JP6309065B1 - Rotating electric machine rotor and rotating electric machine using the same - Google Patents

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Abstract

【課題】ロータコア内への磁束漏れを抑制して永久磁石の磁束を効率よく利用し、回転電機の特性を改善できる回転電機の回転子及びそれを用いた回転電機を得る。【解決手段】外径方向に開くV字状に配置され、対をなして磁極を形成する複数の永久磁石12と、複数の永久磁石12を収容するV字開口部11bを備えたコアシート11Aを回転軸方向に積層して構成されたロータコア11とを備えたロータであって、コアシート11Aは、V字開口部11bの内径側端部及びV字開口部11bの外径側端部に内径側空隙11d1及び外径側空隙11d2がそれぞれ形成され、外径側空隙11d2に突出して永久磁石12に当接し、永久磁石に当接しない周方向端面11eb及び外径側端面11ecが外径側空隙11d2に面する位置決め突起部11eを有している。【選択図】図4A rotor of a rotating electrical machine capable of improving the characteristics of a rotating electrical machine by efficiently using a magnetic flux of a permanent magnet by suppressing magnetic flux leakage into a rotor core and a rotating electrical machine using the same. A core sheet provided with a plurality of permanent magnets arranged in a V shape that opens in the outer diameter direction and forming magnetic poles in pairs, and a V-shaped opening portion that accommodates the plurality of permanent magnets. The core sheet 11A is provided at the inner diameter side end of the V-shaped opening 11b and the outer diameter side end of the V-shaped opening 11b. An inner diameter side air gap 11d1 and an outer diameter side air gap 11d2 are formed, projecting into the outer diameter side air gap 11d2, abutting on the permanent magnet 12, and the circumferential end face 11eb and the outer diameter side end face 11ec not contacting the permanent magnet are on the outer diameter side. The positioning projection 11e faces the gap 11d2. [Selection] Figure 4

Description

この発明は、ロータコアに永久磁石が埋め込まれた回転電機の回転子及びそれを用いた回転電機に関するものである。   The present invention relates to a rotor of a rotating electric machine in which a permanent magnet is embedded in a rotor core and a rotating electric machine using the same.

永久磁石型モータのうち、界磁極を構成するための永久磁石がロータコアに埋設された永久磁石型モータは、IPM(Interior Permanent Magnet)モータと称される。IPMモータでは、永久磁石の磁束がロータコアに漏れることを防ぎ、永久磁石の磁束をステータの磁束との相互作用に効率よく利用することが重要である。
従来、永久磁石の位置決めを行う磁石位置決め部を有する第1のコア鋼板を軸方向両端に部に配置し、磁石位置決め部を有さない第2のコア鋼板を軸方向中央部に配置することで、永久磁石の位置決めを実現しつつ、磁石位置決め部からの磁束漏れを抑制した回転電機のロータがある(例えば、特許文献1参照)。
Among permanent magnet motors, a permanent magnet motor in which permanent magnets for forming field poles are embedded in a rotor core is referred to as an IPM (Interior Permanent Magnet) motor. In the IPM motor, it is important to prevent the magnetic flux of the permanent magnet from leaking to the rotor core and to efficiently use the magnetic flux of the permanent magnet for the interaction with the magnetic flux of the stator.
Conventionally, a first core steel plate having a magnet positioning portion for positioning a permanent magnet is disposed at both ends in the axial direction, and a second core steel plate having no magnet positioning portion is disposed at the central portion in the axial direction. There is a rotor of a rotating electrical machine that suppresses magnetic flux leakage from a magnet positioning portion while realizing positioning of a permanent magnet (see, for example, Patent Document 1).

特開2016−46949号公報(図5)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-46949 (FIG. 5)

しかしながら、特許文献1の回転電機のロータでは、軸方向両端部における磁石位置決め部からの磁束漏れは依然として生じるという問題点がある。   However, the rotor of the rotating electrical machine of Patent Document 1 has a problem that magnetic flux leakage from the magnet positioning portions at both axial end portions still occurs.

この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、ロータコア内への磁束漏れを抑制して永久磁石の磁束を効率よく利用し、回転電機の特性を改善できる回転電機の回転子及びそれを用いた回転電機を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a rotating electrical machine that can improve the characteristics of a rotating electrical machine by efficiently using the magnetic flux of a permanent magnet by suppressing magnetic flux leakage into the rotor core. A rotor and a rotating electrical machine using the rotor are obtained.

この発明における回転電機の回転子は、外径方向に開くV字状に配置され、対をなして磁極を形成する複数の永久磁石と、複数の永久磁石を収容する開口部を備えたコアシートを回転軸方向に積層して構成されたロータコアとを備えた回転電機の回転子であって、開口部の内径側端部及び開口部の外径側端部に内径側空隙及び外径側空隙がそれぞれ形成され、外径側空隙に突出して永久磁石に当接し、永久磁石に当接しない面が外径側空隙に面する位置決め突起部を有するコアシートを備え、ロータコアは、永久磁石の挿入方向後方のコアシートほど位置決め突起部の径方向幅が小さくなる位置決め誘い部を備えているものである。 The rotor of the rotating electrical machine according to the present invention is arranged in a V-shape that opens in the outer diameter direction, and includes a plurality of permanent magnets that form magnetic poles in pairs, and a core sheet that includes openings that accommodate the plurality of permanent magnets A rotor core having a rotor core formed by laminating a plurality of rotors in the direction of the rotation axis, the inner diameter side gap and the outer diameter side gap at the inner diameter side end of the opening and the outer diameter side end of the opening There are formed respectively, in contact with the permanent magnet to protrude the outer diameter side gap comprises a core sheet having a positioning protrusion surface not in contact with the permanent magnet facing the outer side gap, the rotor core is inserted in the permanent magnet The core sheet at the rear of the direction is provided with a positioning invitation portion in which the radial width of the positioning protrusion becomes smaller .

