JP5542423B2 - Rotating electric machine rotor and rotating electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、回転子鉄心に永久磁石が設けられた永久磁石式の回転電機の回転子、およびその回転電機に関する。   The present invention relates to a rotor of a permanent magnet type rotating electrical machine in which a permanent magnet is provided on a rotor core, and the rotating electrical machine.
従来、回転電機としての電動機には、複数相、例えばU相、V相、W相の三相のコイルを固定子鉄心に巻装し、回転子鉄心に磁極としての永久磁石を設けた永久磁石型の電動機(以下、永久磁石電動機という)が知られている。このような永久磁石電動機では、小型化、高トルク化、及び高出力化のために、固定子鉄心に巻装されたコイルに供給される電流やコイルのターン数が増加する傾向にある。この場合、固定子側から発生する起磁力も大きくなり、この起磁力が回転子に設けられている永久磁石に作用することにより、反磁界となって永久磁石が減磁されることがある。そのため、例えば特許文献1の回転子では、永久磁石の減磁しやすい部位、例えば段階的なスキューが形成されている側の端面(以下、スキュー面と称する)に非磁性体材料からなる回転子抜板を設け、永久磁石の減磁を低減している。   2. Description of the Related Art Conventionally, an electric motor as a rotating electric machine has a permanent magnet in which a plurality of phases, for example, U-phase, V-phase, and W-phase coils are wound around a stator core and a permanent magnet as a magnetic pole is provided on the rotor core. A type of electric motor (hereinafter referred to as a permanent magnet electric motor) is known. In such a permanent magnet motor, the current supplied to the coil wound around the stator core and the number of turns of the coil tend to increase in order to reduce the size, increase the torque, and increase the output. In this case, the magnetomotive force generated from the stator side is also increased, and this magnetomotive force acts on the permanent magnet provided on the rotor, so that the permanent magnet may be demagnetized as a demagnetizing field. Therefore, for example, in the rotor of Patent Document 1, a rotor made of a non-magnetic material at a portion where a permanent magnet is easily demagnetized, for example, an end face on which a stepped skew is formed (hereinafter referred to as a skew face). A punching plate is provided to reduce demagnetization of the permanent magnet.
特開2009−136040号公報JP 2009-136040 A
しかしながら、上記した特許文献1の構成では、非磁性体材料からなる回転子抜板部分には永久磁石が存在しないので、回転電機の性能が低下するおそれがある。代わりに、永久磁石を保磁力の高い磁性体で形成することにより減磁を低減することが考えられるものの、保磁力の高い磁性体は高価であるため、永久磁石を高保磁力の磁性体で形成すると材料コストが大幅に増加するという問題がある。一方、低保磁力の磁性体で永久磁石を形成し、耐減磁性を高めるためにその厚みを増加させると、材料コストの増加に加えて、永久磁石の重量や寸法の増加にともなう構造の大形化、ひいては永久磁石電動機の大型化を招くという問題もある。   However, in the configuration of Patent Document 1 described above, since there is no permanent magnet in the rotor punched plate portion made of a non-magnetic material, the performance of the rotating electrical machine may be deteriorated. Instead, it may be possible to reduce the demagnetization by forming the permanent magnet with a magnetic material with high coercive force, but the magnetic material with high coercive force is expensive, so the permanent magnet is formed with a magnetic material with high coercive force. Then, there exists a problem that material cost increases significantly. On the other hand, if a permanent magnet is formed of a magnetic material having a low coercive force and the thickness thereof is increased to increase the resistance to demagnetization, the structure costs increase as the weight and dimensions of the permanent magnet increase in addition to the increase in material cost. There is also a problem that it leads to an increase in size and, consequently, an increase in the size of the permanent magnet motor.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、材料コストの大幅な増加を招くことなく、また、構造の大形化を招くことなく永久磁石の耐減磁性を高めることができる回転電機の回転子、および回転電機を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to increase the demagnetization resistance of a permanent magnet without causing a significant increase in material cost and without increasing the size of the structure. An object of the present invention is to provide a rotor for a rotating electrical machine and a rotating electrical machine.
本発明の回転電機の回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向に一定の間隔を存して複数設けられ、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体挿入孔にそれぞれ挿入され、挿入方向に対する断面形状が略長方形をなす永久磁石と、を備え、
前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、前記磁性体挿入孔に挿入されたとき、保磁力の高い磁性体が固定子側に配置され、前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれており、保磁力の高い磁性体は、前記回転子鉄心の積層方向に隣接する前記永久磁石に設けられている保磁力の高い磁性体と接触可能な厚みに形成されていることを特徴とする(請求項1)。
The rotor of the rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor core and a pair of magnetic body inserts that are provided in plural with a constant interval in the circumferential direction of the rotor core, and whose opposing distances gradually increase toward the outer periphery. A permanent magnet inserted into each of the holes and having a substantially rectangular cross-sectional shape with respect to the insertion direction,
The permanent magnet is formed by a plurality of types of magnetic materials different relatively coercive force, when inserted into the magnetic insertion hole, a high magnetic coercive force is disposed on the stator side, by the permanent magnet The center of the magnetic pole formed is shifted stepwise in the circumferential direction of the rotor core in the stacking direction of the rotor core, and the magnetic body having a high coercive force is adjacent to the stacking direction of the rotor core. It is formed in the thickness which can contact with the magnetic body with high coercive force provided in the said permanent magnet (Claim 1).
また、本発明の回転電機の回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心に周方向に一定の間隔を存して複数設けられ、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体挿入孔にそれぞれ挿入され、挿入方向に対する断面形状が略長方形をなす永久磁石と、を備え、前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれているように構成され、更に、前記段階的なずれが形成されている面側の端部に保磁力の高い磁性体が配置されることを特徴とする(請求項4)。
In addition, the rotor of the rotating electrical machine of the present invention includes a rotor core and a pair of magnetic cores that are provided in the rotor core with a certain interval in the circumferential direction and the opposing distances gradually increase toward the outer periphery. A permanent magnet that is inserted into the body insertion hole and has a substantially rectangular cross-section in the insertion direction. The permanent magnet is formed of a plurality of types of magnetic bodies having relatively different coercive forces. The formed magnetic pole is configured such that the center thereof is shifted stepwise in the circumferential direction of the rotor core in the stacking direction of the rotor core, and further, the surface on which the stepwise shift is formed. A magnetic body having a high coercive force is disposed at the end on the side ( claim 4 ).
また、本発明の回転電機は、上記した回転子を用いることを特徴とする。   The rotating electrical machine of the present invention is characterized by using the above-described rotor.
本発明の回転電機の回転子(請求項1)によれば、固定子コイル側に高保磁力部を配置しているので、固定子コイルから発生する起磁力による反磁界の影響を低減することが可能になり、永久磁石の減磁を抑制することができる。また、高価な高保磁力の磁性体を永久磁石の一部に使用しているので、材料コストの大幅な増加を招くことがない。さらに、永久磁石の外形を大きくすることなく耐減磁性を高めることができるので、回転子の大形化を招くことがない。   According to the rotor of the rotating electrical machine of the present invention (Claim 1), since the high coercive force portion is arranged on the stator coil side, the influence of the demagnetizing field due to the magnetomotive force generated from the stator coil can be reduced. Thus, demagnetization of the permanent magnet can be suppressed. Further, since an expensive high-coercivity magnetic body is used as a part of the permanent magnet, the material cost is not significantly increased. Furthermore, since the demagnetization resistance can be increased without increasing the outer shape of the permanent magnet, the rotor is not increased in size.
また、本発明の回転電機の回転子(請求項3)によれば、高保磁力部は、磁極の段階的なずれが形成されている回転子鉄心において、そのずれが形成されている面側の端部に配置されているので、永久磁石の、減磁し易い前記ずれが形成されている面における減磁を抑制することができる。   Further, according to the rotor of the rotating electrical machine of the present invention (Claim 3), the high coercive force portion is provided on the surface side where the deviation is formed in the rotor core where the stepwise deviation of the magnetic pole is formed. Since it is arrange | positioned at an edge part, the demagnetization in the surface in which the said shift | offset | difference which is easy to demagnetize a permanent magnet is formed can be suppressed.
