JP5716377B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、磁石を配置されたロータを備える回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine including a rotor on which magnets are arranged.
ハイブリッド車両や電気自動車に搭載される回転電機には、コイルが巻装されたステータと、磁石を有するロータがステータの内周側に配置された磁石埋込型モータがある。例えば特許文献1には、多数枚の電磁鋼板を積層して形成されるロータコアに磁石挿入孔を設け、その磁石挿入孔に磁石を挿入して接着剤により固定するロータが開示されている。ここで、ロータコアに磁石挿入孔を設けたことにより、磁石挿入孔の径方向外側に位置する外周磁極部の両端には、隣り合う磁石挿入孔の間に位置する磁石間磁極部と橋絡されるブリッジが形成される。このブリッジは、ステータに対してロータが回転すると、磁石および外周磁極部に作用する遠心力により曲げモーメントが加えられることになる。そのため、ブリッジには、この曲げモーメントにより発生する内部応力が許容応力を超えないように、所定の機械的強度が必要とされる。 2. Description of the Related Art A rotating electrical machine mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle includes a stator around which a coil is wound and a magnet embedded motor in which a rotor having a magnet is disposed on the inner peripheral side of the stator. For example, Patent Document 1 discloses a rotor in which a magnet insertion hole is provided in a rotor core formed by laminating a large number of electromagnetic steel plates, and a magnet is inserted into the magnet insertion hole and fixed with an adhesive. Here, by providing the magnet insertion hole in the rotor core, both ends of the outer peripheral magnetic pole part located radially outside the magnet insertion hole are bridged with the inter-magnet magnetic pole part located between the adjacent magnet insertion holes. A bridge is formed. In this bridge, when the rotor rotates with respect to the stator, a bending moment is applied by centrifugal force acting on the magnet and the outer peripheral magnetic pole portion. Therefore, the bridge is required to have a predetermined mechanical strength so that the internal stress generated by the bending moment does not exceed the allowable stress.
一方、ブリッジは、回転電機の動作特性上では磁石から出た磁束の通過(漏れ磁束)を抑制し、橋絡した外周磁極部と磁石間磁極部との間の磁気遮断特性が高いことが好適である。そのため、ロータコアは、ブリッジにおける機械的強度を確保しつつ磁気遮断特性を高めるという相反条件を考慮して、ブリッジの断面形状や断面積が設定される必要がある。そこで、例えば特許文献2には、ブリッジにおける磁気特性を変化させることにより漏れ磁束の低減を図るロータが開示されている。このロータでは、ブリッジを構成する電磁鋼板の部位に対して厚さを低減するように陥没加工を行い、これに伴う残留応力によりブリッジの磁気特性を積極的に低下させている。
On the other hand, it is preferable that the bridge suppresses the passage of magnetic flux (leakage magnetic flux) from the magnet in terms of operating characteristics of the rotating electrical machine, and has high magnetic cutoff characteristics between the bridged outer peripheral magnetic pole part and the inter-magnet magnetic pole part. It is. Therefore, the cross-sectional shape and cross-sectional area of the bridge need to be set for the rotor core in consideration of the conflicting condition of enhancing the magnetic shielding characteristics while ensuring the mechanical strength of the bridge. Thus, for example,
また、回転電機のロータは、ロータコアの磁石挿入孔に磁石を挿入して固定する際に、製造上の組付け誤差などにより磁石が磁石挿入孔における所定位置からずれて固定されることがある。そうすると、ロータが回転した際に磁石に作用する遠心力により、外周磁極部の両端に位置するブリッジに対して偏った曲げモーメントが加えられることがある。そのため、ブリッジは、偏った曲げモーメントにより発生する内部応力にも耐えられるように、均等に曲げモーメントが加えられた場合と比して高い許容応力となる機械的強度を要求される。よって、回転電機のロータは、磁石の組付け誤差を考慮してブリッジの断面形状または断面積を設定する必要があった。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ステータとロータを備える回転電機において、ブリッジの機械的強度を確保しつつ磁気遮断特性を向上させるとともに、組付け誤差を許容することが可能な回転電機を提供することを目的とする。
In addition, when a rotor of a rotating electrical machine is fixed by inserting a magnet into a magnet insertion hole of a rotor core, the magnet is sometimes displaced from a predetermined position in the magnet insertion hole due to an assembly error in manufacturing. Then, a bending moment biased with respect to the bridges located at both ends of the outer peripheral magnetic pole portion may be applied due to the centrifugal force acting on the magnet when the rotor rotates. Therefore, the bridge is required to have a mechanical strength that provides a high allowable stress as compared with the case where the bending moment is evenly applied so that the bridge can withstand the internal stress generated by the biased bending moment. Therefore, the rotor of the rotating electrical machine has to set the cross-sectional shape or cross-sectional area of the bridge in consideration of the magnet assembly error.
