JP5574178B2 - 回転電機のロータ - Google Patents
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Description
本願において、平行状とは、厳密に平行であることを必要とせず、平行又はそれに近い状態にあることを表す。ここで平行に近い状態とは、例えば、平行に対してプラスマイナス20°以下で傾いている状態までを含むものと定義できる。
この構成では、磁極間空隙部の周方向で両側に2つの内側ブリッジ、つまり第1内側ブリッジと第2内側ブリッジとが面対称に形成されていることから、磁極間ブリッジと内側ブリッジによって支えられるロータコア外周部の動的安定性(高速回転に対する安定性)が確保される。
この構成では、磁石端空隙部が永久磁石の漏れ磁束を抑制することができる。また、磁極間ブリッジが周方向に隣接する2つの磁石端空隙部の間に位置しているので、この磁極間ブリッジによって両側のロータコア外周部をバランスよく支えることができる。
この構成の採用により、磁束密度分布を正弦波分布に類似させることができ、コギングトルクの低減を図ることができる。
以下、特に断らない限り、「軸方向」、「径方向」、「周方向」というときは、軸心Xの「軸方向」、「径方向」、「周方向」を指すものとする。
なお、以下では、一つのロータ磁極を構成する第1の永久磁石51と第2の永久磁石52との対を磁極磁石対と呼称する。なお、特に区別する必要がない場合には、第1の永久磁石51と第2の永久磁石52のそれぞれを単に永久磁石5と呼ぶこともある。
1つのロータ磁極を構成する磁極磁石対とこれに隣接するロータ磁極を構成する磁極磁性対の間であるロータ磁極間の中央を径方向に向かって延びる線に沿ってq軸Qが定義される。また、各ロータ磁極を構成する磁極磁石対の中央(各ロータ磁極を構成する第1の永久磁石51と第2の永久磁石52との間の中央)を径方向に向かって延びる線に沿ってd軸D、すなわちロータ磁極中心が定義される。
磁極間空隙部7は、永久磁石5のそれぞれのコア径方向内側面5Aに平行状に形成された第1平行状壁面71と第2平行状壁面72を有している。この第1平行状壁面71と第2永久磁石52のコア径方向内側面5Aとの間に第1内側ブリッジ82が形成され、この第2平行状壁面72と第1永久磁石51のコア径方向内側面5Aとの間に第2内側ブリッジ83が形成されされている。
(1)図4には、別実施形態として、永久磁石5の配置パターンが上述したV字状ではなく、下辺付きV字状あるいはC字状であるものが示されている。この別実施形態でも、磁極間ブリッジ81、磁極間空隙部7、第1内側ブリッジ82、第2内側ブリッジ83の形状や配置は実質的に先の実施形態と同じである。つまり、磁極間ブリッジ81はロータ磁極間でコア周方向に隣接する2つの永久磁石5の間に設けられ、コア外周面からコア径方向内側へ延びている。より詳しくは、隣り合う磁石端空隙部60の間に磁極間ブリッジ81が形成され、この磁極間ブリッジ81のコア径方向内側に磁極間空隙部7が形成されている。さらに、磁極間空隙部7と永久磁石5との間に第1内側ブリッジ82と第2内側ブリッジ83とが同所で磁気飽和を生じさせるような断面を有するように形成されている。ここでも、磁極間空隙部7はq軸磁束の抵抗として効果的であり、内側ブリッジ82と第2内側ブリッジ83とは、磁石磁束を飽和させることで、q軸磁束が追加的に通ることを抑制している。
3:ロータ
4:ロータコア
40:ロータプレート
5:永久磁石
51:第1の永久磁石(永久磁石)
52:第2の永久磁石(永久磁石)
6:磁石挿入孔
60:磁石端空隙部
7:磁極間空隙部
81:磁極間ブリッジ
82:第1内側ブリッジ
83:第2内側ブリッジ
Q:磁極間(q軸)
Claims (5)
- 円筒状のコア外周面を有するロータコアと、当該ロータコアの内部に埋め込まれる複数の永久磁石と、を備えるインナーロータ型の回転電機のロータであって、
ロータ磁極間でコア周方向に隣接する2つの前記永久磁石の間に設けられ、前記コア外周面からコア径方向内側へ延びる磁極間ブリッジと、
前記ロータ磁極間における前記磁極間ブリッジのコア径方向内側に形成された磁極間空隙部と、を備え、
前記磁極間空隙部が、前記磁極間ブリッジの両側の前記永久磁石のそれぞれのコア径方向内側面に平行状に形成された平行状壁面を有し、
前記コア径方向内側面と前記平行状壁面との間に形成された内側ブリッジが、前記磁極間ブリッジに対してコア周方向一方側の前記永久磁石と前記磁極間空隙部との間に形成された第1内側ブリッジと、前記磁極間ブリッジに対してコア周方向他方側の前記永久磁石と前記磁極間空隙部との間に形成された第2内側ブリッジとを備え、
前記第1内側ブリッジ及び前記第2内側ブリッジが、前記磁極間ブリッジのコア径方向内側端部に接続されていると共に、前記コア径方向内側面の延在方向に平行な方向の長さである延在方向長さが当該延在方向に直交する方向の幅である直交方向幅よりも長い形状とされており、
前記第1内側ブリッジ及び前記第2内側ブリッジに前記ロータ磁極間を通る前記回転電機のステータからの磁束の通過を妨げる磁気抵抗を生じさせるように、前記直交方向幅及び前記延在方向長さが、前記永久磁石から出る磁束により前記第1内側ブリッジ及び前記第2内側ブリッジに磁気飽和が起きるように設定されている回転電機のロータ。 - 前記第1内側ブリッジと前記第2内側ブリッジとが、前記ロータコアの軸心を通ると共に前記ロータ磁極間の中央を径方向に延びる基準面に対して互いに面対称に形成されている請求項1に記載の回転電機のロータ。
- 前記第1内側ブリッジ及び前記第2内側ブリッジの前記延在方向に直交する方向の幅が、前記永久磁石の前記延在方向に直交する方向の幅より小さい請求項1又は2に記載の回転電機のロータ。
- 前記ロータコアは、前記永久磁石が挿入される磁石挿入孔を備えると共に、当該磁石挿入孔に挿入された前記永久磁石の前記延在方向の端部から少なくともコア周方向に延びるように形成された磁石端空隙部を備え、
前記磁極間ブリッジは、前記ロータコアの周方向に隣接する2つの前記磁石端空隙部の間に設けられている請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。 - 前記ロータ磁極間でコア周方向に隣接する2つの前記永久磁石が、コア径方向内側へ向うに従って互いの間隔が広くなるV字状に沿って配置され、
前記磁極間空隙部の2つの前記平行状壁面が、前記V字状に平行に形成されている請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。
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