また、本発明の回転電機によれば、上記した回転子を用いるので、材料コストの大幅な増加を抑制することができるとともに、大形化を招くこともない。   Moreover, according to the rotating electrical machine of the present invention, since the above-described rotor is used, a significant increase in material cost can be suppressed and an increase in size is not caused.
本発明の第1実施形態による回転子の構成を示す図で、図2の領域Iの拡大図FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a rotor according to a first embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a region I in FIG. 永久磁石電動機を概略的に示す図A diagram schematically showing a permanent magnet motor 回転子の側面図Rotor side view 永久磁石の構成を模式的に示す斜視図The perspective view which shows the structure of a permanent magnet typically 永久磁石の配置を模式的に示す図Diagram showing the arrangement of permanent magnets 図5のVI−VI線に沿った断面図Sectional drawing along the VI-VI line of FIG. 本発明の第2実施形態による図1相当図FIG. 1 equivalent figure by 2nd Embodiment of this invention. 図4相当図4 equivalent diagram 図7のIX−IX線に沿った断面図で、図6相当図FIG. 6 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG. 本発明の第3実施形態による図1相当図FIG. 1 equivalent view according to the third embodiment of the present invention. 図4相当図4 equivalent diagram 本発明の第4実施形態による図5相当図FIG. 5 equivalent view according to the fourth embodiment of the present invention. 図4相当図4 equivalent diagram 図13のXIV−XIV線に沿った断面図で、図6相当図FIG. 6 is a sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 本発明の第5実施形態による図4相当図FIG. 4 equivalent view according to the fifth embodiment of the present invention. 図6相当図6 equivalent diagram 本発明の第6実施形態による図1相当図その1FIG. 1 equivalent view 1 according to a sixth embodiment of the present invention 図1相当図その2Figure 2 equivalent figure 2 図1相当図その3Figure 1 equivalent figure 3 図4相当図その14 equivalent diagram 1 図1相当図その4Figure 1 equivalent part 4 図4相当図その24 equivalent diagram 2 本発明の第7実施形態による図1相当図その1FIG. 1 equivalent view 1 according to a seventh embodiment of the present invention 図1相当図その2Figure 2 equivalent figure 2 図1相当図その3Figure 1 equivalent figure 3 図1相当図その4Figure 1 equivalent figure 4
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
以下、本発明を電気自動車やハイブリット自動車などに用いられるインバータ駆動方式の永久磁石電動機に適用した第1実施形態について、図1から図6に基づいて説明する。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in a plurality of embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to an inverter-driven permanent magnet motor used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like will be described with reference to FIGS.
図2は、永久磁石電動機1の概略を示す図である。永久磁石電動機1は、固定子2及び固定子2の内周側に配置された回転子3から構成されている。固定子2は、固定子鉄心4に、複数相、例えば三相のコイルであるU相コイル5、V相コイル6、W相コイル7が巻装されている。固定子鉄心4は、例えば珪素鋼板をプレスで打ち抜いた円環状の鉄心片を複数枚積層して一体的に形成された円筒状をなしており、この固定子鉄心4の内周面には、U相コイル5、V相コイル6およびW相コイル7を配設するための固定子スロット8が複数個所、例えば48箇所形成されている。以下、U相コイル5、V相コイル6およびW相コイル7を総称して固定子コイルという。   FIG. 2 is a diagram showing an outline of the permanent magnet motor 1. The permanent magnet motor 1 is composed of a stator 2 and a rotor 3 arranged on the inner peripheral side of the stator 2. In the stator 2, a U-phase coil 5, a V-phase coil 6, and a W-phase coil 7, which are multiple-phase, for example, three-phase coils, are wound around a stator core 4. The stator core 4 has a cylindrical shape integrally formed by laminating a plurality of annular core pieces obtained by punching a silicon steel plate with a press, for example, on the inner peripheral surface of the stator core 4, A plurality of, for example, 48 stator slots 8 for forming the U-phase coil 5, V-phase coil 6 and W-phase coil 7 are formed. Hereinafter, the U-phase coil 5, the V-phase coil 6, and the W-phase coil 7 are collectively referred to as a stator coil.
回転子3は、例えば珪素鋼板をプレスで打ち抜くことなどにより円環状に形成された鉄心片を複数積層してなる回転子鉄心9と、回転子鉄心9の内周部に設けられた回転軸10とを有している。回転子3は、その外周面と固定子2の内周面との間に僅かな隙間(エアギャップ)を隔てて回転可能に配置されている。回転軸10は、回転子鉄心9を鉄心材の積層方向に貫いており、回転子鉄心9に固定されている。   The rotor 3 includes, for example, a rotor core 9 formed by laminating a plurality of core pieces formed in an annular shape by punching a silicon steel plate with a press, and a rotating shaft 10 provided on an inner peripheral portion of the rotor core 9. And have. The rotor 3 is rotatably arranged with a slight gap (air gap) between the outer peripheral surface thereof and the inner peripheral surface of the stator 2. The rotary shaft 10 passes through the rotor core 9 in the stacking direction of the core material, and is fixed to the rotor core 9.
回転子鉄心9の外周部には、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体スロット11(本発明でいう磁性体挿入孔)が複数対、例えば8対、周方向に所定の間隔を存して設けられており、回転子鉄心9を鉄心材の積層方向(軸方向)に貫いている。これら8対の磁性体スロット11は、それぞれ等間隔に設けられており、回転子3の内周側から視た場合にV字状に配置されている。   In the outer peripheral portion of the rotor core 9, a plurality of pairs of magnetic slots 11 (magnetic insertion holes referred to in the present invention) whose opposing distances sequentially increase toward the outer periphery, for example, eight pairs, predetermined in the circumferential direction. The rotor core 9 is penetrated in the lamination direction (axial direction) of the iron core material. These eight pairs of magnetic slots 11 are provided at equal intervals, and are arranged in a V shape when viewed from the inner peripheral side of the rotor 3.
磁性体スロット11には、ネオジムなどの希土類系元素を含む磁性体で形成された永久磁石12がそれぞれ挿入されている。永久磁石12は、一対の磁性体スロット11では同じ極が回転子3の外周側に位置するように配置されているとともに、周方向に隣接する磁性体スロット11では、外周側に位置する極性が互いに逆になるように配置されている。これにより、回転子3の周方向には、互いに極性の異なる磁極(N極またはS極)が交互に形成されている。   Permanent magnets 12 made of a magnetic material containing a rare earth element such as neodymium are inserted into the magnetic slots 11 respectively. The permanent magnet 12 is arranged so that the same pole is located on the outer peripheral side of the rotor 3 in the pair of magnetic body slots 11, and the polarity located on the outer peripheral side is in the magnetic body slot 11 adjacent in the circumferential direction. They are arranged so as to be opposite to each other. Thereby, in the circumferential direction of the rotor 3, magnetic poles (N poles or S poles) having different polarities are alternately formed.
このような構成を備えた回転子3には、永久磁石電動機1として考えた場合に、磁束が通り難い磁気的凹部(d軸)と磁束が通り易い磁気的凸部(q軸)とが形成され、d軸では磁気抵抗が高く、q軸では磁気抵抗が低くなる。この磁気抵抗の変化によってリラクタンストルクが発生するとともに、永久磁石12と固定子2の磁極との間の磁気吸引力および磁気反発力によってもトルクが発生し、回転子3は回転する。   The rotor 3 having such a configuration, when considered as the permanent magnet motor 1, is formed with a magnetic concave portion (d axis) in which magnetic flux does not easily pass and a magnetic convex portion (q axis) in which magnetic flux easily passes. The d-axis has a high magnetic resistance and the q-axis has a low magnetic resistance. A reluctance torque is generated by this change in magnetic resistance, and torque is also generated by a magnetic attractive force and a magnetic repulsive force between the permanent magnet 12 and the magnetic poles of the stator 2, so that the rotor 3 rotates.
