JP6191370B2 - Synchronous motor - Google Patents

Synchronous motor Download PDF

Info

Publication number
JP6191370B2
JP6191370B2 JP2013208547A JP2013208547A JP6191370B2 JP 6191370 B2 JP6191370 B2 JP 6191370B2 JP 2013208547 A JP2013208547 A JP 2013208547A JP 2013208547 A JP2013208547 A JP 2013208547A JP 6191370 B2 JP6191370 B2 JP 6191370B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
permanent magnet
synchronous motor
rotation axis
magnet insertion
circumferential direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013208547A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015073397A (en
Inventor
信雄 有賀
信雄 有賀
昌司 太田
昌司 太田
時男 諸星
時男 諸星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinfonia Technology Co Ltd
Original Assignee
Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sinfonia Technology Co Ltd filed Critical Sinfonia Technology Co Ltd
Priority to JP2013208547A priority Critical patent/JP6191370B2/en
Priority to CN201420557099.0U priority patent/CN204118994U/en
Publication of JP2015073397A publication Critical patent/JP2015073397A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6191370B2 publication Critical patent/JP6191370B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

本発明は、フラックスバリアを有する同期電動機に関するものである。   The present invention relates to a synchronous motor having a flux barrier.

各種装置に搭載する同期電動機には、搭載装置に応じた特性が要求される。例えば合成繊維製造プロセスで用いられる同期電動機では、高速回転、高出力等の高いスペックが要求される。こうした要求に対応して、同期電動機の中でも回転子鉄心の内部に永久磁石が埋め込まれた、いわゆる永久磁石埋め込み型(IPM型)の同期電動機が広く提案されている。   Synchronous motors mounted on various devices are required to have characteristics corresponding to the mounted devices. For example, a synchronous motor used in a synthetic fiber manufacturing process requires high specifications such as high-speed rotation and high output. In response to these demands, a so-called embedded permanent magnet (IPM type) synchronous motor in which a permanent magnet is embedded inside a rotor core has been widely proposed among synchronous motors.

さらに、こうした同期電動機では一般に起動性能が低い点が課題とされており、このような課題を解決するために、先行文献1に記載されるようなかご形導体を備える誘導起動型同期電動機も提案されている。この先行文献1に記載された誘導起動型同期電動機は、固定子と、複数の矩形状の永久磁石が径方向に直交してそれぞれ配されつつ埋め込まれた回転子鉄心の外周部近傍にモータ始動用のかご形導体が設けられた回転子とから構成される。回転子鉄心にはシャフトが焼き嵌めや圧入などによって締め代をもってシャフト孔に挿入されることで締結されている。かご形導体は回転子鉄心に形成された複数のかご形導体スロットに各々挿入配置される導体バーとこれら導体バーの両端をそれぞれ接続するエンドリングとによって構成されている。   Further, such a synchronous motor generally has a problem of low starting performance, and in order to solve such a problem, an induction starting type synchronous motor having a cage conductor as described in the prior document 1 is also proposed. Has been. In this induction starting type synchronous motor described in the prior art document 1, a motor is started in the vicinity of the outer periphery of a rotor core in which a stator and a plurality of rectangular permanent magnets are embedded while being arranged perpendicular to each other in the radial direction. And a rotor provided with a squirrel cage conductor. The shaft is fastened to the rotor core by being inserted into the shaft hole with a tightening margin by shrink fitting or press fitting. The squirrel-cage conductor is constituted by a conductor bar inserted and disposed in a plurality of squirrel-cage conductor slots formed in the rotor core, and end rings that connect both ends of the conductor bar.

上記構成の誘導起動型同期電動機は、インバータを用いずに定電圧の単層又は三相電源(周波数50Hzまたは60Hz)から直接電源供給が可能であり、この場合、電源投入時には、かご形導体によって誘導モータとして回転子が回転し、同期速度に達した後、永久磁石によって同期モータとして回転する。また、インバータを用いた場合でも、電流制御を行わずとも同期速度に達し、さらにかご形導体によって安定した同期運転を行うことができる。   The induction starting type synchronous motor having the above configuration can be directly supplied from a constant voltage single layer or three-phase power source (frequency 50 Hz or 60 Hz) without using an inverter. In this case, when the power is turned on, a cage conductor is used. The rotor rotates as an induction motor, reaches a synchronous speed, and then rotates as a synchronous motor by a permanent magnet. Even when an inverter is used, the synchronous speed can be reached without performing current control, and stable synchronous operation can be performed by the cage conductor.

上述したような永久磁石埋め込み型の同期電動機においては、出力効率を高めるために、永久磁石端部近傍における漏れ磁束を低減することが効果的とされており、これを目的として永久磁石の端部にフラックスバリア(磁束遮断部)を設ける場合もある。こうしたフラックスバリアを形成することで、回転子鉄心の内部で短絡する磁束が遮断され、漏洩磁束を低減して発生トルクを増加させることが期待できる。   In the above-described permanent magnet embedded type synchronous motor, in order to increase the output efficiency, it is considered effective to reduce the leakage magnetic flux in the vicinity of the end portion of the permanent magnet. In some cases, a flux barrier (magnetic flux blocker) is provided. By forming such a flux barrier, the magnetic flux that is short-circuited inside the rotor core is interrupted, and it can be expected to reduce the leakage magnetic flux and increase the generated torque.

フラックスバリアの形状としては例えば、特許文献2の図1及び図2に第1凸部(12d−1)として示されるような、永久磁石の端部と接続し矩形状に形成されたものがある。   As the shape of the flux barrier, for example, there is one formed as a rectangular shape connected to the end of the permanent magnet as shown as the first convex portion (12d-1) in FIGS. .

特開2001−69696号公報JP 2001-69696 A 特開平10−336927号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-336927

しかしながら、上述したように、回転子鉄心の内部にかご形導体スロットを有する誘導起動型同期電動機を前提とした場合には、永久磁石の端部にフラックスバリアを設けると、回転に伴ってフラックスバリアとかご形導体スロットとの間に嵌め合いおよび遠心力による応力集中が生じ、最大応力が高くなって望むような高速回転ができなくなることが考えられる。また嵌め合い応力を低下させるために、回転子の肉厚を上げようとした場合には、回転子鉄心に挿入支持するためシャフトの径を細くせざるを得ず、危険速度が低下することで高速回転が不能になる可能性がある。   However, as described above, when an induction starting type synchronous motor having a cage conductor slot inside the rotor core is assumed, if a flux barrier is provided at the end of the permanent magnet, the flux barrier is increased with rotation. It is considered that the stress concentration due to the fitting and centrifugal force occurs between the cage conductor slot and the maximum stress becomes high, and the desired high-speed rotation cannot be performed. Also, when trying to increase the rotor thickness in order to reduce the fitting stress, the shaft must be made thinner to support insertion into the rotor core, and the critical speed is reduced. High-speed rotation may become impossible.

なお、特許文献2にはフラックスバリアとかご形導体スロットとの間の応力集中を緩和する目的で、フラックスバリアの円周方向における幅や、フラックスバリアとかご形導体スロットとの間の距離を特定の長さに定める点が開示されているが、フラックスバリア自体の形状が適正化されたものではなく、こうした手法のみで応力集中の緩和を十分達成できるとは言えない。   Patent Document 2 specifies the width of the flux barrier in the circumferential direction and the distance between the flux barrier and the cage conductor slot for the purpose of relaxing the stress concentration between the flux barrier and the cage conductor slot. However, the shape of the flux barrier itself is not optimized, and it cannot be said that relaxation of stress concentration can be sufficiently achieved only by such a method.

また、上記の問題は、かご形導体を備える誘導起動型同期電動機のみに限ることなく、回転子鉄心内に形成された挿通孔、外周に形成された凹部等の開口を備えるものであれば、フラックスバリアとの位置関係によって応力集中に起因する同様の問題を生じ得ることになる。   In addition, the above problem is not limited to the induction starting type synchronous motor including a squirrel-cage conductor, as long as it includes an insertion hole formed in the rotor core, an opening such as a recess formed in the outer periphery, The same problem due to stress concentration can occur depending on the positional relationship with the flux barrier.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、フラックスバリアを設けることで高出力を得ることができるとともに、その形状を適正化することにより嵌め合いや遠心力等による応力集中を緩和することで高速化を実現することのできる同期電動機を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a high output by providing a flux barrier, and by fitting the shape and centrifugal force by optimizing its shape. An object of the present invention is to provide a synchronous motor that can realize high speed by relaxing stress concentration caused by the above.

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。   In order to achieve this object, the present invention takes the following measures.

すなわち、本発明の同期電動機は、回転子を構成し、回転軸回りに回転可能な回転子鉄心と、当該回転子鉄心の内部で円周方向に配置された複数の永久磁石スロットと、前記回転子鉄心の外周近傍で回転軸に沿って配置された複数の開口と、を具備するものにおいて、前記永久磁石スロットは永久磁石を挿入する永久磁石挿入部と当該永久磁石挿入部の円周方向両端に位置し磁極を区画する一対のフラックスバリアとを備え、前記フラックスバリアは、前記回転軸と直交する断面において、前記永久磁石挿入部と連続する基端部から回転子の外径方向に向かって延びるとともに、その先端部の一部に、この先端部に最も近接する前記開口と対向する直線部が設けられており、当該基端部から前記先端部方向へ延びる脚部と前記先端部に設けられた直線部とは接続部を介して接続され、当該接続部は前記脚部より円周方向の少なくとも片側に前記開口から乖離するように突出していることを特徴とする。 That is, the synchronous motor of the present invention comprises a rotor core that can be rotated around a rotation axis, a plurality of permanent magnet slots arranged in a circumferential direction inside the rotor core, and the rotating motor. A plurality of openings arranged along the rotation axis in the vicinity of the outer periphery of the core core, wherein the permanent magnet slot is a permanent magnet insertion portion for inserting a permanent magnet, and both circumferential ends of the permanent magnet insertion portion And a pair of flux barriers that divide the magnetic poles, and the flux barriers, in a cross section orthogonal to the rotation axis, from the base end portion continuous with the permanent magnet insertion portion toward the outer diameter direction of the rotor In addition, a straight portion facing the opening that is closest to the distal end portion is provided at a part of the distal end portion, and provided on the leg portion and the distal end portion that extend from the proximal end portion toward the distal end portion. Et And a straight line portion are connected via a connecting portion, the connecting portion, characterized in that protrudes so as to deviate from the opening on at least one side of the circumferential direction from the leg.

このように構成すると、フラックスバリアが永久磁石挿入部に連続する基端部より前記回転子の外径方向へ延びるように設けられていることから、フラックスバリア周辺での磁束の短絡を防いで、磁束の流れを適正化することができるため、効率を高めて高出力を得ることが可能となる。   When configured in this way, the flux barrier is provided so as to extend in the outer diameter direction of the rotor from the base end portion continuous with the permanent magnet insertion portion, thereby preventing a short circuit of magnetic flux around the flux barrier, Since the flow of magnetic flux can be optimized, the efficiency can be increased and a high output can be obtained.

さらには、フラックスバリアの先端部が直線状になっていることで、回転子鉄心の外周近傍に設けられた前記開口に近接するフラックスバリアの先端部周りにおける応力集中を緩和して最大応力の低減を図り、高速化を実現することも可能となる。   Furthermore, since the tip of the flux barrier is linear, the stress concentration around the tip of the flux barrier adjacent to the opening provided near the outer periphery of the rotor core is alleviated to reduce the maximum stress. It is also possible to realize high speed.

また、接続部が脚部より円周方向の少なくとも片側に前記開口から乖離するように突出していることで、直線部の端部に生じる応力を低減し、上記の効果を高めることが可能となる。 Further, since the connecting portion protrudes at least one side in the circumferential direction from the leg portion so as to deviate from the opening, it is possible to reduce the stress generated at the end portion of the linear portion and enhance the above effect. .

さらに、フラックスバリア先端部における直線部の端部および接続部に生じる応力を低減し、より上記の効果を高め、高出力・高速化を図るには、前記回転軸と直交する断面において、前記接続部の、少なくとも円周方向に突出した頂点よりも径方向外側の部分が滑らかな曲線によって構成されていることが望ましい。   Furthermore, in order to reduce the stress generated at the end of the linear portion and the connecting portion at the tip of the flux barrier, further enhance the above effects, and achieve high output and high speed, in the cross section orthogonal to the rotation axis, the connection It is desirable that at least the portion radially outside the apex protruding in the circumferential direction of the portion is constituted by a smooth curve.

また、前記フラックスバリア先端部の前記開口との対向面における応力集中を緩和し、応力のアンバランスを解消するには、前記回転軸と直交する断面において、前記フラックスバリアの先端部に設けられた直線部が、この先端部に最も近接する前記開口の中心と前記回転軸とを結ぶ直線に直交する直線に対し傾斜していることが効果的である。ここで、回転子鉄心の外周近傍に設けた開口の断面形状が円形でない場合は、当該断面形状の重心位置を開口の中心と定義する。   In addition, in order to alleviate stress concentration on the surface of the flux barrier tip facing the opening and eliminate stress imbalance, the flux barrier tip is provided at the tip of the flux barrier in a cross section orthogonal to the rotation axis. It is effective that the straight line portion is inclined with respect to a straight line orthogonal to a straight line connecting the center of the opening closest to the tip and the rotation axis. Here, when the cross-sectional shape of the opening provided near the outer periphery of the rotor core is not circular, the center of gravity of the cross-sectional shape is defined as the center of the opening.

永久磁石を複雑な形状にすることなく、永久磁石挿入部を適正な形状にすることとともに、個々の永久磁石挿入孔を小さくして回転子鉄心の強度を高めるためには、1極の永久磁石スロットを構成する永久磁石挿入部が、円周方向で複数の永久磁石挿入孔に分割されて形成されており、各永久磁石挿入孔に前記永久磁石を構成する永久磁石片がそれぞれ挿入されるとともに、各永久磁石片の磁極を径方向に同極の向きとなるように配することが好ましい。   In order to increase the strength of the rotor core by reducing the size of each permanent magnet insertion hole and increasing the strength of the rotor core without making the permanent magnet complicated, the permanent magnet insertion portion has an appropriate shape. The permanent magnet insertion portion constituting the slot is divided into a plurality of permanent magnet insertion holes in the circumferential direction, and the permanent magnet pieces constituting the permanent magnet are respectively inserted into the permanent magnet insertion holes. It is preferable to arrange the magnetic poles of the permanent magnet pieces so as to be oriented in the same direction in the radial direction.

回転子鉄心内にシャフトを挿入するシャフト孔を設ける構成とした場合、シャフトとの嵌め合いによる応力集中を緩和して、より強度を向上するには、前記永久磁石挿入部を、隣接する永久磁石挿入孔同士が外径方向に向かって凸をなすように配置して構成することが有効である。   In the case where the shaft hole for inserting the shaft is provided in the rotor iron core, the permanent magnet insertion portion is disposed adjacent to the permanent magnet in order to reduce the stress concentration due to the fitting with the shaft and improve the strength. It is effective to arrange the insertion holes so that the insertion holes are convex toward the outer diameter direction.

そして、前記永久磁石挿入孔が、前記回転軸と直交する断面において略矩形をなすように形成されていれば、直方体形状の永久磁石を用いて、製造コストの低減を図ることが可能となる。   If the permanent magnet insertion hole is formed so as to be substantially rectangular in a cross section orthogonal to the rotation axis, it is possible to reduce the manufacturing cost by using a rectangular parallelepiped permanent magnet.

さらには、起動時には誘導電動機として機能する誘導起動型同期電動機として構成するためには、前記複数の開口をかご形導体スロットとしてそれぞれ構成するとともに、各かご形導体スロットに挿入される導体バーと、各導体バーの両端をそれぞれ接続するエンドリングとを含むかご形導体を備えるように構成することが好適である。   Furthermore, in order to configure as an induction starting type synchronous motor that functions as an induction motor at the time of startup, each of the plurality of openings is configured as a cage conductor slot, and a conductor bar inserted into each cage conductor slot, It is preferable to provide a squirrel-cage conductor including an end ring that connects both ends of each conductor bar.

そして、上記の同期電動機を備える合成繊維製造装置として構成することで、合成繊維製造プロセスの効率化を図ることも可能となる。   And it becomes possible to attain efficiency improvement of a synthetic fiber manufacturing process by comprising as a synthetic fiber manufacturing apparatus provided with said synchronous motor.

本発明は、以上説明した構成であるから、フラックスバリアを設けることでトルクを向上させ高出力を得ることができるとともに、フラックスバリアの形状を適正化することで、嵌め合いや遠心力等による応力集中を緩和することで高速化を実現することが可能となる。また、回転子鉄心にシャフトを挿入する構成とした場合、シャフト径を大きくしても嵌め合いによる応力に耐えうるため、太いシャフトを用いることができ、固有振動数を高くして安定した高速回転を行うことも可能となる。そして、これらの効果により、高出力と高速化を両立させた同期電動機を提供することが可能となる。   Since the present invention has the configuration described above, it is possible to improve torque by providing a flux barrier and obtain high output, and by optimizing the shape of the flux barrier, stress due to fitting, centrifugal force, etc. It is possible to realize high speed by relaxing the concentration. In addition, when the shaft is inserted into the rotor core, it can withstand the stress caused by fitting even if the shaft diameter is increased, so a thick shaft can be used, and the natural frequency is increased to achieve stable high-speed rotation. Can also be performed. With these effects, it is possible to provide a synchronous motor that achieves both high output and high speed.

