JP6047946B2 - Field element and rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、界磁子および回転電機に関する。 The present invention relates to a field element and a rotating electric machine.
回転子の内部に永久磁石が設けられるIPM(Interior-Permanent-Magnet)モータにおいて、希土類磁石に比して残留磁束密度が低い磁石(例えばフェライト磁石)が採用され得る。このような磁石は安価なためである。このようなモータとして、例えば特許文献1に記載のモータを採用することができる。特許文献1では磁石を例えばV次形状に形成している。
In an IPM (Interior-Permanent-Magnet) motor in which a permanent magnet is provided inside a rotor, a magnet (for example, a ferrite magnet) having a lower residual magnetic flux density than a rare earth magnet can be employed. This is because such a magnet is inexpensive. As such a motor, for example, a motor described in
また特許文献1においては、磁石の周方向の両側にフラックスバリアを設けている。これによって磁石の相互間の磁気的な短絡を防止している。
In
また本発明に関連する技術として特許文献2〜5が開示されている。
しかしながら特許文献1〜5では、減磁を抑制するという観点でフラックスバリアの形状について十分に考慮されていないため、減磁の抑制についても不十分であった。 However, in patent documents 1-5, since the shape of the flux barrier is not fully considered from a viewpoint of suppressing demagnetization, it was inadequate also about suppression of demagnetization.
そこで、本発明は減磁をより適切に低減できる界磁子を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a field element that can reduce demagnetization more appropriately.
本発明にかかる界磁子の第1の態様は、回転軸(P)を中心とした周方向に並んで設けられ、前記回転軸とは反対側に交互に異なる磁極を呈する複数の永久磁石(2)と、前記永久磁石が埋設される界磁子コア(1)と、前記界磁子コアに設けられる非磁性体(3)とを備える界磁子であって、前記回転軸に平行な軸方向から見て前記永久磁石の各々は、前記回転軸側に凸となる形状を有し、前記周方向の端部において平坦部分を有する一対の磁石側面(23)と、前記回転軸とは反対側および前記回転軸側にそれぞれ位置し前記磁石側面によって互いに連結される第1磁石表面(21)及び第2磁石表面(22)とを有し、前記軸方向から見て前記非磁性体(3)は、一の前記永久磁石の一の前記磁石側面側から前記界磁子コアの外周面に向って延在し、前記磁極の極中心側および極間側にそれぞれ位置し、前記非磁性体の外縁を形成する第1非磁性表面(31)及び第2非磁性表面(32)を有し、前記軸方向から見て、(i)前記一の前記磁石側面(23)と前記第2磁石表面(22)とが成す第1角部(2b)と、前記第1非磁性表面(31)との間の最小距離(b1)は、前記第1角部(2b)と、前記一の前記磁石側面と前記第1磁石表面(21)とが成す第2角部(2a)との間の端部距離(a)以上であり、(ii)前記第2非磁性表面(32)と前記第2角部(2a)との間の最小距離(b2)は前記端部距離(a)以上であり、(iii)前記非磁性体の前記周方向における最小幅(c)は、前記非磁性体側における前記一の前記永久磁石の最小幅(a')よりも小さい、という関係を有する。 A first aspect of the field element according to the present invention is provided with a plurality of permanent magnets that are provided side by side in the circumferential direction around the rotation axis (P) and that alternately have different magnetic poles on the opposite side of the rotation axis. 2), a field element core (1) in which the permanent magnet is embedded, and a nonmagnetic material (3) provided in the field element core, the field element being parallel to the rotation axis Each of the permanent magnets as viewed from the axial direction has a shape that protrudes toward the rotating shaft, and a pair of magnet side surfaces (23) having a flat portion at the end in the circumferential direction, and the rotating shaft The first magnet surface (21) and the second magnet surface (22) which are located on the opposite side and the rotating shaft side and are connected to each other by the magnet side surfaces, and the non-magnetic material ( 3) extends from the magnet side surface of one of the permanent magnets toward the outer peripheral surface of the field element core, The first non-magnetic surface (31) and the second non-magnetic surface (32), which are respectively located on the inter-polar side and form the outer edge of the non-magnetic material, and when viewed from the axial direction, The minimum distance (b1) between the first corner (2b) formed by the magnet side surface (23) and the second magnet surface (22) and the first nonmagnetic surface (31) is It is not less than the end distance (a) between the one corner (2b) and the second corner (2a) formed by the one magnet side surface and the first magnet surface (21) , and (ii) the second minimum distance between the second corner and the non-magnetic surface (32) (2a) (b2 ) is at said end distance (a) above, (iii) the non-magnetic member before distichum A minimum width (c) in the direction is smaller than a minimum width (a ′) of the one permanent magnet on the non-magnetic material side.
本発明にかかる界磁子の第2の態様は、第1の態様にかかる界磁子であって、前記第1非磁性表面(31)は前記極中心側に膨らむ湾曲形状を有する。 A second aspect of the field element according to the present invention is the field element according to the first aspect, wherein the first nonmagnetic surface (31) has a curved shape that swells toward the pole center.
本発明にかかる界磁子の第3の態様は、第1又は第2の態様にかかる界磁子であって、前記第2非磁性表面(32)は、前記外周面に近づくにしたがって、前記周方向において前記極中心に近づく。 A third aspect of the field element according to the present invention is the field element according to the first or second aspect, wherein the second nonmagnetic surface (32) approaches the outer peripheral surface as It approaches the pole center in the circumferential direction.
本発明にかかる界磁子の第4の態様は、第1から第3のいずれか一つの態様にかかる界磁子であって、前記永久磁石(2)と前記非磁性体(3)とは二色成形により一体形成される。 A field element according to a fourth aspect of the present invention is a field element according to any one of the first to third aspects, wherein the permanent magnet (2) and the non-magnetic body (3) are It is integrally formed by two-color molding.
本発明にかかる界磁子の第1の態様によれば、第1角部及び第2角部側の永久磁石の端を通る減磁磁束を低減できる。したがって永久磁石の減磁耐力を向上できる。 According to a first state like according field element of the present invention, it is possible to reduce the demagnetization flux passing through the ends of the permanent magnets of the first corner and the second corner side. Therefore, the demagnetization resistance of the permanent magnet can be improved.
本発明にかかる界磁子の第2の態様によれば、湾曲形状には角部が生じないので応力を低減できる。 According to the 2nd aspect of the field element concerning this invention, since a corner | angular part does not arise in a curved shape, stress can be reduced.
本発明にかかる界磁子の第3の態様によれば、第1周方向における永久磁石の間の磁路幅(第1周方向における非磁性体同士の間隔)を増大することができ、この磁路によるq軸インダクタンスを増大することができる。 According to the third aspect of the field element of the present invention, it is possible to increase the magnetic path width between the permanent magnets in the first circumferential direction (the interval between the nonmagnetic materials in the first circumferential direction). The q-axis inductance due to the magnetic path can be increased.
本発明にかかる界磁子の第4の態様によれば、永久磁石と非磁性体とが一体となるので、永久磁石の周方向における移動(振動)を抑制することができる。 According to the 4th aspect of the field element concerning this invention, since a permanent magnet and a nonmagnetic material are united, the movement (vibration) in the circumferential direction of a permanent magnet can be suppressed.
第1の実施の形態.
図1に例示するように、本界磁子5は界磁子用コア1と複数の永久磁石2と非磁性体3とを備えている。なお以下では、回転軸Pを中心とした周方向及び径方向をそれぞれ単に周方向及び径方向と呼び、回転軸Pに平行な方向を軸方向と呼ぶ。
First embodiment.
As illustrated in FIG. 1, the
永久磁石2は周方向に沿って並んで配置される。これらの永久磁石2のうち周方向で隣り合う二者は、互いに異なる極性の磁極面を回転軸Pとは反対側に向けて設けられる。言い換えれば、複数の永久磁石2は周方向で交互に異なる磁極を回転軸Pとは反対側に呈する。例えば紙面右上及び右下の永久磁石2が回転軸Pとは反対側にN極の磁極を呈し、紙面左上及び左下の永久磁石2が回転軸Pとは反対側にS極の磁極を呈する。
The
各永久磁石2は回転軸P側に凸となる形状を有している。図1の例示では、各永久磁石2は例えば自身に対して回転軸Pとは反対側に位置する中心点Qを中心とした円弧に沿う形状を有している。このような形状は、回転軸Pを中心とした円弧とは異なるという意味で逆円弧形状とも呼ばれる。また以下では、ある磁石の形状を規定する中心点Qを中心とした周方向を当該磁石について磁石周方向と呼び、中心点Qを中心とした径方向を当該磁石について磁石径方向と呼ぶ。
Each
かかる形状において、永久磁石2は一対の磁石側面23と磁石表面21,22とを有する。磁石側面23は永久磁石2の周方向における両端部においてそれぞれ平坦部分を有する。磁石表面21,22はそれぞれ回転軸Pとは反対側および回転軸P側に位置し、磁石側面23によって互いに連結される。なお磁石表面21は中心点Q側に位置し、磁石表面22は中心点Qとは反対側に位置する、とも表現できる。これらの磁石表面21,22には永久磁石2としての磁極面が形成される。
In such a shape, the
なお図1の例示では4つの永久磁石2が設けられている。つまり4極の界磁子が示されている。ただしこれに限らず、界磁子の極数は任意の偶数であればよい。また図1の例示では永久磁石2の各々が一つの磁極を形成しているものの、複数の永久磁石によって一つの磁極を形成してもよい。言い換えれば、永久磁石2の各々は複数の永久磁石に分割されていても良い。
In the illustration of FIG. 1, four
界磁子用コア1は例えば軟磁性体(例えば鉄)で形成され、例えば回転軸Pを中心とした円柱形状を有する。上述の永久磁石2はこの界磁子用コア1に埋設される。例えば界磁子用コア1には格納孔が設けられ、この格納孔に永久磁石2が格納される。永久磁石2が格納されることで、界磁子用コア1の外周面10には周方向で交互に異なる磁極面が形成される。
The
図1の例示では、界磁子用コア1には回転軸Pを含む領域にシャフト貫挿孔11が設けられている。このシャフト貫挿孔11には不図示のシャフトが挿入される。当該シャフトと界磁子用コア1とは例えば圧入などにより互いに固定される。なおシャフト貫挿孔11は必須の要件ではない。例えば回転軸Pに沿う軸方向における界磁子5の両端に端板を設け、この端板にシャフトを取り付ける場合には、シャフト貫挿孔11は不要である。
In the illustration of FIG. 1, the
このような界磁子5に対して、より具体的には外周面に対してエアギャップを介して対面するように電機子(不図示)を配置することで、回転電機を実現することができる。電機子は界磁子へと回転磁界を印加し、この回転磁界に応じて電機子と界磁子とが相対的に回転する。図1の例示では界磁子は回転子として機能する。
More specifically, a rotating electric machine can be realized by disposing an armature (not shown) with respect to such a
非磁性体3は界磁子用コア1に設けられ、永久磁石2の磁石側面23側から界磁子用コア1の外周面10に向って延在する。例えば非磁性体3は一の永久磁石2についての磁石周方向において、当該一の永久磁石2の磁石側面23と対面する位置に設けられる。この非磁性体3によって、周方向で隣り合う永久磁石2の磁気的な短絡、及び一の永久磁石2における磁石表面21,22の磁気的な短絡を抑制できる。
The
このような非磁性体3は、例えば界磁子用コア1に形成された非磁性格納孔に格納される。また非磁性体3は任意の非磁性体であってよく、例えば空気であってもよい。非磁性体3が空気である場合は非磁性格納孔自体が非磁性体3に相当する。
Such a
図1の例示では、非磁性体3よりも外周側で界磁子用コア1の一部としての連結部15が存在する。連結部15は永久磁石2及び非磁性体3よりも外周側のコアと内周側のコアとを連結する。これによって界磁子用コア1の強度を向上することができる。なお連結部15は、回転軸Pを中心として径方向における幅が薄い薄肉部によって形成されることが望ましい。言い換えれば、連結部15は容易に磁気飽和する薄肉部によって形成されることが望ましい。これによって永久磁石2が連結部15を介して磁気的に短絡することを防止できる。
In the illustration of FIG. 1, there is a connecting
図1の例示では非磁性体3と永久磁石2とは互いに接しているものの、これらが磁石周方向において互いに離間していても良い。例えば非磁性体3と永久磁石2との間に界磁子用コア1の一部が介在していてもよい。これによって界磁子用コア1の強度を向上することができる。なおこの一部は、磁石周方向における幅が薄く容易に磁石飽和する薄肉部によって形成されることが望ましい。これによって、磁石表面21,22の当該一部を介した短絡を防止できる。
In the illustration of FIG. 1, the
以下、図2を参照して、回転軸Pに垂直な断面における非磁性体3の形状について詳述する。図2の例示では、図示を容易にするために界磁子5のうち非磁性体3の一つに相当する領域のみが示される。他の図面においても適宜に当該部分のみが示される。
Hereinafter, with reference to FIG. 2, the shape of the
ここでは特に、非磁性体3の外縁を形成する非磁性表面31,32について述べる。非磁性表面31は非磁性体3の極中心側に位置する表面であり、非磁性表面32は非磁性体3の極間側に位置する表面である。なおここでいう極中心とは、当該非磁性体3に対応する永久磁石2によって形成される界磁子用コア1の磁極の周方向における中心である。また極間とは当該磁極の周方向における端(つまり当該磁極と、これと周方向で隣り合う磁極との境界)である。
Here, the
また以下では磁石表面21と磁石側面23とがなす角部を角部2aと呼び、磁石表面22と磁石側面23とがなす角部を角部2bと呼ぶ。
Hereinafter, a corner formed by the
非磁性体3は以下の3つの関係を満たす。第1に、非磁性表面31と角部2bとの間の最小距離b1は角部2a,2bの間の距離(以下、端部距離と呼ぶ)a以上である。言い換えれば非磁性表面31は、角部2bを中心とし端部距離aを半径とする仮想円弧R1よりも極中心側(中心点Q側)に設けられる。ただし非磁性表面31は仮想円弧R1と外接していても良く、仮想円弧R1と同一形状であってもよい。
The
図2の例示では、非磁性表面31は例えば表面311,312を有している。表面312は例えば磁石表面21から外周面10へ向かって延在し、中心点Q(図1参照)を中心とした円弧に沿う形状を有する。表面311は例えば直線形状を有し、表面312の永久磁石2とは反対側の一端から外周面10へ向って延在する。図2の例示では表面311は仮想円弧R1に外接する。よって最小距離b1はこの接点と角部2bとの間の距離であり、その値は端部距離aと等しい。
In the illustration of FIG. 2, the
第2に、非磁性表面32と角部2aとの間の最小距離b2は端部距離a以上である。言い換えれば非磁性表面32は、角部2aを中心とし端部距離aを半径とする仮想円弧R2よりも極間側(中心点Qとは反対側)に設けられる。ただし非磁性表面32は仮想円弧R2に外接していても良く、仮想円弧R2と同一形状であっても良い。
Second, the minimum distance b2 between the
図2の例示では、非磁性表面32は磁石表面22から外周面10へ向かって延在し、中心点Qを中心とした円弧に沿う形状を有する。よって最小距離b2は角部2a,2bの間の距離であり、その値は端部距離aに等しい。
In the illustration of FIG. 2, the
なお図2の例示では、非磁性表面31,32は外周面10側で非磁性表面33を介して互いに連結される。非磁性表面33は仮想円弧R1,R2に対して外周面10側に位置する。
In the illustration of FIG. 2, the
第3に、非磁性体3の周方向における最小幅c(非磁性表面31,32の周方向における間の最小距離)は、磁石側面23側における永久磁石2の最小幅a’よりも小さい。
Third, the minimum width c in the circumferential direction of the nonmagnetic body 3 (the minimum distance between the
図2の例示では永久磁石2の最小幅a’は端部距離aと等しい。一方で図3の例示では端部距離aは最小幅a’よりも長い。これは、図2の例示では磁石側面23が磁石径方向に沿う平坦形状を有している(図1も参照)のに対して、図3の例示では磁石側面23が磁石径方向に沿わない平坦形状を有しているからである。
In the illustration of FIG. 2, the minimum width a 'of the
また図2,3の例示では、表面311と非磁性表面32との間の周方向における幅は外周面10に近づくにしたがって単調減少する。言い換えれば、非磁性体3は外周面10へと向かって細くなる先細り形状を有する。よって図2,3の例示では、非磁性体3の周方向における幅は外周面10側で最小値cを採る。
2 and 3, the width in the circumferential direction between the
このような非磁性体3によれば、永久磁石2の端部における減磁耐力を向上することができる。以下に詳述する。
