方向(図7中矢印ARの方向)前進側のフラックスバリア部52bの形状と、回転方向後進側のフラックスバリア部52cの形状とが相違する。具体的には、回転方向前進側のフラックスバリア部52bが、ロータコア51の外周面に向けて幅が狭くなる先細り形状(テーパ形状)となっており、回転方向後進側のフラックスバリア部52cが、ロータコア51の外周面に向けて幅が広くなる略扇形となっている。したがって、回転方向後進側のフラックスバリア部52cの先端部52eの幅は、回転方向前進側のフラックスバリア部52bの先端部52dの幅よりも大きくなっている。   In the rotor 50 of the present embodiment, the shape of the flux barrier portion 52b on the forward side in the rotational direction (the direction of the arrow AR in FIG. 7) is different from the shape of the flux barrier portion 52c on the reverse side in the rotational direction. Specifically, the flux barrier portion 52b on the forward side in the rotational direction has a tapered shape (tapered shape) whose width decreases toward the outer peripheral surface of the rotor core 51, and the flux barrier portion 52c on the reverse side in the rotational direction The rotor core 51 has a substantially sector shape that increases in width toward the outer peripheral surface. Therefore, the width of the front end portion 52e of the flux barrier portion 52c on the reverse side in the rotational direction is larger than the width of the front end portion 52d of the flux barrier portion 52b on the forward side in the rotational direction.

このため、本実施形態のロータ50も、第1実施形態のロータ10と同じように、マグネットトルクについての磁極境界軸(qm軸)とリラクタンストルクについての磁極中心軸(dr軸)とが一致せず、qm軸に対してdr軸が回転方向後進側へ微小角度だけずれた状態となる。したがって、ロータ50全体の電気角のずれをΔθとすると、ロータ50において発生するトルクTは上記の(数1)で表すことができる。また、本実施形態のロータ50において得られるリラクタンストルクTrの波形は、上記の図3と同じようにマイナス側へ電気角Δθ分だけずれた状態となり、好適に電流位相βを制御すれば、従来よりも高いトルクTを得ることができる。   For this reason, in the rotor 50 of the present embodiment, as with the rotor 10 of the first embodiment, the magnetic pole boundary axis (qm axis) for the magnet torque and the magnetic pole central axis (dr axis) for the reluctance torque match. First, the dr axis is shifted from the qm axis by a small angle toward the reverse side in the rotational direction. Therefore, if the deviation of the electrical angle of the entire rotor 50 is Δθ, the torque T generated in the rotor 50 can be expressed by the above (Equation 1). Further, the waveform of the reluctance torque Tr obtained in the rotor 50 of the present embodiment is in a state shifted to the minus side by the electrical angle Δθ as in FIG. 3, and if the current phase β is suitably controlled, Higher torque T can be obtained.

特に、本実施形態のロータ50では、回転方向前進側のフラックスバリア部52bの幅を外周面に向けて狭くするとともに、回転方向後進側のフラックスバリア部52cの幅を外周面に向けて広くしている。このため、qm軸とdr軸とのずれ角をより大きくとることができる。   In particular, in the rotor 50 of the present embodiment, the width of the flux barrier portion 52b on the forward side in the rotational direction is narrowed toward the outer peripheral surface, and the width of the flux barrier portion 52c on the reverse side in the rotational direction is increased toward the outer peripheral surface. ing. For this reason, the deviation angle between the qm axis and the dr axis can be made larger.

また、本実施形態のロータ50では、隣り合うフラックスバリア部52b,52cの間に挟まれたコア部51aの周方向の幅が、内周側から外周側にかけて略同一となっている。このため、リラクタンストルクに対するコア部51aの飽和特性が向上し、リラクタンストルクをより効率よく得ることができる。   In the rotor 50 of the present embodiment, the circumferential width of the core portion 51a sandwiched between the adjacent flux barrier portions 52b and 52c is substantially the same from the inner peripheral side to the outer peripheral side. For this reason, the saturation characteristic of the core part 51a with respect to reluctance torque improves, and reluctance torque can be obtained more efficiently.

<6.第6実施形態>
図8は、本発明の第6実施形態に係るロータ60の構成を示した図である。第6実施形態のロータ60は、4極機であることと、永久磁石埋設用孔62のフラックスバリア部62b,62cの構成とが上記の第1実施形態と異なり、他の部分の構成は上記の第1実施形態と同等である。このため、以下では、フラックスバリア部62b,62cの構成を中心に説明し、他の部分については重複説明を省略する。また、本実施形態のロータ60と接続されるシャフト99やステータ90の構成も、上記の第1実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
<6. Sixth Embodiment>
FIG. 8 is a view showing a configuration of a rotor 60 according to the sixth embodiment of the present invention. The rotor 60 of the sixth embodiment is a quadrupole machine and the configuration of the flux barrier portions 62b and 62c of the permanent magnet embedding hole 62 is different from that of the first embodiment, and the configuration of the other parts is the above. This is equivalent to the first embodiment. For this reason, below, it demonstrates centering on the structure of the flux barrier parts 62b and 62c, and abbreviate | omits duplication description about another part. In addition, since the configuration of the shaft 99 and the stator 90 connected to the rotor 60 of the present embodiment is also equivalent to that of the first embodiment described above, redundant description is omitted.

本実施形態のロータ60においては、回転方向(図8中矢印ARの方向)前進側のフラックスバリア部62bの形状と、回転方向後進側のフラックスバリア部62cの形状とが相違する。具体的には、回転方向後進側のフラックスバリア部62cが、ロータコア61の外周面に向けて幅が広くなる略扇形となっている。したがって、回転方向後進側のフラックスバリア部62cの先端部62eの幅は、回転方向前進側のフラックスバリア部62bの先端部62dの幅よりも大きくなっている。   In the rotor 60 of this embodiment, the shape of the flux barrier portion 62b on the forward side in the rotational direction (the direction of the arrow AR in FIG. 8) is different from the shape of the flux barrier portion 62c on the reverse side in the rotational direction. Specifically, the flux barrier portion 62 c on the reverse side in the rotational direction has a substantially sector shape that increases in width toward the outer peripheral surface of the rotor core 61. Therefore, the width of the front end 62e of the flux barrier 62c on the reverse side in the rotational direction is larger than the width of the front end 62d of the flux barrier 62b on the forward side in the rotational direction.

このため、本実施形態のロータ60も、第1実施形態のロータ10と同じように、マグネットトルクについての磁極境界軸(qm軸)とリラクタンストルクについての磁極中心軸(dr軸)とが一致せず、qm軸に対してdr軸が回転方向後進側へ微小角度だけずれた状態となる。したがって、ロータ60全体の電気角のずれをΔθとすると、ロータ60において発生するトルクTは上記の(数1)で表すことができる。また、本実施形態のロータ60において得られるリラクタンストルクTrの波形は、上記の図3と同じようにマイナス側へ電気角Δθ分だけずれた状態となり、好適に電流位相βを制御すれば、従来よりも高いトルクTを得ることができる。   For this reason, in the rotor 60 of the present embodiment, as in the rotor 10 of the first embodiment, the magnetic pole boundary axis (qm axis) for the magnet torque and the magnetic pole central axis (dr axis) for the reluctance torque match. First, the dr axis is shifted from the qm axis by a small angle toward the reverse side in the rotational direction. Therefore, if the deviation of the electrical angle of the entire rotor 60 is Δθ, the torque T generated in the rotor 60 can be expressed by the above (Equation 1). In addition, the waveform of the reluctance torque Tr obtained in the rotor 60 of the present embodiment is in a state shifted to the minus side by the electrical angle Δθ as in FIG. 3, and if the current phase β is suitably controlled, Higher torque T can be obtained.