この発明における回転電機の回転子よれば、位置決め突起部を介したロータコア内への磁束漏れを抑制できる。このため、永久磁石の磁束を効率よく利用し、回転電機の特性を改善できる。   According to the rotor of the rotating electrical machine of the present invention, magnetic flux leakage into the rotor core via the positioning projection can be suppressed. For this reason, the magnetic flux of a permanent magnet can be utilized efficiently and the characteristic of a rotary electric machine can be improved.

この発明の実施の形態1に係る回転電機を示す全体断面図である。1 is an overall cross-sectional view showing a rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1に係る回転電機の制御ユニットを示す構成図である。It is a block diagram which shows the control unit of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る回転電機の軸方向に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the axial direction of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図3におけるA部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the A section in FIG. 図4のB−B断面図であり、この発明の実施の形態1に係るコアシートの積層例を示す図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 4, illustrating a lamination example of core sheets according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態2に係るコアシートの軸方向に垂直な部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view perpendicular | vertical to the axial direction of the core sheet which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係るコアシートの軸方向に垂直な部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view perpendicular | vertical to the axial direction of the core sheet which concerns on Embodiment 3 of this invention.

実施の形態1.
以下に、この発明の実施の形態1を図1から図5に基づいて説明する。図1は、実施の形態1に係る回転電機を示す全体断面図であり、図2は、この回転電機の制御ユニットを示す構成図である。IPMモータ100、すなわち回転電機は、ロータ10と、ロータ10を貫通し、ロータ10によって回転される出力軸61すなわち回転軸と、軸受84を介して出力軸61を回転可能に支持するモータケース81と、モータケース81の内側面に固定され、エアギャップGを介してロータ10の外周に対向し、ロータ10を囲うステータ51とを備えている。モータケース81の一方からは出力軸61が突出し、IPMモータ100のトルクを外部に出力する。モータケース81の他方には、軸受84を介して出力軸61を回転可能に支持し、両端部に孔が形成されたフレーム83が設けられている。このフレーム83は、ケーブル86が接続されたターミナルコネクタ85を有するブラケット82により覆われている。
ステータ51は、互いに間隔を空けて複数の巻線52が巻装されている。本実施の形態において、巻線52は各相各組に対応する6本の巻線を3相2組に巻装しているが、これに限られるものではない。対応する組が互いに異なる巻線端部52a、52bは、それぞれが各相に対応する3本の巻線の端部であり、環状の接続リング53からフレーム83に形成された孔を貫通してブラケット82側にそれぞれ延出し、ターミナルコネクタ85にそれぞれ接続される。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall cross-sectional view illustrating the rotating electrical machine according to Embodiment 1, and FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a control unit of the rotating electrical machine. The IPM motor 100, i.e., the rotating electrical machine, includes the rotor 10, a motor case 81 that passes through the rotor 10 and is rotatably supported by the output shaft 61 that is rotated by the rotor 10, and the bearing 84. And a stator 51 that is fixed to the inner surface of the motor case 81, faces the outer periphery of the rotor 10 via the air gap G, and surrounds the rotor 10. The output shaft 61 protrudes from one side of the motor case 81 and outputs the torque of the IPM motor 100 to the outside. The other side of the motor case 81 is provided with a frame 83 that rotatably supports the output shaft 61 via a bearing 84 and has holes formed at both ends. The frame 83 is covered with a bracket 82 having a terminal connector 85 to which a cable 86 is connected.
A plurality of windings 52 are wound around the stator 51 at intervals. In the present embodiment, the winding 52 has six windings corresponding to each set of each phase wound in two sets of three phases, but is not limited to this. The winding ends 52a and 52b in which the corresponding pairs are different from each other are the ends of the three windings corresponding to the respective phases, and penetrate through the holes formed in the frame 83 from the annular connection ring 53. Each extends to the bracket 82 side and is connected to each terminal connector 85.

制御ユニット90は、電源元94から供給される電力及びセンサ部95からの測定信号を受け付けてCPU92に送る入力回路部91と、入力回路部91からの信号に基づいて制御量を演算するCPU92と、CPU92で演算された制御量に応じた出力電流を制御ユニット90に接続されたハーネス(図示なし)に出力する出力回路部93とを備えている。このハーネス(図示なし)はケーブル86に接続されており、出力回路部93からの出力電流はケーブル86及びターミナルコネクタ85を介して巻線52に供給される。この際、対応する相が互いに異なる巻線に流れる電流は電気角120度の位相差を持ち、対応する組が異なる巻線に流れる電流は例えば電気角30度の位相差を持つ。制御ユニット90によるIPMモータ100の制御は、例えば角速度制御、トルク制御であり、特に限られるものではない。センサ部95は、角速度計や角加速度計等、CPU92で演算する制御量の種類に応じて構成すればよい。 The control unit 90 receives an electric power supplied from the power source 94 and a measurement signal from the sensor unit 95 and sends it to the CPU 92, and a CPU 92 that calculates a control amount based on the signal from the input circuit unit 91. And an output circuit unit 93 that outputs an output current corresponding to a control amount calculated by the CPU 92 to a harness (not shown) connected to the control unit 90. This harness (not shown) is connected to the cable 86, and the output current from the output circuit section 93 is supplied to the winding 52 via the cable 86 and the terminal connector 85. At this time, the currents flowing through the windings having different phases have a phase difference of 120 electrical degrees, and the currents flowing through the windings having different pairs have a phase difference of 30 electrical angles, for example. The control of the IPM motor 100 by the control unit 90 is, for example, angular velocity control or torque control, and is not particularly limited. The sensor unit 95 may be configured according to the type of control amount calculated by the CPU 92, such as an angular velocity meter or an angular accelerometer.

次に、ロータ10及びステータ51についてより詳細に説明する。図3は、IPMモータ100の軸方向に垂直な断面図であり、図4は、図3におけるA部の拡大断面図である。なお、図3ではモータケース81を省略している。
ステータ51において、複数の薄板が積層されて構成されたステータ鉄心51aには、周方向に等間隔を空けて48個のスロット51bが配設され、それぞれのスロット51bには4本の巻線52が挿入されている。また、互いに隣接するスロットの間にはティース51cが設けられている。それぞれのティース51cは、互いに隣接するティース51cと先端部で連結され、ロータ10の回転中心からステータ51の内周面までの距離が一定となるように形成されている。なお、隣接するティース51cの先端部を連結する範囲は、全てのティース51cであってもよいし、例えば半数のみなど、一部のティース51cにとどめてもよい。なお、ここではステータ鉄心51aに設けるスロットの数を48としたが、これに限られるものではない。
Next, the rotor 10 and the stator 51 will be described in more detail. 3 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the IPM motor 100, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG. In FIG. 3, the motor case 81 is omitted.
In the stator 51, a stator core 51a formed by laminating a plurality of thin plates is provided with 48 slots 51b at equal intervals in the circumferential direction, and four windings 52 are provided in each slot 51b. Has been inserted. Further, a tooth 51c is provided between adjacent slots. Each of the teeth 51c is connected to the teeth 51c adjacent to each other at the tip, and is formed so that the distance from the rotation center of the rotor 10 to the inner peripheral surface of the stator 51 is constant. In addition, the range which connects the front-end | tip part of the adjacent teeth 51c may be all the teeth 51c, for example, may be limited to some teeth 51c, such as only half. Although the number of slots provided in the stator iron core 51a is 48 here, the number of slots is not limited to this.

ロータ10は、板厚tの複数のコアシート11Aを軸方向に積層して構成されたロータコア11と、長方形状の断面を有し、ロータコア11に埋設された複数の永久磁石12とを備えている。コアシート11Aは、鉄やコバルト、ニッケルなどの強磁性体からなる平板部11aに永久磁石12が挿入されるV字開口部11bが周方向に沿って複数配設されたものであって、V字開口部11bは、外径方向に開くV字状をなしている。互いに隣接するV字開口部11bの間において、コアシート11Aの外周は径方向に凹となっており、周囲よりも径が短いブリッジ部11fが形成されている。なお、本実施の形態ではV字開口部11bが8個配設されているが、これに限られるものではない。   The rotor 10 includes a rotor core 11 configured by laminating a plurality of core sheets 11A having a thickness t in the axial direction, and a plurality of permanent magnets 12 having a rectangular cross section and embedded in the rotor core 11. Yes. The core sheet 11A has a plurality of V-shaped openings 11b arranged along the circumferential direction in which a permanent magnet 12 is inserted into a flat plate portion 11a made of a ferromagnetic material such as iron, cobalt, or nickel. The character opening 11b has a V shape that opens in the outer diameter direction. Between the V-shaped openings 11b adjacent to each other, the outer periphery of the core sheet 11A is concave in the radial direction, and a bridge portion 11f having a shorter diameter than the periphery is formed. In the present embodiment, eight V-shaped openings 11b are provided, but the present invention is not limited to this.

V字開口部11bのV字対辺の中央部には、永久磁石12と同じ長方形状の磁石収容部11cが形成されている。V字対辺の内径側端部には、内径側のフラックスバリアとしての内径側空隙11d1が形成されている。なお、内径側空隙11d1の周方向幅は、磁石収容部11cの周方向幅よりも狭い。V字対辺の外径側端部には、外径側のフラックスバリアとしての外径側空隙11d2が形成され、外径側空隙11d2には、磁石収容部11cの短辺を覆うように突出する位置決め突起部11eが設けられている。位置決め突起部11eは、永久磁石12が磁石収容部11cに挿入された際、内径側端面11eaが永久磁石12に当接し、永久磁石12の位置決めを行う。また、周方向端面11eb及び外径側端面11ecは永久磁石12に当接せず、外径側空隙11d2に面する。位置決め突起部11eの径方向幅はWtである。なお、図4に示す外径側端面11ecとV字開口部11bの内周面との径方向距離Wsは、コアシート11Aの板厚tとの比較において下記式が成り立つように設定されている。
Ws≧t
A rectangular magnet housing portion 11c that is the same as the permanent magnet 12 is formed at the center of the V-shaped opposite side of the V-shaped opening 11b. An inner diameter side gap 11d1 as an inner diameter side flux barrier is formed at the inner diameter side end of the V-shaped opposite side. In addition, the circumferential direction width | variety of the internal diameter side space | gap 11d1 is narrower than the circumferential direction width | variety of the magnet accommodating part 11c. An outer diameter side gap 11d2 as an outer diameter side flux barrier is formed at the outer diameter side end of the V-shaped opposite side, and the outer diameter side gap 11d2 projects so as to cover the short side of the magnet housing portion 11c. A positioning projection 11e is provided. When the permanent magnet 12 is inserted into the magnet housing part 11 c, the positioning protrusion 11 e is positioned on the permanent magnet 12 with the inner diameter side end face 11 ea coming into contact with the permanent magnet 12. Further, the circumferential end surface 11eb and the outer diameter side end surface 11ec do not contact the permanent magnet 12 but face the outer diameter side gap 11d2. The radial width of the positioning protrusion 11e is Wt. Note that the radial distance Ws between the outer diameter side end surface 11ec and the inner peripheral surface of the V-shaped opening 11b shown in FIG. 4 is set so that the following expression is established in comparison with the plate thickness t of the core sheet 11A. .
Ws ≧ t

磁石収容部11cに挿入される永久磁石12は、向かい合う2つの面の磁極が同極な対となるように配置され、1つの対で1極を構成する。また、図3に示すとおり、あるV字開口部11bに挿入された永久磁石12の磁極がN極であると、隣接するV字開口部11bに挿入された磁極はS極とするように、互いに隣接する対の磁極が逆向きとなるように配置される。なお、本実施の形態では1つのV字開口部11bに1対の永久磁石12を収容しているが、外径方向に開くV字状に配置された2つの開口部を形成し、この2つの開口部に1つずつ永久磁石12を収容してもよい。   The permanent magnets 12 inserted into the magnet housing portion 11c are arranged so that the magnetic poles of the two faces facing each other are in the same polarity pair, and one pair constitutes one pole. As shown in FIG. 3, when the magnetic pole of the permanent magnet 12 inserted into a certain V-shaped opening 11b is an N pole, the magnetic pole inserted into the adjacent V-shaped opening 11b is an S pole. A pair of magnetic poles adjacent to each other are arranged in opposite directions. In this embodiment, a pair of permanent magnets 12 is accommodated in one V-shaped opening 11b, but two openings arranged in a V-shape that open in the outer diameter direction are formed, and this 2 The permanent magnets 12 may be accommodated one by one in one opening.

次に、動作について説明する。制御ユニット90からの出力電流が巻線52を流れることによってティース51cに磁束が流れると、この磁束と永久磁石12の磁束が相互作用することで永久磁石12の磁極とティース51cが引き合い、あるいは反発してロータ10が回転する。このとき、位置決め突起部11eを介して永久磁石12の磁束がロータコア11内に漏れると、漏れた磁束はロータコア11内を通って直接N極からS極に流れてしまうため、ティース51cの磁束と相互作用する磁束が減少し、ロータ10の回転速度やトルクの減少を招く。また、ロータコア11を構成するコアシート11Aの平板部11aは強磁性体であるため、永久磁石12の磁束は、永久磁石12と平板部11aとの接触箇所からロータコア11内に流入しやすい。本実施の形態の位置決め突起部11eは、内径側端面11eaを永久磁石12に当接させて永久磁石12の位置決めを行う一方で、永久磁石12に当接しない周方向端面11eb及び外径側端面11ecは外径側空隙11d2に面している。この結果、永久磁石12と位置決め突起部11eの接触面積が小さくなり、位置決め突起部11eを介した磁束の漏れが抑制される。   Next, the operation will be described. When a magnetic flux flows in the teeth 51c due to the output current from the control unit 90 flowing through the winding 52, the magnetic flux and the magnetic flux of the permanent magnet 12 interact with each other so that the magnetic pole of the permanent magnet 12 and the teeth 51c are attracted or repelled. Then, the rotor 10 rotates. At this time, if the magnetic flux of the permanent magnet 12 leaks into the rotor core 11 through the positioning projection 11e, the leaked magnetic flux flows directly from the N pole to the S pole through the rotor core 11, so that the magnetic flux of the teeth 51c The interacting magnetic flux is reduced, and the rotational speed and torque of the rotor 10 are reduced. Further, since the flat plate portion 11a of the core sheet 11A constituting the rotor core 11 is a ferromagnetic body, the magnetic flux of the permanent magnet 12 tends to flow into the rotor core 11 from the contact point between the permanent magnet 12 and the flat plate portion 11a. The positioning protrusion 11e of the present embodiment positions the permanent magnet 12 by bringing the inner diameter side end face 11ea into contact with the permanent magnet 12, while the circumferential end face 11eb and the outer diameter side end face that do not contact the permanent magnet 12 11ec faces the outer diameter side gap 11d2. As a result, the contact area between the permanent magnet 12 and the positioning protrusion 11e is reduced, and magnetic flux leakage through the positioning protrusion 11e is suppressed.

また、上述したように外径側端面11ecとV字開口部11bの内周面との径方向距離Wsは、コアシート11Aの板厚t以上であるため、位置決め突起部11eの径方向幅Wtは小さく抑えられ、位置決め突起部11eの周方向断面積は小さくなる。この結果、周方向に流れる磁束に対する位置決め突起部11eの磁気抵抗が大きくなり、位置決め突起
部11eを介してロータコア11内に流入する磁束はさらに抑制される。
Further, as described above, the radial distance Ws between the outer diameter side end surface 11ec and the inner peripheral surface of the V-shaped opening 11b is equal to or greater than the plate thickness t of the core sheet 11A, and thus the radial width Wt of the positioning projection 11e. Is kept small, and the circumferential cross-sectional area of the positioning projection 11e is small. As a result, the magnetic resistance of the positioning protrusion 11e with respect to the magnetic flux flowing in the circumferential direction is increased, and the magnetic flux flowing into the rotor core 11 via the positioning protrusion 11e is further suppressed.

また、互いに隣接するV字開口部11bの間において、コアシート11Aの外周部はブリッジ部11fにより周方向断面積が小さく磁気抵抗を大きくなっている。この結果、互いに隣接するV字開口部11bの間において、コアシート11Aの外周部を通る磁束の流れが抑制されている。   Further, between the adjacent V-shaped openings 11b, the outer peripheral portion of the core sheet 11A has a small circumferential cross-sectional area and a large magnetic resistance due to the bridge portion 11f. As a result, the flow of magnetic flux passing through the outer periphery of the core sheet 11A is suppressed between the V-shaped openings 11b adjacent to each other.

なお、永久磁石12の固定は、接着剤や固定用の治具を用いるなど特に限られるものではないが、位置決め突起部11eに締め代を設け、圧入固定してもよい。永久磁石12の圧入固定により、位置決め突起部11eに面方向応力がかかり、位置決め突起部11eの磁気的劣化を引き起こす。このため、位置決め突起部11eを介してロータコア11内に流入する磁束をさらに抑制できる。   The fixing of the permanent magnet 12 is not particularly limited, such as using an adhesive or a fixing jig. However, a fastening allowance may be provided on the positioning projection 11e and press-fitted and fixed. Due to the press-fitting and fixing of the permanent magnet 12, a stress in the surface direction is applied to the positioning projection 11e, causing magnetic deterioration of the positioning projection 11e. For this reason, the magnetic flux which flows in into the rotor core 11 via the positioning protrusion part 11e can further be suppressed.

ここで、コアシート11Aの積層について説明する。図5は、図4のB−B断面図であり、コアシート11Aの積層例を示す図である。図5において、左側がロータ10の内径側、右側がロータ10の外径側となっている。
ロータコア11を構成するにあたり、全てコアシート11Aで構成してもよいが、図5(a)に示すように、ロータコア11の一部又は全部を、1枚のコアシート11Aに対して2枚の位置決め突起無しコアシート11Bを組み合わせた位置決め突起間欠積層部111としてもよい。位置決め突起間欠積層部111を備えることにより、上記したように永久磁石12を圧入固定した場合に、位置決め突起部11eをより大きく磁気的に劣化させることができる。なお、ここでは1枚のコアシート11Aに対して2枚の位置決め突起無しコアシート11Bを組み合わせているが、これに限られるものではなく、コアシート11A1枚に対して1枚以上の位置決め突起無しコアシート11Bを組み合わせるものであればよい
Here, the lamination of the core sheet 11A will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4 and is a diagram illustrating an example of stacking of core sheets 11A. In FIG. 5, the left side is the inner diameter side of the rotor 10, and the right side is the outer diameter side of the rotor 10.
In configuring the rotor core 11, all may be configured by the core sheet 11A. However, as illustrated in FIG. 5A, a part or all of the rotor core 11 may be divided into two sheets with respect to one core sheet 11A. It is good also as the positioning protrusion intermittent lamination | stacking part 111 which combined the core sheet | seat 11B without a positioning protrusion. By providing the positioning protrusion intermittently laminated portion 111, the positioning protrusion 11e can be greatly magnetically deteriorated when the permanent magnet 12 is press-fitted and fixed as described above. Here, two core sheets 11B without positioning protrusions are combined with one core sheet 11A, but the present invention is not limited to this, and there is no one or more positioning protrusions with respect to one core sheet 11A. What is necessary is just to combine the core sheet 11B .

また、図5(b)に示すように、ロータコア11の一部又は全部を位置決め誘い部112で構成してもよい。ここでは永久磁石12を上方から下方に挿入するものとしており、位置決め誘い部112では、上方からコアシート11A1〜11A4、位置決め突起無しコアシート11Bが積層され、コアシート11A1〜11A4は、位置決め突起部11eの径方向幅Wtが連続的に小さくなる構成となっている。位置決め誘い部112を備えることにより、永久磁石12の組み付けを容易に行うことが可能となる。   Further, as shown in FIG. 5B, a part or all of the rotor core 11 may be constituted by a positioning invitation portion 112. Here, it is assumed that the permanent magnet 12 is inserted downward from above, and in the positioning invitation 112, the core sheets 11A1 to 11A4 and the core sheet 11B without positioning protrusions are stacked from above, and the core sheets 11A1 to 11A4 are positioned to be positioning protrusions. The radial width Wt of 11e is continuously reduced. By providing the positioning invitation 112, the permanent magnet 12 can be easily assembled.

実施の形態1によれば、永久磁石が磁石収容部に挿入された際、位置決め突起部の内径側端面のみを永久磁石に当接させて永久磁石の位置決めを行い、周方向端面及び外径側端面は永久磁石に当接させずに外径側空隙に面するようにすることで永久磁石と位置決め突起部の接触面積を小さくした。このため、位置決め突起部を介した磁束の漏れを抑制し、より多くの永久磁石の磁束をステータの磁束と相互作用させるので、永久磁石の磁束を効率よく利用し、回転電機の特性を改善できる。   According to the first embodiment, when the permanent magnet is inserted into the magnet housing portion, only the inner diameter side end surface of the positioning protrusion is brought into contact with the permanent magnet to position the permanent magnet, and the circumferential end surface and the outer diameter side The contact area between the permanent magnet and the positioning projection is reduced by making the end face face the outer diameter side gap without contacting the permanent magnet. For this reason, leakage of magnetic flux through the positioning protrusion is suppressed, and more permanent magnets interact with the stator magnetic flux, so that the permanent magnet magnetic flux can be used efficiently and the characteristics of the rotating electrical machine can be improved. .

また、互いに隣接するV字開口部の間に周囲よりも径が短いブリッジ部を設け、互いに隣接するV字開口部の間における磁束の流れを抑制したので、あるV字開口部に収容されてN極を構成する永久磁石から隣接するV字開口部に収容されS極を構成する永久磁石への磁束の流れを抑制した。このため、ロータコア内を流れる永久磁石の磁束を抑制し、より効率的に永久磁石の磁束を利用することができる。   In addition, since a bridge portion having a shorter diameter than the surrounding is provided between the adjacent V-shaped openings to suppress the flow of magnetic flux between the adjacent V-shaped openings, the bridge is accommodated in a certain V-shaped opening. The flow of magnetic flux from the permanent magnet constituting the N pole to the permanent magnet constituting the S pole accommodated in the adjacent V-shaped opening was suppressed. For this reason, the magnetic flux of the permanent magnet which flows in the rotor core can be suppressed, and the magnetic flux of the permanent magnet can be utilized more efficiently.

また、位置決め突起部の外径側端面とV字開口部の内周面との径方向距離をコアシートの板厚以上とし、位置決め突起部の径方向幅及び周方向断面積を小さく抑えて磁気抵抗を大きくすることで、位置決め突起部を介してロータコア内に流入する磁束を抑制したので、永久磁石の磁束をさらに効率よく利用することができる。   In addition, the radial distance between the outer diameter side end face of the positioning protrusion and the inner peripheral face of the V-shaped opening is set to be equal to or greater than the plate thickness of the core sheet, and the radial width and the circumferential sectional area of the positioning protrusion are kept small. By increasing the resistance, the magnetic flux flowing into the rotor core via the positioning projection is suppressed, so that the magnetic flux of the permanent magnet can be used more efficiently.