According to such a
図4の太線矢印で示すように、逆磁界の一部は、角部2bと非磁性表面31との間の非磁性体3を通って、永久磁石2の角部2bへと印加され得る。なおここでいう逆磁界とは永久磁石2から発生する磁束と逆の方向の磁束を発生させる磁界であって、不図示の電機子によって発生させられる。このような逆磁界による磁束は永久磁石2を減磁させる要因となるので、以下ではこの磁束を減磁磁束と呼ぶ。
As indicated by a thick arrow in FIG. 4, a part of the reverse magnetic field can be applied to the
本実施の形態によれば最小距離b1は端部距離a以上であるので、例えば図4の非磁性体3’(非磁性体3’では最小距離b1が端部距離a未満となっている)に比して、この角部2bに印加される逆磁界を低減することができる。言い換えれば、角部2b側の永久磁石2の端部を流れる減磁磁束を低減できる。これは、非磁性表面31と角部2bとの間の最小距離b1を端部距離a以上とすることで、角部2b側の永久磁石2の端部を通る経路における磁気抵抗を高めることができるからである。また最小距離b1は端部距離a以上であるので、非磁性体3を経由して角部2bへと向かう減磁磁束に対する永久磁石2の減磁耐力を、角部2aを経由して角部2bへと向かう減磁磁束に対する永久磁石2の減磁耐力と同程度かそれ以上にすることができる。
According to the present embodiment, since the minimum distance b1 is equal to or greater than the end portion distance a, for example, the
また最小幅cが最小幅a’よりも狭いので、減磁磁束は永久磁石2よりも非磁性体3のうち最小幅cを有する部分へと流れやすい。なぜなら、永久磁石2の透磁率は非常に小さいので磁気抵抗としてはこれを非磁性体3と同視できるところ、最小幅cが最小幅a’よりも狭いので永久磁石2よりも優先的に当該部分へと減磁磁束が流れるのである。したがって、永久磁石2の他の箇所における減磁も招きにくい。
Further, since the minimum width c is narrower than the minimum width a ′, the demagnetizing magnetic flux tends to flow to the portion having the minimum width c in the
さらに非磁性体3によれば最小距離b2も端部距離aよりも大きい。したがって、図4の例示とは異なって、極間の外周面10側から非磁性体3を通って角部2aへと流れる減磁磁束(図4において左上から右下へと流れる破線の減磁磁束)も低減することができる。したがって、このような減磁磁束に対しても永久磁石2の角部2bのみならず角部2aの減磁を抑制することができる。
Furthermore, according to the
なおここでは、角部2bについての磁気抵抗として角部2bと非磁性表面31との間の距離を考慮し、角部2aについての磁気抵抗として角部2aと非磁性表面32との距離を考慮した。一方で、角部2bと非磁性表面32との距離については考慮する必要がなく、同様に角部2aと非磁性表面31との距離については考慮する必要がない。これは、例えば外周面10から非磁性表面32側を流れる減磁磁束が存在したとしても、この減磁磁束は角部2bには向かわずに周方向へと流れるからである(図4参照)。よって、角部2bの磁気抵抗として、角部2bと非磁性表面32との距離を考慮する必要はほとんどない。角部2aと非磁性表面31との距離についても同様である。
Here, the distance between the
このような非磁性体3を採用することで、従来(例えば非磁性体3’)に比べて減磁耐力を1〜2割向上できることが出願人によって確認された。
It has been confirmed by the applicant that the use of such a
なお図2,3の例示では、非磁性体3の非磁性表面31は外周面10に近づくにつれて極間に近づく。かかる形状によれば、界磁子用コア1において永久磁石2よりも外周面10側におけるq軸の磁路を広げることができる。
2 and 3, the
<角部>
図1〜4の例示では、磁石側面23はそれぞれ磁石表面21,22と角をなしている。しかしながら実際の製造では厳密な角は形成されずに例えば丸みおよび面取りが形成される。
<Corner>
1-4, the magnet side surface 23 forms an angle with the magnet surfaces 21 and 22, respectively. However, in actual manufacturing, for example, roundness and chamfering are formed without forming a precise corner.
図5の例示では、永久磁石2がその端部において丸められている。このような形状においては、角部2a,2bは次のように把握される。即ち角部2bは磁石表面22を延長した仮想線と磁石側面23の平坦部分に沿う仮想線とがなす角部である。磁石表面22を延長した仮想線とは、例えば磁石表面22をその曲率を維持したまま外周面10へと延在して得られる仮想線である。また角部2aは磁石表面21を延長した仮想線と磁石側面23の平坦部分に沿う仮想線とがなす角部である。磁石表面21を延長した仮想線についても同様である。
In the illustration of FIG. 5, the
図6の例示では、永久磁石2がその端部において面取りされている。具体的には側面23がその表面21,22側において屈曲している。このような形状においても角部2a,2bは図5を参照して説明したように把握される。
In the illustration of FIG. 6, the
<非磁性体>
図7に例示する非磁性体3は非磁性表面31の形状という点で図1の非磁性体3と相違する。図7の非磁性表面31は極中心側に膨らむ湾曲形状を有している。これによって例えば非磁性表面31,33によって形成される角部をより鈍角で形成できる。したがってこの角部に生じる応力を緩和できる。また非磁性表面31自体に角部が生じないので、非磁性表面31において生じる応力の集中を抑制できる。
<Non-magnetic material>
The
図8に例示する非磁性体3は非磁性表面31の形状という点で図1の非磁性体3と相違する。図8の非磁性表面31は複数の平坦部分によって形成される段差形状を有する。この段差形状において非磁性体3の周方向における幅は外周面10に近づくにつれて低減する。より詳細には非磁性表面31は表面313〜315を有する。表面313は非磁性表面33の極中心側の一端から磁石周方向に沿って永久磁石2側へと延在し、表面314に繋がる。表面314は表面313の(非磁性表面33と反対側の)端から周方向に沿って極中心側と延在し表面315へと繋がる。表面315は表面314の(表面313と反対側の)端から磁石表面21へと延在しており、磁石表面21に沿う円弧と同じ円弧に沿う。このようにして表面313〜315によって段差形状が形成されている。
The
図9に例示する非磁性体3は非磁性表面32の形状という点で図1の非磁性体3と相違する。図9の非磁性表面32は外周面10に近づくにしたがって、周方向において極中心側に近づく。図9の例示では、非磁性表面32は磁石表面22に沿う仮想円弧R3に対して極中心側に位置する。つまり図1の例示では、非磁性表面32が磁石表面22の円弧に沿うように延在し、非磁性表面31が磁石表面21の円弧に対して極間側に傾斜することで、先細り形状を形成したのに対して、図9の例示では非磁性表面32も極中心側に傾斜して先細り形状を形成する。
The
これによって非磁性体3同士の間の周方向における幅が外周面10側で広くなる。したがって極間におけるq軸磁路を増大することができる。これによってq軸インダクタンスを向上でき、ひいてはリラクタンストルクを向上できる。
Thereby, the width in the circumferential direction between the
図10に例示する非磁性体3は空気である。図1の非磁性体3と比較して、図10の非磁性体3(即ち界磁子用コア1に形成される孔)は外周面10において径方向外側に開口している。また非磁性体3と永久磁石2との間には界磁子用コア1の一部としての連結部14が介在する。連結部14によって、永久磁石2よりも外周側のコアと内周側のコアとが互いに連結される。連結部14は磁石周方向における幅が薄い薄肉部によって形成される。言い換えれば、連結部14は容易に磁気飽和する薄肉部によって形成される。これによって連結部14を介した永久磁石2の磁気的な短絡を抑制することができる。
The
なお非磁性体3は空気に限らず固体であってもよい。この場合、非磁性体3は外周面10において露出する。
The
図7〜10の非磁性体3のいずれもが上述した第1から第3の関係を満たすので、これらの非磁性体3であっても永久磁石2の端部における減磁耐力を向上することができる。
Since all of the
なお図1〜10の非磁性体3のいずれもが、外周面10側に近づくにしたがって周方向における幅が狭くなる先細り形状を有しているが、これに限らない。例えば非磁性体3の周方向における幅が、永久磁石2から外周面10へと向かうにつれて一旦は低減し、最小値を採った後に増大しても構わない。つまり、例えば砂時計の内部空間のような形状を採用しても構わない。
1 to 10 has a tapered shape in which the width in the circumferential direction becomes narrower toward the outer
<永久磁石2の周方向における固定>
例えば図2の例示では、非磁性表面32は磁石表面21の円弧に沿う表面312を有している。これは最小距離b1を端部距離a以上とするという観点で有利である。つまり、本実施の形態とは異なって非磁性体3’のように非磁性表面31が角部2aから非磁性表面33へと直線で繋がる場合、最小距離b1が端部距離aよりも短くなる(図4参照)。一方で、本実施の形態では表面312によってこの部分における最小距離をより確実に端部距離a以上にしている。同様に図2の例示では、非磁性表面32は磁石表面22に沿う円弧と同じ円弧に沿っている。これによって角部2bと非磁性表面32との間の最小距離b1をより確実に端部距離a以上にしている。
<Fixing in the circumferential direction of the
For example, in the illustration of FIG. 2, the
しかしながら、最小距離b1,b2のいずれもが端部距離aよりも長いことによって、永久磁石2側における非磁性体3の幅が永久磁石2の幅よりも広くなり得る。この場合、非磁性体3が空気で形成されていれば、永久磁石2が磁石周方向で移動しえる。このような永久磁石2の移動は回転電機の性能上好ましくない。したがってこの場合、永久磁石2の周方向における位置を固定する固定部を設けることが望ましい。
However, since both of the minimum distances b1 and b2 are longer than the end portion distance a, the width of the
このような固定部は種々の固定によって実現可能であり、本実施の形態の趣旨を逸脱しない範囲で任意の固定が採用される。例えば固定部は、磁石表面21または磁石表面22に設けられた突部または凹部と、これと嵌合して界磁子用コア1に設けられる凹部または突部とを備えていても良い。これによって、永久磁石2の周方向の位置が固定される。
Such a fixing part can be realized by various fixings, and arbitrary fixing is employed without departing from the gist of the present embodiment. For example, the fixed portion may include a protrusion or recess provided on the
また固定部は図11に示すように、界磁子用コア1に設けられる突部16であってもよい。かかる突部16は磁石周方向において磁石側面23と対面する位置に設けられ、永久磁石2の磁石周方向における移動を阻害する。なお突部16は磁石周方向における幅が薄い薄肉部によって形成される。言い換えれば、突部16は容易に磁気飽和する薄肉部によって形成される。このような突部16は磁気的には非磁性と見なすことができる。よって突部16は非磁性体3の一部と見なすことができる。
Further, as shown in FIG. 11, the fixed portion may be a
また突部16に替えて図10の連結部14が固定部として設けられても良い。これによっても永久磁石2の移動を妨げることができる。
Moreover, it replaces with the
また軸方向における界磁子5の両側に端板を設ける場合、この端板に固定部を設けても良い。例えば軸方向に延在する棒状の突起部を端板に設け、この突起部を非磁性体3に挿入する。図12を参照して、この突起部4は端板が界磁子に取り付けられた状態で磁石側面23と磁石周方向で対面する。これによって永久磁石2による磁石周方向の移動が妨げられる。なお突起部4は非磁性で設けられていることが望ましい。或いは突起部4は磁石径方向又は磁石周方向における幅が薄い薄肉部によって形成されることが望ましい。言い換えると当該突起部は容易に磁気飽和する薄肉部によって形成されることが望ましい。これによって突起部4と端板とを介して永久磁石2が磁気的に短絡することを防止できる。
Moreover, when providing an end plate on both sides of the
<二色成形>
非磁性体3と永久磁石2とを二色成形しても構わない。例えば非磁性体3を樹脂で成形し、永久磁石2をボンド磁石で成形する。より詳細には例えばまず、永久磁石2に相当する空間を有する金型に硬磁性片と樹脂との混合物を注入して射出成形することによって、ボンド磁石を形成する。続いて例えば上側の金型を取り替えて非磁性体3に相当する空間を形成し、この空間に樹脂を注入して成形する。これによって、非磁性体3と永久磁石2とを一体で成形することできる。これによって永久磁石2の周方向における移動(振動)を抑制することができる。なお永久磁石2と非磁性体3との成形順序は任意である。
<Two-color molding>
The
また界磁子用コア1と永久磁石2と非磁性体3との成形を組み合わせても良い。例えば界磁子用コア1を圧縮成形で形成した後に、永久磁石2および非磁性体3を順次に射出成形により形成してもよい。これによって非磁性体3と永久磁石2と界磁子用コア1とを一体で成形することができる。この場合、界磁子用コア1は圧粉磁心で形成される。なお界磁子用コア1と永久磁石2と非磁性体3との少なくとも二つを成形すればよく、また成形順序は任意である。
Moreover, you may combine shaping | molding of the
なお永久磁石2の形状として逆円弧形状を例示したが、これに限らない。永久磁石2は例えば回転軸P側に凸となるV字形状であってもよい。
In addition, although the reverse arc shape was illustrated as a shape of the
第2の実施の形態.
第1の実施の形態では界磁子5単体に着目して永久磁石2の端部における減磁耐力を向上した。ここでは界磁子5と電機子6とを有する回転電機に着目する。
Second embodiment.
In the first embodiment, focusing on the
図13に例示するように、電機子6は径方向においてエアギャップを介して界磁子5と対面する。なお図13においては電機子6のうち一つのティースのみが例示される。実際には、電機子6は複数のティースとバックヨークと巻線とを備える。複数のティースは回転軸P(図1等参照)を中心として放射状に配置される。バックヨークは複数のティースの界磁子5とは反対側の一端を磁気的に連結する。巻線は例えば集中巻によりティースに巻回される。
As illustrated in FIG. 13, the
永久磁石2に印加される逆磁界はこの電機子6によって発生する。よって図13に例示するように、角部2b側の永久磁石2の端を通る減磁磁束の経路には、非磁性体3のみならず非磁性のエアギャップgが介在する。したがって、最小距離b1とエアギャップgとの和を、この経路における磁気抵抗と見なすことができる。
A reverse magnetic field applied to the
したがって最小距離b1とエアギャップgの和を端部距離a以上とし、同様に最小距離b2とエアギャップgとの和を端部距離a以上としてもよい。また第1の実施の形態と同様に周方向における非磁性表面31,32の間の最小幅cは非磁性体3側における磁石表面21,22の間の最小幅a’よりも小さい。
Therefore, the sum of the minimum distance b1 and the air gap g may be equal to or greater than the end distance a, and similarly, the sum of the minimum distance b2 and the air gap g may be equal to or greater than the end distance a. Similarly to the first embodiment, the minimum width c between the
このような非磁性体3によっても、永久磁石2の端部の減磁耐力を向上することができる。なお非磁性体3の具体的な形状については第1の実施の形態と同様であるので、繰り返しの説明を避ける。
Such a
1 界磁子用コア
2 永久磁石
3 非磁性体
21,22 磁石表面
23 磁石側面
31,32 非磁性表面
a 端部距離
a’ 最小幅
b1,b2 最小距離
c 最小幅
P 回転軸
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記永久磁石が埋設される界磁子コア(1)と、
前記界磁子コアに設けられる非磁性体(3)と
を備える界磁子であって、
前記回転軸に平行な軸方向から見て前記永久磁石の各々は、
前記回転軸側に凸となる形状を有し、
前記周方向の端部において平坦部分を有する一対の磁石側面(23)と、
前記回転軸とは反対側および前記回転軸側にそれぞれ位置し前記磁石側面によって互いに連結される第1磁石表面(21)及び第2磁石表面(22)と
を有し、
前記軸方向から見て前記非磁性体(3)は、
一の前記永久磁石の一の前記磁石側面側から前記界磁子コアの外周面に向って延在し、
前記磁極の極中心側および極間側にそれぞれ位置し、前記非磁性体の外縁を形成する第1非磁性表面(31)及び第2非磁性表面(32)
を有し、
前記軸方向から見て、
(i)前記一の前記磁石側面(23)と前記第2磁石表面(22)とが成す第1角部(2b)と、前記第1非磁性表面(31)との間の最小距離(b1)は、前記第1角部(2b)と、前記一の前記磁石側面と前記第1磁石表面(21)とが成す第2角部(2a)との間の端部距離(a)以上であり、
(ii)前記第2非磁性表面(32)と前記第2角部(2a)との間の最小距離(b2)は前記端部距離(a)以上であり、
(iii)前記非磁性体の前記周方向における最小幅(c)は、前記非磁性体側における前記一の前記永久磁石の最小幅(a')よりも小さい、
という関係を有する、界磁子。 A plurality of permanent magnets (2) provided side by side in the circumferential direction around the rotation axis (P) and presenting different magnetic poles alternately on the opposite side of the rotation axis,
A field element core (1) in which the permanent magnet is embedded;
A field element comprising a non-magnetic material (3) provided in the field element core,
Each of the permanent magnets when viewed from an axial direction parallel to the rotation axis,
Having a shape that protrudes toward the rotating shaft;
A pair of magnet side surfaces (23) having a flat portion at the circumferential end, and
A first magnet surface (21) and a second magnet surface (22) which are respectively located on the opposite side of the rotating shaft and on the rotating shaft side and connected to each other by the magnet side surfaces;
The non-magnetic material (3) viewed from the axial direction is
Extending from one magnet side surface of one of the permanent magnets toward the outer peripheral surface of the field element core,
A first non-magnetic surface (31) and a second non-magnetic surface (32) which are located on the pole center side and the pole-pole side of the magnetic pole and form the outer edge of the non-magnetic material, respectively.
Have
Seen from the axial direction,
(i) The minimum distance (b1) between the first corner (2b) formed by the one magnet side surface (23) and the second magnet surface (22) and the first nonmagnetic surface (31) ) Is equal to or greater than the end distance (a) between the first corner (2b) and the second corner (2a) formed by the one magnet side surface and the first magnet surface (21). Yes,
(ii) The minimum distance (b2) between the second nonmagnetic surface (32) and the second corner (2a) is not less than the end distance (a);
(iii) the minimum width in the front distichum direction of the non-magnetic material (c), the smaller than the one of the minimum width of the permanent magnet in the non-magnetic side (a '),
A field element that has the relationship
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