図3は、回転子3を側方から視た側面図である。回転子3に設けられている磁性体スロット11は、回転子3の軸方向に対する中心位置が回転子3の周方向に段階的にずれている。そのため、この磁性体スロット11に挿入される永久磁石12により生成される磁極(図3ではN極)も、その中心位置が回転子3の周方向に段階的にずれている。換言すると、回転子3には、その軸方向において、段階的な周方向への磁極のずれ、すなわち段階的なスキューが設けられている。尚、図3には、説明の簡略化のために、永久磁石12により生成される磁極の一つを模式的に示している。   FIG. 3 is a side view of the rotor 3 viewed from the side. In the magnetic material slot 11 provided in the rotor 3, the center position of the rotor 3 with respect to the axial direction is shifted stepwise in the circumferential direction of the rotor 3. Therefore, the magnetic poles (N poles in FIG. 3) generated by the permanent magnets 12 inserted into the magnetic material slots 11 are also shifted stepwise in the circumferential direction of the rotor 3. In other words, the rotor 3 is provided with a stepwise circumferential magnetic pole shift, that is, a stepped skew, in the axial direction thereof. FIG. 3 schematically shows one of the magnetic poles generated by the permanent magnet 12 for the sake of simplicity.
図1は、図2に示す領域Iの拡大図であり、永久磁石12が磁性体スロット11に収納された状態を示している。永久磁石12が収納される一対の磁性体スロット11間には、ブリッジ部13が形成されている。ブリッジ部13は、回転時に永久磁石12にかかる遠心力により破壊されない強度と、回転子鉄心9を伝わる漏洩磁束の低減とを両立させるため、幅狭に形成されている。また、幅狭にすることにより、隣接する永久磁石12の離間距離を短くして、ブリッジ部13を流れる磁束を飽和させ、固定子コイルから発生する磁束がこの磁性体スロット11間に流れ込むことを抑制している。   FIG. 1 is an enlarged view of the region I shown in FIG. 2 and shows a state where the permanent magnet 12 is housed in the magnetic material slot 11. A bridge portion 13 is formed between the pair of magnetic material slots 11 in which the permanent magnets 12 are accommodated. The bridge portion 13 is formed with a narrow width in order to achieve both the strength that is not broken by the centrifugal force applied to the permanent magnet 12 during rotation and the reduction of leakage magnetic flux that travels through the rotor core 9. Further, by reducing the width, the distance between adjacent permanent magnets 12 is shortened, the magnetic flux flowing through the bridge portion 13 is saturated, and the magnetic flux generated from the stator coil flows between the magnetic material slots 11. Suppressed.
また、ブリッジ部13は、磁性体スロット11側へ突出した押さえ部14を有している。永久磁石12は、磁性体スロット11に挿入されたとき、この押さえ部14に当接することにより、位置決めされる。また、磁性体スロット11の外周側の端部と回転子鉄心9の外周との間には、幅狭なチップ部15が形成されており、そのチップ部15側には、磁性体スロット11側に突出して永久磁石12を押さえる押さえ部15aが形成されている。このチップ部15は、永久磁石12の漏洩磁束を制限する。   The bridge portion 13 has a pressing portion 14 that protrudes toward the magnetic material slot 11. When the permanent magnet 12 is inserted into the magnetic material slot 11, the permanent magnet 12 is positioned by abutting against the pressing portion 14. Further, a narrow tip portion 15 is formed between the outer peripheral end of the magnetic material slot 11 and the outer periphery of the rotor core 9, and the magnetic material slot 11 side is provided on the tip portion 15 side. A pressing portion 15 a that protrudes to hold the permanent magnet 12 is formed. The tip portion 15 limits the leakage magnetic flux of the permanent magnet 12.
次に、永久磁石12について詳細に説明する。
永久磁石12は、相対的に保磁力が低い磁性体で形成された低保磁力部12aと、この低保磁力部12aに対して相対的に保磁力が高い磁性体により形成された高保磁力部12bとにより構成されている。具体的には、低保磁力部12aを形成する磁性体は、保磁力が1000〜1600k[A/m]程度のネオジム系磁石などで形成されており、高保磁力部12bを形成する磁性体は、例えばジスプロシウムなどを添加することにより保磁力を2400〜2700k[A/m]程度まで高めたネオジム系磁石で形成されている。尚、低保磁力部12aは、高保磁力部12bに対して相対的に保磁力が低い部位を指しているのであり、低保磁力部12aの保磁力の大きさ自体は、従来と同等である。
Next, the permanent magnet 12 will be described in detail.
The permanent magnet 12 includes a low coercive force portion 12a formed of a magnetic material having a relatively low coercive force, and a high coercive force portion formed of a magnetic material having a relatively high coercive force with respect to the low coercive force portion 12a. 12b. Specifically, the magnetic material forming the low coercive force portion 12a is formed of a neodymium magnet having a coercive force of about 1000 to 1600 k [A / m], and the magnetic material forming the high coercive force portion 12b is For example, it is formed of a neodymium magnet whose coercive force is increased to about 2400 to 2700 k [A / m] by adding dysprosium or the like. The low coercive force portion 12a indicates a portion having a relatively low coercive force with respect to the high coercive force portion 12b, and the magnitude of the coercive force itself of the low coercive force portion 12a is the same as the conventional one. .
永久磁石12は、これら低保磁力部12aおよび高保磁力部12bを積層し、互いに一体に形成した状態で、磁性体スロット11に収納されている。この場合、永久磁石12の外形は、従来から使用されているものと同一の大きさに形成されている。このような永久磁石12は、断面形状が略長方形をなしており、その短手方向の端部において一対の磁性体スロット11が対向する側に、高保磁力部12bが配置されている。つまり、高保磁力部12bは、一対の磁性体スロット11が形成するV字の内側の面に設けられている。そのため、永久磁石12は、図4に示すような外観を有している。   The permanent magnet 12 is housed in the magnetic body slot 11 in a state where the low coercive force portion 12a and the high coercive force portion 12b are laminated and integrally formed with each other. In this case, the outer shape of the permanent magnet 12 is formed in the same size as that conventionally used. Such a permanent magnet 12 has a substantially rectangular cross-sectional shape, and a high coercive force portion 12b is disposed on the side where the pair of magnetic material slots 11 face each other at the end in the short direction. That is, the high coercive force portion 12 b is provided on the inner surface of the V shape formed by the pair of magnetic body slots 11. Therefore, the permanent magnet 12 has an appearance as shown in FIG.
ところで、本実施形態では、図5に示すように、回転子鉄心9の積層方向において互いに隣接する永久磁石12(実線で示す永久磁石12と破線で示す永久磁石12)の中心位置が、回転子鉄心9の周方向にずれている。図5では、説明の簡略化のために磁性体スロット11を省略しているが、実線にて示す一対の永久磁石12により形成される磁極と、破線にて示す一対の永久磁石12により形成される磁極とが互いにその中心位置がずれた状態になり、これにより、回転子3には、軸方向において段階的なスキューが設けられる(図3参照)。   By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the center positions of the permanent magnets 12 (the permanent magnet 12 indicated by the solid line and the permanent magnet 12 indicated by the broken line) adjacent to each other in the stacking direction of the rotor core 9 are the rotor. It is shifted in the circumferential direction of the iron core 9. In FIG. 5, the magnetic material slot 11 is omitted for simplification of description, but it is formed by a magnetic pole formed by a pair of permanent magnets 12 shown by a solid line and a pair of permanent magnets 12 shown by a broken line. Thus, the rotor 3 is provided with a stepwise skew in the axial direction (see FIG. 3).
このとき、永久磁石12の高保磁力部12bの厚さTは、図6に示すように、永久磁石12の幅Wが見かけ上狭くなるスキュー面9aにおいて、軸方向に隣接する永久磁石12の互いの高保磁力部12bが接触可能な厚さに設定されている。つまり、永久磁石12の幅Wが見かけ上狭くなり固定子コイルからの起磁力の影響を受けやすい段階的なずれが形成されたスキュー面9a側において、且つ、永久磁石12の断面視における短手方向において、保持力の高い磁性体で形成された高保磁力部12bが、少なくとも互いの一部が接触するように、また、回転子3の外周側(固定子2側)に位置するように配置されている。   At this time, as shown in FIG. 6, the thickness T of the high coercive force portion 12b of the permanent magnet 12 is such that the permanent magnets 12 adjacent to each other in the axial direction on the skew surface 9a where the width W of the permanent magnet 12 is apparently narrowed. The thickness is set such that the high coercive force portion 12b can be contacted. That is, the width W of the permanent magnet 12 is apparently narrow, and the short side in the sectional view of the permanent magnet 12 is formed on the side of the skew surface 9a where the stepwise shift is easily affected by the magnetomotive force from the stator coil. In the direction, the high coercive force portion 12b formed of a magnetic material having a high coercive force is arranged so that at least a part of each other is in contact with the rotor 3 and located on the outer peripheral side (stator 2 side) of the rotor 3. Has been.
また、永久磁石12は、図1に示すように、高保磁力部12bと押さえ部14とが当接する状態で、すなわち、押さえ部14と低保磁力部12aとが接触しない状態になるように厚さTが設定されている。尚、高保磁力部12bの厚さTは、回転子3の周方向への磁極のずれの大きさ(所謂、スキュー角)や、磁性体スロット11の形状などによって適宜調節すればよい。   Further, as shown in FIG. 1, the permanent magnet 12 is thick so that the high coercive force portion 12b and the pressing portion 14 are in contact with each other, that is, the pressing portion 14 and the low coercive force portion 12a are not in contact with each other. T is set. Note that the thickness T of the high coercive force portion 12b may be appropriately adjusted according to the magnitude of the magnetic pole shift in the circumferential direction of the rotor 3 (so-called skew angle), the shape of the magnetic material slot 11, and the like.
このような永久磁石12が設けられた回転子3は、固定子2と組み合わされて、永久磁石電動機1を構成している。このとき、2段階のスキューが設けられている回転子3においては、例えば、その全長の半分の長さを有する同一形状の回転子ブロックが2個製造され、それらを周方向に互いにずらして積層することにより回転子3が形成される。   The rotor 3 provided with such permanent magnets 12 is combined with the stator 2 to constitute the permanent magnet motor 1. At this time, in the rotor 3 provided with the two-stage skew, for example, two rotor blocks having the same shape and having a half length of the entire length are manufactured, and they are laminated by shifting them in the circumferential direction. Thus, the rotor 3 is formed.
次に上記した構成の永久磁石電動機1の作用および効果について説明する。
回転子3に設けられている永久磁石12には、実運転時に、外部の固定子2に巻装されたU相コイル5、V相コイル6、W相コイル7から発生する起磁力が作用する。このとき、固定子コイルに電流が流れたときに発生する起磁力は、永久磁石12の磁化方向と逆の向きに加えられ、起磁力の大きさがある大きさを超えると、永久磁石12は不可逆的に減磁される。その結果、トルク性能が低下するなど永久磁石電動機1の特性の悪化を招くことがある。
Next, operations and effects of the permanent magnet motor 1 having the above-described configuration will be described.
Magnetomotive force generated from the U-phase coil 5, V-phase coil 6, and W-phase coil 7 wound around the external stator 2 acts on the permanent magnet 12 provided in the rotor 3 during actual operation. . At this time, the magnetomotive force generated when a current flows through the stator coil is applied in a direction opposite to the magnetization direction of the permanent magnet 12, and if the magnetomotive force exceeds a certain magnitude, the permanent magnet 12 Irreversibly demagnetized. As a result, the performance of the permanent magnet motor 1 may be deteriorated such as a decrease in torque performance.
そこで、回転子3では、永久磁石12を、低保磁力部12aと、低保磁力部12aよりも保磁力の高い高保磁力部12bとで形成し、起磁力の発生源である固定子2側に高保磁力部12bを配置している。高保磁力部12bを形成する磁性体は減磁に対する耐性が高いため、固定子コイルから発生する起磁力による影響を受けやすい部位に高保磁力部12bを配置することにより、永久磁石12に対する、より大きな反磁界でも減磁しにくくなり、永久磁石12の減磁を低減することが可能になる。したがって、耐減磁性の高い回転子3を提供することができる。   Therefore, in the rotor 3, the permanent magnet 12 is formed by the low coercive force portion 12a and the high coercive force portion 12b having a higher coercive force than the low coercive force portion 12a, and is on the side of the stator 2 that is the source of magnetomotive force. The high coercive force portion 12b is disposed on the surface. Since the magnetic body forming the high coercive force portion 12b has a high resistance to demagnetization, the high coercive force portion 12b is disposed at a portion that is easily affected by the magnetomotive force generated from the stator coil. It becomes difficult to demagnetize even with a demagnetizing field, and demagnetization of the permanent magnet 12 can be reduced. Therefore, it is possible to provide the rotor 3 having high demagnetization resistance.
永久磁石12を、その一部すなわち固定子コイルに対向する側の面に高保磁力部12bを配置した構造とすることにより、例えば永久磁石12の表面および端面などの減磁し易かった部位の耐減磁性を高めることができる。また、高保磁力の磁性体の消費量を削減することが可能になり、材料コストの大幅な増加を抑制することができる。   The permanent magnet 12 has a structure in which the high coercive force portion 12b is disposed on a part thereof, that is, the surface facing the stator coil, so that, for example, the surface and end face of the permanent magnet 12 can be easily demagnetized. Demagnetization can be increased. In addition, it is possible to reduce the consumption of the magnetic material having a high coercive force, and it is possible to suppress a significant increase in material cost.
永久磁石12を、低保磁力部12aおよび高保磁力部12bを積層して形成しているので、製造工程が複雑になることが無く、材料コストの大幅な増加を抑制することができる。また、永久磁石12の大きさを従来の構成から変更することなく、同一の形状になるように形成しているので、磁極としての特性が低下することがなく、また、回転子3が大形化することもない。そのため、製造コストの大幅な増加を招くことがない。   Since the permanent magnet 12 is formed by laminating the low coercive force portion 12a and the high coercive force portion 12b, the manufacturing process is not complicated, and a significant increase in material cost can be suppressed. Further, since the permanent magnet 12 is formed to have the same shape without changing the size of the conventional configuration, the characteristics as a magnetic pole are not deteriorated, and the rotor 3 is large. It does not become. Therefore, there is no significant increase in manufacturing cost.
永久磁石12の断面視で短手方向の端部、且つ、スキュー面9a側において、固定子コイル側の端部に高保磁力部12bを配置し、この高保磁力部12bの厚みTを、スキュー角に応じて、スキュー面9aにおいて隣接する永久磁石12間では互いの高保磁力部12bの少なくとも一部が接触するように設定しているので、永久磁石12の幅Wが見かけ上狭くなる部位の保磁力が高くなり、減磁を低減することができる。また、永久磁石12全体を高保磁力の磁性体で製造する場合に比べて、高保磁力の磁性体の使用量が削減され、材料コストが大幅に増加することを抑制できる。   A high coercive force portion 12b is disposed at the end of the permanent magnet 12 in the short-side direction and on the skew surface 9a side in the sectional view of the permanent magnet 12, and the thickness T of the high coercive force portion 12b is set to a skew angle. Accordingly, at least a part of the mutual high coercive force portion 12b is in contact with each other between the adjacent permanent magnets 12 on the skew surface 9a, so that the portion where the width W of the permanent magnet 12 is apparently narrowed is set. Magnetic force becomes high and demagnetization can be reduced. Moreover, compared with the case where the whole permanent magnet 12 is manufactured with a magnetic material having a high coercive force, the amount of use of the magnetic material having a high coercive force is reduced, and it is possible to suppress a significant increase in material cost.
回転子3を、その全長の半分の長さを有する同一形状の部材を重ね合わせて形成しているので、段階的なスキューを設ける場合であっても、形状が異なる部材を必要とせず、作業工程を簡略化することができる。   Since the rotor 3 is formed by superimposing members having the same shape and having a half length of the entire length, even if a stepped skew is provided, a member having a different shape is not required. The process can be simplified.
このような回転子3を用いることにより、永久磁石電動機1の耐減磁性を高めることが可能になり、信頼性の高い永久磁石電動機1を提供することができる。また、永久磁石電動機1の大形化を招くこともない。さらに、永久磁石12の耐減磁性が高まったことから、固定子コイルに流す電流値を大きくすることができるなど、永久磁石電動機1の性能の向上を図ることもできる。   By using such a rotor 3, it becomes possible to improve the demagnetization resistance of the permanent magnet motor 1, and the highly reliable permanent magnet motor 1 can be provided. Further, the permanent magnet motor 1 is not increased in size. Further, since the demagnetization resistance of the permanent magnet 12 is increased, the value of the current flowing through the stator coil can be increased, and the performance of the permanent magnet motor 1 can be improved.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による回転子について、図7から図9に基づいて説明する。第2実施形態では、回転子に設けられている永久磁石に2箇所の高保磁力部を設けている点が第1実施形態と異なっている。尚、第2実施形態の永久磁石電動機の構成は第1実施形態とほぼ同一である。
(Second Embodiment)
Next, a rotor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is different from the first embodiment in that two high coercive force portions are provided in the permanent magnet provided in the rotor. The configuration of the permanent magnet motor of the second embodiment is almost the same as that of the first embodiment.
図7は、第2実施形態による回転子3の構成を示す図である。永久磁石12は、第1実施形態と同様に低保磁力部12aおよび高保磁力部12bで構成されている。尚、高保磁力部12bを形成する磁性体は、第1実施形態と同様に、低保磁力部12aよりも保磁力の高いものが用いられている。   FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the rotor 3 according to the second embodiment. The permanent magnet 12 includes a low coercive force portion 12a and a high coercive force portion 12b as in the first embodiment. In addition, the magnetic body which forms the high coercive force portion 12b has a higher coercive force than the low coercive force portion 12a, as in the first embodiment.
永久磁石12の高保磁力部12bは、断面視における略長方形の短手方向の両端部、すなわち、磁性体スロット11が対向する側(V字の内側)、およびその反対側(V字の外側)に配置されている。つまり、永久磁石12は、図8に示すように、挿入方向に対して低保磁力部12aの上下に高保磁力部12bが配置された構成になっている。これにより、図9に示すように、永久磁石12の幅が見かけ上狭くなるスキュー面9aにおいて、その両側が高保磁力部12bにより保護されている。   The high coercive force portion 12b of the permanent magnet 12 has both ends of a substantially rectangular short direction in a cross-sectional view, that is, the side on which the magnetic material slot 11 faces (inside the V shape) and the opposite side (outside the V shape) Is arranged. That is, as shown in FIG. 8, the permanent magnet 12 has a configuration in which the high coercive force portions 12b are arranged above and below the low coercive force portion 12a in the insertion direction. Accordingly, as shown in FIG. 9, both sides of the skew surface 9a where the width of the permanent magnet 12 is apparently narrowed are protected by the high coercive force portion 12b.
このように、永久磁石12を低保磁力部12aと低保磁力部12aよりも高保磁力な高保磁力部12bとで形成することにより、固定子2(図2参照)に巻装された固定子コイルから発生する起磁力による減磁を低減することができるなど、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
特に、第2実施形態では、高保磁力部12bを磁性体スロット11が対向する側の面、およびその反対側の面に配置することにより、回転子3の内周側を流れる磁束による減磁を低減することができ、耐減磁性をさらに高めることができる。
In this manner, the permanent magnet 12 is formed by the low coercive force portion 12a and the high coercive force portion 12b having a higher coercive force than the low coercive force portion 12a, whereby the stator wound around the stator 2 (see FIG. 2). An effect similar to that of the first embodiment can be obtained, for example, demagnetization due to magnetomotive force generated from the coil can be reduced.
In particular, in the second embodiment, the high coercive force portion 12b is arranged on the surface on the side facing the magnetic body slot 11 and the surface on the opposite side thereof, thereby demagnetizing the magnetic flux flowing on the inner peripheral side of the rotor 3. It can be reduced, and the resistance to demagnetization can be further increased.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態による回転子について、図10および図11に基づいて説明する。第3実施形態では、回転子鉄心に外周孔部を設けている点、および高保磁力部を永久磁石の長手方向の両端部に設けている点が第1実施形態と異なっている。尚、第3実施形態の永久磁石電動機の構成は第1実施形態とほぼ同一である。
(Third embodiment)
Next, the rotor by 3rd Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. 10 and FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in that an outer peripheral hole portion is provided in the rotor core, and a high coercive force portion is provided in both longitudinal ends of the permanent magnet. The configuration of the permanent magnet motor of the third embodiment is almost the same as that of the first embodiment.
図10は、第3実施形態による回転子3の構成を示す図である。回転子鉄心9には、一対の磁性体スロット11の内側に位置して、外周孔部16が設けられている。外周孔部16は、固定子2(図2参照)に設けられている固定子コイルからの磁束の流れ、および永久磁石12からの磁束の流れを制限する。これにより、トルクリプルや鉄損、あるいは高調波の発生などにともなう永久磁石電動機1の特性の低下が防止されている。   FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the rotor 3 according to the third embodiment. The rotor core 9 is provided with an outer peripheral hole portion 16 positioned inside the pair of magnetic material slots 11. The outer peripheral hole portion 16 restricts the flow of magnetic flux from the stator coil provided in the stator 2 (see FIG. 2) and the flow of magnetic flux from the permanent magnet 12. As a result, the deterioration of the characteristics of the permanent magnet motor 1 due to the occurrence of torque ripple, iron loss, or harmonics is prevented.
このような回転子鉄心9に収納された永久磁石12は、第1実施形態と同様に低保磁力部12aおよび高保磁力部12bで構成されている。高保磁力部12bは、断面視で略長方形の永久磁石12の長手方向の両端部、すなわち磁性体スロット11に挿入されたときに回転子鉄心9の最も外周側および最も内周側に位置する部位に配置されている。つまり、永久磁石12は、図11に示すように、挿入方向に対して低保磁力部12aの左右両側に高保磁力部12bが配置された構成になっている。   The permanent magnet 12 housed in the rotor core 9 is composed of a low coercive force portion 12a and a high coercive force portion 12b as in the first embodiment. The high coercive force portion 12b is located at both ends in the longitudinal direction of the substantially rectangular permanent magnet 12 in a cross-sectional view, that is, at the outermost side and the innermost side of the rotor core 9 when inserted into the magnetic material slot 11. Is arranged. That is, as shown in FIG. 11, the permanent magnet 12 has a configuration in which the high coercive force portions 12b are arranged on the left and right sides of the low coercive force portion 12a in the insertion direction.
永久磁石12の最も外周側および最も内周側に位置する角部は、永久磁石12の厚さが見かけ上薄くなり、固定子2に設けられている固定子コイルからの磁束が通過しやすい部位である。換言すると、永久磁石12の角部は、反磁界の影響を受けやすく、減磁し易い部位である。本実施形態では、この角部に高保磁力部12bを配置することにより、永久磁石12の端部の耐減磁性を向上させることができるなど、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   The corners located on the outermost and innermost sides of the permanent magnet 12 are portions where the thickness of the permanent magnet 12 is apparently thin and the magnetic flux from the stator coil provided in the stator 2 is easy to pass through. It is. In other words, the corners of the permanent magnet 12 are easily affected by a demagnetizing field and are easily demagnetized. In the present embodiment, by arranging the high coercive force portion 12b at the corner, it is possible to improve the demagnetization resistance of the end portion of the permanent magnet 12, and the same effects as in the first embodiment can be obtained. .
特に、永久磁石12の断面視で長手方向の両端部、すなわち短辺側の端部に高保磁力部12bを配置しているので、高保磁力の磁性体の使用量の低減が可能になり、材料コストが大幅に増加することを抑制できる。   In particular, since the high coercive force portions 12b are arranged at both ends in the longitudinal direction in the sectional view of the permanent magnet 12, that is, at the end on the short side, it is possible to reduce the amount of use of the magnetic material having a high coercive force. It is possible to suppress a significant increase in cost.
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態による回転子について、図12から図14に基づいて説明する。第4実施形態では、永久磁石に設けられている高保磁力部の配置が第1実施形態と異なっている。尚、第4実施形態の永久磁石電動機の構成は第1実施形態とほぼ同一であり、段階的なスキューが設けられている。
(Fourth embodiment)
Next, the rotor by 4th Embodiment of this invention is demonstrated based on FIGS. 12-14. In 4th Embodiment, arrangement | positioning of the high coercive force part provided in the permanent magnet differs from 1st Embodiment. The configuration of the permanent magnet motor of the fourth embodiment is almost the same as that of the first embodiment, and a stepped skew is provided.
図12は、第4実施形態による回転子3の構成を示す図である。尚、図12には、説明の簡略化のために、永久磁石12の配置のみを模式的に示している。このように段階的なスキューが設けられている回転子3においては、上記したように、スキュー面9a(図14参照)は、永久磁石12の幅が見かけ上狭くなり、減磁しやすい部位である。   FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the rotor 3 according to the fourth embodiment. FIG. 12 schematically shows only the arrangement of the permanent magnets 12 for the sake of simplicity. In the rotor 3 provided with the stepped skew in this way, as described above, the skew surface 9a (see FIG. 14) is a portion where the width of the permanent magnet 12 is apparently narrow and easily demagnetized. is there.
そこで、第4実施形態では、図13および図14に示すように、永久磁石12の高保磁力部12bを、磁性体スロット11(図2参照)への挿入方向、すなわち回転子鉄心9の積層方向において、スキュー面9a側の端部に設けている。このような回転子3は、その全長の半分の長さを有する同一形状の部材がまず形成され、その一方を軸方向に対して反転させた状態で、且つ、周方向に互いにずらして積層することにより形成される。   Therefore, in the fourth embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, the high coercive force portion 12 b of the permanent magnet 12 is inserted into the magnetic material slot 11 (see FIG. 2), that is, the stacking direction of the rotor core 9. In FIG. 4, the edge is provided at the end on the skew surface 9a side. In such a rotor 3, a member having the same shape having a length that is half of the entire length is first formed, and one of the members is inverted with respect to the axial direction, and is shifted from each other in the circumferential direction. Is formed.
このように、見かけ上幅が狭くなったスキュー面9a側に高保磁力部12bを配置することにより、固定子コイルから発生する起磁力による減磁を低減することができるなど、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
特に、第4実施形態では、高保磁力部12bをスキュー面9aに設けているので、永久磁石12の幅が見かけ上狭くなって減磁し易い部位の耐減磁性を高めることができる。
また、同一形状の部材を反転させることにより回転子3を形成しているので、作業工程を簡略化することができる。
Thus, by arranging the high coercive force portion 12b on the skew surface 9a side whose apparent width is narrow, the demagnetization due to the magnetomotive force generated from the stator coil can be reduced. Similar effects can be obtained.
In particular, in the fourth embodiment, since the high coercive force portion 12b is provided on the skew surface 9a, the demagnetization resistance of the portion where the width of the permanent magnet 12 is apparently narrow and easily demagnetized can be increased.
Further, since the rotor 3 is formed by reversing the members having the same shape, the work process can be simplified.
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態による回転子について、図15および図16に基づいて説明する。第5実施形態は、第4実施形態の変形例であり、永久磁石に設けられている高保磁力部の配置が第4実施形態と異なっている。
(Fifth embodiment)
Next, the rotor by 5th Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. 15 and FIG. The fifth embodiment is a modification of the fourth embodiment, and the arrangement of the high coercive force portions provided in the permanent magnet is different from that of the fourth embodiment.
図15は、第5実施形態による永久磁石12の外観を示す斜視図で第4実施形態の図13に相当し、図16は、永久磁石12の配置を模式的に示す図で第4実施形態の図14に相当する。第5実施形態では、図15および図16に示すように、高保磁力部12bを、磁性体スロット11(図2参照)への挿入方向、すなわち回転子鉄心9の積層方向における両端部に設けている。このように、高保磁力部12bを永久磁石12の挿入方向における両端部、すなわちスキュー面9aと回転子3の端面側とに設けているので、永久磁石12の幅が見かけ上狭くなるスキュー面9aにおける耐減磁性を高めることができるとともに、外部からの起磁力の影響を受けやすい回転子3の端面(スキュー面9aとは反対側の面)側の端部における耐減磁性を高めることができる。   FIG. 15 is a perspective view showing the appearance of the permanent magnet 12 according to the fifth embodiment and corresponds to FIG. 13 of the fourth embodiment. FIG. 16 is a diagram schematically showing the arrangement of the permanent magnet 12 in the fourth embodiment. This corresponds to FIG. In the fifth embodiment, as shown in FIGS. 15 and 16, the high coercive force portions 12 b are provided at both ends in the insertion direction into the magnetic material slot 11 (see FIG. 2), that is, in the stacking direction of the rotor core 9. Yes. Thus, since the high coercive force portions 12b are provided at both ends in the insertion direction of the permanent magnet 12, that is, the skew surface 9a and the end surface side of the rotor 3, the skew surface 9a in which the width of the permanent magnet 12 is apparently narrowed. In addition, the demagnetization resistance at the end of the end face of the rotor 3 (surface opposite to the skew surface 9a) that is easily influenced by an external magnetomotive force can be increased. .
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態による回転子について、図17から図22に基づいて説明する。第6実施形態は、上記した第1〜第5実施形態の変形例であり、永久磁石に設けられている高保磁力部の配置が上記した各実施形態と異なっている。
(Sixth embodiment)
Next, the rotor by 6th Embodiment of this invention is demonstrated based on FIGS. The sixth embodiment is a modification of the first to fifth embodiments described above, and the arrangement of the high coercive force portions provided in the permanent magnet is different from the above-described embodiments.
永久磁石12は、例えば図17に示すように、断面視で略長方形に形成された外周に高保磁力部12bを配置する構成としてもよい。この場合、低保磁力部12aと高保磁力部12bとを別体に形成し、互いに積層することにより永久磁石12を形成してもよい。あるいは、図18に示すように、永久磁石12の中心側から外周側に向かって連続的に保磁力が異なる磁性体、すなわち傾斜機能材料の磁性体にて形成するようにしてもよい。これらにより、永久磁石12の減磁が低減できるなど、第1〜第3実施形態と同様の効果を得ることができる。尚、図18では、連続的に保磁力が変化する構成を、模式的に低保磁力部12aと高保磁力部12bの2段階で示している。   For example, as shown in FIG. 17, the permanent magnet 12 may have a configuration in which a high coercive force portion 12 b is disposed on the outer periphery formed in a substantially rectangular shape in a cross-sectional view. In this case, the permanent magnet 12 may be formed by forming the low coercive force portion 12a and the high coercive force portion 12b separately and laminating them. Alternatively, as shown in FIG. 18, the permanent magnet 12 may be formed of a magnetic body having different coercive force continuously from the center side toward the outer peripheral side, that is, a magnetic body of a functionally gradient material. As a result, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained, such as demagnetization of the permanent magnet 12 being reduced. In FIG. 18, a configuration in which the coercive force continuously changes is schematically shown in two stages, a low coercive force portion 12a and a high coercive force portion 12b.
あるいは、外周孔部16が設けられた回転子3であれば、図19および図20に示すように、永久磁石12を、低保磁力部12aの磁性体スロット11の内側およびその反対側の面に対応する部位以外に高保磁力部12bを配置するような構成としてもよい。これにより、永久磁石12の角部、スキュー面9a側および回転子3の端面側などの減磁し易い部位の減磁を低減することができる。また、外周孔部16により磁束が制限される側つまり磁性体スロット11の内側および外側には高保磁力部12bを配置しないので、材料コストの増加を抑制することができる。   Or if it is the rotor 3 in which the outer peripheral hole part 16 was provided, as shown in FIG.19 and FIG.20, let the permanent magnet 12 be the inner surface of the magnetic body slot 11 of the low coercive force part 12a, and the surface on the opposite side. It is good also as a structure which arrange | positions the high coercive force part 12b other than the site | part corresponding to. Thereby, the demagnetization of the part which is easy to demagnetize, such as the corner | angular part of the permanent magnet 12, the skew surface 9a side, and the end surface side of the rotor 3, can be reduced. Further, since the high coercive force portion 12b is not disposed on the side where the magnetic flux is restricted by the outer peripheral hole portion 16, that is, the inner side and the outer side of the magnetic material slot 11, an increase in material cost can be suppressed.
あるいは、図21および図22に示すように、低保磁力部12aの外周全域を高保磁力部12bで覆うような構成としてもよい。これにより、外周孔部16が設けられていない回転子3の場合であっても、永久磁石12に対する起磁力の影響が全方向に対して低減され、耐減磁性を向上させることができる。また、この場合、永久磁石12の中心部から外周側に向かって順次保磁力が異なる傾斜機能材料にて永久磁石12を形成するとよい。これにより、形状の異なる複数の高保磁力部12bを低保磁力部12aに組み付合わせる作業が不要となり、作業効率を向上させることができるとともに、永久磁石12の部品点数を削減でき、製造コストの増加を抑制することができる。   Alternatively, as shown in FIGS. 21 and 22, the entire outer periphery of the low coercive force portion 12a may be covered with the high coercive force portion 12b. Thereby, even if it is the case of the rotor 3 in which the outer peripheral hole part 16 is not provided, the influence of the magnetomotive force with respect to the permanent magnet 12 is reduced with respect to all directions, and demagnetization resistance can be improved. In this case, the permanent magnet 12 may be formed of a functionally gradient material having different coercive forces sequentially from the center of the permanent magnet 12 toward the outer peripheral side. This eliminates the need for assembling a plurality of high coercive force portions 12b having different shapes to the low coercive force portion 12a, thereby improving work efficiency and reducing the number of parts of the permanent magnet 12, thereby reducing the manufacturing cost. Increase can be suppressed.
(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態による回転子について、図23から図26に基づいて説明する。第7実施形態では、永久磁石に設けられている高保磁力部の形状が上記した各実施形態と異なっている。
(Seventh embodiment)
Next, a rotor according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In 7th Embodiment, the shape of the high coercive force part provided in the permanent magnet differs from each above-described embodiment.
上記した第1〜第6実施形態では、永久磁石12は、断面形状が略長方形に形成されている。このような断面形状の場合、永久磁石12を磁性体スロット11に収納するとき、例えば第1実施形態の永久磁石12では高保磁力部12bがV時の外側に配置されたり、あるいは、第4実施形態の永久磁石12では高保磁力部12bがスキュー面9aとは反対側の端部に配置されたりするなど、製造工程において永久磁石12を誤った方向で収納するおそれがある。   In the first to sixth embodiments described above, the permanent magnet 12 has a substantially rectangular cross-sectional shape. In the case of such a cross-sectional shape, when the permanent magnet 12 is housed in the magnetic material slot 11, for example, in the permanent magnet 12 of the first embodiment, the high coercive force portion 12b is disposed outside at the V time, or in the fourth embodiment. In the permanent magnet 12 of the form, the high coercive force portion 12b may be disposed at the end opposite to the skew surface 9a, and the permanent magnet 12 may be stored in a wrong direction in the manufacturing process.
そこで、本実施形態では、永久磁石12の誤挿入を防止するために、断面形状を変化させている。例えば、図23に示すように、永久磁石12の4隅のうち1箇所に面取り部12cが設けられている。このため、面取り部12cが挿入方向の目安となり、永久磁石12の誤挿入を防止することができる。この場合、面取り部12cを永久磁石12の長手方向の中心線L1および短手方向の中心線L2に対して非対称にするとよい。面取り部12cを左右あるいは上下に非対称に設けることにより、例えば図23では挿入時に面取り部12cが回転子鉄心9の外周側に配置されていれば正しい方向に挿入されていることが確認でき、作業効率を向上させることができる。また、面取り部12cを、極力チップ部15に近づけているので、例えば左側の永久磁石12を右側のスロットに挿入しようとしてもできず、誤挿入を防止することができる。   Therefore, in the present embodiment, the cross-sectional shape is changed in order to prevent erroneous insertion of the permanent magnet 12. For example, as shown in FIG. 23, a chamfered portion 12 c is provided at one of the four corners of the permanent magnet 12. For this reason, the chamfered portion 12c serves as a guide in the insertion direction, and erroneous insertion of the permanent magnet 12 can be prevented. In this case, the chamfered portion 12c is preferably asymmetric with respect to the center line L1 in the longitudinal direction and the center line L2 in the short direction of the permanent magnet 12. By providing the chamfered portion 12c asymmetrically left and right or up and down, for example, in FIG. 23, it can be confirmed that the chamfered portion 12c is inserted in the correct direction if the chamfered portion 12c is arranged on the outer peripheral side of the rotor core 9 at the time of insertion. Efficiency can be improved. Further, since the chamfered portion 12c is as close as possible to the tip portion 15, for example, the left permanent magnet 12 cannot be inserted into the right slot, and erroneous insertion can be prevented.
また、図24に示すように、磁性体スロット11を、永久磁石12の面取り部12cに合わせた形状にしてもよい。尚、第1実施形態のような永久磁石12の場合、高保磁力部12bは挿入方向に対して対称に形成されている。そのため、図23及び図24において、例えば左側の永久磁石12を挿入方向に対して反転させることにより、右側の永久磁石12とすることができる。すなわち、同一形状の永久磁石12を、左右の取り違えなどが発生するおそれを防止しつつ、左右どちらの磁性体スロット11にも挿入することが可能になり、作業効率を向上させることができる。   Further, as shown in FIG. 24, the magnetic body slot 11 may be shaped to match the chamfered portion 12 c of the permanent magnet 12. In the case of the permanent magnet 12 as in the first embodiment, the high coercive force portion 12b is formed symmetrically with respect to the insertion direction. Therefore, in FIGS. 23 and 24, for example, the right permanent magnet 12 can be obtained by inverting the left permanent magnet 12 with respect to the insertion direction. That is, it becomes possible to insert the permanent magnet 12 having the same shape into the left and right magnetic slots 11 while preventing the right and left from being mixed up, thereby improving work efficiency.
あるいは、図25に示すように、永久磁石12の一部に凸部12dを設け、凸部12dに対応する位置において磁性体スロット11に凹部を設けることにより、誤挿入を防止するようにしてもよい。また、図26に示すように、永久磁石12の一部に凹部12eを設け、凹部12eに対応する位置において磁性体スロット11に凸部を設けることにより、誤挿入を防止するようにしてもよい。勿論、凸部12dおよび凹部12eの両方を設ける構成としてもよい。これにより、例えば第4実施形態のようにスキュー面9aに高保磁力部12bを配置する構成であっても、逆方向には挿入することができないことから、誤挿入を防止することができる。   Alternatively, as shown in FIG. 25, a convex portion 12d is provided in a part of the permanent magnet 12, and a concave portion is provided in the magnetic body slot 11 at a position corresponding to the convex portion 12d, thereby preventing erroneous insertion. Good. In addition, as shown in FIG. 26, it is possible to prevent erroneous insertion by providing a concave portion 12e in a part of the permanent magnet 12 and providing a convex portion in the magnetic body slot 11 at a position corresponding to the concave portion 12e. . Of course, it is good also as a structure which provides both the convex part 12d and the recessed part 12e. Thereby, even if it is the structure which arrange | positions the high coercive force part 12b in the skew surface 9a like 4th Embodiment, for example, since it cannot insert in a reverse direction, incorrect insertion can be prevented.
この場合、凸部12dあるいは凹部12eを、低保磁力部12a側に設けるとよい。すなわち、比較的安価な低保磁力部12aに凸部12dあるいは凹部12eを形成することにより、高価な高保磁力部12bの磁性体が研削により無駄になることを防止できる。
これらのように、中心線L1またはL2に対して非対称に形成することにより、あるいは、永久磁石12と磁性体スロット11とに凹凸を設けることにより、挿入作業を煩雑化することなく、永久磁石12の誤挿入を防止することができ、作業効率を改善することができる。
In this case, the convex portion 12d or the concave portion 12e may be provided on the low coercive force portion 12a side. That is, by forming the convex portion 12d or the concave portion 12e on the relatively inexpensive low coercive force portion 12a, it is possible to prevent the magnetic material of the expensive high coercive force portion 12b from being wasted.
As described above, the permanent magnet 12 is formed without being complicated by forming it asymmetric with respect to the center line L1 or L2 or by providing irregularities in the permanent magnet 12 and the magnetic material slot 11. Can be prevented from being erroneously inserted, and work efficiency can be improved.
(その他の実施形態)
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば以下のように変形または拡張することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof. For example, the present invention can be modified or expanded as follows.
インバータ駆動方式の三相の永久磁石型電動機に適用した例を示したが、相数や駆動方式などはこれに限定されない。例えば、インナーロータ型やアウターロータ型の電動機や発電機など、永久磁石を用いる回転電機全般に適用することができる。もちろん、車両用以外の目的に用いられる回転電機に適用してもよい。   Although an example in which the present invention is applied to an inverter-driven three-phase permanent magnet type electric motor has been shown, the number of phases and the driving method are not limited to this. For example, the present invention can be applied to general rotating electrical machines using permanent magnets such as an inner rotor type or outer rotor type electric motor or generator. Of course, you may apply to the rotary electric machine used for purposes other than for vehicles.
本発明を段階的なスキューが2段階設けられている回転子3に適用した例を示したが、段階的なスキューを3段階以上設けた回転子に適用してもよい。
第4実施形態を除く各実施形態において、段階的なスキューが設けられていない回転子に適用してもよい。この場合でも、固定子2側に高保磁力部12bを配置することにより、永久磁石12の減磁を低減することができる。
Although the example in which the present invention is applied to the rotor 3 provided with the two-step skew is shown, the present invention may be applied to the rotor provided with the three-step skew or more.
In each embodiment excluding the fourth embodiment, the present invention may be applied to a rotor that is not provided with a stepped skew. Even in this case, the demagnetization of the permanent magnet 12 can be reduced by disposing the high coercive force portion 12b on the stator 2 side.
第1〜第4実施形態の永久磁石12を、傾斜機能材料の磁性体により形成するようにしてもよい。あるいは、各実施形態において、互いに保磁力が異なる3種類以上の磁性体を用いる構成としてもよい。例えば、外周孔部16が設けられている回転子の場合、外周孔部16と対向する側の一部に、高保磁力部12bよりも保磁力が低く、且つ低保磁力部12aよりも保磁力が高い磁性体を配置するような構成が考えられる。   You may make it form the permanent magnet 12 of 1st-4th embodiment with the magnetic body of a functionally gradient material. Or in each embodiment, it is good also as a structure using three or more types of magnetic bodies from which a coercive force mutually differs. For example, in the case of the rotor provided with the outer peripheral hole portion 16, the coercive force is lower than that of the high coercive force portion 12b and lower than that of the low coercive force portion 12a on a part of the side facing the outer peripheral hole portion 16. A configuration in which a magnetic material having a high height is disposed is conceivable.
図面中、1は永久磁石電動機(回転電機)、2固定子、3は回転子、9は回転子鉄心、9aはスキュー面(段階的なずれが形成されている面)、12は永久磁石、12aは低保磁力部、12bは高保磁力部、を示す。   In the drawings, 1 is a permanent magnet motor (rotary electric machine), 2 stator, 3 is a rotor, 9 is a rotor core, 9a is a skew surface (a surface on which a stepwise deviation is formed), 12 is a permanent magnet, 12a shows a low coercive force portion, and 12b shows a high coercive force portion.

Claims (10)

  1. 回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向に一定の間隔を存して複数設けられ、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体挿入孔にそれぞれ挿入され、挿入方向に対する断面形状が略長方形をなす永久磁石と、を備え、
    前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、前記磁性体挿入孔に挿入されたとき、保磁力の高い磁性体が固定子側に配置され
    前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれており、
    保磁力の高い磁性体は、前記回転子鉄心の積層方向に隣り合う前記永久磁石に設けられている保磁力の高い磁性体と接触可能な厚みに形成されていることを特徴とする回転電機の回転子。
    A plurality of rotor cores and a plurality of magnetic cores inserted into a pair of magnetic body insertion holes each having a constant distance in the circumferential direction of the rotor core, the opposing distances of which gradually increase toward the outer circumference. A permanent magnet having a substantially rectangular shape,
    The permanent magnet is formed of a plurality of types of magnetic bodies having relatively different coercive forces , and when inserted into the magnetic body insertion hole, a magnetic body having a high coercive force is disposed on the stator side ,
    The magnetic pole formed by the permanent magnet has its center shifted stepwise in the circumferential direction of the rotor core in the stacking direction of the rotor core,
    A magnetic body having a high coercive force is formed in a thickness that allows contact with a magnetic body having a high coercive force provided in the permanent magnets adjacent to each other in the stacking direction of the rotor core . Rotor.
  2. 前記永久磁石は、断面視において前記固定子と反対側に保磁力の高い磁性体が配置されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機の回転子。The rotor of a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the permanent magnet has a magnetic body having a high coercive force disposed on a side opposite to the stator in a cross-sectional view.
  3. 前記永久磁石は、前記回転子鉄心の積層方向に隣り合う前記永久磁石と重なり合う部位において、その短手方向の端部であって且つその長手方向の全域で、保磁力の高い磁性体同士が接触していることを特徴とする請求項1または2記載の回転電機の回転子。The permanent magnet is a portion where the permanent magnets adjacent to each other in the stacking direction of the rotor core overlap with each other at the end in the short direction and the magnetic bodies having high coercive force in the entire longitudinal direction. The rotor for a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the rotor is a rotating electrical machine.
  4. 回転子鉄心と、前記回転子鉄心に周方向に一定の間隔を存して複数設けられ、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体挿入孔にそれぞれ挿入され、挿入方向に対する断面形状が略長方形をなす永久磁石と、を備え、A rotor core and a plurality of rotor cores are provided in the circumferential direction with a certain interval in the circumferential direction, and are inserted into a pair of magnetic body insertion holes whose opposing distances gradually increase toward the outer circumference, respectively, and a cross section with respect to the insertion direction A permanent magnet having a substantially rectangular shape,
    前記永久磁石は、相対的に保磁力の異なる複数種類の磁性体により形成され、The permanent magnet is formed of a plurality of types of magnetic bodies having relatively different coercive forces,
    前記永久磁石により形成される磁極は、その中心が、前記回転子鉄心の積層方向において前記回転子鉄心の周方向に段階的にずれているように構成され、The magnetic pole formed by the permanent magnet is configured such that the center thereof is gradually shifted in the circumferential direction of the rotor core in the stacking direction of the rotor core,
    更に、前記段階的なずれが形成されている面側の端部に保磁力の高い磁性体が配置されることを特徴とする回転電機の回転子。Further, a rotor of a rotating electrical machine, wherein a magnetic body having a high coercive force is disposed at an end portion on the surface side where the stepwise deviation is formed.
  5. 前記永久磁石は、前記磁性体挿入孔に挿入されたとき、保磁力の高い磁性体が固定子側に配置されていることを特徴とする請求項4記載の回転電機の回転子。5. The rotor of a rotating electrical machine according to claim 4, wherein when the permanent magnet is inserted into the magnetic body insertion hole, a magnetic body having a high coercive force is disposed on the stator side.
  6. 前記永久磁石は、前記磁性体挿入孔に挿入されたとき、前記回転子の端面となる部位に保磁力の高い磁性体が配置されていることを特徴とする請求項4または5記載の回転電機の回転子。6. The rotating electrical machine according to claim 4, wherein the permanent magnet is provided with a magnetic material having a high coercive force at a portion serving as an end surface of the rotor when inserted into the magnetic material insertion hole. Rotor.
  7. 前記永久磁石は、断面視においてその長手方向または短手方向の中心線に対し、その形状が非対称に形成されていることを特徴とする請求項1から6の何れか一項記載の回転電機の回転子。7. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the shape of the permanent magnet is asymmetric with respect to a center line in a longitudinal direction or a short direction in a cross-sectional view. Rotor.
  8. 前記永久磁石には、断面視においてその外縁の一部に凸部が設けられ、前記磁性体挿入孔には、当該凸部に対応する凹部が設けられていることを特徴とする請求項1から7の何れか一項記載の回転電機の回転子。The permanent magnet is provided with a convex portion at a part of its outer edge in a cross-sectional view, and the magnetic material insertion hole is provided with a concave portion corresponding to the convex portion. A rotor for a rotating electrical machine according to any one of claims 7 to 10.
  9. 前記永久磁石には、断面視においてその外縁の一部に凹部が設けられ、前記磁性体挿入孔には、当該凹部に対応する凸部が設けられていることを特徴とする請求項1から8の何れか一項記載の回転電機の回転子。9. The permanent magnet is provided with a recess in a part of its outer edge in a sectional view, and the magnetic material insertion hole is provided with a projection corresponding to the recess. The rotor of the rotary electric machine as described in any one of the above.
  10. 請求項1から9の何れか一項記載の回転電機の回転子を用いることを特徴とする回転電機。A rotating electrical machine using the rotor of the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 9.
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