本発明の実施形態に係る同期電動機の断面図。Sectional drawing of the synchronous motor which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す同期電動機を構成する回転子の断面図。Sectional drawing of the rotor which comprises the synchronous motor shown in FIG. 図2の回転子の要部(E部)拡大断面図。The principal part (E part) expanded sectional view of the rotor of FIG. フラックスバリア周辺における磁束の流れを示す図。The figure which shows the flow of the magnetic flux around a flux barrier. フラックスバリア先端部の形状の変化させた例を示す模式図。The schematic diagram which shows the example which changed the shape of the flux barrier front-end | tip part. 磁石挿入部の端部を示す断面の模式図。The schematic diagram of the cross section which shows the edge part of a magnet insertion part. フラックスバリアの詳細な形状を説明するための拡大断面図。The expanded sectional view for demonstrating the detailed shape of a flux barrier. フラックスバリア形状の変形例を示す断面図。Sectional drawing which shows the modification of a flux barrier shape. 2極の同期電動機の場合の変形例に係る回転子の断面図。Sectional drawing of the rotor which concerns on the modification in the case of a 2-pole synchronous motor. 本発明を異なるタイプの同期電動機に採用した場合の変形例を示す要部拡大断面図。The principal part expanded sectional view which shows the modification at the time of employ | adopting this invention for a synchronous motor of a different type. フラックスバリア形状を変形する際の考え方を示す説明図。Explanatory drawing which shows the view at the time of changing a flux barrier shape. 永久磁石及び永久磁石挿入部の形状の変形例を示す断面図。Sectional drawing which shows the modification of the shape of a permanent magnet and a permanent magnet insertion part. フラックスバリア形状の変形例を示す断面図。Sectional drawing which shows the modification of a flux barrier shape. 図13に示す変形例の要部拡大断面図The principal part expanded sectional view of the modification shown in FIG.

以下、本発明の実施形態に係る同期電動機を、図面を参照しつつ説明する。図1に示す本実施形態に係る同期電動機は、後述するかご形導体を備える誘導起動型同期電動機として構成している。図2は、本発明の同期電動機を構成する回転子の一例を示す、当該回転子の回転中心となる回転軸Oに垂直な断面図であり、図3は当該回転子の要部拡大断面図(図2のE部)である。   Hereinafter, a synchronous motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The synchronous motor according to the present embodiment shown in FIG. 1 is configured as an induction starting type synchronous motor including a cage conductor described later. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the rotor constituting the synchronous motor of the present invention, and is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis O serving as the rotation center of the rotor, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the rotor. (E portion in FIG. 2).

図1に示された同期電動機は、固定子巻線スロット31に図示しない固定子巻線を巻回された3相の固定子30と、固定子30の磁極面32に対向し固定子30の内部で回転する回転子10を有するものである。この回転子10は、図2に示すように、回転軸Oに沿って配置されるシャフト40が焼き嵌めや圧入などによって締め代をもってシャフト孔11に挿入されることで締結された回転子鉄心12と、当該回転子鉄心の内部で円周方向に等間隔で配置された4つの永久磁石スロット13と、前記回転子鉄心12の内部にあって、前記永久磁石スロット13よりも径方向外側に設けられた図示しないアルミ製の導体バーを挿入するための複数の開口としてのかご形導体スロット14とを具備している。   The synchronous motor shown in FIG. 1 has a three-phase stator 30 in which a stator winding (not shown) is wound in a stator winding slot 31 and a magnetic pole surface 32 of the stator 30 so as to face the stator 30. It has the rotor 10 which rotates inside. As shown in FIG. 2, the rotor 10 is fastened by inserting a shaft 40 arranged along the rotation axis O into the shaft hole 11 with a tightening margin by shrink fitting or press fitting. And four permanent magnet slots 13 arranged at equal intervals in the circumferential direction inside the rotor core, and provided inside the rotor core 12 and radially outside the permanent magnet slot 13. And a cage-shaped conductor slot 14 as a plurality of openings for inserting an aluminum conductor bar (not shown).

回転子鉄心12は、電磁鋼板を積層して形成されており、各鋼板表面の絶縁皮膜によって回転軸O方向に発生する渦電流を抑え、鉄損失による効率の低下を防止している。   The rotor core 12 is formed by laminating electromagnetic steel plates, suppresses eddy currents generated in the direction of the rotation axis O by the insulating film on the surface of each steel plate, and prevents a reduction in efficiency due to iron loss.

永久磁石スロット13は、永久磁石15を挿入する永久磁石挿入部16と当該永久磁石挿入部16の円周方向両端に位置し磁極を区画する一対のフラックスバリア17と、空隙部18とを備えている。   The permanent magnet slot 13 includes a permanent magnet insertion portion 16 into which the permanent magnet 15 is inserted, a pair of flux barriers 17 that are positioned at both ends in the circumferential direction of the permanent magnet insertion portion 16 and define magnetic poles, and a gap portion 18. Yes.

永久磁石挿入部16は、円周方向で2個の永久磁石挿入孔16a,16bに分割されて形成され、各永久磁石挿入孔16a,16bには永久磁石15が2つの永久磁石片15a,15bに分割されて挿入されており、これら2つの永久磁石片15a,15bの磁極を径方向に同極の向きとなるように配することで、1つの磁極を形成している(磁極中心は図2に示す分割点D)。これらに隣接する永久磁石スロット13を構成する永久磁石挿入部16a,16bに挿入される永久磁石片15a,15bの径方向の磁極の向きは、図4に示すように逆向きとなっている。また、回転軸Oと直交する断面において略矩形をなすように形成され、嵌め合いによる応力が最大となる図2:B部の強度を維持するために、隣接する永久磁石挿入孔16a,16bは磁束中心に向かって径方向外側に傾けられ、すなわち、外径方向に向かって凸をなすよう配置されている。永久磁石挿入孔16aと16bのなす角は160°となっている。このように構成することで、永久磁石片15a,15bは、最もシャフト孔11に近接する部分が角部になることなく、応力集中を緩和することが可能となっている。   The permanent magnet insertion portion 16 is formed by being divided into two permanent magnet insertion holes 16a and 16b in the circumferential direction, and the permanent magnet 15 has two permanent magnet pieces 15a and 15b in each permanent magnet insertion hole 16a and 16b. The magnetic poles of these two permanent magnet pieces 15a and 15b are arranged so as to have the same polarity in the radial direction to form one magnetic pole (the magnetic pole center is shown in the figure). The dividing point D shown in FIG. The directions of the radial magnetic poles of the permanent magnet pieces 15a and 15b inserted into the permanent magnet insertion portions 16a and 16b constituting the permanent magnet slot 13 adjacent to these are reverse as shown in FIG. In addition, the permanent magnet insertion holes 16a and 16b adjacent to each other are formed so as to form a substantially rectangular shape in a cross section orthogonal to the rotation axis O, and the stress caused by fitting is maximized. FIG. It is inclined radially outward toward the center of the magnetic flux, that is, arranged so as to protrude toward the outer radial direction. The angle formed by the permanent magnet insertion holes 16a and 16b is 160 °. With this configuration, the permanent magnet pieces 15a and 15b can alleviate stress concentration without the portion closest to the shaft hole 11 becoming a corner.

空隙部18は、図2に示すように永久磁石挿入孔16a,16bの互いに対向する側の端部に設けられ、具体的には図6(b)の模式図に示すように、空隙部18は永久磁石片15a,15bが挿入されない空洞として形成されており、こうすることで、永久磁石挿入孔16の加工精度を高め、永久磁石15の位置精度を高めるとともに、応力集中を低減することが可能となる。なお、図6(b)の形状に代えて、図6(a)に示すように隅部に小さなrを形成してもよい。ただし、図6(a)のように構成した場合よりも、図6(b)の場合の方が、永久磁石挿入孔16の隅部のRを大きく取ることができ(r<R)、この永久磁石挿入孔16の隅部の近傍における応力集中をより効果的に緩和することができて好ましい。   As shown in FIG. 2, the gap portion 18 is provided at the end portions of the permanent magnet insertion holes 16 a and 16 b facing each other. Specifically, as shown in the schematic diagram of FIG. Are formed as cavities into which the permanent magnet pieces 15a and 15b are not inserted. By doing so, the processing accuracy of the permanent magnet insertion hole 16 can be increased, the positional accuracy of the permanent magnet 15 can be increased, and the stress concentration can be reduced. It becomes possible. Instead of the shape of FIG. 6B, a small r may be formed at the corner as shown in FIG. However, in the case of FIG. 6B, the corner portion R of the permanent magnet insertion hole 16 can be made larger (r <R) than in the case of the configuration shown in FIG. It is preferable because stress concentration in the vicinity of the corner of the permanent magnet insertion hole 16 can be more effectively reduced.

