JP6127893B2 - Rotor for rotating electrical machines - Google Patents

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Description

本発明は、複数の磁石孔を有するロータコアと、各磁石孔に複数に分割配置されている永久磁石とを含む回転電機用ロータに関する。   The present invention relates to a rotor for a rotating electrical machine including a rotor core having a plurality of magnet holes and a permanent magnet divided into a plurality of magnet holes.
従来から回転電機用ロータにおいて、ロータコアの磁石孔に挿入される永久磁石を複数に分割して配置する構成が知られている。この構成では、ロータの回転時にステータから作用する磁束の変動が生じる場合でも、永久磁石における渦電流損を抑制できる場合がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a rotor for a rotating electrical machine, a configuration is known in which a permanent magnet inserted into a magnet hole of a rotor core is divided into a plurality of parts. In this configuration, even when the magnetic flux acting from the stator varies during rotation of the rotor, eddy current loss in the permanent magnet may be suppressed.
特許文献1には、磁石孔のそれぞれに2つの磁石が挿入された回転電機用ロータであって、それぞれの磁石の間に樹脂が注入されることにより2つの磁石の接触を抑制する構成が記載されている。磁石間の接触が抑制されることによって渦電流損の抑制が期待される。   Patent Document 1 describes a rotor for a rotating electrical machine in which two magnets are inserted into each of magnet holes, and a structure that suppresses contact between the two magnets by injecting resin between the magnets. Has been. Suppression of eddy current loss is expected by suppressing contact between magnets.
特許文献2には、回転電機用ロータにおいて、磁石孔に複数の磁石が挿入され、各磁石の間に発砲樹脂シートまたは弾性シートが挟み込まれた構成が記載されている。   Patent Document 2 describes a configuration in which a plurality of magnets are inserted into magnet holes in a rotor for a rotating electrical machine, and a foamed resin sheet or an elastic sheet is sandwiched between the magnets.
特開2013−165625号公報JP 2013-165625 A 特開2010−141989号公報JP 2010-141989
磁石孔に配置される複数の磁石間の接触が抑制される場合でも、各磁石がロータコアを介して電気的に導通する場合には、各磁石に生じる渦電流が短絡して渦電流損が大きくなる場合がある。特許文献1に記載された構成において、各磁石を樹脂で覆う場合、使用樹脂量が多くなるので製造コストが高くなる要因となる。一方、磁石孔に分割して配置された各磁石の表面全体に絶縁皮膜を設ける場合には、皮膜量が多くなるのでコストが増大する要因となる。特許文献2には、このような課題を解決する手段は開示されていない。   Even when contact between a plurality of magnets arranged in the magnet hole is suppressed, if each magnet is electrically connected via the rotor core, the eddy current generated in each magnet is short-circuited, resulting in a large eddy current loss. There is a case. In the configuration described in Patent Document 1, when each magnet is covered with a resin, the amount of resin used increases, which is a factor that increases the manufacturing cost. On the other hand, when an insulating film is provided on the entire surface of each magnet arranged by being divided into magnet holes, the amount of the film increases, resulting in an increase in cost. Patent Document 2 does not disclose means for solving such a problem.
本発明の目的は、低コストで磁石における渦電流損を抑制できる回転電機用ロータを提供することである。   The objective of this invention is providing the rotor for rotary electric machines which can suppress the eddy current loss in a magnet at low cost.
本発明に係る回転電機用ロータは、周方向複数個所に軸方向に延伸するように設けられた磁石孔を有するロータコアと、前記各磁石孔に、複数に分割配置された永久磁石と、を備え、前記各磁石孔内の複数の前記永久磁石は、少なくとも前記ロータコアに接触するコア接触面に設けられた絶縁皮膜を有する皮膜付磁石と、前記絶縁皮膜が存在しない皮膜なし磁石とを含み、前記皮膜付磁石は、前記コア接触面のみに設けられた前記絶縁皮膜を有する
Rotating electric machine rotor according to the present invention includes: a rotor core having a magnet hole provided to extend in the axial direction in the circumferential direction a plurality of locations, wherein each magnet hole, and permanent magnets distributed in a plurality, the A plurality of the permanent magnets in each of the magnet holes include at least a coated magnet having an insulating film provided on a core contact surface that contacts the rotor core, and a non-coated magnet without the insulating film ; The film-coated magnet has the insulating film provided only on the core contact surface .
本発明に係る回転電機用ロータによれば、低コストで磁石における渦電流損を抑制できる。   The rotor for a rotating electrical machine according to the present invention can suppress eddy current loss in a magnet at low cost.
本発明に係る実施形態の回転電機用ロータを含む回転電機の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the rotary electric machine containing the rotor for rotary electric machines of embodiment which concerns on this invention. 図1のA−A断面の拡大図である。It is an enlarged view of the AA cross section of FIG. 図2から2組の永久磁石を取り出して渦電流経路を示す図である。It is a figure which takes out 2 sets of permanent magnets from FIG. 2, and shows an eddy current path | route. 比較例における図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 in a comparative example. 比較例における図3に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 3 in a comparative example. 本発明に係る実施形態の回転電機用ロータの別例を示している図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 which shows the other example of the rotor for rotary electric machines of embodiment which concerns on this invention.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態を説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。以下では、回転電機を構成するステータコアとロータコアとを、それぞれ電磁鋼板を積層して形成されるものとして説明するが、これは例示であって、電磁鋼板以外の板材を積層したものでもよい。また、これ以外のステータコア及びロータコアであってもよい。例えば、板材の積層型ではなく、鋼材を加工した一体型コアでも、磁性粉末の圧粉体により形成されるコアでもよい。また、ステータコア及びロータコアは、周方向に分割される複数の要素を環状に連結してなる分割型コアとしてもよい。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specification, and the like. Hereinafter, the stator core and the rotor core constituting the rotating electrical machine will be described as being formed by laminating electromagnetic steel plates, but this is an example, and a laminate of plate materials other than the electromagnetic steel plates may be used. Other stator cores and rotor cores may be used. For example, instead of a laminated type of plate materials, an integrated core obtained by processing a steel material or a core formed by a green powder compact may be used. In addition, the stator core and the rotor core may be a split core formed by annularly connecting a plurality of elements that are split in the circumferential direction.
以下において複数の実施形態や、変形例などが含まれる場合、それらを適宜組み合わせて実施することができる。以下ではすべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。   In the following, when a plurality of embodiments and modified examples are included, they can be implemented by appropriately combining them. In the following description, similar elements are denoted by the same reference numerals in all drawings.
本実施形態の回転電機用ロータ(以下、単に「ロータ」という。)12を含む回転電機10は、例えばハイブリッド車両を駆動するモータとして、または、発電機として、または、その両方の機能を有するモータジェネレータとして用いられる。回転電機10は、ハイブリッド車両以外の電気自動車または燃料電池車の走行モータとして用いることもできる。   A rotating electrical machine 10 including a rotor for a rotating electrical machine (hereinafter simply referred to as “rotor”) 12 of the present embodiment is a motor having a function of, for example, a motor for driving a hybrid vehicle, a generator, or both. Used as a generator. The rotating electrical machine 10 can also be used as a travel motor for electric vehicles other than hybrid vehicles or fuel cell vehicles.
図1は、ロータ12を含む回転電機10の概略断面図である。図2は、図1のA−A断面の拡大図である。回転電機10は、例えば、3相交流電流で駆動する永久磁石付の同期電動機であり、図示しないモータケースの内側に固定されたステータ14と、ステータ14と所定の空隙をあけて径方向内側に対向配置され、ステータ14に対し回転可能なロータ12とを備える。なお、「径方向」は、ロータ12の回転中心軸に対し直交する放射方向である。「軸方向」は、ロータ12の回転中心軸に平行な方向であり、「周方向」は、ロータ12の回転中心軸を中心として描かれる円形に沿う方向である。ロータ12は、回転軸16に固定され回転軸16と一体に回転する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a rotating electrical machine 10 that includes a rotor 12. FIG. 2 is an enlarged view of the AA cross section of FIG. The rotating electrical machine 10 is, for example, a synchronous motor with a permanent magnet that is driven by a three-phase alternating current. The stator 14 is fixed to the inside of a motor case (not shown), and the stator 14 is radially inward with a predetermined gap. The rotor 12 is disposed so as to face the stator 14 and is rotatable with respect to the stator 14. The “radial direction” is a radial direction orthogonal to the rotation center axis of the rotor 12. The “axial direction” is a direction parallel to the rotation center axis of the rotor 12, and the “circumferential direction” is a direction along a circle drawn around the rotation center axis of the rotor 12. The rotor 12 is fixed to the rotating shaft 16 and rotates integrally with the rotating shaft 16.
ステータ14は、ステータコア18と、ステータコア18の周方向複数個所の等間隔位置に配置されたティース19と、各ティース19に巻かれた複数相(より具体的にはu相、v相、w相の3相)のステータ巻線20とを含む。具体的には、ステータコア18の内周面には、径方向内側へ(ロータ12へ向けて)突出する複数のティース19がステータ14の周方向に沿って互いに間隔をおいて配列されている。各ティース19間にスロット22(図2)が形成される。ステータコア18及び複数のティース19は、電磁鋼板を複数積層した積層体により、一体に形成されている。   The stator 14 includes a stator core 18, teeth 19 arranged at a plurality of equally spaced positions in the circumferential direction of the stator core 18, and a plurality of phases wound around each tooth 19 (more specifically, u phase, v phase, w phase). 3 phase) stator winding 20. Specifically, a plurality of teeth 19 protruding radially inward (toward the rotor 12) are arranged on the inner peripheral surface of the stator core 18 at intervals from each other along the circumferential direction of the stator 14. Slots 22 (FIG. 2) are formed between the teeth 19. The stator core 18 and the plurality of teeth 19 are integrally formed by a laminated body in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated.
各相のステータ巻線20は、スロット22を通ってティース19に集中巻または分布巻で巻装されている。このようにティース19にステータ巻線20が巻装されることでステータ磁極が構成される。そして、複数相のステータ巻線20に複数相の交流電流が流れることによって、周方向に複数配置されたティース19が磁化し、周方向に回転する回転磁界がステータ14に生成される。ティース19に形成された回転磁界は、その先端面からロータ12に作用する。   The stator winding 20 of each phase is wound around the teeth 19 through the slots 22 in a concentrated winding or a distributed winding. In this way, the stator magnetic pole is formed by winding the stator winding 20 around the teeth 19. When a plurality of phases of alternating current flow through the plurality of stator windings 20, a plurality of teeth 19 arranged in the circumferential direction are magnetized, and a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction is generated in the stator 14. The rotating magnetic field formed on the teeth 19 acts on the rotor 12 from the tip surface.
ロータ12は、円筒状のロータヨークであるロータコア24と、ロータコア24の周方向の等間隔複数個所に配置された磁極26とを含む。ロータコア24は、電磁鋼板を軸方向に複数積層した積層体により一体に形成されている。各磁極26は、断面V字形に配置された永久磁石である後述の2組の皮膜なし磁石28及び皮膜付磁石30を含んで形成される。ロータコア24及び複数の磁石28,30は後で詳しく説明する。   The rotor 12 includes a rotor core 24 that is a cylindrical rotor yoke, and magnetic poles 26 that are arranged at a plurality of equally spaced locations in the circumferential direction of the rotor core 24. The rotor core 24 is integrally formed by a laminated body in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction. Each magnetic pole 26 is formed including two sets of non-coated magnets 28 and a coated magnet 30 described later, which are permanent magnets arranged in a V-shaped cross section. The rotor core 24 and the plurality of magnets 28 and 30 will be described in detail later.
回転軸16は、モータケースに軸受(図示せず)により回転可能に支持される。ロータ12は、回転軸16の軸方向中間部の外径側に固定され、ステータ14の径方向内側に空隙を介して対向配置される。   The rotating shaft 16 is rotatably supported by a motor case by a bearing (not shown). The rotor 12 is fixed to the outer diameter side of the intermediate portion in the axial direction of the rotating shaft 16 and is disposed opposite to the inner side of the stator 14 in the radial direction with a gap.
ロータコア24は、周方向複数個所において、軸方向に延伸して、かつ、貫通するように設けられた磁石孔32(図2)を含んでいる。複数の磁石孔32は、2つを1組としてロータコア24の周方向複数個所に複数組が形成される。各組の磁石孔32は、径方向外側に向かって互いに間隔が広がる断面V字形に形成される。図2では1組のV字形配置された磁石孔32を示しており、これがロータ12の周方向複数個所に同様に配置される。   The rotor core 24 includes magnet holes 32 (FIG. 2) provided so as to extend in the axial direction and to penetrate at a plurality of locations in the circumferential direction. A plurality of sets of magnet holes 32 are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor core 24. Each set of the magnet holes 32 is formed in a V-shaped cross section in which a gap is increased toward the outside in the radial direction. In FIG. 2, a set of V-shaped magnet holes 32 are shown, which are similarly arranged at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor 12.
複数の磁石28,30は、各磁石孔32のそれぞれに、複数に分割配置された永久磁石である皮膜なし磁石28と皮膜付磁石30とを含んでいる。各磁石孔32内の磁石28,30は、各磁石孔32に、周方向に2つに分かれるように分割配置されている。なお、「分割配置」とは、1つの磁石から複数の磁石に分割した場合において、それぞれの分割された磁石と同様の磁気特性を有するように、複数の磁石が分かれて配置されることを意味する。   The plurality of magnets 28, 30 include a non-coated magnet 28 and a coated magnet 30, which are permanent magnets divided into a plurality of magnet holes 32. The magnets 28 and 30 in each magnet hole 32 are divided and arranged in each magnet hole 32 so as to be divided into two in the circumferential direction. In addition, “divided arrangement” means that when one magnet is divided into a plurality of magnets, the plurality of magnets are arranged separately so as to have the same magnetic characteristics as each divided magnet. To do.
皮膜なし磁石28及び皮膜付磁石30は、それぞれ軸方向に対し直交する断面が矩形である直方体形状を有する。各磁石28,30において、断面形状の矩形の長手方向の辺と軸方向の辺とで形成される面である径方向外側面S1a,S1bと径方向内側面S2a,S2bが着磁面である。後述するように1つの磁石孔32に配置される1組の磁石28,30では、互いに着磁方向が同じとなっている。   The uncoated magnet 28 and the coated magnet 30 each have a rectangular parallelepiped shape whose cross section perpendicular to the axial direction is a rectangle. In each of the magnets 28 and 30, the radially outer surfaces S1a and S1b and the radially inner surfaces S2a and S2b, which are surfaces formed by the longitudinal sides and the axial sides of the rectangular cross-sectional shape, are the magnetized surfaces. . As will be described later, the magnets 28 and 30 disposed in one magnet hole 32 have the same magnetization direction.
皮膜なし磁石28及び皮膜付磁石30において、径方向外側面S1a、S1b及び径方向内側面S2a、S2bは、磁石孔32の内側面でロータコア24に接触するコア接触面である。   In the uncoated magnet 28 and the coated magnet 30, the radially outer surfaces S 1 a and S 1 b and the radially inner surfaces S 2 a and S 2 b are core contact surfaces that contact the rotor core 24 on the inner surface of the magnet hole 32.
皮膜なし磁石28は、全部の表面に絶縁皮膜が存在せず、いわゆる皮膜レスとしている。一方、皮膜付磁石30は、少なくとも径方向外側面S1b及び径方向内側面S2bを含む面に設けられた絶縁皮膜34を含んでいる。具体的には、皮膜付磁石30は、径方向外側面S1b及び径方向内側面S2bと周方向両側面S3,S4とを含んで、軸方向に対し直交する断面矩形部分を囲む全周面にわたって設けられた絶縁皮膜34を含んでいる。皮膜付磁石30の軸方向両端面はステータ14からの磁界の影響を受けにくいので、絶縁皮膜34を設けない。回転電機の仕様によっては、皮膜付磁石30において、軸方向両端面を含む全表面に絶縁皮膜を設けてもよい。   The magnet 28 without a film does not have an insulating film on the entire surface, and is a so-called film-less. On the other hand, the coated magnet 30 includes an insulating film 34 provided on a surface including at least the radially outer surface S1b and the radially inner surface S2b. Specifically, the coated magnet 30 includes a radially outer side surface S1b, a radially inner side surface S2b, and both circumferential side surfaces S3, S4, and covers the entire circumferential surface surrounding a rectangular section perpendicular to the axial direction. The insulating film 34 provided is included. Since both end surfaces in the axial direction of the magnet 30 with film are not easily affected by the magnetic field from the stator 14, the insulating film 34 is not provided. Depending on the specifications of the rotating electrical machine, an insulating coating may be provided on the entire surface of the coated magnet 30 including both axial end surfaces.
皮膜なし磁石28及び皮膜付磁石30のそれぞれを形成する磁石の種類は限定するものではなく、例えば希土類磁石、フェライト磁石、またはアルニコ磁石を用いることができる。希土類磁石として、ネオジムに鉄とボロンとを加えた3成分系のネオジム磁石、サマリウムとコバルトとの2元系合金からなるサマリウムコバルト磁石、またはサマリウム鉄窒素磁石を用いてもよい。これらの磁石は、導電率が比較的大きくなるので、ステータ14からの磁界の影響によって渦電流が発生し、それによる損失が生じる場合がある。   The type of magnet forming each of the non-coated magnet 28 and the coated magnet 30 is not limited, and for example, a rare earth magnet, a ferrite magnet, or an alnico magnet can be used. As the rare earth magnet, a ternary neodymium magnet obtained by adding iron and boron to neodymium, a samarium cobalt magnet made of a binary alloy of samarium and cobalt, or a samarium iron nitrogen magnet may be used. Since these magnets have a relatively high conductivity, eddy currents may be generated due to the influence of the magnetic field from the stator 14, which may cause loss.
絶縁皮膜34は、渦電流による損失を抑制するために皮膜付磁石30に設けられる。絶縁皮膜34として、ポリイミド樹脂(PA)、またはポリアミドイミド樹脂(PAI)を用いてもよい。   The insulating film 34 is provided on the coated magnet 30 in order to suppress loss due to eddy current. As the insulating film 34, a polyimide resin (PA) or a polyamideimide resin (PAI) may be used.
皮膜なし磁石28及び皮膜付磁石30は、各磁石孔32に周方向に並んで挿入配置されている。好ましくは、皮膜なし磁石28と皮膜付磁石30との間には、周方向の隙間が設けられる。皮膜なし磁石28と皮膜付磁石30との間に隙間を設けず互いに接触させてもよい。1つの磁石孔32に並んで配置される1組の磁石28,30のうち、磁石30のみに絶縁皮膜34を設ける理由は、後述するように2つの磁石28,30のそれぞれに発生する渦電流が短絡することを抑制でき、しかも2つの磁石28,30の両方に絶縁皮膜34を設けないので皮膜コストを低減できるためである。   The uncoated magnet 28 and the coated magnet 30 are inserted and arranged in each magnet hole 32 side by side in the circumferential direction. Preferably, a circumferential gap is provided between the uncoated magnet 28 and the coated magnet 30. You may make it contact mutually without providing a clearance gap between the magnet 28 with a film | membrane, and the magnet 30 with a film | membrane. The reason why the insulating film 34 is provided only on the magnet 30 among the pair of magnets 28 and 30 arranged side by side in the one magnet hole 32 is that eddy currents generated in the two magnets 28 and 30 as described later. This is because the insulating film 34 is not provided on both the two magnets 28 and 30, and the coating cost can be reduced.
各磁極26は、断面V字形に配置された磁石28,30により形成され、各磁極26を形成する2組の磁石28,30では径方向に同じ側が同じ磁気特性を有するように着磁されている。この場合、1組の磁石28,30では、互いに着磁方向が同じとなっている。周方向に隣り合う磁極26では、互いに磁気特性が異なっている。これによって、ロータ12の外周面には、N極の磁極26とS極の磁極とが周方向に交互に配置される。   Each magnetic pole 26 is formed by magnets 28 and 30 arranged in a V-shaped cross section, and the two sets of magnets 28 and 30 forming each magnetic pole 26 are magnetized so that the same side has the same magnetic characteristics in the radial direction. Yes. In this case, the magnetizing directions of the pair of magnets 28 and 30 are the same. Magnetic poles 26 adjacent in the circumferential direction have different magnetic characteristics. Thus, the N pole magnetic pole 26 and the S pole magnetic pole are alternately arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the rotor 12.
各磁極26を形成する2組の磁石28,30は、周方向の磁極中央を通る径方向線である磁極中央線Cに対して両側に対称配置されている。なお、2組の磁石28,30が磁極中央線Cに対して非対称に配置されてもよい。また、1つの磁極26を形成する磁石を、1つの磁石孔に挿入配置された複数の永久磁石のみにより構成してもよい。例えば、ロータコア24の周方向に沿って配置された磁石孔に、皮膜なし磁石28と皮膜付磁石30とを周方向に並んで挿入配置することによって、1つの磁極を形成してもよい。   Two sets of magnets 28 and 30 forming each magnetic pole 26 are symmetrically arranged on both sides with respect to a magnetic pole center line C which is a radial line passing through the center of the magnetic pole in the circumferential direction. The two sets of magnets 28 and 30 may be arranged asymmetrically with respect to the magnetic pole center line C. Moreover, you may comprise the magnet which forms the one magnetic pole 26 only with the some permanent magnet inserted and arrange | positioned at one magnet hole. For example, one magnetic pole may be formed by inserting and arranging the non-coated magnet 28 and the coated magnet 30 in the magnet hole arranged along the circumferential direction of the rotor core 24 along the circumferential direction.
また、各磁石孔32の周方向両側端部には、磁石28,30の周方向両端面よりも外側に拡張されたポケット部36が形成される。各ポケット部36内には絶縁性の溶融樹脂が注入され固化することによって、磁石孔32からの磁石28,30の抜け防止が図られる。各ポケット部36に樹脂を注入せず、空隙部としてもよい。   Further, pocket portions 36 that are extended outward from both circumferential end surfaces of the magnets 28 and 30 are formed at both end portions in the circumferential direction of each magnet hole 32. Insulating molten resin is injected into each pocket portion 36 and solidified to prevent the magnets 28 and 30 from coming out of the magnet hole 32. It is good also as a space | gap part, without pouring resin into each pocket part 36. FIG.
各磁石孔32に磁石28,30が配置された状態で、ロータコア24の軸方向両側に図示しない一対のエンドプレートを配置し、一対のエンドプレートによりロータコア24を軸方向両側から挟み付けることもできる。   In a state where the magnets 28 and 30 are disposed in each magnet hole 32, a pair of end plates (not shown) may be disposed on both sides in the axial direction of the rotor core 24, and the rotor core 24 may be sandwiched from both sides in the axial direction by the pair of end plates. .
上記のロータ12によれば、皮膜付磁石30の磁石部分とロータコア24との間に絶縁皮膜34が設けられるので、1つの磁石孔32に挿入された皮膜付磁石30と皮膜なし磁石28とに生じる渦電流が短絡して大きな渦電流となることを防止できる。また、各磁石孔32内の磁石28,30は皮膜なし磁石28を含むので、各磁石孔32内の磁石28,30のすべてに絶縁皮膜34を設ける必要がない。このため、低コストで磁石28,30における渦電流損を抑制できる。   According to the rotor 12, since the insulating film 34 is provided between the magnet portion of the coated magnet 30 and the rotor core 24, the coated magnet 30 and the uncoated magnet 28 inserted into one magnet hole 32. The generated eddy current can be prevented from being short-circuited to become a large eddy current. In addition, since the magnets 28 and 30 in each magnet hole 32 include the magnet 28 without a film, it is not necessary to provide the insulating film 34 on all of the magnets 28 and 30 in each magnet hole 32. For this reason, the eddy current loss in the magnets 28 and 30 can be suppressed at low cost.
このような渦電流損の抑制効果について図2、図3を用いて詳しく説明する。図3は、図2から1つの磁極26を形成する2組の磁石28,30を取り出して渦電流経路を示す図である。図3では皮膜付磁石30に設けられる絶縁皮膜34を砂地で示している。   The effect of suppressing such eddy current loss will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing an eddy current path by taking out two sets of magnets 28 and 30 forming one magnetic pole 26 from FIG. In FIG. 3, the insulating film 34 provided on the coated magnet 30 is indicated by sand.
図2、図3に示すように、ステータ14(図1)で形成される回転磁界に含まれる交番磁界中でロータ12が動作して各磁石28,30に磁束が鎖交した場合に、この磁束の変動を打ち消すように、磁石28,30に矢印α(図3)で示す方向に渦電流がそれぞれ形成される可能性がある。この渦電流が大きくなると渦電流損が大きくなって磁石の発熱が大きくなる要因となる。   As shown in FIGS. 2 and 3, when the rotor 12 operates in an alternating magnetic field included in the rotating magnetic field formed by the stator 14 (FIG. 1) and magnetic fluxes are linked to the magnets 28 and 30, There is a possibility that eddy currents are respectively formed in the magnets 28 and 30 in the direction indicated by the arrow α (FIG. 3) so as to cancel the fluctuation of the magnetic flux. When this eddy current increases, the eddy current loss increases and becomes a factor that increases the heat generation of the magnet.
本実施形態では、皮膜付磁石30において、コア接触面である径方向外側面S1b及び径方向内側面S2bを含む全周面に絶縁皮膜34が設けられるので、各磁石孔32(図2)に配置された2つの磁石28,30間でそれぞれの渦電流が、ロータコア24を介して短絡して大きな渦電流となることはない。また、2つの磁石28,30間に皮膜付磁石30の絶縁皮膜34が設けられるので、磁石28,30の間を介して、それぞれの渦電流が短絡することもない。このため、磁石28,30に形成される渦電流は各磁石28,30の単独で形成される小さいものとなるので、渦電流損が小さくなる。さらに、各磁石孔32に配置される磁石28,30のうち、皮膜なし磁石28には絶縁皮膜34を設ける必要がないので、皮膜量の低減によってロータ12の低コスト化を図れる。   In the present embodiment, in the coated magnet 30, the insulating coating 34 is provided on the entire circumferential surface including the radially outer surface S1b and the radially inner surface S2b, which are core contact surfaces, so that each magnet hole 32 (FIG. 2) is provided. The eddy currents between the two magnets 28 and 30 arranged are not short-circuited via the rotor core 24 to become a large eddy current. Further, since the insulating film 34 of the coated magnet 30 is provided between the two magnets 28 and 30, the eddy currents are not short-circuited between the magnets 28 and 30. For this reason, since the eddy current formed in the magnets 28 and 30 is a small one formed by each of the magnets 28 and 30, the eddy current loss is reduced. Furthermore, since it is not necessary to provide the insulating film 34 on the non-coated magnet 28 among the magnets 28 and 30 arranged in each magnet hole 32, the cost of the rotor 12 can be reduced by reducing the amount of the coated film.
図4は、比較例における図2に対応する図であり、図5は、比較例における図3に対応する図である。図4、図5に示す比較例では、各磁石孔32(図2)に2つの皮膜なし磁石28が挿入配置される。皮膜なし磁石28のそれぞれの表面には絶縁皮膜が設けられていない。その他の構成は、図1から図3の構成と同様である。   FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the comparative example, and FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 3 in the comparative example. In the comparative example shown in FIGS. 4 and 5, two uncoated magnets 28 are inserted and arranged in each magnet hole 32 (FIG. 2). An insulating film is not provided on each surface of the non-coated magnet 28. Other configurations are the same as those in FIGS. 1 to 3.
このような比較例では、ステータ14(図2)で形成される回転磁界に含まれる交番磁界中でロータ12が動作して各磁石28に磁束が鎖交した場合に、この磁束の変動を打ち消すように、磁石28に矢印βで示す方向に渦電流が形成される場合がある。この場合、仮に1つの磁石孔32に配置される2つの磁石28間に隙間が形成されており、磁石28の間が絶縁されていたとしても、2つの磁石28に生じる渦電流は、ロータコア24に形成される電気的な短絡路37で短絡して、大きなループの渦電流となる。この場合、渦電流損が大きくなり磁石28の発熱が大きくなる要因となる。この場合、2つの皮膜なし磁石28を分割配置する場合に、2つの磁石28における渦電流がロータコア24で短絡してしまうので、分割による渦電流損低減効果が得られなくなる。すべての磁石に絶縁皮膜を設けることでこのような不都合を解消できる可能性はあるが、その場合にはコスト増大につながる。本実施形態ではこのような不都合を解消できる。   In such a comparative example, when the rotor 12 operates in an alternating magnetic field included in the rotating magnetic field formed by the stator 14 (FIG. 2) and the magnetic flux is linked to each magnet 28, the fluctuation of the magnetic flux is canceled out. Thus, an eddy current may be formed in the magnet 28 in the direction indicated by the arrow β. In this case, even if a gap is formed between the two magnets 28 arranged in one magnet hole 32 and the magnets 28 are insulated, the eddy current generated in the two magnets 28 is generated by the rotor core 24. Are short-circuited by an electrical short-circuit path 37 formed into a large loop eddy current. In this case, the eddy current loss is increased and the heat generation of the magnet 28 is increased. In this case, when the two non-coated magnets 28 are separately arranged, the eddy currents in the two magnets 28 are short-circuited by the rotor core 24, so that the effect of reducing the eddy current loss due to the division cannot be obtained. There is a possibility that such an inconvenience can be solved by providing insulating films on all the magnets, but in this case, the cost increases. Such an inconvenience can be eliminated in the present embodiment.
図6は、本発明に係る実施形態のロータ12の別例を示している図2に対応する図である。本例のロータ12では、各磁石孔32内に分割配置される皮膜なし磁石28と皮膜付磁石38との間に隙間40が設けられており、皮膜なし磁石28と皮膜付磁石30とは直接に接触していない。また、皮膜付磁石30は、2つのコア接触面である径方向外側面S1b及び径方向内側面S2bのみに絶縁皮膜34が設けられている。皮膜なし磁石28と皮膜付磁石38との間に隙間40を設けるために、ポケット部36内への樹脂注入の条件、例えば樹脂の注入速度及び樹脂温度の一方または両方を制御してもよい。また、隙間40を設ける部分に磁石孔32の内方に突出する凸部を形成して、皮膜なし磁石28及び皮膜付磁石38が互いに近づく方向に変位するのを規制して、隙間40を形成してもよい。なお、磁石孔32において、ポケット部36以外の断面矩形部分の長手方向の辺が2つの磁石28,38の断面矩形部分の長手方向の辺の総和よりも大きければ、隙間40が成り行きで形成される場合もある。   FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 2 showing another example of the rotor 12 according to the embodiment of the present invention. In the rotor 12 of this example, a gap 40 is provided between the non-coated magnet 28 and the coated magnet 38 that are separately arranged in each magnet hole 32, and the uncoated magnet 28 and the coated magnet 30 are directly connected to each other. Not touching. Further, the coated magnet 30 is provided with the insulating coating 34 only on the radially outer side surface S1b and the radially inner side surface S2b, which are the two core contact surfaces. In order to provide the gap 40 between the non-coated magnet 28 and the coated magnet 38, conditions for resin injection into the pocket portion 36, for example, one or both of the resin injection speed and the resin temperature may be controlled. Further, a convex portion that protrudes inward of the magnet hole 32 is formed in a portion where the gap 40 is provided, and the gap 40 is formed by restricting the displacement of the non-coated magnet 28 and the coated magnet 38 in a direction approaching each other. May be. In the magnet hole 32, if the longitudinal side of the rectangular section other than the pocket portion 36 is larger than the sum of the longitudinal sides of the rectangular sections of the two magnets 28 and 38, the gap 40 is formed accordingly. There is also a case.
このような本例の構成の場合も、図1から図3の構成と同様に、低コストで磁石28,38における渦電流損を抑制できる。さらに、図1から図3の構成の場合に比べて皮膜付磁石30の絶縁皮膜34の量を少なくできるので、皮膜コストをさらに低減できる。その他の構成及び作用は、図1から図3の構成と同様である。   In the case of the configuration of this example as well, the eddy current loss in the magnets 28 and 38 can be suppressed at a low cost, similarly to the configurations of FIGS. Furthermore, since the amount of the insulating film 34 of the coated magnet 30 can be reduced as compared with the case of the configuration of FIGS. 1 to 3, the coating cost can be further reduced. Other configurations and operations are the same as those in FIGS. 1 to 3.
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば、上記では1つの磁石孔32に皮膜付磁石30(または38)及び皮膜なし磁石28の合計2つの磁石を挿入配置する場合を説明したが、皮膜付磁石及び皮膜なし磁石を含んでいれば、1つの磁石孔に配置される永久磁石の数を3つ以上としてもよい。また、上記では、1つの磁石孔に配置される永久磁石を周方向に複数に分割された永久磁石としたが、軸方向または径方向に複数に分割された永久磁石としてもよい。また、各磁石孔内の永久磁石において、少なくともコア接触面に設けられた絶縁皮膜を有する皮膜付磁石と、皮膜なし磁石との間に絶縁皮膜または隙間が設けられていればよく、上記の実施の形態に限定するものではない。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can implement with a various form. Of course. For example, in the above description, the case where a total of two magnets, that is, the coated magnet 30 (or 38) and the uncoated magnet 28 are inserted and arranged in one magnet hole 32, is described. The number of permanent magnets arranged in one magnet hole may be three or more. Moreover, although the permanent magnet arrange | positioned at one magnet hole was used as the permanent magnet divided | segmented into multiple in the circumferential direction in the above, it is good also as a permanent magnet divided into multiple in the axial direction or radial direction. In addition, in the permanent magnet in each magnet hole, it is sufficient that an insulating film or a gap is provided between a magnet with a coating having an insulating film provided on at least a core contact surface and a magnet without a film, and the above-described implementation It is not limited to the form.
10 回転電機、12 ロータ、14 ステータ、16 回転軸、18 ステータコア、19 ティース、20 ステータ巻線、22 スロット、24 ロータコア、26 磁極、28 皮膜なし磁石、30 皮膜付磁石、32 磁石孔、34 絶縁皮膜、36 ポケット部、37 短絡路、38 皮膜付磁石、40 隙間。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electrical machine, 12 Rotor, 14 Stator, 16 Rotating shaft, 18 Stator core, 19 Teeth, 20 Stator winding, 22 Slot, 24 Rotor core, 26 Magnetic pole, 28 Magnet without coating, 30 Magnet with coating, 32 Magnet hole, 34 Insulation Film, 36 pocket part, 37 short circuit, 38 magnet with film, 40 gap.

Claims (2)

  1. 周方向複数個所に軸方向に延伸するように設けられた磁石孔を有するロータコアと、
    前記各磁石孔に、複数に分割配置された永久磁石と、を備え、
    前記各磁石孔内の複数の前記永久磁石は、少なくとも前記ロータコアに接触するコア接触面に設けられた絶縁皮膜を有する皮膜付磁石と、前記絶縁皮膜が存在しない皮膜なし磁石とを含み、
    前記皮膜付磁石は、前記コア接触面のみに設けられた前記絶縁皮膜を有する、回転電機用ロータ。
    A rotor core having magnet holes provided to extend in the axial direction at a plurality of locations in the circumferential direction;
    Wherein each magnet hole, comprising a permanent magnet are distributed in a plurality, and
    The plurality of permanent magnets in each of the magnet holes includes a coated magnet having an insulating film provided on at least a core contact surface that contacts the rotor core, and a non-coated magnet having no insulating film ,
    The magnet with a film is a rotor for a rotating electrical machine having the insulating film provided only on the core contact surface .
  2. 請求項1に記載の回転電機用ロータにおいて、
    前記各磁石孔内の複数の前記永久磁石において、前記皮膜付磁石と前記皮膜なし磁石との間に隙間が設けられる、回転電機用ロータ。
    The rotor for a rotating electrical machine according to claim 1 ,
    A rotor for a rotating electrical machine, wherein a gap is provided between the coated magnet and the uncoated magnet in the plurality of permanent magnets in each magnet hole.
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