The present invention has been made in view of the above problems, and in a rotating electrical machine including a stator and a rotor, it is possible to improve the magnetic shielding characteristics while ensuring the mechanical strength of the bridge and to allow an assembly error. An object is to provide a rotating electrical machine.
上述した課題を解決するために、請求項1に係る発明は、ステータと、当該ステータに対して回転可能に支持されたロータとを備える回転電機であって、
前記ロータは、ロータコアに対して周方向に等間隔で設けられる複数の磁石挿入孔と、各前記磁石挿入孔の径方向外側に設けられる外周磁極部と、前記外周磁極部の周方向両側に位置し薄肉となったブリッジと、を有し、複数の前記磁石挿入孔には、それぞれ磁石が挿入され、前記外周磁極部の周方向両側に位置する前記ブリッジ間で、前記ブリッジよりも径方向内側に突出する前記外周磁極部の前記磁石と対向する面のうち周方向中央の一部が、接着による固定手段を介して、前記磁石挿入孔に挿入される。
In order to solve the above-described problem, an invention according to claim 1 is a rotating electrical machine including a stator and a rotor supported rotatably with respect to the stator,
The rotor includes a plurality of magnet insertion holes that are provided at equal intervals in the circumferential direction with respect to the rotor core, and an outer peripheral magnetic pole portion provided radially outward of each of the magnet insertion holes in the circumferential direction on both sides of the outer peripheral magnetic pole portion a position and a bridge became thin, and the plurality of the magnet insertion holes, are magnets respectively inserted between the bridge located on both circumferential sides of the outer peripheral magnetic pole portion, the radial direction than the bridge Of the surface of the outer peripheral magnetic pole portion protruding inward and facing the magnet, a part of the center in the circumferential direction is inserted into the magnet insertion hole via a fixing means by adhesion.
請求項2に係る発明は、請求項1において、前記外周磁極部には、前記磁石挿入孔の周方向中央部において径方向内側に向かって突出した突部が形成され、前記突部により前記磁石の一側面の一部が、前記固定手段を介して固定される。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1または2において、前記固定手段は、接着剤であるものとしている。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the fixing means is an adhesive.
上述した課題を解決するために、請求項4に係る発明は、ステータと、当該ステータに対して回転可能に支持されたロータとを備える回転電機であって、In order to solve the above-described problem, an invention according to claim 4 is a rotating electrical machine including a stator and a rotor supported rotatably with respect to the stator,
前記ロータは、前記ロータの周方向に等間隔で複数の磁石挿入孔が設けられ、各前記磁石挿入孔の径方向外側に位置する外周磁極部の両端と、隣り合う前記磁石挿入孔の間に位置する磁石間磁極部とをそれぞれ橋絡し、薄肉となったブリッジが形成されたロータコアと、複数の前記磁石挿入孔にそれぞれ挿入される磁石と、前記磁石挿入孔に前記磁石を固定する固定手段と、を有し、The rotor is provided with a plurality of magnet insertion holes at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, and between the both ends of the outer peripheral magnetic pole portion positioned on the radially outer side of each magnet insertion hole and the adjacent magnet insertion holes. A rotor core formed with a thin bridge by bridging magnetic pole portions located between magnets, magnets inserted into the plurality of magnet insertion holes, and fixing for fixing the magnets in the magnet insertion holes Means,
前記磁石挿入孔の径方向外側に位置し、前記外周磁極部により構成される面を挿入孔外側面とし、前記磁石の前記挿入孔外側面と対向する面を磁石外側面とした場合、When the surface that is located on the radially outer side of the magnet insertion hole and is configured by the outer peripheral magnetic pole portion is an insertion hole outer surface, and the surface that faces the insertion hole outer surface of the magnet is a magnet outer surface,
前記固定手段により、前記磁石挿入孔の周方向中央部で前記外周磁極部と前記磁石外側面の一部が接着面にて接着され、前記接着面の周方向両側には、前記挿入孔外側面と前記磁石外側面との間に隙間が形成される。The fixing means causes the outer peripheral magnetic pole part and a part of the magnet outer surface to be bonded to each other at the circumferential central portion of the magnet insertion hole by an adhesive surface, and the insertion hole outer surface is disposed on both sides in the circumferential direction of the adhesive surface. And a gap is formed between the outer surface of the magnet.
請求項1に係る発明によれば、ロータの磁石は、固定手段により、磁石挿入孔における挿入孔外側面の周方向中央部に磁石外側面を接着されて磁石挿入孔に固定される。磁石挿入孔に固定された磁石は、ロータが回転した際に磁石に作用する遠心力を磁石挿入孔に接着された部位により支承される。ここで、例えば、磁石挿入孔に磁石を挿入して固定する際に、磁石が磁石挿入孔における所定位置からずれて固定されることがある。このような場合に、磁石の重心のずれや磁石外周面と挿入孔外側面との距離が一定でなくなることがある。そうすると、従来のように、例えば磁石外周面の全面に塗布された接着剤により磁石挿入孔に磁石が固定される構成においては、外周磁極部により支承される遠心力の荷重中心位置が周方向中央部からずれることになる。これにより、外周磁極部の両端に位置するブリッジに対して偏った曲げモーメントが加えられることになる。 According to the first aspect of the present invention, the magnet of the rotor is fixed to the magnet insertion hole by fixing the magnet outer surface to the circumferential central portion of the insertion hole outer surface of the magnet insertion hole by the fixing means. The magnet fixed to the magnet insertion hole is supported by a portion where the centrifugal force acting on the magnet when the rotor rotates is adhered to the magnet insertion hole. Here, for example, when a magnet is inserted and fixed in the magnet insertion hole, the magnet may be displaced from a predetermined position in the magnet insertion hole and fixed. In such a case, the displacement of the center of gravity of the magnet or the distance between the outer peripheral surface of the magnet and the outer surface of the insertion hole may not be constant. Then, as in the prior art, for example, in the configuration in which the magnet is fixed to the magnet insertion hole by the adhesive applied to the entire outer surface of the magnet, the load center position of the centrifugal force supported by the outer peripheral magnetic pole portion is the center in the circumferential direction. It will deviate from the part. Thereby, the bending moment biased with respect to the bridge located at both ends of the outer peripheral magnetic pole portion is applied.
これに対して、本発明は上記のように、固定手段が磁石挿入孔における挿入孔外側面の周方向中央部に磁石外側面を接着している。ここで、ロータコアにおいて外周磁極部が磁石挿入孔の挿入孔外側面を構成することから、外周磁極部の周方向中央部は外周磁極部の周方向中央部に相当する。つまり、磁石は、外周磁極部の周方向中央部に接着される構成となっている。そして、このような外周磁極部と磁石の位置関係により、ロータが回転した際に磁石に作用する遠心力は、磁石と接着された外周磁極部の周方向中央部により支承されることになる。これは、磁石が磁石挿入孔における所定位置からずれて固定された場合においても同様に、接着された磁石外側面の接着面が挿入孔外側面の周方向中央部に支承されることになる。これにより、外周磁極部の両端に位置するブリッジには、従来と比較して均等に曲げモーメントが加えられるので、平均的な内部応力が発生することになる。よって、従来と比較して許容応力が低い機械的強度とし、磁気遮断特性を向上させるように、ブリッジの断面形状または断面積を設定することができる。従って、ブリッジの機械的強度を確保しつつ磁気遮断特性を向上させることができる。 On the other hand, in the present invention, as described above, the fixing means adheres the magnet outer surface to the circumferential central portion of the outer surface of the insertion hole in the magnet insertion hole. Here, in the rotor core, since the outer peripheral magnetic pole portion constitutes the insertion hole outer surface of the magnet insertion hole, the circumferential central portion of the outer magnetic pole portion corresponds to the circumferential central portion of the outer magnetic pole portion. That is, the magnet is bonded to the central portion in the circumferential direction of the outer peripheral magnetic pole portion. Due to the positional relationship between the outer peripheral magnetic pole part and the magnet, the centrifugal force acting on the magnet when the rotor rotates is supported by the circumferential center part of the outer peripheral magnetic pole part bonded to the magnet. In the same manner, even when the magnet is fixed by being displaced from a predetermined position in the magnet insertion hole, the bonded surface of the bonded magnet outer surface is supported by the circumferential center of the insertion hole outer surface. As a result, since a bending moment is applied to the bridges located at both ends of the outer peripheral magnetic pole portion evenly as compared with the conventional case, an average internal stress is generated. Therefore, the cross-sectional shape or cross-sectional area of the bridge can be set so that the mechanical strength has a lower allowable stress compared to the conventional case and the magnetic shielding characteristics are improved. Therefore, it is possible to improve the magnetic cutoff characteristics while ensuring the mechanical strength of the bridge.
また、固定手段は、磁石外側面のうち挿入孔外側面の周方向中央部に接着される接着面を除く非接着面と挿入孔外側面との間に隙間を形成している。このような隙間を設けることにより磁石が磁石挿入孔の所定位置からずれて固定されて場合にも同様に、挿入孔外側面の周方向中央部において磁石に作用する遠心力を確実に支承することができる。また、磁石が磁石挿入孔において傾斜して固定される場合に、磁石の端部が非接着状態で磁石挿入孔の内周面に当接することを防止できる。よって、ブリッジには従来と比較して均等に内部応力が発生することなり、組付け誤差を許容することが可能となる。従って、ブリッジの断面形状または断面積を磁気遮断特性が向上するように設定することができるので、回転電機の性能を向上できる。 Further, the fixing means forms a gap between the non-adhesive surface excluding the adhesive surface bonded to the circumferential center of the insertion hole outer surface of the magnet outer surface and the insertion hole outer surface. By providing such a gap, the centrifugal force acting on the magnet can be reliably supported at the center portion in the circumferential direction of the outer surface of the insertion hole, even when the magnet is fixed out of the predetermined position of the magnet insertion hole. Can do. Moreover, when a magnet is inclined and fixed in a magnet insertion hole, it can prevent that the edge part of a magnet contact | abuts to the internal peripheral surface of a magnet insertion hole in a non-adhesion state. Therefore, the internal stress is evenly generated in the bridge as compared with the conventional case, and an assembling error can be allowed. Accordingly, the cross-sectional shape or cross-sectional area of the bridge can be set so as to improve the magnetic shielding characteristics, so that the performance of the rotating electrical machine can be improved.
請求項2に係る発明によれば、固定手段は、外周磁極部の突部により形成される前記挿入孔外側面の周方向中央部に磁石外側面を接着する。これにより、磁石を外周磁極部における周方向中央部に確実に接着することができる。さらに、突部における径方向内側への突出量を適宜設定することにより、磁石外周面の非接着面と挿入孔外側面との間に隙間を形成することができる。これにより、磁石挿入孔に磁石を挿入して固定する際の組付け誤差をより確実に許容することができる。よって、外周磁極部の両端に位置するブリッジには、従来と比較して均等に内部応力が発生するようにできるので、ブリッジの断面形状または断面積を適宜設定しロータの磁気特性を向上させることができる。 According to the second aspect of the invention, the fixing means adheres the magnet outer surface to the center portion in the circumferential direction of the outer surface of the insertion hole formed by the protrusion of the outer peripheral magnetic pole portion. Thereby, a magnet can be reliably adhere | attached on the circumferential direction center part in an outer peripheral magnetic pole part. Furthermore, a gap can be formed between the non-adhesive surface of the outer peripheral surface of the magnet and the outer surface of the insertion hole by appropriately setting the amount of protrusion of the protrusion inward in the radial direction. Thereby, the assembly error at the time of inserting and fixing a magnet in a magnet insertion hole can be permitted more reliably. Therefore, the internal stress can be generated evenly in the bridges located at both ends of the outer magnetic pole part as compared with the conventional structure. Can do.
請求項3に係る発明によれば、固定手段は、挿入孔外側面の周方向中央部に接着剤により磁石外周面を接着する。この時、固定手段は、挿入孔外側面と磁石外周面の非接着面との間に隙間が形成されるように接着剤の層厚を設定している。これにより、磁石挿入孔に磁石を挿入して固定する際の組付け誤差をより確実に許容することができる。よって、上述したようにロータの磁気特性を向上させることができるので、回転電機の性能を向上できる。
According to the invention which concerns on
以下、本発明の回転電機を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。また、本発明における回転電機は、永久磁石埋込型モータ(以下、「IPM(Interior Permanent Magnet)モータ」と称する)として説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to the drawings. The rotating electrical machine according to the present invention will be described as a permanent magnet embedded motor (hereinafter referred to as an “IPM (Interior Permanent Magnet) motor”).
<第一実施形態>
(IPMモータ1の構成)
本実施形態において、本発明のIPMモータ1について、図1〜図3を参照して説明する。IPMモータ1は、図1に示すように、ステータ2と、ロータ3とを備える。ステータ2は、円筒状のステータコア10とコイル(図示しない)を有する。ステータコア10は、電磁鋼板を回転軸方向に積層して形成されている。このステータコア10は、周方向に所定ピッチで複数のティース11が形成されている。そして、ステータ2は、各ティース11に巻装されたコイルに電流を流すことにより、ステータ2の内部に磁界を形成している。
<First embodiment>
(Configuration of IPM motor 1)
In this embodiment, an IPM motor 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the IPM motor 1 includes a
ロータ3は、ロータコア20と、永久磁石30(本発明の「磁石」に相当する)と、接着シート40(本発明の「固定手段」に相当する)と、エンドプレート50を有する。ロータ3は、ステータ2の内側にエアギャップを介在させ、ステータ2に対して回転自在に設けられている。ロータ3は、ステータ2のコイルに電流が流されることにより磁極となったステータコア10のティース11から磁力を受けて、図示しない回転軸の軸心を中心に回転する。これにより、IPMモータ1は、所定のトルクを回転軸から出力する。
The
ロータコア20は、電磁鋼板を回転軸方向に積層して形成されている。ロータコア20は、磁石挿入孔21と、ロータコア本体22と、外周磁極部23と、ブリッジ24を有する。磁石挿入孔21は、ロータコア20においてロータ3の周方向に所定ピッチで軸方向に複数貫設されている。磁石挿入孔21の内周面のうちロータ3の径方向外側に位置する面を挿入孔外側面21aとしている。さらに、この挿入孔外側面21aのうち接着シート40により永久磁石30を接着される部位を周方向中央部21bとしている。ロータコア本体22は、磁石挿入孔21のロータ3における径方向内側の内周部22aと、隣り合う磁石挿入孔21の間に位置し内周部22aの外側からロータコア20の周面の一部を構成する磁石間磁極部22bとからなる。この磁石間磁極部22bは、磁石挿入孔21に永久磁石30が挿入されることにより磁極となる。
The
外周磁極部23は、ロータコア20において、磁石挿入孔21に挿入された永久磁石30のロータ3における径方向外側に位置し、磁石挿入孔21の挿入孔外側面21aを形成する部位である。外周磁極部23は、磁石挿入孔21に永久磁石30が挿入されることにより磁極となる。また、この外周磁極部23は、挿入孔外側面21aの周方向中央部21bにおいて径方向内側に向かって突出した突部23aが形成されている。この突部23aにより形成される挿入孔外側面21aの一部が周方向中央部21bに相当する。
The outer peripheral
ブリッジ24は、外周磁極部23の両端と、磁石挿入孔21の周方向両側に位置する磁石間磁極部22bとをそれぞれ橋絡する部位である。ブリッジ24は、このようにロータコア本体22の磁石間磁極部22bと外周磁極部23とを連結し、ロータコア本体22および外周磁極部23と共に磁石挿入孔21を形成している。そして、このブリッジ24は、ロータ3の径方向厚みを外周磁極部23よりも薄肉に形成されている。より具体的には、本実施形態において、ブリッジ24は、図2に示すようにロータ3の径方向に薄肉化された薄肉部24aが形成されている。
The
このブリッジ24の薄肉部24aは、漏れ磁束を低減させるフラックスバリアとして機能するものである。ここで、漏れ磁束とは、磁石挿入孔21に挿入された永久磁石30による磁束のうち、ブリッジ24を通過し隣の磁石挿入孔21に挿入された永久磁石30による磁束の一部と短絡する磁束である。漏れ磁束はロータ3の回転駆動に寄与しないため、漏れ磁束を低減させることにより磁気特性の向上を図ることができる。本実施形態において、薄肉部24aは、ロータコア20の周方向外側に向かって先細に形成されている。薄肉部24aの形状は、ロータコア20の直径や永久磁石30磁束密度による磁気回路を考慮して適宜設定される。
The
また、ブリッジ24は、上述したように外周磁極部23に対して薄肉化し断面積を小さく設定することにより漏れ磁束が抑制されるように磁気特性を高くしている。一方で、ステータ2に対してロータ3が回転すると、永久磁石30および外周磁極部23に作用する遠心力によりブリッジ24には曲げモーメントが加えられることになる。そのため、ブリッジ24には、この曲げモーメントにより発生する内部応力が許容応力を超えないように、所定の機械的強度が必要とされる。このように、ロータコア20は、ブリッジ24における機械的強度を確保しつつ磁気遮断特性を高めるという相反条件を考慮して、ブリッジ24の断面形状や断面積が設定される。
Further, the
永久磁石30は、平板形状に形成され、厚み方向に磁化されている磁石である。永久磁石30は、ロータコア20の複数の磁石挿入孔21に、隣り合う磁石挿入孔21に挿入される永久磁石30に対して極性が反転するようにそれぞれ挿入される。永久磁石30の外周面のうち、磁石挿入孔21の挿入孔外側面21aと対向する面を磁石外側面31とし、ロータ3の径方向内側に位置する面を磁石内側面32としている。また、磁石外側面31のうち挿入孔外側面21aの周方向中央部21bに後述する接着シート40により接着される部分を接着面31aとしている。そして、磁石外側面31のうち接着面31aを除いた部分を非接着面31bとしている。ここで、この接着面31aのロータ3における周方向幅Wgは、外周磁極部23に形成された突部23aの周方向幅に対応するが、磁石外側面31の周方向幅Wsに対して1/3〜2/3の範囲に設定される。本実施形態において、この接着面31aの周方向幅Wgは、磁石外側面31の周方向幅Wsに対して1/3程度に設定されている。
The
接着シート40は、磁石挿入孔21における挿入孔外側面21aの周方向中央部21bに永久磁石30の磁石外側面31を接着し、磁石挿入孔21に永久磁石30を固定する固定手段である。本実施形態において、接着シート40は、磁石挿入孔21に挿入される前に永久磁石30の接着面31aおよび磁石内側面32に貼付される。そして、磁石挿入孔21に永久磁石30を挿入した後に、ロータコア20を加熱して接着シート40を発泡させることにより接着している。また、接着シート40は、挿入孔外側面21aのうち突部23aにより形成される周方向中央部21bに磁石外側面31を接着することにより、磁石外側面31の非接着面31bと挿入孔外側面21aとの間に隙間を形成している。
The
エンドプレート50は、図3に示すように、ロータコア20の軸方向両端において、ロータコア20を支持するように取り付けられる板状部材である。このエンドプレート50は、ステータ2から生じるロータコア20の軸方向への磁力線の漏れを防ぐために非磁性材料からなる。そして、両端のエンドプレート50は、ロータコア20を挿通する固定ピン51により一体的に固定される。
As shown in FIG. 3, the
(IPMモータ1の作用および効果)
ここで、本実施形態において、上述した構成からなるIPMモータ1の作用および効果について説明する。IPMモータ1の実用状態では、まず、ステータ2のコイルに電流を流すことにより、ステータ2の内部に磁界が形成される。そして、ロータ3は、ステータ2の磁界と、ロータ3に収容された複数の永久磁石30との間の磁気力によりトルクを発生し、ステータ2に対して一定方向に回転駆動する。この時、外周磁極部23と磁石間磁極部22bとを橋絡するブリッジ24には、ロータ3の回転に伴い永久磁石30および外周磁極部23に作用する遠心力により曲げモーメントが加えられる。
(Operation and effect of IPM motor 1)
Here, in this embodiment, the operation and effect of the IPM motor 1 having the above-described configuration will be described. In a practical state of the IPM motor 1, first, a magnetic field is formed inside the
ここで、例えば、磁石挿入孔21に永久磁石30を挿入して固定する際に、製造上の組付け誤差などにより永久磁石30が磁石挿入孔21における所定位置からずれて固定されることがある。このような場合に、永久磁石30の重心のずれや磁石外側面31と挿入孔外側面21aとの距離が一定でなくなることがある。そうすると、従来のように、例えば磁石外周面の全面に塗布された接着剤により磁石挿入孔に永久磁石が固定される構成においては、外周磁極部により支承される遠心力の荷重中心位置が周方向中央部からずれることになる。これにより、外周磁極部の両端に位置するブリッジに対して偏った曲げモーメントが加えられることになる。そのため、従来のロータにおいては、偏った曲げモーメントにより発生する内部応力にも両側のブリッジが耐えられる機械的強度を要求されていた。つまり、IPMモータのロータは、永久磁石の組付け誤差を考慮してブリッジの断面形状または断面積を設定する必要があった。
Here, for example, when the
これに対して、本実施形態の固定手段である接着シート40は、磁石挿入孔21における挿入孔外側面21aの周方向中央部21bに磁石外側面31を接着している。従って、永久磁石30は、外周磁極部23の周方向中央部21bに接着される構成となっている。そして、このような外周磁極部23と永久磁石30の位置関係により、ロータ3が回転した際に永久磁石30に作用する遠心力は、永久磁石30と接着された外周磁極部23の周方向中央部21bにより支承されることになる。これは、永久磁石30が磁石挿入孔21における所定位置からずれて固定された場合においても同様に、接着された磁石外側面31の接着面31aが挿入孔外側面21aの周方向中央部21bに支承されることになる。これにより、外周磁極部23の両端に位置するブリッジ24には、従来と比較して均等に曲げモーメントが加えられるので、平均的な内部応力が発生することになる。よって、従来と比較して許容応力が低い機械的強度とし、磁気遮断特性を向上させるように、ブリッジ24の断面形状または断面積を設定することができる。従って、ブリッジ24の機械的強度を確保しつつ磁気遮断特性を向上させることができる。
On the other hand, the
また、接着シート40は、磁石外側面31のうち挿入孔外側面21aの周方向中央部21bに接着される接着面31aを除く非接着面31bと挿入孔外側面21aとの間に隙間を形成している。このような隙間を設けることにより永久磁石30が磁石挿入孔21の所定位置からずれて固定されて場合にも同様に、挿入孔外側面21aの周方向中央部21bにおいて永久磁石30に作用する遠心力を確実に支承することができる。また、永久磁石30が磁石挿入孔21において傾斜して固定される場合に、永久磁石30の端部が非接着状態で磁石挿入孔21の内周面に当接することを防止できる。よって、ブリッジ24には従来と比較して均等に内部応力が発生することなり、組付け誤差を許容することが可能となる。従って、ブリッジ24の断面形状または断面積を磁気遮断特性が向上するように設定することができるので、回転電機であるIPMモータ1の性能を向上できる。
Further, the
さらに、接着シート40は、外周磁極部23の突部23aにより形成される前記挿入孔外側面21aの周方向中央部21bに磁石外側面31を接着する。これにより、永久磁石30を外周磁極部23における周方向中央部21bに確実に接着することができる。さらに、突部23aにおける径方向内側への突出量を適宜設定することにより、磁石外側面31の非接着面31bと挿入孔外側面21aとの間に隙間を形成することができる。これにより、磁石挿入孔21に永久磁石30を挿入して固定する際の組付け誤差をより確実に許容することができる。よって、外周磁極部23の両端に位置するブリッジ24には、従来と比較して均等に内部応力が発生するようにできるので、ブリッジ24の断面形状または断面積を適宜設定しロータ3の磁気特性を向上させることができる。
Further, the
磁石外側面31の接着面31aの周方向幅Wgは、磁石外側面31の周方向幅Wsに対して1/3程度に設定されている。接着面31aの周方向幅Wgは、その接着面積に比例して接着力が変化するため、幅広にするほど接着力が向上する。一方で、外周磁極部23の両端に位置するブリッジ24に発生する内部応力をなるべく均等にするためには、接着面31aの周方向幅Wgを幅狭にすることが好ましい。そこで、本発明のようにすることで、少なくとも必要とされる接着力を確保しつつ、挿入孔外側面21aの周方向中央部21bに確実に接着することができる。
The circumferential width Wg of the
<第二実施形態>
本実施形態において、本発明のIPMモータ101について、図4を参照して説明する。ここで、本実施形態の構成は、主に、固定手段により磁石挿入孔21に対して永久磁石30を固定する構成が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
<Second embodiment>
In this embodiment, the
(IPMモータ101の構成)
IPMモータ101は、ステータ2と、ロータ103とを備える。ロータ103は、ロータコア120と、永久磁石30と、接着シート140(本発明の「固定手段」に相当する)と、エンドプレート50を有する。ロータ103のロータコア120は、磁石挿入孔21と、ロータコア本体22と、外周磁極部123と、ブリッジ24を有する。
(Configuration of IPM motor 101)
The
外周磁極部123は、ロータコア120において、磁石挿入孔21に挿入された永久磁石30のロータ103における径方向外側に位置し、磁石挿入孔21の挿入孔外側面21aを形成する部位である。外周磁極部123は、磁石挿入孔21に永久磁石30が挿入されることにより磁極となる。また、この外周磁極部123は、第一実施形態の外周磁極部23が突部23aを形成されていたのに対して、図4に示すように、ロータ103の径方向に直交するように平面状となっている。ここで、磁石挿入孔21の周方向中央部21bは、上記の外周磁極部123により形成され、磁石挿入孔21に挿入される永久磁石30の接着面31aの周方向幅Wgと等しい幅となる挿入孔外側面21aの一部に相当する。
The outer peripheral
接着シート140は、磁石挿入孔21における挿入孔外側面21aの周方向中央部21bに永久磁石30の磁石外側面31を接着し、磁石挿入孔21に永久磁石30を固定する固定手段である。この接着シート140は、磁石外側面31の接着面31aに貼付される接着剤であって、挿入孔外側面21aの周方向中央部21bに磁石外側面31を接着している。そして、この接着シート140の層厚Dlは、図4に示すように、挿入孔外側面21aと磁石外側面31の非接着面31bとの間に所定の隙間が形成されるように設定されている。
The
(IPMモータ101による効果)
このような構成からなるIPMモータ101は、第一実施形態と同様の効果を奏する。また、固定手段である接着シート140は、挿入孔外側面21aの周方向中央部21bに接着剤により磁石外側面31を接着する。この時、接着シート140は、挿入孔外側面21aと磁石外側面31の非接着面31bとの間に隙間が形成されるように接着剤の層厚Dlを設定している。これにより、磁石挿入孔21に永久磁石30を挿入して固定する際の組付け誤差が生じても永久磁石30が磁石挿入孔21に当接することを確実に防止することができる。従って、接着シート140は、組付け誤差を許容することができる。よって、上述したようにロータ103の磁気特性を向上させることができるので、IPMモータ1の性能を向上できる。
(Effects of IPM motor 101)
The
<第一、第二実施形態の変形態様>
第一、第二実施形態において、永久磁石30における接着面31aの周方向幅Wgは、磁石外側面31の周方向幅Wsに対して1/3程度に設定されるものとした。これに対して、接着面31aの周方向幅Wgは、少なくとも磁石外側面31の周方向幅Wsよりも小さく設定することで、両側のブリッジ24に加えられる曲げモーメントを均等に近付けることができる。また、上述したように、接着面31aの周方向幅Wgは、幅広にするほど接着力が向上する一方で、曲げモーメントにより両側のブリッジ24に発生する内部応力をなるべく均等にするためには、接着面31aの周方向幅Wgを幅狭にすることが好ましい。このような観点からは、接着面31aの周方向幅Wgは、磁石外側面31の周方向幅Wsに対して1/3〜2/3の範囲に設定されることが好適である。
また、第一、第二実施形態において、IPMモータ1,101は、磁石挿入孔21に永久磁石30を固定する固定手段を、磁石挿入孔21の内周面と永久磁石30の外周面との間に介在させた接着シート40,140とした。回転電機の固定手段としては、ロータコア20,120の外周磁極部23,123が磁石を支持するように、この外周磁極部23,123と永久磁石30とが連結されて固定する構成であれば本発明を適用することができる。
<Modification of the first and second embodiments>
In the first and second embodiments, the circumferential width Wg of the
In the first and second embodiments, the
1,101:IPMモータ(回転電機)、 2:ステータ、 3,103:ロータ
10:ステータコア、 11:ティース
20,120:ロータコア、 21:磁石挿入孔、 21a:挿入孔外側面
21b:周方向中央部
22:ロータコア本体、 22a:内周部、 22b:磁石間磁極部
23,123:外周磁極部、 23a:突部、 24:ブリッジ、 24a:薄肉部
30:永久磁石(磁石)、 31:磁石外側面、 31a:接着面
31b:非接着面、 32:磁石内側面、 Wg,Ws:周方向幅
40,140:接着シート(固定手段)、 Dl:層厚
50:エンドプレート、 51:固定ピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101: IPM motor (rotary electric machine), 2: Stator, 3,103: Rotor 10: Stator core, 11:
Claims (4)
前記ロータは、
ロータコアに対して周方向に等間隔で設けられる複数の磁石挿入孔と、各前記磁石挿入孔の径方向外側に設けられる外周磁極部と、前記外周磁極部の周方向両側に位置し薄肉となったブリッジと、を有し、
複数の前記磁石挿入孔には、それぞれ磁石が挿入され、
前記外周磁極部の周方向両側に位置する前記ブリッジ間で、前記ブリッジよりも径方向内側に突出する前記外周磁極部の前記磁石と対向する面のうち周方向中央の一部が、接着による固定手段を介して、前記磁石挿入孔に挿入される前記磁石の一側面の一部と固定される回転電機。 A rotating electrical machine comprising a stator and a rotor supported rotatably with respect to the stator,
The rotor is
A plurality of magnet insertion holes that are provided at equal intervals in the circumferential direction with respect to the rotor core, and an outer peripheral magnetic pole portion provided radially outward of each of the magnet insertion holes, and the thin located on both circumferential sides of the outer peripheral magnetic pole portion A bridge, and
The plurality of the magnet insertion holes, are magnets respectively inserted,
Between the bridges located on both sides in the circumferential direction of the outer peripheral magnetic pole portion, a part of the center in the circumferential direction of the surface facing the magnet of the outer peripheral magnetic pole portion protruding radially inward from the bridge is fixed by bonding. A rotating electrical machine fixed to a part of one side surface of the magnet to be inserted into the magnet insertion hole through means .
前記外周磁極部には、前記磁石挿入孔の周方向中央部において径方向内側に向かって突出した突部が形成され、
前記突部により前記磁石の一側面の一部が、前記固定手段を介して固定される回転電機。 In claim 1,
The outer peripheral magnetic pole portion is formed with a protrusion protruding radially inward at the circumferential central portion of the magnet insertion hole ,
A rotating electrical machine in which a part of one side surface of the magnet is fixed by the protrusion through the fixing means .
前記固定手段は、接着剤である回転電機。 In claim 1 or 2,
The fixing means is a rotating electric machine that is an adhesive.
前記ロータは、
前記ロータの周方向に等間隔で複数の磁石挿入孔が設けられ、各前記磁石挿入孔の径方向外側に位置する外周磁極部の両端と、隣り合う前記磁石挿入孔の間に位置する磁石間磁極部とをそれぞれ橋絡し、薄肉となったブリッジが形成されたロータコアと、
複数の前記磁石挿入孔にそれぞれ挿入される磁石と、
前記磁石挿入孔に前記磁石を固定する固定手段と、
を有し、
前記磁石挿入孔の径方向外側に位置し、前記外周磁極部により構成される面を挿入孔外側面とし、
前記磁石の前記挿入孔外側面と対向する面を磁石外側面とした場合、
前記固定手段により、前記磁石挿入孔の周方向中央部で前記外周磁極部と前記磁石外側面の一部が接着面にて接着され、
前記接着面の周方向両側には、前記挿入孔外側面と前記磁石外側面との間に隙間が形成される回転電機。 A rotating electrical machine comprising a stator and a rotor supported rotatably with respect to the stator,
The rotor is
A plurality of magnet insertion holes are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, and between the magnets positioned between both ends of the outer peripheral magnetic pole portion located on the radially outer side of each of the magnet insertion holes and the adjacent magnet insertion holes A rotor core in which a thin bridge is formed by bridging each magnetic pole part,
Magnets respectively inserted into the plurality of magnet insertion holes;
And fixing means for fixing the magnet in the magnet insertion holes,
I have a,
Located on the outside in the radial direction of the magnet insertion hole, the surface constituted by the outer peripheral magnetic pole portion is the insertion hole outer surface,
When the surface facing the insertion hole outer surface of the magnet is a magnet outer surface,
By the fixing means, the outer peripheral magnetic pole part and a part of the outer surface of the magnet are bonded by an adhesive surface at a circumferential center part of the magnet insertion hole,
A rotating electrical machine in which a gap is formed between the outer surface of the insertion hole and the outer surface of the magnet on both sides in the circumferential direction of the bonding surface .
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