特に、本実施形態のロータ60では、回転方向後進側のフラックスバリア部62cの回転方向前進側の面62hを永久磁石63側へ傾斜させることにより、フラックスバリア部62cの略扇形を実現している。このため、隣り合うフラックスバリア部62b,62cの間に挟まれたコア部61aの周方向の幅は、内周側から外周側にかけて略同一となっている。これにより、リラクタンストルクに対するコア部61aの飽和特性が向上し、リラクタンストルクをより効率よく得ることができる。また、回転方向前進側のフラックスバリア部62bの周方向の幅は、内周側から外周側にかけて略同一となっている。このため、磁束の短絡を防止するために必要で最低限の形状を確保することができる。   In particular, in the rotor 60 of the present embodiment, the substantially vertical fan shape of the flux barrier portion 62c is realized by inclining the surface 62h in the rotational direction forward side of the flux barrier portion 62c in the rotational direction backward to the permanent magnet 63 side. . For this reason, the circumferential width of the core portion 61a sandwiched between the adjacent flux barrier portions 62b and 62c is substantially the same from the inner peripheral side to the outer peripheral side. Thereby, the saturation characteristic of the core part 61a with respect to reluctance torque improves, and reluctance torque can be obtained more efficiently. Further, the circumferential width of the flux barrier portion 62b on the forward side in the rotational direction is substantially the same from the inner peripheral side to the outer peripheral side. For this reason, the minimum shape necessary for preventing a short circuit of the magnetic flux can be ensured.

<7.第7実施形態>
図9は、本発明の第7実施形態に係るロータ70の構成を示した図である。第7実施形態のロータ70は、4極機であることと、永久磁石埋設用孔72のフラックスバリア部72b,72cの構成と、補助孔74の構成とが上記の第1実施形態と異なり、他の部分の構成は上記の第1実施形態と同等である。このため、以下では、フラックスバリア部72b,72cおよび補助孔74の構成を中心に説明し、他の部分については重複説明を省略する。また、本実施形態のロータ70と接続されるシャフト99やステータ90の構成も、上記の第1実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
<7. Seventh Embodiment>
FIG. 9 is a view showing a configuration of a rotor 70 according to the seventh embodiment of the present invention. The rotor 70 of the seventh embodiment is a quadrupole machine, and the configuration of the flux barrier portions 72b and 72c of the permanent magnet embedding hole 72 and the configuration of the auxiliary hole 74 are different from the first embodiment, The structure of other parts is the same as that of the first embodiment. For this reason, below, it demonstrates focusing on the structure of the flux barrier parts 72b and 72c and the auxiliary hole 74, and abbreviate | omits duplication description about another part. In addition, since the configurations of the shaft 99 and the stator 90 connected to the rotor 70 of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, a duplicate description is omitted.

本実施形態のロータ70においては、フラックスバリア部72b,72cの周方向の幅は、それぞれ内周側から外周側にかけて略同一となっている。そして、回転方向(図9中矢印ARの方向)後進側のフラックスバリア部72cの近傍には、フラックスバリア部72cと分離して形成された補助孔74が設けられている。補助孔74は、フラックスバリア部72cよりも回転方向前進側であって、かつ、永久磁石73の磁路に大きく進入しない位置に、略扇形の断面を有する貫通孔として形成されている。   In the rotor 70 of the present embodiment, the circumferential widths of the flux barrier portions 72b and 72c are substantially the same from the inner peripheral side to the outer peripheral side. An auxiliary hole 74 formed separately from the flux barrier portion 72c is provided in the vicinity of the flux barrier portion 72c on the reverse side in the rotation direction (the direction of the arrow AR in FIG. 9). The auxiliary hole 74 is formed as a through hole having a substantially fan-shaped cross section at a position that is on the more forward side in the rotational direction than the flux barrier portion 72 c and does not greatly enter the magnetic path of the permanent magnet 73.

このため、本実施形態のロータ70も、第1実施形態のロータ10と同じように、マグネットトルクについての磁極境界軸(qm軸)とリラクタンストルクについての磁極中心軸(dr軸)とが一致せず、qm軸に対してdr軸が回転方向後進側へ微小角度だけずれた状態となる。したがって、ロータ70全体の電気角のずれをΔθとすると、ロータ70において発生するトルクTは上記の(数1)で表すことができる。また、本実施形態のロータ70において得られるリラクタンストルクTrの波形は、上記の図3と同じようにマイナス側へ電気角Δθ分だけずれた状態となり、好適に電流位相βを制御すれば、従来よりも高いトルクTを得ることができる。   For this reason, in the rotor 70 of the present embodiment, as with the rotor 10 of the first embodiment, the magnetic pole boundary axis (qm axis) for the magnet torque and the magnetic pole central axis (dr axis) for the reluctance torque match. First, the dr axis is shifted from the qm axis by a small angle toward the reverse side in the rotational direction. Therefore, when the deviation of the electrical angle of the entire rotor 70 is Δθ, the torque T generated in the rotor 70 can be expressed by the above (Equation 1). Also, the waveform of the reluctance torque Tr obtained in the rotor 70 of the present embodiment is in a state shifted to the minus side by the electrical angle Δθ as in FIG. 3 described above, and if the current phase β is suitably controlled, Higher torque T can be obtained.

特に、本実施形態のロータ70では、補助孔74は、フラックスバリア部72cよりも回転方向前進側に形成されている。このため、隣り合うフラックスバリア部72b,72cの間に挟まれたコア部71aの周方向の幅は、内周側から外周側にかけて略同一となっている。これにより、リラクタンストルクに対するコア部71aの飽和特性が向上し、リラクタンストルクをより効率よく得ることができる。   In particular, in the rotor 70 of the present embodiment, the auxiliary hole 74 is formed on the forward side in the rotational direction with respect to the flux barrier portion 72c. For this reason, the circumferential width of the core portion 71a sandwiched between the adjacent flux barrier portions 72b and 72c is substantially the same from the inner peripheral side to the outer peripheral side. Thereby, the saturation characteristic of the core part 71a with respect to reluctance torque improves, and reluctance torque can be obtained more efficiently.

また、本実施形態のロータ70では、第6実施形態のロータ60のようにフラックスバリア部62c自体を拡大するのではなく、フラックスバリア部72cとは別体の補助孔74を設けている。このため、フラックスバリア部72cと補助孔74との間にロータコア71の薄肉部71bが形成される。これにより、ロータコア71の強度が向上するとともに、フラックスバリア部72cと補助孔74との間に微小な磁束の通路が形成されることにより磁束の空間高調波が低減される。   Further, in the rotor 70 of the present embodiment, the flux barrier portion 62c itself is not enlarged as in the rotor 60 of the sixth embodiment, but an auxiliary hole 74 separate from the flux barrier portion 72c is provided. For this reason, a thin portion 71 b of the rotor core 71 is formed between the flux barrier portion 72 c and the auxiliary hole 74. As a result, the strength of the rotor core 71 is improved, and a minute magnetic flux path is formed between the flux barrier portion 72c and the auxiliary hole 74, thereby reducing the spatial harmonics of the magnetic flux.

<8.第8実施形態>
図10は、本発明の第8実施形態に係るロータ80の構成を示した図である。第8実施形態のロータ80は、4極機であることと、永久磁石埋設用孔82のフラックスバリア部82b,82cの構成と、凹部81cの構成とが上記の第1実施形態と異なり、他の部分の構成は上記の第1実施形態と同等である。このため、以下では、フラックスバリア部82b,82cおよび凹部81cの構成を中心に説明し、他の部分については重複説明を省略する。また、本実施形態のロータ80と接続されるシャフト99やステータ90の構成も、上記の第1実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
<8. Eighth Embodiment>
FIG. 10 is a view showing a configuration of a rotor 80 according to the eighth embodiment of the present invention. The rotor 80 of the eighth embodiment is a quadrupole machine, and the configuration of the flux barrier portions 82b and 82c of the permanent magnet embedding hole 82 and the configuration of the recess 81c are different from those of the first embodiment described above. The configuration of this part is the same as that of the first embodiment. For this reason, below, it demonstrates centering around the structure of the flux barrier parts 82b and 82c, and the recessed part 81c, and abbreviate | omits duplication description about another part. In addition, since the configuration of the shaft 99 and the stator 90 connected to the rotor 80 of the present embodiment is also equivalent to that of the first embodiment described above, duplicate description is omitted.

本実施形態のロータ80においては、永久磁石埋設用孔82のフラックスバリア部82b,82cは、それぞれロータコア81の外周面に向けて幅が広くなる略扇形となっている。そして、ロータ81の外周面には、複数(本実施形態では4つ)の凹部81cが形成されている。凹部81cは、永久磁石83の磁極境界部におけるロータコア81の外周面のうち、回転方向前進側の部分に形成されている。換言すれば、凹部81cは、回転方向後進側のフラックスバリア部82cの外周部を含むロータコア81の外周面に形成されている。これにより、ロータコア81の外周面とステータ90との間のエアギャップが、凹部81cにおいて部分的に大きくなる。このような本実施形態のロータ80では、コア部81aの外周部において、回転方向前進側のエアギャップが回転方向後進側のエアギャップに比べて大きくなるため、リラクタンストルクについての磁極中心軸(dr軸)は、マグネットトルクについての磁極境界軸(qm軸)に対して実質的に回転方向後進側にずれることとなる。   In the rotor 80 according to the present embodiment, the flux barrier portions 82 b and 82 c of the permanent magnet embedding hole 82 have a substantially fan shape whose width increases toward the outer peripheral surface of the rotor core 81. A plurality (four in this embodiment) of recesses 81 c are formed on the outer peripheral surface of the rotor 81. The recess 81 c is formed in a portion on the forward side in the rotational direction on the outer peripheral surface of the rotor core 81 at the magnetic pole boundary of the permanent magnet 83. In other words, the concave portion 81c is formed on the outer peripheral surface of the rotor core 81 including the outer peripheral portion of the flux barrier portion 82c on the reverse side in the rotational direction. As a result, the air gap between the outer peripheral surface of the rotor core 81 and the stator 90 partially increases in the recess 81c. In the rotor 80 of the present embodiment, the air gap on the forward side in the rotational direction is larger than the air gap on the backward side in the rotational direction at the outer peripheral portion of the core portion 81a, so that the magnetic pole central axis (dr Axis) is substantially deviated to the reverse side in the rotational direction with respect to the magnetic pole boundary axis (qm axis) with respect to the magnet torque.

このため、本実施形態のロータ80も、第1実施形態のロータ10と同じように、マグネットトルクについての磁極境界軸(qm軸)とリラクタンストルクについての磁極中心軸(dr軸)とが一致せず、qm軸に対してdr軸が回転方向後進側へ微小角度だけずれた状態となる。したがって、ロータ80全体の電気角のずれをΔθとすると、ロータ80において発生するトルクTは上記の(数1)で表すことができる。また、本実施形態のロータ80において得られるリラクタンストルクTrの波形は、上記の図3と同じようにマイナス側へ電気角Δθ分だけずれた状態となり、好適に電流位相βを制御すれば、従来よりも高いトルクTを得ることができる。   For this reason, in the rotor 80 of the present embodiment, as with the rotor 10 of the first embodiment, the magnetic pole boundary axis (qm axis) for the magnet torque and the magnetic pole central axis (dr axis) for the reluctance torque match. First, the dr axis is shifted from the qm axis by a small angle toward the reverse side in the rotational direction. Therefore, when the deviation of the electrical angle of the entire rotor 80 is Δθ, the torque T generated in the rotor 80 can be expressed by the above (Equation 1). Further, the waveform of the reluctance torque Tr obtained in the rotor 80 of the present embodiment is in a state shifted to the minus side by the electrical angle Δθ as in FIG. 3 described above, and if the current phase β is suitably controlled, Higher torque T can be obtained.

<9.変形例>
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記の第1〜5実施形態では6極機について説明し、また、上記の第6〜8実施形態では4極機について説明したが、本発明のロータの極数は上記の例に限定されるものではない。
<9. Modification>
As mentioned above, although main embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said example. For example, in the above first to fifth embodiments, a six-pole machine has been described, and in the sixth to eighth embodiments, a four-pole machine has been described, but the number of poles of the rotor of the present invention is limited to the above example. Is not to be done.

また、図1では、ステータ90の例として分布巻き式のステータ90を示したが、本発明のロータとともに使用されるステータは、分布巻き式のステータ90に限定されるものではない。例えば、集中巻き式のステータや、その他の方式のステータであってもよい。   In FIG. 1, a distributed winding type stator 90 is shown as an example of the stator 90, but the stator used together with the rotor of the present invention is not limited to the distributed winding type stator 90. For example, a concentrated winding type stator or other types of stators may be used.

1 モータ
10,20,30,40,50,60,70,80 ロータ
11,21,31,41,51,61,71,81 ロータコア
11a,21a,31a,41a,51a,61a,71a,81a コア部
12,22,32,42,52,62,72,82 永久磁石埋設用孔
12a,22a,32a,42a,52a,62a,72a,82a 埋設部
12b,12c,22b,22c,32b,32c,42b,42c,52b,52c,62b,62c,72b,72c,82b,82c フラックスバリア部
12d,12e,22d,22e,32d,32e,42d,42e,52d,52e,62d,62e 先端部
13,23,33,43,53,63,73,83 永久磁石
74 補助孔
81c 凹部
90 ステータ
91 ステータコア
92 ティース部
93 コイル
99 シャフト
1 Motor 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 Rotor 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81 Rotor core 11a, 21a, 31a, 41a, 51a, 61a, 71a, 81a Core Portions 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82 Permanent magnet embedding holes 12a, 22a, 32a, 42a, 52a, 62a, 72a, 82a Buried portions 12b, 12c, 22b, 22c, 32b, 32c, 42b, 42c, 52b, 52c, 62b, 62c, 72b, 72c, 82b, 82c Flux barrier portion 12d, 12e, 22d, 22e, 32d, 32e, 42d, 42e, 52d, 52e, 62d, 62e Tip portion 13, 23 , 33, 43, 53, 63, 73, 83 Permanent magnet 74 Auxiliary hole 81c Recess 90 Stator 91 Teta Core 92 Teeth 93 Coil 99 Shaft

Claims (2)

永久磁石埋め込み型ロータ(80)において、
複数の永久磁石埋設用孔(82)を有する略円筒形状のロータコア(81)と、
前記ロータコア(81)の前記複数の永久磁石埋設用孔(82)のそれぞれに埋設される複数の永久磁石(83)と、
を備え、
前記複数の永久磁石埋設用孔(82)のそれぞれは、
前記永久磁石(83)を埋設するための埋設部(82a)と、
前記埋設部(82a)の周方向の両端において前記ロータコア(81)の外周面に近接し、前記永久磁石(83)を埋設しない空隙部(82b,82c)と、
を有し、
前記複数の永久磁石(83)の磁極境界部における前記ロータコア(81)の外周面には、回転方向前進側のみに凹部(81c)が形成されており、
前記凹部の回転方向前進側の端が、前記凹部と対面する前記空隙部の回転方向前進側の端よりも、回転方向後進側に位置することを特徴とする永久磁石埋め込み型ロータ(80)。
In the permanent magnet embedded rotor (80),
A substantially cylindrical rotor core (81) having a plurality of permanent magnet embedding holes (82);
A plurality of permanent magnets (83) embedded in each of the plurality of permanent magnet embedding holes (82) of the rotor core (81);
With
Each of the plurality of permanent magnet embedding holes (82)
An embedded portion (82a) for embedding the permanent magnet (83);
Gap portions (82b, 82c) that are close to the outer peripheral surface of the rotor core (81) at both circumferential ends of the embedded portion (82a) and do not embed the permanent magnet (83);
Have
On the outer peripheral surface of the rotor core (81) at the magnetic pole boundary of the plurality of permanent magnets (83), a recess (81c) is formed only on the forward side in the rotational direction ,
The permanent magnet-embedded rotor (80) , wherein an end of the concave portion on the forward side in the rotational direction is positioned on the backward side in the rotational direction with respect to an end on the forward side in the rotational direction of the gap facing the concave portion .
記凹部は、前記空隙部と径方向で対面しつつ、前記空隙部よりも前記回転方向後進側に延在する、請求項1に記載の永久磁石埋め込み型ロータ(80)。 Before SL recess while facing in the air gap portion in a radial direction, extends in the direction of rotation reverse side of the gap portion, the permanent magnet embedded rotor according to claim 1 (80).
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