また、永久磁石を圧入固定した場合、圧入に伴う面方向応力による位置決め突起部の磁気的特性の劣化により、位置決め突起部を介してロータコア内に流入する磁束をさらに抑制することができる。   Further, when the permanent magnet is press-fitted and fixed, the magnetic flux flowing into the rotor core through the positioning protrusion can be further suppressed due to the deterioration of the magnetic characteristics of the positioning protrusion due to the surface stress accompanying the press-fitting.

また、ステータにおいて、互いに隣接するティースがその先端部で連結され、ロータの回転中心からステータの内周面までの距離が一定となっているため、エアギャップの径方向幅の変動が抑えられ、コギングトルクが低減される。   Further, in the stator, teeth adjacent to each other are connected at the tip, and since the distance from the rotation center of the rotor to the inner peripheral surface of the stator is constant, variation in the radial width of the air gap is suppressed, Cogging torque is reduced.

実施の形態2.
以下に、この発明の実施の形態2を図6に基づいて説明する。なお、図1から図5と同一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態2は、コアシートが実施の形態1と異なる。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The same or corresponding parts as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in the core sheet.

図6は、実施の形態2に係るコアシートの軸方向に垂直な部分断面図である。コアシート21Aは、平板部11aに永久磁石12が挿入されるV字開口部21bが周方向に沿って複数配設されたものであって、V字開口部21bは、外径方向に開くV字状をなしている。互いに隣接するV字開口部21bの間において、コアシート21Aの外周は径方向に凹となっており、周囲よりも径が短いブリッジ部11fが形成されている。   FIG. 6 is a partial cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the core sheet according to the second embodiment. The core sheet 21A is provided with a plurality of V-shaped openings 21b along the circumferential direction in which the permanent magnets 12 are inserted into the flat plate portion 11a, and the V-shaped openings 21b open in the outer diameter direction. It has a letter shape. Between the V-shaped openings 21b adjacent to each other, the outer periphery of the core sheet 21A is concave in the radial direction, and a bridge portion 11f having a shorter diameter than the periphery is formed.

V字開口部21bのV字対辺の中央部には、永久磁石12と同じ長方形状の磁石収容部11cが形成されている。V字対辺の内径側端部には、内径側のフラックスバリアとしての内径側空隙11d1が形成されている。なお、内径側空隙11d1の周方向幅は、磁石収容部11cの周方向幅よりも狭い。V字対辺の外径側端部には、外径側のフラックスバリアとしての外径側空隙21d2が形成され、外径側空隙21d2には、磁石収容部11cの短辺の一部を覆うように突出する位置決め突起部21eが設けられている。位置決め突起部21eは、永久磁石12が磁石収容部11cに挿入された際、内径側端面21eaが永久磁石12に当接し、永久磁石12の位置決めを行う。また、周方向端面21ebは永久磁石12に当接せず、外径側空隙21d2に面する。V字開口部21bに挿入された永久磁石12が1つの対で1極を構成し、互いに隣接する対の磁極が逆向きになる点は、実施の形態1と同様である。   A rectangular magnet housing portion 11c that is the same as the permanent magnet 12 is formed at the center of the V-shaped opposite side of the V-shaped opening 21b. An inner diameter side gap 11d1 as an inner diameter side flux barrier is formed at the inner diameter side end of the V-shaped opposite side. In addition, the circumferential direction width | variety of the internal diameter side space | gap 11d1 is narrower than the circumferential direction width | variety of the magnet accommodating part 11c. An outer diameter side air gap 21d2 as an outer diameter side flux barrier is formed at the outer diameter side end of the V-shaped opposite side, and the outer diameter side air gap 21d2 covers a part of the short side of the magnet housing portion 11c. A positioning projection 21e is provided so as to project. When the permanent magnet 12 is inserted into the magnet housing portion 11 c, the positioning projection 21 e is positioned on the permanent magnet 12 with the inner diameter side end face 21 ea contacting the permanent magnet 12. Further, the circumferential end surface 21eb does not contact the permanent magnet 12 and faces the outer diameter side gap 21d2. The permanent magnet 12 inserted into the V-shaped opening 21b constitutes one pole as one pair, and the pair of adjacent magnetic poles are opposite to each other as in the first embodiment.

互いに隣接するV字開口部21bの外側空隙21d2の間には、孔部21gが設けられている。孔部21gは、位置決め突起部21eによって外径側空隙21d2と区切られている。
Between the V-shaped opening 21b of the outer diameter side gap 21d2 adjacent to each other it is provided with a hole portion 21g. Hole 21g is separated from the outer diameter side gap 21d2 by position-decided Me protrusion 21e.

次に、動作について説明する。本実施の形態の位置決め突起部21eは、内径側端面21eaを永久磁石12に当接させて永久磁石12の位置決めを行う一方で、永久磁石12に当接しない周方向端面21ebは外径側空隙21d2に面している。この結果、永久磁石12と位置決め突起部21eの接触面積が小さくなり、ティース51cに流れる磁束と永久磁石12の磁束が相互作用する際、位置決め突起部21eを介した磁束の漏れが抑制される。   Next, the operation will be described. The positioning projection 21e of the present embodiment positions the permanent magnet 12 by bringing the inner diameter side end face 21ea into contact with the permanent magnet 12, while the circumferential end face 21eb not contacting the permanent magnet 12 has an outer diameter side gap. It faces 21d2. As a result, the contact area between the permanent magnet 12 and the positioning projection 21e is reduced, and leakage of magnetic flux through the positioning projection 21e is suppressed when the magnetic flux flowing through the teeth 51c and the magnetic flux of the permanent magnet 12 interact.

また、孔部21gによりは、ブリッジ部11fと同様に、互いに隣接するV字開口部の間の周方向断面積を小さくし、磁気抵抗を大きくしているので、互いに隣接するV字開口部21bの間において、コアシート21Aの外周部を通る磁束の流れが抑制される。   Further, depending on the hole portion 21g, similarly to the bridge portion 11f, the circumferential cross-sectional area between the V-shaped opening portions adjacent to each other is reduced and the magnetic resistance is increased, so that the V-shaped opening portions 21b adjacent to each other. In the meantime, the flow of magnetic flux passing through the outer periphery of the core sheet 21A is suppressed.

永久磁石12の固定や、コアシート21Aの積層に関しては実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。   Since the fixing of the permanent magnet 12 and the lamination of the core sheet 21A are the same as in the first embodiment, the description thereof is omitted.

実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。   According to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また、孔部は位置決め突起部により外径側空隙と区切られているため、コアシートの機械的剛性が高く、高速回転するIPMモータにも適用することができる。   Further, since the hole is separated from the outer diameter side gap by the positioning projection, the core sheet has high mechanical rigidity and can be applied to an IPM motor that rotates at high speed.

実施の形態3.
以下に、この発明の実施の形態3を図7に基づいて説明する。なお、図1から図5と同一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態3は、位置決め突起部が実施の形態1と異なる。
Embodiment 3 FIG.
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The same or corresponding parts as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The third embodiment is different from the first embodiment in the positioning protrusion.

図7は、実施の形態3に係るコアシートの軸方向に垂直な部分断面図である。コアシート31Aは、平板部11aに永久磁石12が挿入されるV字開口部31bが周方向に沿って複数配設されたものであって、V字開口部31bは、外径方向に開くV字状をなしている。互いに隣接するV字開口部31bの間において、コアシート21Aの外周は径方向に凹となっており、周囲よりも径が短いブリッジ部11fが形成されている。   FIG. 7 is a partial cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the core sheet according to the third embodiment. In the core sheet 31A, a plurality of V-shaped openings 31b into which the permanent magnets 12 are inserted into the flat plate portion 11a are arranged along the circumferential direction, and the V-shaped openings 31b open in the outer diameter direction. It has a letter shape. Between the mutually adjacent V-shaped openings 31b, the outer periphery of the core sheet 21A is concave in the radial direction, and a bridge portion 11f having a shorter diameter than the periphery is formed.

V字開口部31bのV字対辺の中央部には、永久磁石12と同じ長方形状の磁石収容部11cが形成されている。V字対辺の内径側端部には、内径側のフラックスバリアとしての内径側空隙11d1が形成されている。なお、内径側空隙11d1の周方向幅は、磁石収容部11cの周方向幅よりも狭い。V字対辺の外径側端部には、外径側のフラックスバリアとしての外径側空隙31d2が形成され、外径側空隙31d2には、磁石収容部11cの短辺を覆うように突出する位置決め突起部31eが設けられている。位置決め突起部11eは、永久磁石12が磁石収容部11cに挿入された際、内径側端面31eaが永久磁石12に当接し、永久磁石12の位置決めを行う。また、周方向端面31eb及び外径側端面31ecは永久磁石12に当接せず、外径側空隙31d2に面する。V字開口部31bに挿入された永久磁石12が1つの対で1極を構成し、互いに隣接する対の磁極が逆向きになる点は、実施の形態1と同様である。   A rectangular magnet housing portion 11c that is the same as the permanent magnet 12 is formed at the center of the V-shaped opposite side of the V-shaped opening 31b. An inner diameter side gap 11d1 as an inner diameter side flux barrier is formed at the inner diameter side end of the V-shaped opposite side. In addition, the circumferential direction width | variety of the internal diameter side space | gap 11d1 is narrower than the circumferential direction width | variety of the magnet accommodating part 11c. An outer diameter side gap 31d2 as an outer diameter side flux barrier is formed at the outer diameter side end of the V-shaped opposite side, and the outer diameter side gap 31d2 projects so as to cover the short side of the magnet housing portion 11c. A positioning projection 31e is provided. When the permanent magnet 12 is inserted into the magnet housing portion 11c, the positioning protrusion 11e is positioned on the permanent magnet 12 with the inner diameter side end surface 31ea abutting against the permanent magnet 12. Further, the circumferential end face 31eb and the outer diameter side end face 31ec do not contact the permanent magnet 12 but face the outer diameter side gap 31d2. The permanent magnet 12 inserted into the V-shaped opening 31b constitutes one pole as one pair, and the pair of adjacent magnetic poles are opposite to each other as in the first embodiment.

位置決め突起部31eは、図7の破線で示すようにコアシート31Aの外径側に弾性変形可能となっている。永久磁石12を磁石収容部11cに収容する際は、位置決め突起部31eの弾性力により永久磁石12を保持する。   The positioning protrusion 31e can be elastically deformed toward the outer diameter side of the core sheet 31A as shown by a broken line in FIG. When the permanent magnet 12 is accommodated in the magnet accommodating portion 11c, the permanent magnet 12 is held by the elastic force of the positioning projection 31e.

動作やコアシート31Aの積層に関しては実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。   Since the operation and the lamination of the core sheet 31A are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

実施の形態3によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。   According to the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また、位置決め突起部を外径方向に弾性変形可能としたことにより、弾性力を利用して永久磁石をロータコア内に保持することができる。このため、永久磁石の固定用の接着剤や固定部材が不要となり、永久磁石の固定を簡単に行うことができる。
また、圧入固定と比べて永久磁石にかかる固定力を低減できるので、永久磁石の損傷や磁気的特性の劣化を低減することができる。
In addition, since the positioning projection can be elastically deformed in the outer diameter direction, the permanent magnet can be held in the rotor core using the elastic force. For this reason, an adhesive or a fixing member for fixing the permanent magnet becomes unnecessary, and the permanent magnet can be fixed easily.
Further, since the fixing force applied to the permanent magnet can be reduced as compared with the press-fitting and fixing, damage to the permanent magnet and deterioration of the magnetic characteristics can be reduced.

なお、上記実施の形態1〜3では、電気エネルギをロータの回転による運動エネルギに変換し、出力軸を介して外部に出力するIPMモータについて説明したが、本発明は、外部からの運動エネルギによってロータを回転し、この回転による運動エネルギを電気エネルギに変換するジェネレータについても適用可能である。   In the first to third embodiments, the IPM motor that converts electric energy into kinetic energy by rotation of the rotor and outputs the kinetic energy to the outside via the output shaft has been described. However, the present invention is based on kinetic energy from the outside. The present invention can also be applied to a generator that rotates a rotor and converts kinetic energy generated by the rotation into electric energy.

また、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   Further, within the scope of the present invention, the present invention can be freely combined with each other, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

10 ロータ、11 ロータコア、11A、11A1〜11A4、21A、31A コアシート、11B 位置決め突起無しコアシート、111 位置決め突起間欠積層部、112 位置決め誘い部、11b、21b、31b V字開口部、11d1 内径側空隙、11d2、21d2、31d2 外径側空隙、11e、21e、31e 位置決め突起部、11ea、21ea、31ea 内径側端面、11eb、21eb、31eb、 周方向端面、11ec、31ec 外径側端面、11f ブリッジ部、21g 孔部、12 永久磁石、51 ステータ、51c ティース、61 出力軸、81 モータケース、100 IPMモータ、G エアギャップ 10 rotor, 11 rotor core, 11A, 11A1 to 11A4, 21A, 31A core sheet, 11B core sheet without positioning protrusion, 111 positioning protrusion intermittent lamination part, 112 positioning guide part, 11b, 21b, 31b V-shaped opening part, 11d1 inner diameter side Air gap, 11d2, 21d2, 31d2 Outer diameter side gap, 11e, 21e, 31e Positioning protrusion, 11ea, 21ea, 31ea Inner diameter side end face, 11eb, 21eb, 31eb, Circumferential end face, 11ec, 31ec Outer diameter side end face, 11f Bridge Part, 21g hole part, 12 permanent magnet, 51 stator, 51c teeth, 61 output shaft, 81 motor case, 100 IPM motor, G air gap

Claims (9)

外径方向に開くV字状に配置され、対をなして磁極を形成する複数の永久磁石と、前記複数の永久磁石を収容する開口部を備えたコアシートを回転軸方向に積層して構成されたロータコアとを備えた回転電機の回転子であって、
前記開口部の内径側端部及び前記開口部の外径側端部に内径側空隙及び外径側空隙がそれぞれ形成され、前記外径側空隙に突出して前記永久磁石に当接し、前記永久磁石に当接しない面が前記外径側空隙に面する位置決め突起部を有するコアシートを備え
前記ロータコアは、前記永久磁石の挿入方向後方のコアシートほど前記位置決め突起部の径方向幅が小さくなる位置決め誘い部を備えていること特徴とする回転電機の回転子。
A plurality of permanent magnets that are arranged in a V shape that opens in the outer diameter direction and that form a pair of magnetic poles, and a core sheet that includes an opening that accommodates the plurality of permanent magnets is laminated in the direction of the rotation axis A rotor of a rotating electric machine having a rotor core that is
An inner diameter side gap and an outer diameter side gap are formed at an inner diameter side end of the opening and an outer diameter side end of the opening, respectively, protrude into the outer diameter side gap and abut against the permanent magnet, and the permanent magnet Comprising a core sheet having a positioning projection facing the outer diameter side gap, the surface not contacting the
The rotor core includes a positioning guide portion in which a radial width of the positioning projection portion decreases toward a core sheet at the rear of the permanent magnet in the insertion direction .
互いに隣接する前記開口部の間において、外周面が凹となっていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の回転子。   The rotor for a rotating electrical machine according to claim 1, wherein an outer peripheral surface is recessed between the openings adjacent to each other. 互いに隣接する前記開口部の間に孔部が形成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の回転電機の回転子。   The rotor of the rotating electrical machine according to claim 1, wherein a hole is formed between the openings adjacent to each other. 前記位置決め突起部は、径方向外向きに弾性変形可能であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。   The rotor of the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the positioning protrusion is elastically deformable radially outward. それぞれの前記コアシートにおいて、前記位置決め突起部の外径側端面と前記開口部の内周面との径方向距離が、前記コアシートの板厚以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。 In each said core sheet, the radial direction distance of the outer peripheral side end surface of the said positioning protrusion part and the internal peripheral surface of the said opening part is more than the plate | board thickness of the said core sheet, The 1st to 4 characterized by the above-mentioned. The rotor of the rotary electric machine of any one of these. 前記永久磁石は、前記開口部に圧入固定されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。   The rotor of the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the permanent magnet is press-fitted and fixed to the opening. 前記ロータコアは、前記位置決め突起部を有する1枚のコアシートに対して、前記位置決め突起部を有しないコアシートが1枚以上積層された位置決め突起間欠積層部を備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。   The said rotor core is provided with the positioning protrusion intermittent lamination | stacking part on which the core sheet | seat which does not have the said positioning projection part was laminated | stacked with respect to the one core sheet which has the said positioning projection part. The rotor of the rotary electric machine of any one of 1 to 6. 請求項1からのいずれか1項に記載の回転電機の回転子と、
前記回転電機の中心を貫通する回転軸と、
軸受を介して前記回転軸を回転可能に支持し、前記回転電機の回転子を収納するケースと、
前記ケースの内側壁に固定され、エアギャップを介して前記回転電機の回転子を囲う固定子と
を備えたことを特徴とする回転電機。
A rotor of a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 7 ,
A rotating shaft passing through the center of the rotating electrical machine;
A case for rotatably supporting the rotating shaft via a bearing and storing a rotor of the rotating electrical machine;
A rotating electric machine comprising: a stator fixed to an inner wall of the case and surrounding the rotor of the rotating electric machine via an air gap.
前記固定子は、互いに隣接するティースの先端部が連結されていることを特徴とする請求項に記載の回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 8 , wherein the stator is connected to tip portions of adjacent teeth.
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