以下、フラックスバリア17(図2参照)の詳細形状について説明を行う。図7は、図2におけるE部を拡大し角度を変えて示したものである。フラックスバリア17は、回転軸Oと直交する断面において、永久磁石挿入部16と連続し回転子10の円周方向に延びる基端部19と、当該基端部19から角度を変えて回転子10の外径方向に向かって延びる脚部20を備えるとともに、その先端部21の一部に、当該先端部21と最も近接するかご形導体スロット14nに対向する直線部22が設けられている。また、脚部20と先端部21に設けられた直線部22とは滑らかな曲線によって構成される接続部23を介して接続されている。   Hereinafter, the detailed shape of the flux barrier 17 (see FIG. 2) will be described. FIG. 7 is an enlarged view of the portion E in FIG. In the cross section orthogonal to the rotation axis O, the flux barrier 17 is connected to the permanent magnet insertion portion 16 and extends in the circumferential direction of the rotor 10. The flux barrier 17 changes the angle from the base end portion 19 and changes the rotor 10. A leg portion 20 extending in the outer diameter direction is provided, and a linear portion 22 facing the cage conductor slot 14n closest to the tip portion 21 is provided at a part of the tip portion 21 thereof. Moreover, the leg part 20 and the linear part 22 provided in the front-end | tip part 21 are connected via the connection part 23 comprised by a smooth curve.

なお、本明細書中においては図7に示すように、直線部22と接続部23とをあわせて先端部21と定義しており、また、フラックスバリア17は基端部19と脚部20と先端部21とから構成されている。また、先端部21は、挿入された永久磁石片15aの端面を通る直線L3と交わらないよう、図7における距離dだけ円周方向外側へ変位している   In the present specification, as shown in FIG. 7, the linear portion 22 and the connecting portion 23 are collectively defined as the distal end portion 21, and the flux barrier 17 is composed of the proximal end portion 19, the leg portion 20, and the like. It is comprised from the front-end | tip part 21. FIG. Further, the tip 21 is displaced outward in the circumferential direction by a distance d in FIG. 7 so as not to intersect the straight line L3 passing through the end face of the inserted permanent magnet piece 15a.

そして本実施形態においては、かご形導体スロット14は図2に示すように回転子鉄心の外周部に等間隔で40個設けられており、永久磁石スロット13の両端にある4組8ヶ所のフラックスバリア17は全てかご形導体スロット14のいずれかと対向するようになっている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, 40 cage-shaped conductor slots 14 are provided at equal intervals on the outer periphery of the rotor core, and four sets of eight fluxes at both ends of the permanent magnet slot 13 are provided. All the barriers 17 are arranged to face any one of the cage conductor slots 14.

図3に示すように、フラックスバリア17を構成する直線部22は、回転軸Oと直交する断面において、先端部21に最も近接するかご形導体スロット14nの中心Pと前記回転軸Oとを結ぶ直線L1に直交する直線L2に対し傾斜して設けられており、当該直線L2に対する傾斜角θは本実施形態において10°と設定している。   As shown in FIG. 3, the linear portion 22 constituting the flux barrier 17 connects the center P of the squirrel-cage conductor slot 14 n closest to the tip portion 21 and the rotation axis O in a cross section orthogonal to the rotation axis O. It is provided to be inclined with respect to the straight line L2 orthogonal to the straight line L1, and the inclination angle θ with respect to the straight line L2 is set to 10 ° in this embodiment.

接続部23は、図7に示すように脚部20より円周方向両側に突出しており、当該接続部23、脚部20および直線部22によって略T字形が形成されている。   As shown in FIG. 7, the connection portion 23 protrudes from the leg portion 20 on both sides in the circumferential direction, and the connection portion 23, the leg portion 20, and the straight portion 22 form a substantially T shape.

なお、フラックスバリア17の先端部21の形状は、最も近接するかご形導体スロット14nとの対向面における応力が均等になるように形成するという考え方で適正化すればよい。すなわち、図5に当該先端部21の模式的な形状が(a)〜(e)の5通り示されているが、(a)〜(e)それぞれの先端部の応力を数値解析することで適正な形状が決定される。ここで、(a)の先端部形状は従来から用いられているもので比較例1を構成するものであり、(b)は先端部に直線部を設けているもので比較例2を構成するものである。また、(c)〜(e)は第1実施形態〜第3実施形態を構成するものである。この中でも、第3実施形態に相当する(e)の先端部形状は、図3,7等に記載したフラックスバリア17において採用した形状を模式的に表したものとなっている。   In addition, what is necessary is just to optimize the shape of the front-end | tip part 21 of the flux barrier 17 by the idea that it forms so that the stress in the surface facing the nearest cage-shaped conductor slot 14n may become equal. That is, FIG. 5 shows five typical shapes of the tip 21 (a) to (e), but by numerically analyzing the stress at each tip (a) to (e). The proper shape is determined. Here, the tip shape of (a) has been used conventionally and constitutes Comparative Example 1, and (b) constitutes Comparative Example 2 with a straight portion provided at the tip. Is. Moreover, (c)-(e) comprises 1st Embodiment-3rd Embodiment. Among these, the tip shape of (e) corresponding to the third embodiment schematically represents the shape adopted in the flux barrier 17 described in FIGS.

具体的には、まず先端部21を半円形の(a)のような形状にすると、かご形導体スロット14nに最も近いX1に応力が集中する。そこで、(b)のようにかご形導体スロット14nとの対向面に直線部22を設けることで凸部をなくすと、一点での応力集中を避けることで最大応力を低減することが可能となる。但し、隅部X2に応力が集中する傾向にあるため、このX2の応力を低減するため(c)のような左右対称なT字形にすると、直線部22と両側の接続部23a,23bとの接続点(X3,X4)周りに応力が集中し、両端の応力にも差が生じる(図5ではX3における応力<X4における応力とする。)。そこでさらに、2つの接続点X3,X4のうち応力の大きいX4側の接続部23bを円周方向に延長してX4がかご形導体14nから円周方向に乖離した(d)のような形状にし、さらに応力の差を軽減するため直線部22を傾けると、X4がかご形導体14nからさらに乖離して(e)のような形状となり、X3とX4の応力の均等化が達成される。   Specifically, when the tip 21 is first shaped like a semicircular shape (a), stress concentrates on X1 closest to the cage conductor slot 14n. Therefore, if the convex portion is eliminated by providing the straight portion 22 on the surface facing the cage conductor slot 14n as shown in (b), the maximum stress can be reduced by avoiding stress concentration at one point. . However, since stress tends to concentrate on the corner X2, if the left and right symmetrical T-shape as shown in (c) is reduced in order to reduce the stress of X2, the straight portion 22 and the connecting portions 23a and 23b on both sides are connected. Stress concentrates around the connection point (X3, X4), and a difference also occurs between the stresses at both ends (in FIG. 5, the stress at X3 <the stress at X4). Therefore, the connecting portion 23b on the X4 side where the stress is large is extended in the circumferential direction of the two connecting points X3 and X4, and X4 is separated from the cage conductor 14n in the circumferential direction as shown in (d). Further, when the straight portion 22 is tilted in order to reduce the difference in stress, X4 further deviates from the cage conductor 14n to have a shape as shown in (e), and the equalization of the stresses of X3 and X4 is achieved.

なお、実際の形状は同期電動機の回転数、トルク、嵌め合い応力等の条件によって変更されるため、常に(e)のような形状が最適であるわけではなく、先端部の形状は上記種々の条件によって、かご形導体スロットとの対向面における応力を均等にする目的で変更され得る。例えば、前記(c)あるいは(d)の形状によっても目標の性能を得ることが可能となる場合もある。   Since the actual shape is changed depending on conditions such as the rotational speed, torque, and fitting stress of the synchronous motor, the shape as shown in (e) is not always optimal, and the shape of the tip is not limited to the above-mentioned various shapes. Depending on conditions, it can be changed for the purpose of equalizing the stress on the surface facing the cage conductor slot. For example, the target performance may be obtained by the shape of (c) or (d).

同様に、図3に記載した直線部22の傾斜角θは上述した10°に限定されるものではなく、目標とする出力トルク、最大回転速度、回転速度に適する焼き嵌め量等の種々の条件に応じて、傾斜角を変更することも可能である。この際、傾斜角θを変更する場合には、マイナスの角度をとる、すなわち、逆方向に傾斜する場合も含むものである。   Similarly, the inclination angle θ of the linear portion 22 shown in FIG. 3 is not limited to the above-described 10 °, and various conditions such as a target output torque, a maximum rotation speed, and a shrinkage fit suitable for the rotation speed. It is also possible to change the tilt angle according to the above. At this time, when the inclination angle θ is changed, a negative angle, that is, a case where the inclination angle θ is inclined in the opposite direction is also included.

次に、上記の実施形態における作用を説明する。   Next, the operation in the above embodiment will be described.

図1において、回転子10は、固定子30巻線に電流を流し固定子30内部に回転磁界を発生させると、図示しないかご形導体に発生する誘導電流によってトルクを得て回転を開始する。そして、同期速度に達すると、永久磁石15によって同期電動機として回転する。   In FIG. 1, when a current flows through the stator 30 winding and a rotating magnetic field is generated inside the stator 30, the rotor 10 starts rotating by obtaining torque by an induced current generated in a cage conductor (not shown). When the synchronous speed is reached, the permanent magnet 15 rotates as a synchronous motor.

そして、同期電動機として回転中は、図7に示すように、フラックスバリア17が基端部19から回転子10の外径方向に向かって延びていることで、図4のように永久磁石15より径方向内側にq軸磁束が流れる経路が確保できるため、回転子10の同期を保つトルクである引き入れトルクや回転増加時に同期を保つ最大トルクである脱出トルクの向上を期待できる。   During rotation as a synchronous motor, as shown in FIG. 7, the flux barrier 17 extends from the base end portion 19 toward the outer diameter direction of the rotor 10. Since a path through which the q-axis magnetic flux flows radially inward can be secured, an improvement in pull-in torque that is a torque that keeps the rotor 10 synchronized and an escape torque that is a maximum torque that keeps the synchronization when the rotation increases can be expected.

また、本実施形態を採った時の数値解析も行っている。焼嵌めしろと回転数を同条件で比較した場合、フラックスバリア先端部21及び永久磁石孔16の形状を図2のようにしたときの最大応力は、フラックスバリア先端部21の形状を図5(a)、永久磁石孔16の形状を図6(b)のようにしたときの約1/3となった。この結果から、本実施形態を採れば応力分布が改善され、応力集中が緩和されることが示された。   Also, numerical analysis is performed when the present embodiment is adopted. When the shrink fit and the rotational speed are compared under the same conditions, the maximum stress when the shapes of the flux barrier tip 21 and the permanent magnet hole 16 are as shown in FIG. a) The shape of the permanent magnet hole 16 was about 1/3 of that shown in FIG. 6B. From this result, it was shown that if this embodiment is adopted, the stress distribution is improved and the stress concentration is relaxed.

以上のように、本実施形態の同期電動機は、回転子10を構成し、回転軸回りに回転可能な回転子鉄心12と、その回転子鉄心12の内部で円周方向に配置された複数の永久磁石スロット13と、回転子鉄心12の外周近傍で回転軸Oに沿って配置された複数の開口としてのかご形導体スロット14と、を具備するものにおいて、永久磁石スロット13は永久磁石15を挿入する永久磁石挿入部16とその永久磁石挿入部16の円周方向両端に位置し磁極を区画する一対のフラックスバリア17とを備え、フラックスバリア17は、回転軸Oと直交する断面において、永久磁石挿入部16と連続する基端部19から回転子10の外径方向に向かって延びるとともに、その先端部21の一部に、この先端部21に最も近接するかご形導体スロット14nと対向する直線部22が設けられており、その基端部19から先端部21方向へ延びる脚部20と先端部21に設けられた直線部22とは接続部23を介して接続され、接続部23は脚部20より円周方向の両側に突出しているように構成したものである。   As described above, the synchronous motor according to the present embodiment constitutes the rotor 10 and includes a rotor core 12 that can rotate around the rotation axis, and a plurality of circumferentially arranged rotor cores 12 within the rotor core 12. The permanent magnet slot 13 includes a permanent magnet slot 13 and a cage conductor slot 14 as a plurality of openings arranged along the rotation axis O in the vicinity of the outer periphery of the rotor core 12. A permanent magnet insertion portion 16 to be inserted and a pair of flux barriers 17 positioned at both ends in the circumferential direction of the permanent magnet insertion portion 16 and defining magnetic poles. The flux barrier 17 is permanent in a cross section orthogonal to the rotation axis O. A squirrel-cage conductor slot that extends in the outer diameter direction of the rotor 10 from the base end portion 19 that is continuous with the magnet insertion portion 16 and that is closest to the tip portion 21 at a part of the tip portion 21. 14n and the linear part 22 which opposes, the leg part 20 extended in the front-end | tip part 21 direction from the base end part 19, and the linear part 22 provided in the front-end | tip part 21 are connected via the connection part 23, The connecting portion 23 is configured to protrude from the leg portion 20 on both sides in the circumferential direction.

このように構成しているため、フラックスバリア17が永久磁石挿入部15に連続する基端部19より回転子10の外径方向へ延びるように設けられていることから、フラックスバリア17周辺での磁束の短絡を防いで、磁束の流れを適正化することができるため、効率を高めて高出力を得ることが可能となっている。   Since it is configured in this way, the flux barrier 17 is provided so as to extend in the outer diameter direction of the rotor 10 from the base end portion 19 continuous with the permanent magnet insertion portion 15. Since the short circuit of the magnetic flux can be prevented and the flow of the magnetic flux can be optimized, it is possible to increase the efficiency and obtain a high output.

さらには、フラックスバリア17の先端部21が直線状になっていることで、回転子鉄心12の、かご形導体スロット14に近接するフラックスバリア17の先端部21周りにおける応力集中を緩和して最大応力の低減を図り、高速化を実現することも可能となっている。また、回転子鉄心12にシャフト40を挿入する構成とした場合、シャフト40の直径は細くすることを要せず、危険速度の低下を生じることもない。   Furthermore, since the tip 21 of the flux barrier 17 is linear, the stress concentration around the tip 21 of the flux barrier 17 adjacent to the cage conductor slot 14 of the rotor core 12 is alleviated and maximized. It is also possible to achieve high speed by reducing stress. Moreover, when it is set as the structure which inserts the shaft 40 in the rotor core 12, the diameter of the shaft 40 does not need to make thin and a fall of dangerous speed does not arise.

また、接続部23が脚部20より円周方向の両側に突出していることで、直線部22と接続部23との接続点X3,X4に生じる応力を低減し、上記の効果を高めることが可能となる。   Further, since the connecting portion 23 protrudes from the leg portion 20 on both sides in the circumferential direction, the stress generated at the connection points X3 and X4 between the straight portion 22 and the connecting portion 23 can be reduced, and the above effect can be enhanced. It becomes possible.

さらに、回転軸Oと直交する断面において、接続部23は滑らかな曲線によって構成されているため、フラックスバリア17の先端部21における直線部22の端部および接続部23に生じる応力を低減し、より上記の効果を高め、高出力・高速化を図ることが可能となっている。   Furthermore, in the cross section orthogonal to the rotation axis O, the connecting portion 23 is configured by a smooth curve, so that the stress generated at the end of the straight portion 22 and the connecting portion 23 at the tip 21 of the flux barrier 17 is reduced. It is possible to enhance the above effects and achieve high output and high speed.

また、回転軸Oと直交する断面において、フラックスバリア17の先端部21に設けられた直線部22が、この先端部21に最も近接するかご形導体スロット14nの中心Pと回転軸Oとを結ぶ直線L1に直交する直線L2に対し傾斜するように構成しているため、フラックスバリア先端部21のかご形導体スロット14との対向面の応力集中を緩和し、応力のアンバランスを解消することが可能となっている。   Further, in a cross section orthogonal to the rotation axis O, a straight line portion 22 provided at the tip portion 21 of the flux barrier 17 connects the center P of the cage conductor slot 14n closest to the tip portion 21 and the rotation axis O. Since it is configured to be inclined with respect to the straight line L2 orthogonal to the straight line L1, stress concentration on the surface of the flux barrier tip 21 facing the cage conductor slot 14 can be alleviated, and stress unbalance can be eliminated. It is possible.

1極の永久磁石スロット13を構成する永久磁石挿入部16が、円周方向で複数の永久磁石挿入孔16a,16b,…に分割されて形成されており、各永久磁石挿入孔16a,16b,…に永久磁石15を構成する永久磁石片15a,15b,…がそれぞれ挿入されるとともに、各永久磁石片15a,15b,…の磁極を径方向に同極の向きとなるよう配しているため、永久磁石15を複雑な形状にすることなく、永久磁石挿入部16を適正な形状にすることとともに、個々の永久磁石挿入孔16を小さくして回転子鉄心10の強度を高めることが可能となっている。   A permanent magnet insertion portion 16 constituting the one-pole permanent magnet slot 13 is divided into a plurality of permanent magnet insertion holes 16a, 16b,... In the circumferential direction, and each permanent magnet insertion hole 16a, 16b,. Are inserted into the permanent magnet 15 and the magnetic poles of the permanent magnet pieces 15a, 15b,... Are arranged in the radial direction so as to have the same polarity. In addition to making the permanent magnet 15 into an appropriate shape without making the permanent magnet 15 into a complicated shape, it is possible to increase the strength of the rotor core 10 by reducing the size of each permanent magnet insertion hole 16. It has become.

永久磁石挿入部16を、隣接する永久磁石挿入孔16a,16b,…が外径方向に向かって凸をなすように配置して構成しているため、嵌め合いによる応力集中を緩和して、より強度を向上することが可能となっている。   Since the permanent magnet insertion portion 16 is arranged so that the adjacent permanent magnet insertion holes 16a, 16b,... Are convex in the outer diameter direction, the stress concentration due to the fitting is alleviated, and more Strength can be improved.

そして、永久磁石挿入孔16が、回転軸Oと直交する断面において略矩形をなすように形成されて構成されているため、直方体形状の永久磁石を用いて、製造コストの低減を図ることが可能となっている。   Since the permanent magnet insertion hole 16 is formed to be substantially rectangular in a cross section orthogonal to the rotation axis O, it is possible to reduce the manufacturing cost by using a rectangular parallelepiped permanent magnet. It has become.

さらには、複数の開口をかご形導体スロットとしてそれぞれ構成するとともに、各かご形導体スロット14に挿入される導体バーと、各導体バーの両端をそれぞれ接続するエンドリングとを含むかご形導体を備えるように構成していることから、上記のように構成したフラックスバリア17による特長を効果的に生かしつつ、起動時には誘導電動機として機能する誘導起動型同期電動機とすることが可能となっている。   Furthermore, a plurality of openings are each configured as a cage conductor slot, and a cage conductor including a conductor bar inserted into each cage conductor slot 14 and an end ring connecting both ends of each conductor bar is provided. Thus, it is possible to provide an induction starting type synchronous motor that functions as an induction motor at the time of starting while effectively utilizing the features of the flux barrier 17 configured as described above.

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。   The specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment.

例えば、上記の実施形態では、フラックスバリア17の接続部23は脚部20より円周方向の両側に突出していたが、応力分散が達成されるのであれば、片側は突出していなくても良い。また、直線部22は必ずしも完全な直線である必要はなく、応力分散が達成されるのであれば、緩やかな曲線などの非直線形状とすることも許容され得る。さらに、図8(a)に示すように、フラックスバリア117の形状は基端部119を短くして脚部120が永久磁石挿入孔116から連続して直接外径方向へ向かって延びていてもよい。また、先端部21は図7に示すように永久磁石片15aの端面を通る直線L3から距離dだけ円周方向外側へ変位していたが、q軸磁束を妨げることによる効率の低下が許容される場合には、この先端部21が直線L3と交わっていてもよい。   For example, in the above embodiment, the connection portion 23 of the flux barrier 17 protrudes from the leg portion 20 on both sides in the circumferential direction, but one side may not protrude as long as stress distribution is achieved. Further, the straight line portion 22 is not necessarily a complete straight line, and may be allowed to have a non-linear shape such as a gentle curve as long as stress distribution is achieved. Further, as shown in FIG. 8A, the flux barrier 117 may have a shape in which the base end portion 119 is shortened and the leg portion 120 continuously extends from the permanent magnet insertion hole 116 directly in the outer diameter direction. Good. Further, as shown in FIG. 7, the tip 21 has been displaced outward in the circumferential direction by a distance d from a straight line L3 passing through the end face of the permanent magnet piece 15a. However, a reduction in efficiency due to hindering the q-axis magnetic flux is allowed. In this case, the tip 21 may intersect with the straight line L3.

また、上述の実施形態では、各永久磁石スロット13が円周方向両端部にフラックスバリア17,17を備えており、これらのフラックスバリア17〜17をそれぞれ独立させた構成としていたが、隣接する永久磁石スロット13,13に形成された隣り合う2つのフラックスバリア17,17を一部が連続するように形成することもでき、こうした場合でも、最大応力の低減などの、上述の実施形態に準じた効果を得ることが可能である。さらには、その1つの形態として、図13に示すように、隣り合う2つの永久磁石スロット613,613が、1個のフラックスバリア617を共有しつつ備える形態としてもよい。この場合においても、上述の実施形態と同様、回転子610を構成する回転子鉄心612の内部で円周方向に等間隔で配置された4つの永久磁石スロット613は、それぞれ永久磁石615a,615bを挿入する永久磁石挿入孔616a,616bと、これらの互いに対向する端部に形成された空隙部618とを備えており、フラックスバリア617によって、隣り合う永久磁石スロット613,613がそれぞれ備える永久磁石挿入孔616a,616b同士が連結されるように構成されている。すなわち、フラックスバリア617は、図14に示すように、隣接する2つの永久磁石スロット613を構成する永久磁石挿入孔616a,616bとそれぞれ連続する基端部619,619と、これら2つの基端部619,619と接続された1つの脚部620と、脚部620の外径方向に存在する1つの先端部621から構成される。先端部621の一部には、この先端部621に最も近接するかご型導体スロット14nと対向する直線部622が設けられていて、脚部620と直線部622とは接続部623を介して接続されている。   In the above-described embodiment, each permanent magnet slot 13 includes the flux barriers 17 and 17 at both ends in the circumferential direction, and the flux barriers 17 to 17 are independent from each other. The two adjacent flux barriers 17 and 17 formed in the magnet slots 13 and 13 can be formed so that a part thereof is continuous, and even in such a case, according to the above-described embodiment such as reduction of the maximum stress. An effect can be obtained. Furthermore, as one form thereof, as shown in FIG. 13, two adjacent permanent magnet slots 613 and 613 may be provided with one flux barrier 617 shared. Also in this case, as in the above-described embodiment, the four permanent magnet slots 613 arranged at equal intervals in the circumferential direction inside the rotor core 612 constituting the rotor 610 are provided with permanent magnets 615a and 615b, respectively. Permanent magnet insertion holes 616a and 616b to be inserted and gap portions 618 formed at the ends facing each other, and permanent magnet insertion provided in adjacent permanent magnet slots 613 and 613 by a flux barrier 617, respectively. The holes 616a and 616b are connected to each other. That is, as shown in FIG. 14, the flux barrier 617 includes base end portions 619 and 619 that are continuous with permanent magnet insertion holes 616a and 616b that constitute two adjacent permanent magnet slots 613, and these two base end portions. 619, 619 and one leg portion 620 connected to the leg portion 620, and one tip portion 621 existing in the outer diameter direction of the leg portion 620. A part of the tip 621 is provided with a straight part 622 that faces the cage conductor slot 14n closest to the tip 621, and the leg 620 and the straight part 622 are connected via a connection part 623. Has been.

言い換えると、フラックスバリア617は、永久磁石挿入部616aと連続する基端部619から回転子610の外径方向に向かって延びるとともに、その先端部621の一部に、この先端部621に最も近接するかご形導体スロット14nと対向する直線部622が設けられており、その基端部619から先端部621方向へ延びる脚部620と先端部621に設けられた直線部622とは接続部623を介して接続され、接続部623は脚部620より円周方向の両側に突出しているように構成している。   In other words, the flux barrier 617 extends from the proximal end portion 619 continuous with the permanent magnet insertion portion 616a toward the outer diameter direction of the rotor 610, and is closest to the distal end portion 621 at a part of the distal end portion 621. A straight portion 622 facing the cage-shaped conductor slot 14n is provided. The leg portion 620 extending from the base end portion 619 toward the distal end portion 621 and the straight portion 622 provided at the distal end portion 621 are connected to the connecting portion 623. The connection portion 623 is configured to protrude from the leg portion 620 on both sides in the circumferential direction.

また、本実施形態において、接続部23は全体が滑らかな曲線から構成されているが、必ずしもこのような構成である必要もなく、図11に示すように、接続部23のうち少なくとも円周方向に最も突出した頂点Y1,Y2よりも径方向外側の部分が滑らかな曲線であればよい。具体的に述べると、頂点Y1,Y2を直線L5で結んだ場合、この直線L5を境界としてこの直線L5よりも径方向外側にあたる部分を外側接続部23a、内側にあたる部分を内側接続部23bとすると、外側接続部23aは接側部23全体の中でも比較的応力が大きくなるため、これを緩和するために滑らかな曲線によって構成されることを要するが、内側接続部23bは比較的応力が大きくならないため、滑らかな曲線によって構成されることを要さない。なお、上述した接続部23のうち円周方向に最も突出した部分が、径方向と同一方向をなす直線により構成されている場合には、頂点Y1,Y2をその直線の中心位置と設定することで足りる。   Further, in the present embodiment, the connecting portion 23 is configured by a smooth curve as a whole, but it is not always necessary to have such a configuration, and as shown in FIG. It suffices if the portion radially outside the vertices Y1 and Y2 that protrude the most is a smooth curve. Specifically, when the vertices Y1 and Y2 are connected by a straight line L5, a portion that is radially outward from the straight line L5 with the straight line L5 as a boundary is an outer connecting portion 23a, and a portion that is inward is an inner connecting portion 23b. The outer connecting portion 23a has a relatively large stress even in the entire contacting side portion 23. Therefore, the inner connecting portion 23b does not have a relatively large stress. Therefore, it is not necessary to be constituted by a smooth curve. In addition, when the part which protruded most in the circumferential direction among the connection parts 23 mentioned above is comprised by the straight line which makes the same direction as radial direction, apexes Y1 and Y2 should be set as the center position of the straight line. Is enough.

永久磁石スロット13は設計・製造の容易さの観点、並びに、回転軸Oを中心とする質量バランス及び駆動力のバランスから等間隔で設けることが好ましいが、モータの仕様によっては、磁束の経路を確保するため間欠的にすなわち互いに間隔を空けて設けられてさえいれば、必ずしも等間隔で設ける必要はない。   Permanent magnet slots 13 are preferably provided at equal intervals from the standpoint of ease of design and manufacture, and from the balance of mass centered on the rotation axis O and the balance of driving force. However, depending on the specifications of the motor, the path of magnetic flux may be provided. As long as they are provided intermittently, that is, spaced apart from each other, it is not always necessary to provide them at regular intervals.

また、図8(b)に示すように、永久磁石挿入部216に対して永久磁石片215を本来挿入可能である長さよりも短くして、その永久磁石片215の端部と連続して円周方向に延びる部分全体を基端部219とする構成であってもよい。   Further, as shown in FIG. 8B, the permanent magnet piece 215 is made shorter than the length in which the permanent magnet piece 215 can be originally inserted into the permanent magnet insertion portion 216, and is continuous with the end of the permanent magnet piece 215. The whole portion extending in the circumferential direction may be the base end portion 219.

さらに、上記の実施形態では永久磁石片15a,15b及び永久磁石挿入孔16a,16bは矩形状としていたが、図12に示すように、永久磁石片515a,515b及び永久磁石挿入孔516a,516bを断面視略円弧状に形成すると永久磁石挿入部516a,516bとシャフト孔11との間の応力緩和により高い効果を得ることができる。また、永久磁石挿入孔516a,516bのなす円弧をシャフト孔11と同心になるように配置することで、さらに効果的に応力を緩和することができる。なお、この構成においても、上述の実施形態と同様、回転子510を構成する回転子鉄心512の内部で円周方向に等間隔で配置された4つの永久磁石スロット513は、円周方向両端部にフラックスバリア517,517を備え、永久磁石挿入孔516a,516bの互いに対向する側の端部に空隙部518を備えるように構成している。   Further, in the above embodiment, the permanent magnet pieces 15a and 15b and the permanent magnet insertion holes 16a and 16b are rectangular, but the permanent magnet pieces 515a and 515b and the permanent magnet insertion holes 516a and 516b are formed as shown in FIG. When formed in a substantially arc shape in cross-section, a high effect can be obtained due to stress relaxation between the permanent magnet insertion portions 516a and 516b and the shaft hole 11. Further, by arranging the arcs formed by the permanent magnet insertion holes 516a and 516b so as to be concentric with the shaft hole 11, the stress can be more effectively relieved. Also in this configuration, as in the above-described embodiment, the four permanent magnet slots 513 arranged at equal intervals in the circumferential direction inside the rotor core 512 constituting the rotor 510 have both circumferential ends. Flux barriers 517 and 517 are provided, and the gaps 518 are provided at the ends of the permanent magnet insertion holes 516a and 516b facing each other.

また、上記の実施形態では1つの磁極を構成する永久磁石15は永久磁石片15a,15bに分割されていたが、単一の永久磁石片によって1つの磁極を構成することも可能である。こうする場合、永久磁石として円弧状に形成された円弧磁石を用いることによって、更に、応力の緩和と効率の向上を図ることができる。さらに、永久磁石を複数の永久磁石片に分割する構成と同様、単一の永久磁石片とする構成においても、これを複数個配置する場合には、応力緩和のためシャフト孔11とほぼ同心になるよう配置することが好ましい。   In the above embodiment, the permanent magnet 15 constituting one magnetic pole is divided into the permanent magnet pieces 15a and 15b. However, it is possible to constitute one magnetic pole by a single permanent magnet piece. In this case, by using an arc magnet formed in an arc shape as the permanent magnet, it is possible to further reduce stress and improve efficiency. Further, as in the configuration in which the permanent magnet is divided into a plurality of permanent magnet pieces, even in a configuration in which a single permanent magnet piece is provided, when a plurality of the permanent magnet pieces are arranged, the shaft hole 11 is substantially concentric for stress relaxation. It is preferable to arrange so that.

また、上記の実施形態ではかご形導体スロット14nの断面が円形のものを採用していたが、本発明は円形以外の断面を有するかご形導体スロットを備えるものにおいても適用することが可能であり、その場合には断面の重心位置を上述した中心Pとするのみで足りる。   In the above embodiment, the cage conductor slot 14n has a circular cross section. However, the present invention can be applied to a cage conductor having a cross section other than a circle. In that case, it is only necessary to set the center of gravity of the cross section as the center P described above.

また、上記の実施形態は4極(1極あたり永久磁石片が2個)の同期電動機であるが、図9に示すように2極の同期電動機(1極あたり永久磁石片3個)として構成することも可能である。この変形例では、かご形導体スロット314が回転子310を構成する回転子鉄心312の外周部に等間隔で28個設けられており、その径方向内側には3個の永久磁石片315a,315b,315cが磁極を径方向に同極の向きとなるよう配置されている。フラックスバリア317は1極につきその両端に2個、合計で4個設置され、全てかご形導体スロット314のいずれかと対向するようになっている。また、当該構成においては、同極内の永久磁石片315a,315b,315c間に設けられた空隙部318が、単一の永久磁石片315a,315b,315cの各磁極間で磁束が短絡するのを防ぐ役割も兼ねている。なお、この変形例においても、フラックスバリア317は、基端部19、脚部20、先端部21からなる上述した形状にすることができる。   The above embodiment is a 4-pole synchronous motor (two permanent magnet pieces per pole), but is configured as a 2-pole synchronous motor (three permanent magnet pieces per pole) as shown in FIG. It is also possible to do. In this modification, 28 cage-shaped conductor slots 314 are provided at equal intervals on the outer peripheral portion of the rotor core 312 constituting the rotor 310, and three permanent magnet pieces 315a and 315b are provided radially inside thereof. , 315c are arranged so that the magnetic poles are oriented in the same direction in the radial direction. Four flux barriers 317 are installed at both ends of each pole, for a total of four, and all face one of the cage conductor slots 314. Moreover, in the said structure, the space | gap part 318 provided between the permanent magnet pieces 315a, 315b, 315c in the same pole short-circuits between each magnetic pole of the single permanent magnet pieces 315a, 315b, 315c. It also serves as a prevention. Also in this modification, the flux barrier 317 can have the above-described shape including the base end portion 19, the leg portion 20, and the tip end portion 21.

また、本発明は、誘導起動型同期電動機以外の、例えば図10に示すような形態の永久磁石埋め込み型の同期電動機であっても好適に適用することが可能である。これは、回転子鉄心の外周に、回転軸Oに沿って複数の凹部414が開口として形成されたものである。こうしたものであっても、この凹部414に対するフラックスバリア17との位置や形状を、上述したものと同様に構成することで、同一の効果を奏することが可能である。なお、この場合における凹部414の中心Pとは、回転軸Oに直交する断面において回転子鉄心412の外周に沿った仮想円Ciと凹部414とで形成される領域内の重心位置と考えればよい。   Further, the present invention can be suitably applied to a permanent magnet embedded type synchronous motor having a form as shown in FIG. 10, for example, other than the induction starting type synchronous motor. In this configuration, a plurality of recesses 414 are formed as openings along the rotation axis O on the outer periphery of the rotor core. Even in such a case, the same effect can be obtained by configuring the position and shape of the flux barrier 17 with respect to the concave portion 414 in the same manner as described above. In this case, the center P of the recess 414 may be considered as the position of the center of gravity in the region formed by the virtual circle Ci and the recess 414 along the outer periphery of the rotor core 412 in the cross section orthogonal to the rotation axis O. .

また、上記の同期電動機を備える合成繊維製造装置として構成した場合には、合成繊維製造プロセスの効率化を図ることも可能となる。具体的には、合成繊維製造装置を構成するゴデットローラ等の大型ローラの駆動源として構成した場合には、この大重量のローラを繊維製造プロセスに応じた高速回転させることが可能となる。また、繊維を巻き取る巻き取り用スピンドルの駆動源として構成した場合には、比較的長尺の回転体を繊維巻取体という重量物を付加した状態で高速回転させることが可能となる。   In addition, when configured as a synthetic fiber manufacturing apparatus including the above-described synchronous motor, it is possible to improve the efficiency of the synthetic fiber manufacturing process. Specifically, when configured as a drive source for a large roller such as a godet roller that constitutes the synthetic fiber manufacturing apparatus, the heavy roller can be rotated at a high speed according to the fiber manufacturing process. Further, when configured as a drive source for a take-up spindle for winding the fiber, a relatively long rotating body can be rotated at a high speed with a heavy article called a fiber winding body added thereto.

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   Other configurations can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

10…回転子
12…回転子鉄心
13…永久磁石スロット
14,14n…開口(かご形導体スロット)
15…永久磁石
15a,15b…永久磁石片
16…永久磁石挿入部
16a,16b…永久磁石挿入孔
17…フラックスバリア
19…基端部
20…脚部
21…先端部
22…直線部
23…接続部
40…シャフト
L1,L2,L3…直線
P…(開口の)中心
O…回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotor 12 ... Rotor core 13 ... Permanent magnet slot 14, 14n ... Opening (cage-shaped conductor slot)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Permanent magnet 15a, 15b ... Permanent magnet piece 16 ... Permanent magnet insertion part 16a, 16b ... Permanent magnet insertion hole 17 ... Flux barrier 19 ... Base end part 20 ... Leg part 21 ... Tip part 22 ... Linear part 23 ... Connection part 40 ... shaft L1, L2, L3 ... straight line P ... center of (opening) O ... rotation axis

Claims (6)

回転子を構成し、回転軸回りに回転可能な回転子鉄心と、当該回転子鉄心の内部で円周方向に配置された複数の永久磁石スロットと、前記回転子鉄心の外周近傍で回転軸に沿って配置された複数の開口と、を具備する同期電動機において、
前記永久磁石スロットは永久磁石を挿入する永久磁石挿入部と当該永久磁石挿入部の円周方向両端に位置し磁極を区画する一対のフラックスバリアとを備え、
前記フラックスバリアは、前記回転軸と直交する断面において、前記永久磁石挿入部と連続する基端部から回転子の外径方向に向かって延びるとともに、その先端部の一部に、この先端部に最も近接する前記開口と対向する直線部が設けられており、当該基端部から前記先端部方向へ延びる脚部と前記先端部に設けられた直線部とは接続部を介して接続され、当該接続部は前記脚部より円周方向の少なくとも片側に前記開口から乖離するように突出していることを特徴とする同期電動機。
A rotor core that constitutes a rotor and is rotatable about a rotation axis, a plurality of permanent magnet slots arranged in a circumferential direction inside the rotor core, and a rotation axis near the outer periphery of the rotor core A synchronous motor having a plurality of openings disposed along the
The permanent magnet slot includes a permanent magnet insertion part for inserting a permanent magnet and a pair of flux barriers positioned at both ends in the circumferential direction of the permanent magnet insertion part and defining magnetic poles,
The flux barrier extends in the outer diameter direction of the rotor from a base end portion continuous with the permanent magnet insertion portion in a cross section orthogonal to the rotation axis, and a part of the tip portion thereof is provided at the tip portion. A straight portion facing the closest opening is provided, and a leg portion extending from the proximal end portion toward the distal end portion and the straight portion provided at the distal end portion are connected via a connecting portion, and The synchronous motor is characterized in that the connecting part protrudes from the leg part at least on one side in the circumferential direction so as to be separated from the opening .
前記回転軸と直交する断面において、前記接続部の、少なくとも円周方向に突出した頂点よりも径方向外側の部分が滑らかな曲線によって構成されていることを特徴とする請求項1記載の同期電動機。   2. The synchronous motor according to claim 1, wherein in a cross section orthogonal to the rotation axis, at least a portion radially outside a vertex protruding in the circumferential direction of the connection portion is formed by a smooth curve. . 前記回転軸と直交する断面において、前記フラックスバリアの先端部に設けられた直線部が、この先端部に最も近接する前記開口の中心と前記回転軸とを結ぶ直線に直交する直線に対し前記開口から乖離するように傾斜していることを特徴とする請求項1または2に記載の同期電動機。 In a cross section perpendicular to the rotation axis, wherein the linear portion provided at the tip of the flux barrier, to a straight line orthogonal to the straight line connecting the center with the rotation axis of said opening which is closest to the end opening The synchronous motor according to claim 1, wherein the synchronous motor is inclined so as to deviate from . 1極の永久磁石スロットを構成する永久磁石挿入部が、円周方向で複数の永久磁石挿入孔に分割されて形成されており、各永久磁石挿入孔に前記永久磁石を構成する永久磁石片がそれぞれ挿入されるとともに、各永久磁石片の磁極を径方向に同極の向きとなるように配したことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の同期電動機。   A permanent magnet insertion portion constituting one permanent magnet slot is formed by being divided into a plurality of permanent magnet insertion holes in the circumferential direction, and a permanent magnet piece constituting the permanent magnet is inserted into each permanent magnet insertion hole. The synchronous motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the synchronous motor is inserted so that the magnetic poles of the permanent magnet pieces are oriented in the same direction in the radial direction. 前記複数の開口をかご形導体スロットとしてそれぞれ構成するとともに、各かご形導体スロットに挿入される導体バーと、各導体バーの両端をそれぞれ接続するエンドリングとを含むかご形導体を備えたことを特徴とする請求項1〜4何れかに記載の同期電動機。   Each of the plurality of openings is configured as a cage conductor slot, and a cage conductor including a conductor bar inserted into each cage conductor slot and an end ring connecting both ends of each conductor bar is provided. The synchronous motor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 請求項1〜5何れかに記載の同期電動機を備えた合成繊維製造装置。   The synthetic fiber manufacturing apparatus provided with the synchronous motor in any one of Claims 1-5.
JP2013208547A 2013-10-03 2013-10-03 Synchronous motor Expired - Fee Related JP6191370B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013208547A JP6191370B2 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Synchronous motor
CN201420557099.0U CN204118994U (en) 2013-10-03 2014-09-25 Synchronous motor and synthetic fibers manufacturing installation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013208547A JP6191370B2 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Synchronous motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015073397A JP2015073397A (en) 2015-04-16
JP6191370B2 true JP6191370B2 (en) 2017-09-06

Family

ID=52336272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013208547A Expired - Fee Related JP6191370B2 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Synchronous motor

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6191370B2 (en)
CN (1) CN204118994U (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105576924B (en) * 2015-12-24 2018-01-02 东南大学 A kind of built-in permanent-magnet synchronous motor
JP6399071B2 (en) * 2016-10-05 2018-10-03 マツダ株式会社 Rotating electric machine
CN111725918B (en) * 2018-03-16 2021-07-27 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 Rotor structure and permanent magnet auxiliary synchronous reluctance motor
JP7538998B2 (en) * 2019-04-11 2024-08-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Motors and Electrical Equipment
WO2020261418A1 (en) * 2019-06-26 2020-12-30 三菱電機株式会社 Rotor, electric motor, compressor, and air conditioner
JP2021108507A (en) * 2019-12-27 2021-07-29 大銀微系統股▲分▼有限公司Hiwin Mikrosystem Corp. Permanent magnet type spindle motor
CN113098166B (en) * 2020-01-09 2022-11-04 蜂巢传动系统(江苏)有限公司保定研发分公司 Rotor punching sheet and rotor iron core
CN113783331A (en) * 2020-11-27 2021-12-10 银川威马电机有限责任公司 High-speed motor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH400312A (en) * 1962-01-23 1965-10-15 Karlsruhe Augsburg Iweka Automatic control arrangement for winding drives, in particular on bobbin spinning machines
US5097166A (en) * 1990-09-24 1992-03-17 Reuland Electric Rotor lamination for an AC permanent magnet synchronous motor
JP2002281700A (en) * 2001-03-23 2002-09-27 Fuji Electric Co Ltd Rotor of embedded magnet rotating machine
JP4709495B2 (en) * 2003-04-02 2011-06-22 日本電産サンキョー株式会社 Permanent magnet embedded motor
JP5481779B2 (en) * 2007-11-08 2014-04-23 日産自動車株式会社 Permanent magnet motor
EP2509198B1 (en) * 2011-04-08 2016-04-06 Grundfos Management A/S Rotor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015073397A (en) 2015-04-16
CN204118994U (en) 2015-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6191370B2 (en) Synchronous motor
US7498708B2 (en) Design of the magnet and webs in interior permanent magnet rotors
JP4900132B2 (en) Rotor and rotating electric machine
JP6507273B2 (en) Rotor for permanent magnet embedded motor and motor using the same
KR20170043464A (en) Rotating electric machine and manufacturing method of rotor core
JP2012165482A (en) Rotor for rotary electric machine
US11264878B2 (en) Rotor for rotary electric machine and method of manufacturing rotary electric machine
JP2004096850A (en) Rotor for induction start type synchronous dynamo-electric machine
US10923973B2 (en) Rotor for rotating electrical machine
JP6987310B1 (en) Rotating machine
JP5073692B2 (en) Rotating electric machine
JP6083467B2 (en) Permanent magnet embedded rotary electric machine
JP2008148391A (en) Rotor for rotary electric machine, and the rotary electric machine
US10637310B2 (en) Synchronous reluctance type rotary electric machine
JP2019180132A (en) Rotor core, rotor, and synchronization reluctance rotary electric machine
JPWO2014122947A1 (en) Permanent magnet embedded rotary electric machine
JP6390647B2 (en) Permanent magnet rotating electric machine
JPWO2015174145A1 (en) Permanent magnet embedded rotary electric machine
JP2009044893A (en) Rotor and rotary electric machine
JP2017184571A (en) Permanent magnet type rotary electric machine
JP6737354B1 (en) Rotor
JP6327348B2 (en) Rotating electric machine
WO2018070430A1 (en) Synchronous reluctance rotary electric machine
JP6584968B2 (en) Rotating electric machine
JP2014113033A (en) Embedded magnet dynamo-electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160913

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170502

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170428

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170623

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170711

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170724

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6191370

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees