JP5693521B2 - Permanent magnet embedded motor - Google Patents
Permanent magnet embedded motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP5693521B2 JP5693521B2 JP2012123395A JP2012123395A JP5693521B2 JP 5693521 B2 JP5693521 B2 JP 5693521B2 JP 2012123395 A JP2012123395 A JP 2012123395A JP 2012123395 A JP2012123395 A JP 2012123395A JP 5693521 B2 JP5693521 B2 JP 5693521B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- diameter side
- outer peripheral
- rotor core
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 41
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 7
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 20
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 18
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 12
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
本発明は、焼結フェライト磁石を回転子鉄心の内部に埋め込んだ磁石埋め込み式の永久磁石埋込型電動機の回転子の構造に関するものである。 The present invention relates to a rotor structure of a magnet embedded type permanent magnet embedded electric motor in which a sintered ferrite magnet is embedded in a rotor core.
近年、省エネ意識の高まりから、回転子に保磁力の高い希土類磁石を用いることによって高効率化を実現した永久磁石埋込型モータが多く提案されている。ただし、希土類磁石は高価であり電動機のコスト増加を招くため、従来の一般的な永久磁石埋込型電動機の回転子には、希土類磁石の代わりに焼結フェライト磁石が用いられている。このように、希土類磁石の代わりに焼結フェライト磁石を用いた場合、磁力の大きさを示す残留磁束密度が約1/3に低下する。磁力の低下を補うためには回転子にできるだけ体積の大きい焼結フェライト磁石を配置する必要がある。 In recent years, with increasing awareness of energy saving, many permanent magnet embedded motors have been proposed that achieve high efficiency by using rare earth magnets with high coercivity for the rotor. However, since rare earth magnets are expensive and increase the cost of the electric motor, a sintered ferrite magnet is used instead of the rare earth magnet in the rotor of a conventional general permanent magnet embedded electric motor. Thus, when a sintered ferrite magnet is used instead of the rare earth magnet, the residual magnetic flux density indicating the magnitude of the magnetic force is reduced to about 1/3. In order to compensate for the decrease in magnetic force, it is necessary to arrange a sintered ferrite magnet having a volume as large as possible on the rotor.
例えば、下記特許文献1に示される永久磁石埋込型電動機の回転子は、回転子鉄心に磁石挿入用の収容孔を設け、磁石の各磁極における磁気配向の焦点を回転子の外側に設けるように構成されている。このように構成することによって、回転子と固定子との間における空隙磁束密度が、磁極中央部(回転子の円周方向に対する磁石の中央部)においては大きく、磁極端部(回転子の周方向に対する磁石の端部)においては小さくなるため、正弦波に近い分布となり、これに伴いコギングトルクが低減され、かつ、振動や騒音も小さくなる。
For example, in a rotor of a permanent magnet embedded motor shown in
さらに下記特許文献1に示される回転子は、磁石の内径側に形成された湾曲凸状の面の円弧の半径を磁石の外径面側に形成された湾曲凸状の面の円弧の半径より小さくすることによって、磁石成形時の圧縮方向と磁束の方向とが概略等しくなり、残留磁束密度の低下を抑制している。このように、残留磁束密度を低下させることなく磁石を製造することができるため、モータ効率が低下してしまうという問題を解消している。
Further, in the rotor shown in
一方、下記特許文献2に示される永久磁石埋込型電動機は、マグネットトルクとこのマグネットトルクより小さいリラクタンストルクとを足しあわせたトルクを利用する電動機であって、1極あたりの磁石が回転子の径方向に2層以上に分割され、各磁石の夫々の端部が回転子外周面に近接する位置まで伸びるように構成され、各磁石間に磁束の通路を設けることによって、q軸インダクタンスによって発生するリラクタンストルクを大きくして、マグネットトルクとリラクタンストルクの足しあわせで生じる総合トルクが最大になると共に減磁耐力が向上し、高トルク化および高出力化を実現している。
On the other hand, the permanent magnet embedded type electric motor shown in
しかしながら、上記特許文献1に示される永久磁石埋込型電動機は、磁極中央部における径方向の厚みが磁極端部における径方向の厚みよりも大きく形成されている。磁極中央部の寸法に対して磁極端部の寸法が極端に小さくなることによって、磁石製造時の焼結工程において収縮率に差が生じるため、磁石の生産性が悪化するだけでなく、磁石の配向性が悪くなり十分な磁力が発生できないという問題があった。また、高出力化のためには、フェライト磁石のサイズを大きくする必要があるが、上記製造上の理由により、大きなサイズのフェライト磁石の製造ができず、モータの高出力化に限界があった。
However, the permanent magnet embedded motor shown in
また、上記特許文献2に示される永久磁石埋込型電動機は、磁石間に磁束の通路を設けることでq軸インダクタンスによって発生するリラクタンストルクを大きくする構造のため、トルクリップルが大きくなり振動および騒音が増加するという問題があった。
The embedded permanent magnet electric motor shown in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、十分な磁力を確保しつつトルクリップルを低減して振動および騒音を抑制可能な永久磁石埋込型電動機を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an embedded permanent magnet electric motor that can suppress vibration and noise by reducing torque ripple while ensuring a sufficient magnetic force.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の電磁鋼板を積層して成る回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の周方向へ極数に相当する数だけ配置される第1の磁石と、前記第1の磁石の内径側に各々配置される第2の磁石と、から成り、前記回転子鉄心には、前記回転子鉄心の外周面と前記第1の磁石の外径側面との間に形成された外周薄肉鉄心部と、前記第1の磁石の内径側面と第2の磁石の外径側面との間に形成された磁石層間鉄心部とが設けられ、前記外周薄肉鉄心部の径方向の厚みは、前記第1の磁石の周方向中央部における厚みの1/3以下であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a permanent magnet embedded electric motor in which a rotor core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates is disposed in a stator, Magnets constituting the magnetic poles of the rotor core include a first magnet provided on the outer peripheral side of the rotor core and arranged in a number corresponding to the number of poles in the circumferential direction of the rotor core, and the first magnet Second rotor magnets disposed on the inner diameter side of the rotor core, and the rotor core has a thin outer periphery formed between an outer peripheral surface of the rotor core and an outer diameter side surface of the first magnet. An iron core portion and a magnet interlayer iron core portion formed between the inner diameter side surface of the first magnet and the outer diameter side surface of the second magnet are provided, and the radial thickness of the outer peripheral thin-walled iron core portion is It is 1/3 or less of the thickness in the circumferential direction center part of a 1st magnet, It is characterized by the above-mentioned.
この発明によれば、径方向に2層に設けられた各磁石の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなるようにしたので、十分な磁力を確保しつつトルクリップルを低減して振動および騒音を抑制することができるという効果を奏する。 According to the present invention, since the difference between the thickness of the magnetic pole center portion and the thickness of the magnetic pole end portion of each magnet provided in two layers in the radial direction is reduced, torque ripple is ensured while ensuring a sufficient magnetic force. This reduces the vibration and noise.
以下に、本発明にかかる永久磁石埋込型電動機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an embedded permanent magnet electric motor according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機の断面図であり、図2は図1に示される回転子鉄心(以下単に「鉄心」と称する)12に形成された磁石収容孔13を中心に示す断面図であり、図3は図2に示される磁石収容孔13に磁石14を配置した状態の回転子100の断面図であり、図4は回転子100の寸法関係を示す断面図、図5は磁石14の磁気配向の一例を示す図、図6は磁石14による空隙磁束密度の分布を説明するための図である。
Embodiment.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a permanent magnet embedded electric motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a magnet formed on a rotor core (hereinafter simply referred to as “iron core”) 12 shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view centering on the
図1において、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、固定子1および回転子100を有して構成されている。固定子1は、環状を成す固定子鉄心2と、この固定子鉄心2の内周部において周方向(回転子100の回転方向)に等角ピッチで形成された複数のティース3と、各ティース3に巻回されたコイル4とから構成されている。固定子1の内周側には、回転子100が回転可能に配設され、回転子100の外周面10とティース3との間には空隙5が形成されている。なお、図1に示される固定子1は、一例として分布巻の固定子であるが、後述するように集中巻の固定子であってもよい。
In FIG. 1, an embedded permanent magnet electric motor according to an embodiment of the present invention includes a
図2には磁石を挿入する前の鉄心12の構造が示されており、図2に示される回転子100は、主たる構成として、回転エネルギーを伝達するための回転軸11と、この回転軸11の外周部に設けられた鉄心12とを有して構成されている。鉄心12と回転軸11は、例えば焼嵌および圧入等により連結されている。
FIG. 2 shows the structure of the
鉄心12は、鉄心抜板と呼ばれるケイ素鋼板を金型で打ち抜いたものを、回転軸11の延在方向(図2の奥側)に複数枚積層して製作される。そして、鉄心12の外周面10は、円筒状に形成されている。鉄心12には、周方向に沿って同一円周上に設けられた磁石収容孔13が形成されている。磁石収容孔13は、径方向に分割して2層の構造を成し、鉄心12の外周側に配置され周方向に延びるレンズ状に形成された第1の磁石収容孔13aと、鉄心12の回転軸側に配置された第2の磁石収容孔13bとにより構成される。
The
鉄心12には、鉄心12の外周面10と第1の磁石14aの外径側面14a1との間に形成された外周薄肉鉄心部6と、第1の磁石14aの内径側面14a2と第2の磁石14bの外径側面14b1との間に形成された磁石層間鉄心部7とが設けられている。なお、回転軸11と第2の磁石収容孔13bとの間に形成された穴は、冷媒や冷凍機油が通過するためのものである。
The
第1の磁石収容孔13aは、外周面10側の面(外径側面13a1)が外周面10に沿って湾曲凸状に形成され、回転軸11側の面(内径側面13a2)が回転軸11側へ湾曲凸状に形成されている。すなわち、第1の磁石収容孔13aは外周面と内周面の両側が膨らむレンズ形状に形成されている。
In the first
また、第2の磁石収容孔13bは、曲率中心が回転子100の径方向外側に位置する逆円弧状に形成され、外周面10側の面(外径側面13b1)と回転軸11側の面(内径側面13b2)とが共に回転軸11側へ湾曲凸状に形成されている。第2の磁石収容孔
13bの端部(周方向端部13b3)と第1の磁石収容孔13aの外径側面13a1とは、同心の円周線上に位置している。
The second
図3において、上述した第1の磁石収容孔13aには第1の磁石14aが収容され、第2の磁石収容孔13bには第2の磁石14bが収容される。すなわち、鉄心12の磁極を構成する磁石14は、鉄心12の外周側において鉄心12の周方向へ極数に相当する数だけ配置される第1の磁石14aと、磁石層間鉄心部7を隔てて第1の磁石14aの内径側に各々配置される第2の磁石14bとから成る。
In FIG. 3, the first
図4において、第1の磁石14aの周方向中央部における径方向厚みをA、外周薄肉鉄心部6の径方向厚みをC、鉄心12を構成する各電磁鋼板の板厚をt(図示せず)としたとき、鉄心抜板の打抜性と磁気抵抗を考慮して、Cは、t以上、かつ、Aより十分小さい寸法(例えばAの1/3以下)とするのが望ましい。たとえば、tを0.5mm、Aを4mmとした場合、Cは0.5mm以上、かつ、1.3mm以下となる。
In FIG. 4, A is the radial thickness at the central portion in the circumferential direction of the
磁石層間鉄心部7は、リラクタンストルクを積極的に利用するための磁束の経路として設けた特許文献2と異なり、高速駆動に耐え得るための補強部材の役割を果たす。従って、磁石層間鉄心部7の径方向の厚み寸法は、十分な強度が得られる最小寸法を確保していればよい。磁石層間鉄心部7の径方向の厚みをDとしたとき、Dは、外周薄肉鉄心部6と同様に、t以上、かつ、Aより十分小さい寸法とするのが望ましい。たとえば、tを0.5mm、Aを4mmとした場合、Dは0.5mm以上、かつ、1.3mm以下となる。
Unlike the
第1の磁石14aの外縁形状は、第1の磁石収容孔13aの内縁形状と略相似である。第1の磁石14aの周方向端部14a3には、局所的な部分減磁を回避するため、適宜、面取り加工が施されている。同様に、第2の磁石14bの外縁形状は、第2の磁石収容孔13bの内縁形状と略相似であり、第2の磁石14bの周方向端部14b3には面取り加工が施されている。そして、各磁石14は、回転子100の径方向に対してN極とS極とが交互になるように着磁されている。
The outer edge shape of the
図5において、第1の磁石14aは、磁気配向15aの焦点16が、回転子100の中心と第1の磁石14aの磁極中央部とを結ぶ線上、かつ、回転子100の外側になるように着磁されている。また、第2の磁石14bは、磁気配向15bの焦点16が、回転子100の中心と第2の磁石14bの磁極中央部とを結ぶ線上、かつ、回転子100の外側になるように着磁されている。
In FIG. 5, the
このように構成することによって、回転子100と固定子1との間(空隙5)における磁石による空隙磁束密度が、磁極中央部においては大きく、磁極端部においては小さくなる。そのため、空隙磁束密度は、図6に示されるように正弦波に近い分布となり、これに伴いコギングトルクが低減され、かつ、振動や騒音が小さくなる。なお、図5には、一例として各磁石の焦点16が同一位置となるように構成した例が示されているが、各磁石の焦点16は、回転子100の外側であればよく、第1の磁石14aの磁気配向15aの焦点位置と、第2の磁石14bの磁気配向15bの焦点位置とが異なっていても同様の効果を有する。すなわち、各磁石の焦点16が、必ずしも回転子100の中心と磁石14の磁極中央部とを結ぶ線上にある必要はない。
With this configuration, the gap magnetic flux density by the magnet between the
ここで、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機と従来技術との相違点を説明する。上記特許文献1に示される従来技術では、磁極中央部の厚みに対して磁極端部の厚みが極端に小さくなり、磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差が大きくなる。そのため、磁石の生産性が悪化するだけでなく、磁石の配向性が悪くなる。具体的に説明すると、磁石製造時の焼結工程における磁極両端部の収縮率が磁極中央部の収縮率より大きい場合、上記図5に示されるように、磁極両端部における磁気配向を回転子100の中心と磁極中央部とを結ぶ線上付近に向けることが困難であり、従って、空隙磁束密度が、磁極中央部と磁極端部との両方で大きくなり、矩形に近い分布となる。従って、上記特許文献1に示される従来技術は、コギングトルク、振動、および騒音の更なる低減化を図るというニーズに対応することが困難であった。
Here, the difference between the permanent magnet embedded electric motor according to the present embodiment and the prior art will be described. In the prior art disclosed in
一方、上記特許文献2に示される従来技術では、分割された各磁石の間に磁束の通路が形成されているため、q軸インダクタンスによって発生するリラクタンストルクが増加し、マグネットトルクとリラクタンストルクの足しあわせで生じるトルクによって、トルクリップルが大きくなり、振動および騒音が増加するという問題があった。
On the other hand, in the prior art disclosed in
本実施の形態にかかる回転子100は、各磁石14を各磁石収容孔13に収容するようにしたので、各磁石14の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなる。そのため、磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差を小さくすることができる。すなわち磁石成形時の圧縮粗密さが小さくなるため、クラックや欠けなどの製造不良を減少させることができ、磁石14の生産性が改善できる。また、磁極両端部における磁気配向を、回転子100の中心と磁極中央部とを結ぶ線上付近に向けることができるため、空隙磁束密度が、磁極中央部において大きくなり、かつ、磁極端部においては小さくなり、正弦波に近い分布となる。その結果、従来技術に比べて、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。
In the
さらに、本実施の形態にかかる回転子100は、第1の磁石14aが回転子100の外周面10側に湾曲凸状に形成され、かつ、外周薄肉鉄心部6の厚みCが薄く形成されているので、q軸インダクタンスを小さくすることができる。そのため、q軸インダクタンスとd軸インダクタンスとの差が小さくなり、同一電流で発生するリラクタンストルクが低減される。従って、上記特許文献2の従来技術に比べて、リラクタンストルクの増加に起因するトルクリップルが低減され、振動や騒音を小さくできる。
Further, in the
なお、本実施の形態では、固定子1の一例として分布巻の固定子を用いた例を説明したが、分布巻の固定子の代わりに集中巻の固定子を用いても同様の効果が得られる。
In this embodiment, an example in which a distributed winding stator is used as an example of the
なお、焼結フェライト磁石を用いた電動機を低温環境化(例えば−20℃以下)で使用した場合、固定子1のコイル4に流れる電流によって焼結フェライト磁石に逆磁界が印加された際、磁石が減磁して電動機が動作不能になる可能性がある。この逆磁界は、回転子100の外径側に配置された磁石ほど受けやすく、かつ、磁石を減磁させるものである。このような対策として、第1の磁石14aには、第2の磁石14bの保磁力よりも高い保磁力を有する材料を用いることで、第1の磁石14aにおける逆磁界の影響を受ける割合が少なくなり、磁石に逆磁界が印加されることによる減磁を抑制することができ、減磁耐力が向上する。その結果、高価な高保磁力磁石の使用量を抑制することができると共に、減磁に対する信頼性の優れた永久磁石埋込型電動機を得ることが可能である。
In addition, when an electric motor using a sintered ferrite magnet is used in a low temperature environment (for example, −20 ° C. or lower), when a reverse magnetic field is applied to the sintered ferrite magnet by a current flowing through the coil 4 of the
なお、第1の磁石14aの周方向中央部における径方向厚みAを、第2の磁石14bの周方向中央部における径方向厚みB(図4参照)より大きくすることによっても、減磁耐力を向上させることが可能である。
The demagnetization resistance can also be increased by making the radial thickness A at the circumferential central portion of the
また、焼結フェライト磁石の低温環境下における減磁は、電動機(磁石)が十分冷えた状態から起動する際に発生する可能性が高い。これは、電動機を起動する際に大きな起動電流が必要なためである。減磁耐力を向上させる対策としては、低温環境下で電動機を起動する場合、あらかじめ電動機を予熱して磁石の温度を上げた後に起動することが望ましい。電動機を予熱する方法として、例えば、インバータ回路(図示せず)を用いて数kHz以上の高周波電流を固定子1のコイル4に通電することで鉄心12に鉄損を発生させ、この鉄損により焼結フェライト磁石の温度を上昇させることができる。
Further, the demagnetization of the sintered ferrite magnet in a low temperature environment is likely to occur when the motor (magnet) is started from a sufficiently cooled state. This is because a large starting current is required when starting the electric motor. As a measure for improving the demagnetization proof strength, when starting the motor in a low temperature environment, it is desirable to start the motor after preheating the motor and raising the temperature of the magnet. As a method for preheating the motor, for example, an iron loss is generated in the
以下、図1〜5に示される第1の磁石収容孔13aおよび第1の磁石14aの形状を変形した例を説明する。図7は、図2に示される第1の磁石収容孔13aの変形例を示す図であり、図8は、図7に示される磁石収容孔13−1に磁石14−1を配置した状態の回転子100−1の断面図である。以下、図1〜5と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
Hereinafter, an example in which the shapes of the first
図7に示される鉄心12−1と図2に示される鉄心12との相違点は、第1の磁石収容孔13a−1の形状であり、第1の磁石収容孔13a−1の外径側面13a1−1にはストレートカット部が形成されている。そのため、第1の磁石収容孔13a−1は、外周縁の一部を切欠いたD型形状を成している。また、第1の磁石14a−1の周方向中央部における径方向厚みをA、外周薄肉鉄心部6−1の径方向厚みをC、鉄心12を構成する各電磁鋼板の板厚をtとしたとき、鉄心抜板の打抜性と磁気抵抗を考慮して、Cは、図4に示される厚みCと同様に、t以上、かつ、Aより十分小さい寸法(例えばAの1/3以下)とするのが望ましい。
The difference between the iron core 12-1 shown in FIG. 7 and the
図8において、第1の磁石収容孔13a−1には第1の磁石14a−1が収容され、第2の磁石収容孔13bには第2の磁石14bが収容される。第1の磁石14a−1の外縁形状は、第1の磁石収容孔13a−1の内縁形状と略相似である。第1の磁石14a−1の周方向端部14a3には、局所的な部分減磁を回避するため、適宜、面取り加工が施されている。そして、各磁石(14a−1、14b)は、回転子100−1の径方向に対してN極とS極とが交互になるように着磁されている。なお、第1の磁石14a−1は、図5に示される第1の磁石14aと同様に着磁されている。
In FIG. 8, a
このように構成した場合でも、図1〜5に示される回転子100と同様に、各磁石(14a−1、14b)の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなる。そのため、各磁石を一体成形した場合に比べて、磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差を小さくすることができ、磁石の生産性を図ることが可能である。また、各磁石(14a−1、14b)は、図1〜5に示される回転子100と同様の磁気配向となるように着磁されており、磁極両端部における磁気配向が回転子100−1の中心と磁極中央部とを結ぶ線上付近に向けることができる。そのため、空隙磁束密度が、磁極中央部において大きくなり、かつ、磁極端部においては小さくなり、正弦波に近い分布となる。その結果、従来技術に比べて、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。また、図7および図8に示される回転子100−1は、外周薄肉鉄心部6の厚みが薄く形成されているので、q軸インダクタンスを小さくすることができる。そのため、q軸インダクタンスとd軸インダクタンスとの差が小さくなることによって、同一電流で発生するリラクタンストルクが低減される。従って、上記特許文献2の従来技術に比べて、リラクタンストルクの増加に起因するトルクリップルが低減され、振動や騒音を小さくできる。また、第1の磁石14a−1の外径側面14a1−1にはストレートカット面が設けられているため、組み立て時の基準出しが容易になり、モータ組み立て精度が向上し、振動や騒音を小さくできる。
Even in the case of such a configuration, the difference between the thickness of the magnetic pole center portion and the thickness of the magnetic pole end portion of each magnet (14a-1, 14b) becomes small as in the
以上に説明したように、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、複数の電磁鋼板を積層して成る回転子鉄心(12、12−1)を固定子1内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、回転子鉄心の磁極を構成する磁石14は、回転子鉄心の外周側に設けられ回転子鉄心の周方向へ極数に相当する数だけ配置される第1の磁石(14a、14a−1)と、第1の磁石の内径側に各々配置される第2の磁石14bと、から成り、回転子鉄心には、回転子鉄心の外周面10と第1の磁石の外径側面(14a1、14a1−1)との間に形成された外周薄肉鉄心部(6、6−1)と、第1の磁石の内径側面14a2と第2の磁石の外径側面14b1との間に形成された磁石層間鉄心部7とが設けられ、外周薄肉鉄心部6の径方向の厚みCは、第1の磁石の周方向中央部における厚みAの1/3以下となるように構成されているので、各磁石14の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなり、各磁石14を一体成形した場合に比べて磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差を小さくすることができ、特に磁極両端部における磁気配向を回転子100の中心付近に向けることができるため、空隙磁束密度が、磁極中央部において大きくなり、かつ、磁極端部においては小さくなり、正弦波に近い分布となる。その結果、従来技術に比べて、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。また、外周薄肉鉄心部6の径方向の厚みCが第1の磁石の周方向中央部における厚みAの1/3以下となるように形成されているため、q軸インダクタンスを小さくすることができる。そのため、q軸インダクタンスとd軸インダクタンスとの差が小さくなり、同一電流で発生するリラクタンストルクが低減される。従って、上記特許文献2の従来技術に比べて、リラクタンストルクの増加に起因するトルクリップルが低減され、振動や騒音を小さくできる。
As described above, the permanent magnet embedded type electric motor according to the present embodiment is configured by arranging the rotor cores (12, 12-1) formed by stacking a plurality of electromagnetic steel plates in the
また、本実施の形態にかかる第1の磁石14aは、周方向に延びるレンズ状を成し、外径側面14a1が回転子鉄心12の外周面10側へ湾曲凸状に形成され、内径側面14a2が回転軸11側へ湾曲凸状に形成され、第2の磁石14bは、曲率中心が径方向外側に位置する逆円弧状に形成され、外径側面14b1と内径側面14b2とが共に回転軸11側へ湾曲凸状に形成され、周方向端部14b3が回転子鉄心12の外周面10側に延びているので、第1の磁石14aの外径側面14a2で形成される円弧の中心と、第2の磁石14bの外径側面14b2で形成される円弧の中心と、各磁石14の磁気配向(15a、15b)の中心とが、同じ方向(回転子100の外側)となり、磁石成形時の圧縮方向と磁束方向とが同一となる。その結果、磁石の残留磁束密度が低下しないためモータ効率が悪化することもない。
Further, the
また、本実施の形態にかかる第1の磁石14a−1は、外周縁の一部を切欠いたD型状を成し、外径側面14a1−1が平らに形成され、内径側面14a2が回転軸11側へ湾曲凸状に形成され、第2の磁石14bは、曲率中心が径方向外側に位置する逆円弧状に形成され、外径側面14b1と内径側面14b2とが共に回転軸11側へ湾曲凸状に形成され、周方向端部14b3が回転子鉄心12−1の外周面10側に延びているので、上記同様に磁石成形時の圧縮方向と磁束方向とが同一になると共に、組み立て時の基準出しが容易になり、モータ組み立て精度が向上し振動や騒音を小さくできる。
Further, the
また、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、第1の磁石(14a1、14a−1)の周方向中央部における径方向の厚みをAとし、第2の磁石14bの周方向中央部における径方向厚みをBとし、外周薄肉鉄心部6の径方向の厚みをCとし、磁石層間鉄心部7の径方向の厚みをDとし、電磁鋼板の板厚をtとしたとき、B<A、t<C<1/3A、t<D<1/3Aの関係を満たすようにしたので、高速駆動に耐え得る外周薄肉鉄心部6および磁石層間鉄心部7における強度を保有しつつ、減磁耐力を向上させることが可能である。
Further, in the embedded permanent magnet electric motor according to the present embodiment, the radial thickness at the circumferential central portion of the first magnet (14a1, 14a-1) is A, and the circumferential central of the
また、実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、第1の磁石(14a、14a−1)の保磁力が第2の磁石14bの保磁力よりも高くなるように構成されているので、第1の磁石における逆磁界の影響を受ける割合が少なくなり、磁石に逆磁界が印加されることによる減磁を抑制することができ、減磁耐力が向上する。その結果、高価な高保磁力磁石の使用量を抑制することができると共に、減磁に対する信頼性の優れた永久磁石埋込型電動機を得ることが可能である。
Moreover, since the embedded permanent magnet electric motor according to the embodiment is configured such that the coercive force of the first magnet (14a, 14a-1) is higher than the coercive force of the
なお、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。 The permanent magnet embedded electric motor according to the embodiment of the present invention is an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique. Of course, it is possible to change and configure such as omitting a part without departing from the scope.
以上のように、本発明は、永久磁石埋込型電動機に適用可能であり、特に、騒音および振動を低減することができる発明として有用である。 As described above, the present invention is applicable to an embedded permanent magnet electric motor, and is particularly useful as an invention that can reduce noise and vibration.
1 固定子
2 固定子鉄心
3 ティース
4 コイル
5 空隙
6、6−1 外周薄肉鉄心部
7 磁石層間鉄心部
10 外周面
11 回転軸
12、12−1 回転子鉄心
13 磁石収容孔
13a、13a−1 第1の磁石収容孔
13a1、13a1−1、13b1、14a1、14a1−1、14b1 外径側面
13a2、13b2、14a2、14b2 内径側面
13b 第2の磁石収容孔
13b3、14a3、14b3 周方向端部
14、14−1 磁石
14a、14a−1 第1の磁石
14b 第2の磁石
15a、15b 磁気配向
16 焦点
100、100−1 回転子
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の周方向へ極数に相当する数だけ配置される第1の磁石と、前記第1の磁石の内径側に各々配置される第2の磁石と、から成り、
前記回転子鉄心には、
前記回転子鉄心の外周面と前記第1の磁石の外径側面との間に形成された外周薄肉鉄心部と、前記第1の磁石の内径側面と第2の磁石の外径側面との間に形成された磁石層間鉄心部とが設けられ、
前記第1の磁石は、周方向に延びるレンズ状を成し、外径側面が前記回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、内径側面が回転軸側へ湾曲凸状に形成され、
前記第2の磁石は、曲率中心が径方向外側に位置する逆円弧状に形成され、外径側面と内径側面とが共に回転軸側へ湾曲凸状に形成され、周方向端部が前記回転子鉄心の外周面側に延び、
前記第1の磁石の周方向中央部における径方向の厚みをAとし、前記第2の磁石の周方向中央部における径方向厚みをBとしたときB<Aの関係を満たすことを特徴とする永久磁石埋込型電動機。 A permanent magnet embedded electric motor in which a rotor core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates is arranged in a stator,
Magnets constituting the magnetic poles of the rotor core are provided on the outer peripheral side of the rotor core and are arranged in a number corresponding to the number of poles in the circumferential direction of the rotor core, and the first magnet A second magnet disposed on the inner diameter side of the magnet,
In the rotor core,
Between the outer peripheral thin-film core portion formed between the outer peripheral surface of the rotor core and the outer diameter side surface of the first magnet, and between the inner diameter side surface of the first magnet and the outer diameter side surface of the second magnet. And a magnetic interlayer iron core formed on
The first magnet has a lens shape extending in the circumferential direction, an outer diameter side surface is formed in a curved convex shape toward the outer peripheral surface side of the rotor core, and an inner diameter side surface is formed in a curved convex shape toward the rotating shaft side. ,
The second magnet is formed in a reverse arc shape with the center of curvature positioned radially outward, both the outer diameter side surface and the inner diameter side surface are formed in a curved convex shape toward the rotation axis, and the circumferential end portion is rotated. Extending to the outer peripheral side of the core,
The relationship B <A is satisfied, where A is the radial thickness at the circumferential central portion of the first magnet and B is the radial thickness at the circumferential central portion of the second magnet. Permanent magnet embedded motor.
前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の周方向へ極数に相当する数だけ配置される第1の磁石と、前記第1の磁石の内径側に各々配置される第2の磁石と、から成り、
前記回転子鉄心には、
前記回転子鉄心の外周面と前記第1の磁石の外径側面との間に形成された外周薄肉鉄心部と、前記第1の磁石の内径側面と第2の磁石の外径側面との間に形成された磁石層間鉄心部とが設けられ、
前記第1の磁石は、外周縁の一部を切欠いたD型状を成し、外径側面が平らに形成され、内径側面が回転軸側へ湾曲凸状に形成され、
前記第2の磁石は、曲率中心が径方向外側に位置する逆円弧状に形成され、外径側面と内径側面とが共に回転軸側へ湾曲凸状に形成され、周方向端部が前記回転子鉄心の外周方向に延び、
前記第1の磁石の周方向中央部における径方向の厚みをAとし、前記第2の磁石の周方向中央部における径方向厚みをBとしたときB<Aの関係を満たすことを特徴とする永久磁石埋込型電動機。 A permanent magnet embedded electric motor in which a rotor core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates is arranged in a stator,
Magnets constituting the magnetic poles of the rotor core are provided on the outer peripheral side of the rotor core and are arranged in a number corresponding to the number of poles in the circumferential direction of the rotor core, and the first magnet A second magnet disposed on the inner diameter side of the magnet,
In the rotor core,
Between the outer peripheral thin-film core portion formed between the outer peripheral surface of the rotor core and the outer diameter side surface of the first magnet, and between the inner diameter side surface of the first magnet and the outer diameter side surface of the second magnet. And a magnetic interlayer iron core formed on
The first magnet has a D-shape in which a part of the outer peripheral edge is notched, the outer diameter side surface is formed flat, the inner diameter side surface is formed in a curved convex shape toward the rotating shaft side,
The second magnet is formed in a reverse arc shape with the center of curvature positioned radially outward, both the outer diameter side surface and the inner diameter side surface are formed in a curved convex shape toward the rotation axis, and the circumferential end portion is rotated. Extending in the outer peripheral direction of the core,
The relationship B <A is satisfied, where A is the radial thickness at the circumferential central portion of the first magnet and B is the radial thickness at the circumferential central portion of the second magnet. Permanent magnet embedded motor.
t<C<1/3A、t<D<1/3Aの関係を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の永久磁石埋込型電動機。 When front radial thickness of Kigai circumferential thin core portion is C, a radial thickness before Ki磁 stone interlayer core portion is D, the thickness of the electromagnetic steel sheet was t,
3. The embedded permanent magnet electric motor according to claim 1, wherein a relationship of t <C <1 / 3A and t <D <1 / 3A is satisfied.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012123395A JP5693521B2 (en) | 2012-05-30 | 2012-05-30 | Permanent magnet embedded motor |
CN2013202931174U CN203312944U (en) | 2012-05-30 | 2013-05-27 | Embedded-type permanent magnet motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012123395A JP5693521B2 (en) | 2012-05-30 | 2012-05-30 | Permanent magnet embedded motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013251948A JP2013251948A (en) | 2013-12-12 |
JP5693521B2 true JP5693521B2 (en) | 2015-04-01 |
Family
ID=49619117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012123395A Active JP5693521B2 (en) | 2012-05-30 | 2012-05-30 | Permanent magnet embedded motor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5693521B2 (en) |
CN (1) | CN203312944U (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6215041B2 (en) | 2013-12-20 | 2017-10-18 | U−Mhiプラテック株式会社 | motor |
JP6147661B2 (en) | 2013-12-27 | 2017-06-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Rotor, permanent magnet type rotating electric machine including the same, electric drive system, electric vehicle |
TWM576750U (en) | 2017-07-25 | 2019-04-11 | 美商米沃奇電子工具公司 | Electrical composition, electric device system, battery pack, electric motor, motor assembly and electric motor assembly |
CN107394929A (en) * | 2017-09-22 | 2017-11-24 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | Rotor assembly and motor |
CN216398138U (en) | 2019-02-18 | 2022-04-29 | 米沃奇电动工具公司 | Impact tool |
CN116599255B (en) * | 2023-04-06 | 2023-11-07 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | Motor rotor structure and high-performance servo motor |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3428234B2 (en) * | 1995-07-03 | 2003-07-22 | 松下電器産業株式会社 | Interior magnet type motor |
JP3507680B2 (en) * | 1997-11-20 | 2004-03-15 | アイチエレック株式会社 | Embedded magnet type rotor |
JPH11275783A (en) * | 1998-03-20 | 1999-10-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Permanent magnet embedded rotor |
JP2001178036A (en) * | 1999-12-10 | 2001-06-29 | Hitachi Ltd | Permanent-magnet dynamo-electric machine |
JP4598343B2 (en) * | 1999-12-13 | 2010-12-15 | 三菱電機株式会社 | Permanent magnet motor |
JP3679673B2 (en) * | 2000-01-31 | 2005-08-03 | 三洋電機株式会社 | Permanent magnet motor rotor |
JP4166929B2 (en) * | 2000-07-17 | 2008-10-15 | 三菱電機株式会社 | Method for manufacturing electric motor rotor |
JP2003164082A (en) * | 2001-11-22 | 2003-06-06 | Hitachi Metals Ltd | Ferrite magnet, rotating machine and production method of ferrite magnet |
JP2006115663A (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Toshiba Corp | Permanent magnet rotor |
JP4900132B2 (en) * | 2007-08-08 | 2012-03-21 | 株式会社豊田自動織機 | Rotor and rotating electric machine |
-
2012
- 2012-05-30 JP JP2012123395A patent/JP5693521B2/en active Active
-
2013
- 2013-05-27 CN CN2013202931174U patent/CN203312944U/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013251948A (en) | 2013-12-12 |
CN203312944U (en) | 2013-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4598343B2 (en) | Permanent magnet motor | |
JP5722301B2 (en) | Embedded magnet type synchronous motor rotor and embedded magnet type synchronous motor | |
JP5693521B2 (en) | Permanent magnet embedded motor | |
JP5752273B2 (en) | Electric motor | |
WO2015104956A1 (en) | Rotary electric machine | |
JP5382012B2 (en) | Rotor for rotating electrical machine and method for manufacturing the same | |
WO2014046228A1 (en) | Permanent magnet-embedded electric motor | |
WO2017221341A1 (en) | Consequent-pole rotor, electric motor, and air conditioner | |
JP5418837B2 (en) | Laminated winding core, rotor provided with the same, and rotating electric machine | |
JP6026021B2 (en) | Magnetic inductor type motor and method of manufacturing the same | |
JPWO2017216995A1 (en) | Permanent magnet type synchronous machine and method of manufacturing stator of permanent magnet type synchronous machine | |
JP2010200459A (en) | Rotary electric machine | |
JP2019075952A (en) | Axial gap type rotary electric machine | |
JP6545387B2 (en) | Conscious pole rotor, motor and air conditioner | |
JP5674962B2 (en) | Permanent magnet embedded motor | |
CN110729868B (en) | Magnetic steel built-in type double-U-shaped fractional slot concentrated winding permanent magnet motor | |
JP3832535B2 (en) | Permanent magnet motor | |
WO2013111301A1 (en) | Rotor for synchronous electric motor, manufacturing method therefor, and synchronous electric motor | |
JP2019097258A (en) | Magnetic wedge for rotating electrical machine, manufacturing method of magnetic wedge for rotating electrical machine, and rotating electrical machine | |
JP2008067465A (en) | Dynamo-electric machine | |
JP5788104B2 (en) | Permanent magnet embedded motor | |
JP2011030425A (en) | Stator | |
JP2019135890A (en) | Outer rotation type permanent magnet rotary electric machine | |
JP2008148448A (en) | Stator core, method for manufacturing stator core, and stator | |
JP2010273418A (en) | Core for motors and manufacturing method therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140128 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140328 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140805 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140905 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150203 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5693521 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |