JP5929147B2 - Rotor structure of rotating electrical machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機のロータ構造に関し、特に、埋込磁石型同期モータのロータ構造に関するものである。 The present invention relates to a rotor structure of a rotating electrical machine, and more particularly to a rotor structure of an embedded magnet type synchronous motor.
従来から、埋込磁石型同期モータ(IPMSM)等の永久磁石型のロータを有するモータは、自動車の駆動用モータやポンプ類駆動用モータ、パワステ駆動用モータ、さらには冷蔵庫や洗濯機、乾燥機といった家電製品の駆動用モータに用いられており、その高出力化および高効率化が求められている。 Conventionally, a motor having a permanent magnet type rotor such as an embedded magnet type synchronous motor (IPMSM) is an automobile drive motor, a pump drive motor, a power steering drive motor, a refrigerator, a washing machine, and a dryer. It is used for the drive motor of such household appliances, and its high output and high efficiency are required.
このような状況において、樹脂中に永久磁石粉末を分散させた、所謂ボンド磁石の長所である磁化方向制御の簡便さや、形状成形自由度の高さや、他部材との一体成形性の容易さを利用して、従来の永久磁石型のロータを有するモータの性能を向上させることが試みられている。 In such a situation, it is easy to control the magnetization direction, which is an advantage of the so-called bonded magnet, in which permanent magnet powder is dispersed in the resin, high degree of freedom in shape molding, and ease of integral molding with other members. Attempts have been made to improve the performance of a motor having a conventional permanent magnet type rotor.
例えば、特許文献1には、圧粉磁心と磁石とで構成された回転子で、前記圧粉磁心と磁石とを同時に圧縮成形することが記されている。具体的には、特許文献1に記載された発明は、モータのロータコアを粉末材料を成形して構成し、その成形体は結合材および磁石粉末を主とするボンド磁石部と、結合材および軟磁性粉末を主とする軟磁性部とを有し、圧縮成形手段を用いて形成された永久磁石型のロータであり、低コギング化と高出力化とを実現しようとするものである。 For example, Patent Document 1 describes that a dust core and a magnet are simultaneously compression-molded with a rotor composed of a dust core and a magnet. Specifically, in the invention described in Patent Document 1, a rotor core of a motor is formed by molding a powder material, and the molded body is composed of a bond magnet portion mainly composed of a binder and magnet powder, a binder and a soft material. This is a permanent magnet type rotor that has a soft magnetic part mainly composed of magnetic powder and is formed by using compression molding means, and is intended to realize low cogging and high output.
ところで、上記特許文献1のものは、ロータコア内部に永久磁石を配置していない(埋め込んでいない)タイプのモータであるところ、低コギング化によるモータの振動低減及び騒音低減は重要な技術課題の1つであり、ロータコア内部に永久磁石を配置した埋込磁石型同期モータにおいても、低コギング化の達成が求められている。 By the way, the thing of the said patent document 1 is a motor of the type which has not arrange | positioned the permanent magnet inside a rotor core (it is not embed | buried), Therefore The vibration reduction and noise reduction of a motor by low cogging are one of the important technical subjects. Even in an embedded magnet type synchronous motor in which a permanent magnet is arranged inside a rotor core, it is required to achieve low cogging.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、埋込磁石型同期モータのロータ構造において、簡単な構成で、コギングトルクを低減する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a technique for reducing cogging torque with a simple configuration in a rotor structure of an embedded magnet type synchronous motor. .
上記目的を達成するために、本発明に係る回転電機のロータ構造では、ロータとステータとの間のエアギャップ磁束密度の急峻な変化を抑制する機能を有する、軟磁性材を含むリング状部材で、ロータコアの外周面を覆うようにしている。 In order to achieve the above object, the rotor structure of a rotating electrical machine according to the present invention is a ring-shaped member including a soft magnetic material having a function of suppressing a steep change in the air gap magnetic flux density between the rotor and the stator. The outer peripheral surface of the rotor core is covered.
具体的には、第1の発明は、回転中心となる回転軸部材と、当該回転軸部材の外側に設けられる、略円環状の軟磁性鋼板を当該回転軸部材の軸方向に積層した略円筒形状のロータコアと、を備え、当該ロータコアの外周部に、当該回転軸部材の軸方向に延びる複数の永久磁石が当該ロータコアの円周方向に略等間隔で配設された回転電機のロータ構造を対象とする。 Specifically, the first invention is a substantially cylindrical body in which a rotating shaft member serving as a rotation center and a substantially annular soft magnetic steel plate provided outside the rotating shaft member are laminated in the axial direction of the rotating shaft member. And a rotor structure of a rotating electrical machine in which a plurality of permanent magnets extending in the axial direction of the rotating shaft member are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the rotor core on the outer peripheral portion of the rotor core. set to target.
そして、上記ロータコアの外周面を覆う、磁化容易軸を有する軟磁性材粉末と樹脂材とを含む軟磁性リング部材をさらに備え、上記各軟磁性材粉末は、上記ロータコアの外周面における磁束密度波形を正弦波に近づけるべく、その磁化容易軸が、上記軟磁性リング部材における、上記複数の永久磁石のうち相隣合う永久磁石間に対応する部位で、上記回転軸部材の略中心に向かって突出する円弧に沿うように配向された状態で上記樹脂材により接着されていることを特徴とするものである。 And a soft magnetic ring member including a soft magnetic material powder having an easy magnetization axis and a resin material covering the outer peripheral surface of the rotor core, wherein each soft magnetic material powder has a magnetic flux density waveform on the outer peripheral surface of the rotor core. So that the axis of easy magnetization protrudes toward the approximate center of the rotary shaft member at a portion corresponding to the adjacent permanent magnets of the plurality of permanent magnets in the soft magnetic ring member. It is characterized by being bonded by the resin material in a state of being oriented along a circular arc .
第1の発明によれば、ロータコアの外周面を覆う軟磁性リング部材に含まれている各軟磁性材粉末が、当該軟磁性リング部材によって覆われているロータコアの外周面における磁束密度波形を正弦波に近づけるべく、その磁化容易軸が、軟磁性リング部材における、複数の永久磁石のうち相隣合う永久磁石間に対応する部位で、回転軸部材の略中心に向かって突出する円弧に沿うように配向されていることから、換言すると、あたかもボンド磁石において極異方性着磁された磁石粉末の如く配向されていることから、ロータコア外周面に磁気異方性が付与され、ロータコアの外周面における磁束密度波形が正弦波に近づき、ロータとステータとの間のエアギャップ磁束密度の急峻な変化を抑制することができる。これにより、埋込磁石型同期モータのロータにおいて、コギングトルクを低減することが可能となり、かかるコギングトルクに起因する騒音および振動を低減することができる。 According to the first invention, each soft magnetic material powder included in the soft magnetic ring member covering the outer peripheral surface of the rotor core has a sinusoidal magnetic flux density waveform on the outer peripheral surface of the rotor core covered by the soft magnetic ring member. In order to approach the wave, the easy axis of magnetization is along a circular arc protruding toward the approximate center of the rotating shaft member at a portion of the soft magnetic ring member corresponding to the adjacent permanent magnets among the plurality of permanent magnets. In other words, since it is oriented like a magnet powder magnetized with polar anisotropy in a bonded magnet, magnetic anisotropy is imparted to the outer peripheral surface of the rotor core, and the outer peripheral surface of the rotor core. The magnetic flux density waveform in FIG. 6 approaches a sine wave, and a steep change in the air gap magnetic flux density between the rotor and the stator can be suppressed. As a result, the cogging torque can be reduced in the rotor of the embedded magnet type synchronous motor, and noise and vibration caused by the cogging torque can be reduced.
なお、本発明において、「磁化容易軸」とは、「結晶磁気異方性を持つ磁性体における磁化され易い結晶方位」のみを意味するのではなく、より広く形状磁気異方性を含めて「磁性体における磁化の方向が向きやすい軸」を意味する。 In the present invention, the “magnetization easy axis” does not mean only “a crystal orientation that is easily magnetized in a magnetic material having crystal magnetic anisotropy”, but includes a broader shape magnetic anisotropy. This means an axis in which the direction of magnetization in the magnetic material is easily oriented.
第2の発明は、回転中心となる回転軸部材と、当該回転軸部材の外側に設けられる、略円環状の軟磁性鋼板を当該回転軸部材の軸方向に積層した略円筒形状のロータコアと、を備え、当該ロータコアの外周部に、当該回転軸部材の軸方向に延びる複数の永久磁石が当該ロータコアの円周方向に略等間隔で配設された回転電機のロータ構造を対象とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotary shaft member serving as a rotation center, a substantially cylindrical rotor core provided on the outer side of the rotary shaft member, and a substantially annular soft magnetic steel plate laminated in the axial direction of the rotary shaft member And a rotor structure of a rotating electrical machine in which a plurality of permanent magnets extending in the axial direction of the rotating shaft member are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the rotor core.
そして、上記ロータコアの外周面を覆う、磁化容易軸を有する軟磁性材粉末と樹脂材とを含む軟磁性リング部材をさらに備え、上記各軟磁性材粉末は、その磁化容易軸が、上記軟磁性リング部材における、上記複数の永久磁石のうち相隣合う永久磁石間に対応する部位で、上記回転軸部材の略中心に向かって突出する円弧に沿うように配向された状態で上記樹脂材により接着されていることを特徴とするものである。 And a soft magnetic ring member including a soft magnetic material powder having an easy magnetization axis and a resin material, which covers the outer peripheral surface of the rotor core, and each of the soft magnetic material powders has an easy magnetization axis in the soft magnetic material. Bonded by the resin material in a state in which the ring member is oriented so as to be along an arc protruding toward the substantial center of the rotating shaft member at a portion corresponding to between adjacent permanent magnets among the plurality of permanent magnets. It is characterized by being.
第2の発明であっても、軟磁性材粉末が、その磁化容易軸が回転軸部材の略中心に向かって突出する円弧に沿うように配向されていることから、換言すると、あたかもボンド磁石において極異方性着磁された磁石粉末の如く配向されていることから、ロータコア外周面に磁気異方性が付与される。これにより、ロータとステータとの間のエアギャップ磁束密度の急峻な変化が抑制されるので、コギングトルクを低減することができる。 Even in the second invention , since the soft magnetic material powder is oriented so that its easy magnetization axis is along an arc protruding toward the substantial center of the rotating shaft member, in other words, in a bonded magnet Since it is oriented like magnetically magnetized magnet powder, magnetic anisotropy is imparted to the outer peripheral surface of the rotor core. As a result, a sharp change in the air gap magnetic flux density between the rotor and the stator is suppressed, so that the cogging torque can be reduced.
第3の発明は、上記第1又は第2の発明において、上記各軟磁性材粉末は、長径と短径とを有していて、長径方向が磁化容易軸と一致していることを特徴とするものである。 A third invention is characterized in that, in the first or second invention, each soft magnetic material powder has a major axis and a minor axis, and the major axis direction coincides with the easy axis of magnetization. To do.
ところで、形状磁気異方性を有する軟磁性材では、反磁界の大きさは磁極間距離に反比例するので、軟磁性材粉末の長径方向では磁束が流れ易くなるとともに、短径方向では磁束が流れ難くなる。そうして、第3の発明では、長径方向が磁化容易軸と一致し、換言すると、軟磁性材の磁気特性が結晶磁気異方性に依らず形状磁気異方性に依存し、且つ、長径方向が回転軸部材の略中心に向かって突出する円弧に沿うように軟磁性材粉末を配向するので、ロータコアの外周面における磁束密度波形を正弦波に近づけることができる。 By the way, in the soft magnetic material having shape magnetic anisotropy, the magnitude of the demagnetizing field is inversely proportional to the distance between the magnetic poles, so that the magnetic flux easily flows in the major axis direction of the soft magnetic material powder and the magnetic flux flows in the minor axis direction. It becomes difficult. Thus, in the third invention, the major axis direction coincides with the easy axis of magnetization, in other words, the magnetic properties of the soft magnetic material depend on the shape magnetic anisotropy regardless of the crystal magnetic anisotropy, and the major axis Since the soft magnetic material powder is oriented so that the direction is along an arc that protrudes toward the approximate center of the rotating shaft member, the magnetic flux density waveform on the outer peripheral surface of the rotor core can be made closer to a sine wave.
本発明に係る回転電機のロータ構造によれば、ロータコアの外周面を覆う軟磁性リング部材に含まれている各軟磁性材粉末が、その磁化容易軸が上記軟磁性リング部材における、上記複数の永久磁石のうち相隣合う永久磁石間に対応する部位で、上記回転軸部材の略中心に向かって突出する円弧に沿うように配向されていることから、ロータとステータとの間のエアギャップ磁束密度の急峻な変化を抑制して、コギングトルクを低減することができる。 According to the rotor structure of a rotating electric machine according to the present invention, the soft magnetic material powder contained in the soft magnetic ring member covering the outer peripheral surface of the rotor core, its easy magnetization axis is in the soft magnetic ring member, said plurality The air gap between the rotor and the stator is oriented along an arc that protrudes toward the substantial center of the rotary shaft member at a portion corresponding to the permanent magnets adjacent to each other. The cogging torque can be reduced by suppressing a steep change in the magnetic flux density.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る回転電機のロータを示す斜視図であり、図2は、図1のII−II線の矢視図である。このロータ1は、例えば、車両におけるポンプ類駆動用モータやパワステ駆動用モータさらには家電製品の駆動用モータ等、2kW以下の比較的低出力のモータに好適に用いられるものであり、図1に示すように、回転中心となる金属製のロータシャフト(回転軸部材)3と、当該ロータシャフト3の外側に設けられる略円筒形状のロータコア5と、当該ロータコア5の外周面を覆う軟磁性リング部材7と、を備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing a rotor of a rotating electrical machine according to the present embodiment, and FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG. The rotor 1 is preferably used for a relatively low output motor of 2 kW or less, such as a pump driving motor, a power steering driving motor, and a household appliance driving motor in a vehicle. As shown, a metal rotor shaft (rotary shaft member) 3 serving as a rotation center, a substantially
ロータコア5は、プレスで打ち抜いた薄い軟磁性鋼板15を、より詳しくは、中央部に形成された円形開口15aと、外周部に等間隔で形成された8つの矩形開口15bとを有する略円環状の薄い軟磁性鋼板15を、円形開口15a及び矩形開口15bがロータシャフト3の軸方向に連なるように積層一体化することにより形成されている。これにより、ロータコア5は、その中央部に断面円形の中央貫通孔(円形開口15aの連なり)5aを有するとともに、その外周部に当該ロータコア5の円周方向に等間隔で並ぶ8つの断面矩形状の貫通孔(矩形開口15bの連なり)5bを有する、略円筒形状をなしている。
The
そうして、かかる中央貫通孔5aには、ロータシャフト3が挿通固定されている一方、外周部の8つの貫通孔5bには、ロータシャフト3の軸方向に延びる断面矩形状の永久磁石(例えば、Nd焼結磁石、フェライト等)11がそれぞれ挿通固定されている。換言すると、このロータコア5では、8本の永久磁石11がその長手方向が円周方向に沿うように等間隔で配置されていて、これら8本の永久磁石11が8つの磁極を形成するようになっている。つまり、本実施形態のロータ1は、埋込磁石型同期モータであり、ロータコア5の磁化によるリラクタンストルクと永久磁石11の磁化によるマグネットトルクの両方を利用することが可能となっている。
Thus, the
軟磁性リング部材7は、バインダー樹脂27(例えば、ポリアミド(PA12等)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等)と、軟磁性材粉末17(例えば、純鉄、鉄シリコン、パーマロイ等)とを含んでおり、後述するように、これらバインダー樹脂27(樹脂材)と軟磁性材粉末17とを混合してコンパウンド化した後、ロータコア5が設置された金型9で配向磁場射出成形することにより、当該軟磁性リング部材7の内周面とロータコア5の外周面とがバインダー樹脂27で接着されている。
The soft
ところで、埋込磁石型同期モータでは、ロータコアに埋め込まれた永久磁石が半永久的に磁束を外部に発生することに起因して、無通電状態でロータを回すと、永久磁石とステータの相互作用によりコギングトルク(脈動トルク)が発生し、かかるコギングトルクが、通電状態でモータが発生するトルク(リラクタンストルク及びマグネットトルク)に重畳的に作用することにより、モータの騒音および振動を増大させるという問題がある。また、コギングトルクを抑えるために、例えば、極数を増やすことも考えられるが、磁極を増加させると、インバータのスイッチング回数を増やすことになり、インバータロスの増大を招くという問題がある。 By the way, in the embedded magnet type synchronous motor, the permanent magnet embedded in the rotor core generates a magnetic flux semi-permanently to the outside. Cogging torque (pulsation torque) is generated, and this cogging torque acts on the torque (reluctance torque and magnet torque) generated by the motor in an energized state, thereby increasing the noise and vibration of the motor. is there. In order to suppress the cogging torque, for example, it is conceivable to increase the number of poles. However, if the number of magnetic poles is increased, there is a problem in that the number of switching of the inverter is increased, resulting in an increase in inverter loss.
そこで、本実施形態のロータ1では、軟磁性リング部材7に含まれる各軟磁性材粉末17が、その磁化容易軸が所定の方向を向くように配向された状態でバインダー樹脂27により接着されている。具体的には、各軟磁性材粉末17は、その磁化容易軸が、当該軟磁性リング部材7における、8つの永久磁石11のうち相隣合う永久磁石11の間に対応する部位で、ロータシャフト3の略中心に向かって突出する円弧に沿うように、換言すると、ロータコア5の1つの磁極中心線5cと相隣合う磁極中心線5cの間の扇形の部分を覆う軟磁性リング部材7の部位において、径方向内側に湾曲する円弧(図2及び図4の矢印参照)に沿うように配向されている。なお、本実施形態の「磁化容易軸」とは、「結晶磁気異方性を持つ磁性体における磁化され易い結晶方位」(以下、「狭義の磁化容易軸」という)のみを意味するのではなく、より広く形状磁気異方性を含めて「磁性体における磁化の方向が向きやすい軸」を意味する。
Therefore, in the rotor 1 of this embodiment, the soft
より詳しくは、各軟磁性材粉末17(軟磁性材粒子)は、図3に示すように、長径(長軸)と短径(短軸)とを有する楕円球状に造粒されており、その磁気特性は結晶磁気異方性に依らず形状磁気異方性に依存している。換言すると、各軟磁性材粉末17は、狭義の磁化容易軸を加味しても、長径方向が磁化方向となっており(長軸が磁化容易軸と一致しており)、長径方向に磁束が流れ易くなっている。
More specifically, as shown in FIG. 3, each soft magnetic material powder 17 (soft magnetic material particles) is granulated into an elliptical shape having a major axis (major axis) and a minor axis (minor axis). The magnetic characteristics depend on the shape magnetic anisotropy without depending on the magnetocrystalline anisotropy. In other words, each soft
そうして、この軟磁性リング部材7では、軸方向から見て、軟磁性リング部材7における、相隣合う永久磁石11の間に対応する部位で、ロータシャフト3の略中心に向かって突出する円弧と平行な配向磁場を、ロータコア5の成形時に配向用電磁石25を用いて印加することにより、図4に示すように、各軟磁性材粉末17の長軸がかかる円弧に沿うように各軟磁性材粉末17が配向されている。なお、図4では、図を見易くするために、軟磁性材粉末17の一部だけを図示しているが、図示されてない軟磁性材粉末17もその長軸が円弧に沿うように配向された状態で、バインダー樹脂27により接着されている。
Thus, in the soft
このように、その長軸が上記円弧に沿うように軟磁性材粉末17を配向することにより、この軟磁性リング部材7では、図2及び図4の矢印で示す方向に磁束が流れ易くなり、ロータコア5の外周面に磁気異方性が付与されるので、あたかもリング状のボンド磁石を極異方性着磁した場合と同様に、ロータコア5の外周面における磁束密度波形(ギャップの磁束密度分布)を正弦波に近づけることができる。
Thus, by orienting the soft
それ故、図5に示すように、本実施形態のロータ1の場合(図5の実線a)は、ボンド磁石部材7を設けていない従来のロータの場合(図5の破線b)と比較して、磁束密度の急峻な変化を抑制して、換言すると、磁束変化の勾配をなだらかにして、コギングトルクを大幅に低減することができ、その結果、埋込磁石型同期モータの振動低減や騒音低減を実現することができる。
Therefore, as shown in FIG. 5, the case of the rotor 1 of the present embodiment (solid line a in FIG. 5) is compared with the case of the conventional rotor in which the bonded
−ロータの製造方法−
次に、本実施形態に係る回転電機のロータ1の製造方法を、図6に示すフローチャートに基づいて説明する。
-Rotor manufacturing method-
Next, a method for manufacturing the rotor 1 of the rotating electrical machine according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG.
先ず、ステップS1では、中央部に形成された円形開口15aと、外周部に等間隔で形成された8つの矩形開口15bとを有する略円環状の軟磁性鋼板15をプレスで打ち抜き、かかる軟磁性鋼板15を、円形開口15a及び矩形開口15bが軸方向に連なるように積層一体化し、ロータコア5を形成する。
First, in step S1, a substantially annular soft
次のステップS2では、軟磁性材粉末17とバインダー樹脂27とを混合してコンパウンド化する。
In the next step S2, the soft
次いで、金型9を用意する。この金型9は、図7に示すように、リング状の突条部19aを有する固定型19と、中央に円柱部29aを有する有底筒状の可動型29とを備えており、突条部19aによって相対的に凹んだ部位19bに円柱部29aの先端を挿入するとともに、リング状の突条部19aに可動型29の筒部29bを外嵌合させて、固定型19と可動型29とを組み合わせることにより、その内部に略円筒形状のキャビティ9aが形成されるようになっている。また、固定型19のリング状の突条部19aの外周部には、ゲート部13が8つ貫通形成されており、これら8本のゲート部13は、コンパウンド化された軟磁性材粉末17及びバインダー樹脂27を射出するための射出ユニット23とそれぞれ繋がっている。
Next, a
そうして、ステップS3で、円柱部29aをロータコア5の中央貫通孔5aに差し込んで、金型9を型締めすることにより、ロータコア5を金型9に形成されたキャビティ9a内に設置する(設置工程)。これにより、キャビティ9a内に設置されたロータコア5の周りには、8本のゲート部13が臨む、リング状の空間9bが形成される。
In step S3, the
次のステップS4では、図8に示すように、金型9の外側で、且つ、キャビティ9a内に設置されたロータコア5の各貫通孔5bと径方向に対向する位置に、8つの配向用電磁石25を配置する。そうして、軟磁性リング部材7における、相隣合う永久磁石11間に対応する部位で、ロータシャフト3の略中心に向かって突出する円弧と平行な配向磁場を、8つの配向用電磁石25から印加しながら、ステップS2でコンパウンド化された材料をゲート部13からキャビティ9a内に射出して、ロータコア5の外周面を覆うように、軟磁性リング部材7を成型する。なお、図8では、図を見易くするために、金型9を図示省略している。
In the next step S4, as shown in FIG. 8, eight orienting electromagnets are positioned outside the
また、磁場配向射出成形における成形条件は、バインダー樹脂27がポリアミドの場合には、シリンダー温度が220〜270(℃)、金型温度が50〜100(℃)、射出圧力が120〜170(MPa)、配向磁場が5〜15(kOe)であることが望ましく、また、バインダー樹脂27がポリフェニレンサルファイドの場合には、シリンダー温度が270〜340(℃)、金型温度が120〜150(℃)、射出圧力が130〜180(MPa)、配向磁場が5〜15(kOe)であることが望ましい。
The molding conditions in the magnetic field orientation injection molding are as follows. When the
軟磁性材粉末17がバインダー樹脂27によって接着されると、ステップS5において、可動型29を固定型19から離間させて金型9を型開きし、ロータコア5及びこれに接着された軟磁性リング部材7を金型9から脱型する。
When the soft
次のステップS6では、ロータコア5に形成された中央貫通孔5aにロータシャフト3を挿通固定し、次のステップS7では、着磁された8つの永久磁石11を、径方向外側にN極とS極が交互に並ぶように8つの貫通孔5bに挿通固定する。
In the next step S6, the
以上により、その長軸が、相隣合う永久磁石11の間に対応する部位でロータシャフト3の略中心に向かって突出する円弧に沿うように配向された軟磁性材粉末17を含む軟磁性リング部材7によって、ロータコア5の外周面が覆われた埋込磁石型同期モータのロータ1を、磁場配向射出成形を用いた簡単な方法で製造することができる。
As described above, the soft magnetic ring including the soft
−効果−
本実施形態によれば、軟磁性材粉末17が、その長軸がロータシャフト3の略中心に向かって突出する円弧に沿うように配向されていることから、換言すると、あたかもボンド磁石において極異方性着磁された磁石粉末の如く配向されていることから、ロータコア5の外周面に磁気異方性が付与されて、ロータコア5の外周面における磁束密度波形を正弦波に近づく。これにより、ロータ1とステータとの間のエアギャップ磁束密度の急峻な変化を抑制して、コギングトルクを低減することができる。
-Effect-
According to the present embodiment, the soft
(その他の実施形態)
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments, and can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof.
上記実施形態では、磁場配向射出成形の際に、ロータコア5と軟磁性リング部材7とを一体化するようにしたが、これに限らず、例えば、ロータコア5と軟磁性リング部材7とを別々に製造し、図9に示すように、ロータコア5を軟磁性リング部材7に挿入して、ロータコア5の外周面と軟磁性リング部材7の内周面とを接着剤等を用いて接合してもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、バインダー樹脂27としてポリアミド、ポリフェニレンサルファイドを、また、軟磁性材粉末17として純鉄、鉄シリコン、パーマロイ、また、永久磁石11としてNd焼結磁石、フェライトを挙げたが、これらは例示であり、他のバインダー樹脂、軟磁性材粉末及び永久磁石を用いてもよい。
In the above embodiment, polyamide and polyphenylene sulfide are used as the
さらに、上記実施形態では、軟磁性材粉末17の磁気特性を、結晶磁気異方性に依らず形状磁気異方性に依存するようにしたが、これに限らず、形状磁気異方性に依らず結晶磁気異方性に依存するようにしても、換言すると、軟磁性材粉末17における磁化の方向が向きやすい軸を、狭義の磁化容易軸と一致させるようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the magnetic properties of the soft
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 As described above, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
以上説明したように、本発明は、回転中心となる回転軸部材と、その外側に設けられる略円筒形状のロータコアと、を備え、当該ロータコアの外周部に複数の永久磁石が略等間隔で配設された回転電機のロータ等について有用である。 As described above, the present invention includes a rotating shaft member serving as a rotation center and a substantially cylindrical rotor core provided on the outer side thereof, and a plurality of permanent magnets are arranged at substantially equal intervals on the outer periphery of the rotor core. This is useful for a rotor of a rotating electrical machine provided.
1 ロータ
3 ロータシャフト(回転軸部材)
5 ロータコア
7 軟磁性リング部材
11 永久磁石
15 軟磁性鋼板
17 軟磁性材粉末
27 バインダー樹脂(樹脂材)
1
5
Claims (3)
上記ロータコアの外周面を覆う、磁化容易軸を有する軟磁性材粉末と樹脂材とを含む軟磁性リング部材をさらに備え、
上記各軟磁性材粉末は、上記ロータコアの外周面における磁束密度波形を正弦波に近づけるべく、その磁化容易軸が、上記軟磁性リング部材における、上記複数の永久磁石のうち相隣合う永久磁石間に対応する部位で、上記回転軸部材の略中心に向かって突出する円弧に沿うように配向された状態で上記樹脂材により接着されていることを特徴とする回転電機のロータ構造。 A rotation shaft member serving as a rotation center, and a substantially cylindrical rotor core provided on the outer side of the rotation shaft member and having a substantially annular soft magnetic steel plate laminated in the axial direction of the rotation shaft member. A rotor structure of a rotating electrical machine in which a plurality of permanent magnets extending in the axial direction of the rotary shaft member are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the rotor core on the outer peripheral portion,
A soft magnetic ring member including a soft magnetic material powder having a magnetization easy axis and a resin material covering the outer peripheral surface of the rotor core;
Each soft magnetic material powder has an easy magnetization axis between adjacent permanent magnets among the plurality of permanent magnets in the soft magnetic ring member so that the magnetic flux density waveform on the outer peripheral surface of the rotor core approaches a sine wave. A rotor structure of a rotating electrical machine, wherein the resin material is bonded in a state where the resin material is oriented along a circular arc protruding toward a substantially center of the rotating shaft member .
上記ロータコアの外周面を覆う、磁化容易軸を有する軟磁性材粉末と樹脂材とを含む軟磁性リング部材をさらに備え、
上記各軟磁性材粉末は、その磁化容易軸が、上記軟磁性リング部材における、上記複数の永久磁石のうち相隣合う永久磁石間に対応する部位で、上記回転軸部材の略中心に向かって突出する円弧に沿うように配向された状態で上記樹脂材により接着されていることを特徴とする回転電機のロータ構造。 A rotation shaft member serving as a rotation center, and a substantially cylindrical rotor core provided on the outer side of the rotation shaft member and having a substantially annular soft magnetic steel plate laminated in the axial direction of the rotation shaft member. A rotor structure of a rotating electrical machine in which a plurality of permanent magnets extending in the axial direction of the rotary shaft member are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the rotor core on the outer peripheral portion,
A soft magnetic ring member including a soft magnetic material powder having a magnetization easy axis and a resin material covering the outer peripheral surface of the rotor core;
Each of the soft magnetic material powders has an easy magnetization axis at a portion of the soft magnetic ring member corresponding to the adjacent permanent magnets of the plurality of permanent magnets, toward the approximate center of the rotating shaft member. A rotor structure of a rotating electrical machine, wherein the rotor is bonded by the resin material in a state of being oriented along a protruding arc.
上記各軟磁性材粉末は、長径と短径とを有していて、長径方向が磁化容易軸と一致していることを特徴とする回転電機のロータ構造。 In the rotor structure of the rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
Each of the soft magnetic material powders has a major axis and a minor axis, and a major axis direction coincides with an easy magnetization axis.
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