JP6357859B2 - Permanent magnet embedded rotary electric machine - Google Patents

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本発明は、電動機や発電機等、回転子を有する回転電機に係り、特に回転子に永久磁石が埋め込まれた永久磁石埋め込み式回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine having a rotor such as an electric motor or a generator, and more particularly to a permanent magnet embedded rotating electrical machine in which a permanent magnet is embedded in a rotor.
永久磁石埋め込み式回転電機では、回転子の内部に、回転子の周方向に沿って、複数極分の永久磁石が埋め込まれている。この永久磁石埋め込み式回転電機では、永久磁石から発生され、固定子巻線と鎖交する磁束量に応じたマグネットトルクと、回転子コアの磁気抵抗を減らす方向に回転子コアを回転させるリラクタンストルクとが回転子に発生する。従って、永久磁石埋め込み式回転電機は、小型高出力高効率回転電機として広く用いられている。   In a permanent magnet embedded type rotating electrical machine, permanent magnets for a plurality of poles are embedded in the rotor along the circumferential direction of the rotor. In this permanent magnet embedded rotary electric machine, a magnet torque corresponding to the amount of magnetic flux generated from the permanent magnet and interlinked with the stator winding, and a reluctance torque that rotates the rotor core in a direction that reduces the magnetic resistance of the rotor core. Occurs in the rotor. Accordingly, the permanent magnet embedded rotary electric machine is widely used as a small high-output high-efficiency rotary electric machine.
図11は、従来の永久磁石埋め込み式回転電機の回転子1の構成を示す断面図である。図11に示す例において、回転子1は、回転子鋼板を積層してなる回転子コア2を有する。この回転子コア2には、その周方向に沿って2個のスロット3および3’の組が4組形成されている。そして、各スロット3および3’の中に永久磁石4および4’が各々挿入されている。この2個のスロット3および3’と2個の永久磁石4および4’の組が、回転子コア2の1極を構成している。1極分の永久磁石4および4’は、回転子コア2の外周面に対して同じ極性の磁極を向けている。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a rotor 1 of a conventional permanent magnet embedded rotary electric machine. In the example shown in FIG. 11, the rotor 1 has a rotor core 2 formed by laminating rotor steel plates. In the rotor core 2, four sets of two slots 3 and 3 'are formed along the circumferential direction. Permanent magnets 4 and 4 'are inserted into the slots 3 and 3', respectively. A set of the two slots 3 and 3 ′ and the two permanent magnets 4 and 4 ′ constitutes one pole of the rotor core 2. The permanent magnets 4 and 4 ′ for one pole have the same polarity of magnetic poles with respect to the outer peripheral surface of the rotor core 2.
1極を構成する2個のスロット3および3’の間には、回転子コア2の薄肉部分であるセンタブリッジ8がある。また、各スロット3(3’)と回転子コア2の外周との間には、回転子コア2の薄肉部分であるサイドブリッジ9(9’)がある。   Between the two slots 3 and 3 ′ constituting one pole, there is a center bridge 8 which is a thin portion of the rotor core 2. Further, between each slot 3 (3 ') and the outer periphery of the rotor core 2, there is a side bridge 9 (9') that is a thin portion of the rotor core 2.
各スロット3(3’)の内壁面のうち回転子1の内周側(回転中心に近い側)の内壁面には、回転子1の径方向に突出して永久磁石4(4’)の端面に係合する2個の突起7(7’)が2個形成されている。これらの突起7(7’)は、永久磁石4(4’)を回転子1の周方向両側から挟み、スロット3(3’)内に位置決め固定している。そして、各スロット3(3’)内において、センタブリッジ8に臨む領域には、永久磁石4(4’)の詰まっていない内側空洞部3a(3a’)があり、サイドブリッジ9(9’)に臨む領域には永久磁石4(4’)の詰まっていない外側空洞部3b(3b’)がある。   Of the inner wall surface of each slot 3 (3 ′), the inner wall surface on the inner peripheral side (the side closer to the rotation center) of the rotor 1 projects in the radial direction of the rotor 1 and the end surface of the permanent magnet 4 (4 ′). Two protrusions 7 (7 ′) that engage with the two are formed. These protrusions 7 (7 ') sandwich the permanent magnet 4 (4') from both sides in the circumferential direction of the rotor 1, and are positioned and fixed in the slot 3 (3 '). In each slot 3 (3 ′), an area facing the center bridge 8 includes an inner cavity 3a (3a ′) in which the permanent magnet 4 (4 ′) is not clogged, and the side bridge 9 (9 ′). There is an outer cavity 3b (3b ') in which the permanent magnet 4 (4') is not clogged.
この永久磁石埋め込み式回転電機の回転子1には、次式に示すトルクTが発生する。
T=P×ψa×Iq+P×(Ld−Lq)×Id×Iq ……(1)
上記式(1)において、Pは回転子1の極対数、ψaは固定子巻線と鎖交する磁束数、IdおよびIqは固定子巻線に流れる電流のd軸成分およびq軸成分、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンスである。ここで、d軸とは回転子1の磁極の中心を通る軸、すなわち、図11の例では回転子1の回転中心軸12から2個のスロット3および3’間のセンタブリッジ8を通過する軸である。また、q軸は、d軸から電気角90度ずれた磁極間方向の軸である。そして、上記式(1)において右辺第1項がマグネットトルクであり、右辺第2項がリラクタンストルクである。
A torque T shown in the following equation is generated in the rotor 1 of the permanent magnet embedded rotary electric machine.
T = P × ψa × Iq + P × (Ld−Lq) × Id × Iq (1)
In the above formula (1), P is the number of pole pairs of the rotor 1, ψa is the number of magnetic fluxes linked to the stator winding, Id and Iq are the d-axis component and q-axis component of the current flowing in the stator winding, Ld Is a d-axis inductance, and Lq is a q-axis inductance. Here, the d axis passes through the center bridge 8 between the two slots 3 and 3 'from the axis passing through the center of the magnetic pole of the rotor 1, that is, in the example of FIG. Is the axis. The q-axis is an axis in the direction between the magnetic poles that is deviated by 90 degrees in electrical angle from the d-axis. In the above formula (1), the first term on the right side is the magnet torque, and the second term on the right side is the reluctance torque.
上記式(1)に示すように、リラクタンストルクは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとの差分を増加させることにより増加させることができる。図11に示す構成では、q軸方向の磁束が回転子コア2の鋼板からなる磁気抵抗の低い磁路を通過するため、q軸インダクタンスLqは小さい。一方、d軸方向の磁束の磁路は、永久磁石4および4’があるため、その磁気抵抗が高い。このため、d軸インダクタンスは大きくなる。従って、図11に示す永久磁石埋め込み式回転電機の回転子1によれば、リラクタンストルクを大きくすることができる。   As shown in the above equation (1), the reluctance torque can be increased by increasing the difference between the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq. In the configuration shown in FIG. 11, the q-axis inductance Lq is small because the magnetic flux in the q-axis direction passes through a magnetic path with a low magnetic resistance made of the steel plate of the rotor core 2. On the other hand, the magnetic path of the magnetic flux in the d-axis direction has a high magnetic resistance because of the permanent magnets 4 and 4 '. For this reason, d-axis inductance becomes large. Therefore, according to the rotor 1 of the permanent magnet embedded rotary electric machine shown in FIG. 11, the reluctance torque can be increased.
また、図11に示す永久磁石埋め込み式回転電機において、回転子1が高速回転すると、回転子コア2に遠心力が発生する。そして、特に、スロット3(3’)と回転子コア2の外周との間のサイドブリッジ9(9’)に遠心力に起因するせん断応力が掛かる。また、大トルク化を考えた場合、シャフト12を回転子コア2へ圧入もしくは焼き嵌めする際の締め代を大きくする必要があるため、シャフト12挿入後の回転子コア2に掛かる残留応力が大きくなる。図11に示す永久磁石埋め込み式回転電機では、1極内の2個のスロット3および3’間のセンタブリッジ8により、サイドブリッジ9および9’に掛かるせん断応力や残留応力を緩和している。なお、この永久磁石埋め込み式回転電機は例えば特許文献1に開示されている。   Further, in the permanent magnet embedded rotating electric machine shown in FIG. 11, when the rotor 1 rotates at a high speed, a centrifugal force is generated in the rotor core 2. In particular, the side bridge 9 (9 ') between the slot 3 (3') and the outer periphery of the rotor core 2 is subjected to shear stress due to centrifugal force. Further, when considering the increase in torque, it is necessary to increase the tightening allowance when the shaft 12 is press-fitted or shrink-fitted into the rotor core 2, so that the residual stress applied to the rotor core 2 after insertion of the shaft 12 is large. Become. In the permanent magnet embedded rotary electric machine shown in FIG. 11, shear stress and residual stress applied to the side bridges 9 and 9 ′ are alleviated by the center bridge 8 between the two slots 3 and 3 ′ in one pole. This permanent magnet embedded rotary electric machine is disclosed in, for example, Patent Document 1.
特開2010−81754号公報JP 2010-81754 A
ところで、上述した従来の永久磁石埋め込み式回転電機において、永久磁石固定用の突起7(7’)は応力集中が生じやすい。このため、回転子1を高速回転させ、または大トルクを発生させようとすると、突起7(7’)に過大な応力が集中し、最悪の場合、突起7(7’)が破損する。この場合、突起の数が多いほど破損する可能性のある箇所が増えるため、回転電機の故障リスクが増加する。   By the way, in the above-described conventional permanent magnet-embedded rotary electric machine, stress concentration tends to occur in the permanent magnet fixing protrusion 7 (7 '). For this reason, when the rotor 1 is rotated at a high speed or a large torque is generated, excessive stress is concentrated on the protrusion 7 (7 '), and in the worst case, the protrusion 7 (7') is damaged. In this case, as the number of protrusions increases, the number of parts that can be damaged increases, and the failure risk of the rotating electrical machine increases.
また、従来の永久磁石埋め込み式回転電機では、リラクタンストルクを増加させるために、固定子巻線の電流を増加させ、永久磁石4(4’)の磁束を弱めるd軸方向の磁束を発生させる。その際に、永久磁石4(4’)のN極から発した磁束がセンタブリッジ8を経由して同永久磁石のS極に至る磁束漏れが増加し、永久磁石4(4’)の減磁耐量を低下させる問題が発生する。   Further, in the conventional permanent magnet embedded type rotating electric machine, in order to increase the reluctance torque, the current of the stator winding is increased to generate a d-axis direction magnetic flux that weakens the magnetic flux of the permanent magnet 4 (4 '). At this time, magnetic flux leakage from the N pole of the permanent magnet 4 (4 ′) through the center bridge 8 to the S pole of the permanent magnet increases, and the permanent magnet 4 (4 ′) demagnetizes. The problem of lowering the tolerance occurs.
この減磁耐量の低下を防止するための方法として、永久磁石4(4’)の磁軸方向の厚みを増加させる方法が考えられる。しかし、この方法を採った場合、必要な磁石量が増加するため、材料費が増加し、永久磁石埋め込み式回転電機のコストが高くなる問題が発生する。   As a method for preventing the decrease in the demagnetization tolerance, a method of increasing the thickness of the permanent magnet 4 (4 ') in the magnetic axis direction is conceivable. However, when this method is adopted, the amount of necessary magnets increases, so that the material cost increases and the cost of the permanent magnet-embedded rotary electric machine increases.
この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速回転かつ大トルク化が可能であって、故障リスクが低く、かつ、減磁耐量が高く、少ない磁石量で構成可能な永久磁石埋め込み式回転電機を提供することにある。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and its purpose is to enable high-speed rotation and large torque, a low risk of failure, a high demagnetization resistance, and a small magnet amount. It is an object of the present invention to provide a configurable permanent magnet embedded rotary electric machine.
この発明は、回転子の内部に、前記回転子の周方向に沿って、1極当たり2個の永久磁石を複数極埋め込んでなる永久磁石埋め込み式回転電機において、前記回転子には、1極を構成するために、前記回転子の周方向に並んだ2個のスロットが形成され、この2個のスロットに2個の永久磁石が埋め込まれており、前記1極を構成する2個のスロットの各々は、当該2個のスロット間に挟まれた前記回転子の薄肉部分に臨む領域に非磁性材からなる磁石支持部材を各々収容し、かつ、前記薄肉部分から前記回転子の周方向に離れた位置に前記回転子の径方向に突出して前記永久磁石の端面に係合する突起を有し、前記磁石支持部材および前記突起により前記永久磁石を挟んで当該スロット内に位置固定してなることを特徴とする永久磁石埋め込み式回転電機を提供する。   The present invention relates to an embedded permanent magnet type rotating electrical machine in which a plurality of two permanent magnets are embedded per pole in the rotor along the circumferential direction of the rotor. 2 slots are formed in the circumferential direction of the rotor, and two permanent magnets are embedded in the two slots, and the two slots constituting the one pole are formed. Each accommodates a magnet support member made of a non-magnetic material in a region facing the thin portion of the rotor sandwiched between the two slots, and from the thin portion to the circumferential direction of the rotor. A protrusion that protrudes in the radial direction of the rotor and engages with an end face of the permanent magnet is provided at a distant position, and the position is fixed in the slot with the permanent magnet sandwiched between the magnet support member and the protrusion. Permanent magnet filling characterized by It provides real-type rotating electrical machine.
この発明によれば、1極を構成するための2個のスロットの各々は、当該2個のスロット間に挟まれた回転子の薄肉部分に臨む領域に非磁性材からなる磁石支持部材を各々収容している。このため、2個の永久磁石間の非磁性領域の幅を増加させ、減磁耐量を増加させることができる。また、各スロットには、突起を1個しか設けていないので、高速回転する永久磁石埋め込み式回転電機や大トルクを発生する永久磁石埋め込み式回転電機を構成する場合に故障リスクを減少させることができる。従って、この発明によれば、高速回転かつ大トルク化が可能であって、故障リスクが低く、かつ、減磁耐量が高く、少ない磁石量で構成可能な永久磁石埋め込み式回転電機を実現することができる。   According to the present invention, each of the two slots for constituting one pole has a magnet support member made of a non-magnetic material in a region facing the thin portion of the rotor sandwiched between the two slots. Contained. For this reason, the width | variety of the nonmagnetic area | region between two permanent magnets can be increased, and a demagnetization tolerance can be increased. Also, since each slot has only one protrusion, the risk of failure can be reduced when configuring a permanent magnet embedded rotating electrical machine that rotates at a high speed or a permanent magnet embedded rotating electrical machine that generates a large torque. it can. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a permanent magnet embedded type rotating electrical machine that is capable of high-speed rotation and large torque, has a low risk of failure, has a high demagnetization resistance, and can be configured with a small amount of magnets. Can do.
この発明の第1実施形態である回転子の1極分の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure for 1 pole of the rotor which is 1st Embodiment of this invention. 同実施形態の比較例である永久磁石埋め込み式回転電機の無負荷時における磁束の流れを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the magnetic flux at the time of no load of the permanent magnet embedding type rotary electric machine which is a comparative example of the embodiment. 同永久磁石埋め込み式回転電機の負荷時における磁束の流れを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the magnetic flux at the time of load of the permanent magnet embedding type rotary electric machine. 同実施形態における永久磁石とセンタブリッジの間の距離と減磁率の関係を示したグラフである。4 is a graph showing a relationship between a distance between a permanent magnet and a center bridge and a demagnetization factor in the same embodiment. この発明の第2実施形態である回転子の1極分の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure for 1 pole of the rotor which is 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態である回転子の1極分の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure for 1 pole of the rotor which is 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4実施形態である回転子の1極分の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure for 1 pole of the rotor which is 4th Embodiment of this invention. この発明の第5実施形態である回転子の1極分の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure for 1 pole of the rotor which is 5th Embodiment of this invention. この発明の第6実施形態である回転子の1極分の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure for 1 pole of the rotor which is 6th Embodiment of this invention. この発明の第7実施形態である回転子の1極分の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure for 1 pole of the rotor which is 7th Embodiment of this invention. 従来の永久磁石埋め込み式回転電機の回転子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the rotor of the conventional permanent magnet embedding type rotary electric machine.
以下、図面を参照しつつこの発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、この発明の第1実施形態である永久磁石埋め込み式回転電機の回転子1Aの1極分の構成を示す断面図である。図1では回転子1Aが中央に有する回転軸や固定子の図示は省略している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of one pole of a rotor 1A of a permanent magnet embedded rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, illustration of a rotating shaft and a stator that the rotor 1A has in the center is omitted.
回転子1Aは、高透磁率の鋼板を回転軸方向に積層した回転子コア2Aを有する。なお、このような構造の他、磁性鉄粉を必要な形状に成形して回転子コア2Aを構成してもよい。回転子コア2Aには、1極を構成するために、回転子コア2Aの周方向に並んだ2個のスロット3および3’が形成されている。これらの2個のスロット3および3’は、回転子コア2Aの薄肉部分であるセンタブリッジ8を間に挟んでいる。また、2個のスロット3および3’におけるセンタブリッジ8と反対側の各端部と回転子コア2Aの外周との間は、回転子コア2Aの薄肉部分であるサイドブリッジ9および9’となっている。回転子コア2Aにおいて、永久磁石4および4’よりも内周側の領域と外周側の外周縁部15は、センタブリッジ8とこのサイドブリッジ9および9’を介して繋がっている。   The rotor 1A has a rotor core 2A in which high permeability steel plates are stacked in the direction of the rotation axis. In addition to this structure, the rotor core 2A may be configured by molding magnetic iron powder into a necessary shape. The rotor core 2A is formed with two slots 3 and 3 'arranged in the circumferential direction of the rotor core 2A in order to form one pole. These two slots 3 and 3 'sandwich a center bridge 8 which is a thin portion of the rotor core 2A. Further, between the ends of the two slots 3 and 3 ′ opposite to the center bridge 8 and the outer periphery of the rotor core 2A are side bridges 9 and 9 ′ that are thin portions of the rotor core 2A. ing. In the rotor core 2A, the region on the inner peripheral side of the permanent magnets 4 and 4 'and the outer peripheral edge 15 on the outer peripheral side are connected to each other via the center bridge 8 and the side bridges 9 and 9'.
本実施形態において、2個のスロット3および3’は、センタブリッジ8寄りの各端部が回転子コア2Aの回転中心軸(図示略)に近く、サイドブリッジ9および9’寄りの各端部が回転子コア2Aの外周寄りに位置しており、回転中心軸を下にして見た場合に全体としてV字形状をなしている。そして、このV字形状をなす1極分の2個のスロット3および3’内に、2個の永久磁石4および4’が各々埋め込まれている。これらの永久磁石4および4’は回転子コア2Aの外周面に対して同じ極性の磁極を向けている。   In the present embodiment, the two slots 3 and 3 ′ have end portions near the center bridge 8 close to the rotation center axis (not shown) of the rotor core 2A, and end portions near the side bridges 9 and 9 ′. Is located near the outer periphery of the rotor core 2A, and has a V-shape as a whole when viewed with the rotation center axis facing down. Two permanent magnets 4 and 4 'are embedded in the two slots 3 and 3' for one pole having the V shape. These permanent magnets 4 and 4 'have magnetic poles of the same polarity facing the outer peripheral surface of the rotor core 2A.
各スロット3(3’)において、センタブリッジ8に臨む領域3a(3a’)には、磁石支持部材10(10’)が各々収容されている。そして、磁石支持部材10および10’は、永久磁石4および4’の相互に向かい合った内側端部6および6’に各々当接している。この磁石支持材10(10’)は、磁束漏れを防ぐために、絶縁紙や樹脂等の非磁性材により構成されている。   In each slot 3 (3 '), a magnet support member 10 (10') is accommodated in a region 3a (3a ') facing the center bridge 8. The magnet support members 10 and 10 'are in contact with the inner ends 6 and 6' of the permanent magnets 4 and 4 'facing each other. The magnet support member 10 (10 ') is made of a nonmagnetic material such as insulating paper or resin in order to prevent magnetic flux leakage.
一方、各スロット3(3’)における回転子コア2Aの内周側(回転中心軸に近い側)の内壁において、センタブリッジ8から離れた位置には、回転子コア2Aの径方向に突出した突起7(7’)が形成されている。この突起7(7’)は、永久磁石4(4’)における回転子コア2Aの極間寄りの外側端部5(5’)に係合している。   On the other hand, on the inner wall of the rotor core 2A in each slot 3 (3 ′) (on the side close to the rotation center axis), it protrudes in the radial direction of the rotor core 2A at a position away from the center bridge 8. A protrusion 7 (7 ') is formed. The protrusion 7 (7 ') is engaged with the outer end 5 (5') of the permanent magnet 4 (4 ') near the poles of the rotor core 2A.
そして、各スロット3(3’)内において、永久磁石4(4’)は、磁石支持部材10(10’)および突起7(7’)により回転子コア2Aの周方向両側から挟まれて位置固定されている。   In each slot 3 (3 ′), the permanent magnet 4 (4 ′) is positioned between both sides of the rotor core 2A in the circumferential direction by the magnet support member 10 (10 ′) and the protrusion 7 (7 ′). It is fixed.
各スロット3(3’)において、サイドブリッジ9(9’)から突起7(7’)までの領域は、永久磁石4(4’)の詰まっていない外側空洞部3b(3b’)となっている。   In each slot 3 (3 ′), the region from the side bridge 9 (9 ′) to the protrusion 7 (7 ′) is an outer cavity 3b (3b ′) in which the permanent magnet 4 (4 ′) is not clogged. Yes.
本実施形態において、永久磁石4(4’)は、回転子コア2Aの極間寄りの外側端部5(5’)が突起7(7’)によって支持される一方、回転子コア2Aの極中心寄りの内側端部6(6’)は磁石支持材10(10’)によって支持される。このように本実施形態では、永久磁石4(4’)を支持するための突起が1スロット当たり1箇所しかない。そのため、1スロット当たり2箇所の突起がある従来例(図11)と比較すると、本実施形態における回転子コア2Aは、高速回転時に応力集中の生じやすい突起の数が減っているため、故障リスクが減少する効果がある。なお、1スロット当たり2箇所に突起を設けたとしても、この場合は、高速回転時の応力が突起と磁石支持材10(10’)に分散されるため、突起の破損リスクが減少し、回転電機の故障リスクも減少する。   In the present embodiment, the permanent magnet 4 (4 ′) has the outer end 5 (5 ′) near the pole of the rotor core 2A supported by the protrusion 7 (7 ′), while the pole of the rotor core 2A. The inner end 6 (6 ′) near the center is supported by a magnet support member 10 (10 ′). Thus, in this embodiment, there is only one protrusion for supporting the permanent magnet 4 (4 ') per slot. Therefore, compared to the conventional example (FIG. 11) having two protrusions per slot, the rotor core 2A in the present embodiment has a reduced risk of failure because the number of protrusions on which stress concentration easily occurs during high-speed rotation. Has the effect of reducing. Even if the protrusions are provided at two locations per slot, in this case, the stress at the time of high-speed rotation is distributed to the protrusions and the magnet support material 10 (10 ′), so that the risk of damage to the protrusions is reduced and the rotation is reduced. The risk of electric machine failure is also reduced.
また、本実施形態では、各スロット3(3’)内において永久磁石4(4’)とセンタブリッジ8との間に非磁性材からなる磁石支持部材10(10’)を介挿したので、2個の永久磁石4および4’間の非磁性領域の幅を増加させ、永久磁石4および4’の減磁耐量を増加させることができる。   In this embodiment, since the magnet support member 10 (10 ′) made of a nonmagnetic material is interposed between the permanent magnet 4 (4 ′) and the center bridge 8 in each slot 3 (3 ′), The width of the nonmagnetic region between the two permanent magnets 4 and 4 ′ can be increased, and the demagnetization tolerance of the permanent magnets 4 and 4 ′ can be increased.
以下、この効果について比較例を参照しつつ説明する。図2および図3は、比較例として、図1において磁石支持部材10(10’)を設けない構成の回転子1A’を用いた永久磁石埋め込み式回転電機の磁束の流れを示すものである。ここで、図2は無負荷時における磁束の流れを示し、図3は固定子巻線用スロット14内の固定子巻線に電流を流した場合の磁束の流れを示している。図2に示すように、無負荷時には永久磁石4(4’)の磁束のみが発生し、この場合、センタブリッジ8を介した磁束漏れはわずかであり、ほとんど発生していない。しかし、永久磁石埋め込み式回転電機に負荷を与え、固定子巻線用スロット14にある固定子巻線に電流を流すと、図3に示すように、この固定子巻線からの反磁束により磁束線が図2とは異なり、センタブリッジ8に磁束漏れが発生する。   Hereinafter, this effect will be described with reference to a comparative example. 2 and 3 show, as a comparative example, the flow of magnetic flux in a permanent magnet embedded type rotating electrical machine using a rotor 1A 'having a configuration in which the magnet support member 10 (10') is not provided in FIG. Here, FIG. 2 shows the flow of magnetic flux when there is no load, and FIG. 3 shows the flow of magnetic flux when a current is passed through the stator winding in the stator winding slot 14. As shown in FIG. 2, when no load is applied, only the magnetic flux of the permanent magnet 4 (4 ') is generated. In this case, the magnetic flux leakage through the center bridge 8 is slight and hardly occurs. However, when a load is applied to the permanent magnet embedded rotary electric machine and a current is passed through the stator winding in the stator winding slot 14, as shown in FIG. Unlike the line in FIG. 2, magnetic flux leakage occurs in the center bridge 8.
センタブリッジ8での磁束漏れは、永久磁石4(4’)がセンタブリッジ8に近いほど発生しやすく、それに伴い、永久磁石4(4’)の減磁を生じやすい。そのため、永久磁石4(4’)の減磁耐量が減少し、大トルク化を図ることが難しくなる。そこで、減磁耐量を増加させるために、永久磁石4(4’)の磁軸方向の厚みを増やして磁束を増加させる、もしくは、磁束漏れが生じ難いようにセンタブリッジ8の幅を細くする施策が必要となる。しかし、永久磁石4(4’)の厚みを増すと、必要な磁石量が増加して材料費が増え、永久磁石埋め込み式回転電機の製造費が高くなる問題が生じる。一方、センタブリッジ8の幅を細くすると、センタブリッジ8の強度が弱くなり、永久磁石埋め込み式回転電機が高速回転に対応できなくなるという問題が生じる。   Magnetic flux leakage at the center bridge 8 is more likely to occur as the permanent magnet 4 (4 ') is closer to the center bridge 8, and accordingly, demagnetization of the permanent magnet 4 (4') is likely to occur. Therefore, the demagnetization resistance of the permanent magnet 4 (4 ') is reduced, and it is difficult to increase the torque. Therefore, in order to increase the demagnetization tolerance, the thickness of the center bridge 8 is reduced so as to increase the magnetic flux by increasing the thickness of the permanent magnet 4 (4 ′) in the magnetic axis direction or to prevent magnetic flux leakage. Is required. However, if the thickness of the permanent magnet 4 (4 ') is increased, the amount of necessary magnets increases, the material cost increases, and the manufacturing cost of the permanent magnet embedded rotary electric machine increases. On the other hand, when the width of the center bridge 8 is narrowed, the strength of the center bridge 8 is weakened, causing a problem that the permanent magnet embedded rotary electric machine cannot cope with high-speed rotation.
そこで、本実施形態では、図1に示すように、スロット3(3’)内において永久磁石4(4’)とセンタブリッジ8との間に非磁性材からなる磁石支持部材10(10’)を介挿し、2個の永久磁石4および4’間の非磁性領域の幅を増加させているのである。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a magnet support member 10 (10 ′) made of a non-magnetic material between the permanent magnet 4 (4 ′) and the center bridge 8 in the slot 3 (3 ′). Is inserted to increase the width of the non-magnetic region between the two permanent magnets 4 and 4 '.
図4は、永久磁石4および4’とセンタブリッジ8の間の距離と減磁率の関係を示したグラフである。このグラフは、本願発明者らが有限要素法を用いた磁界解析により得たものである。図4において、縦軸の減磁率とは減磁した割合を示した値であり、減磁率と減磁耐量は反比例の関係にある。すなわち、減磁率が減少すると減磁耐量は増加し、減磁率が増加すると減磁耐量は減少する。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the distance between the permanent magnets 4 and 4 ′ and the center bridge 8 and the demagnetization factor. This graph was obtained by magnetic field analysis using the finite element method by the present inventors. In FIG. 4, the demagnetization factor on the vertical axis is a value indicating the ratio of demagnetization, and the demagnetization factor and the demagnetization tolerance are in an inversely proportional relationship. That is, when the demagnetization factor decreases, the demagnetization tolerance increases, and when the demagnetization factor increases, the demagnetization tolerance decreases.
本実施形態では、図1に示すように、永久磁石4および4’の各々とセンタブリッジ8との間に非磁性材からなる磁石支持材10および10’を各々挿入し、永久磁石4および4’とセンタブリッジ8の間の距離を長くしている。従って、本実施形態によれば、減磁率を減少させて減磁耐量を増加させることができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 1, magnet support members 10 and 10 ′ made of a nonmagnetic material are inserted between the permanent magnets 4 and 4 ′ and the center bridge 8, respectively. The distance between 'and the center bridge 8 is increased. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to increase the demagnetization tolerance by decreasing the demagnetization factor.
以上説明したように、本実施形態によれば、1極を構成するための2個のスロット3および3’の各々において、センタブリッジ8に臨む領域に非磁性材からなる磁石支持部材10(10’)を各々収容しているため、2個の永久磁石4および4’間の非磁性領域の幅を増加させ、減磁耐量を増加させることができる。また、各スロット3および3’には、突起7(7’)を1個しか設けていないので、高速回転する永久磁石埋め込み式回転電機や大トルクを発生する永久磁石埋め込み式回転電機を構成する場合に故障リスクを減少させることができる。従って、本実施形態によれば、高速回転かつ大トルク化が可能であって、故障リスクが低く、かつ、減磁耐量が高く、少ない磁石量で構成可能な永久磁石埋め込み式回転電機を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, in each of the two slots 3 and 3 ′ for constituting one pole, the magnet support member 10 (10) made of a nonmagnetic material in the region facing the center bridge 8. Since each of ') is accommodated, the width of the nonmagnetic region between the two permanent magnets 4 and 4' can be increased, and the demagnetization resistance can be increased. Further, since each slot 3 and 3 ′ is provided with only one protrusion 7 (7 ′), a permanent magnet embedded rotary electric machine that rotates at a high speed and a permanent magnet embedded rotary electric machine that generates a large torque are constituted. In case the failure risk can be reduced. Therefore, according to this embodiment, a permanent magnet embedded type rotating electrical machine that can be configured with a small amount of magnets that can rotate at high speed and increase torque, has a low risk of failure, has a high demagnetization resistance, and can be realized. be able to.
<第2実施形態>
図5は、この発明の第2実施形態である永久磁石埋め込み式回転電機の回転子1Bの1極分の構成を示す断面図である。回転子1Bは、回転子コア2Bを有する。上記第1実施形態と同様、回転子コア2Bには、1極分として、2つのスロット3および3’が形成されている。
Second Embodiment
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of one pole of a rotor 1B of a permanent magnet embedded rotary electric machine according to a second embodiment of the present invention. The rotor 1B has a rotor core 2B. Similar to the first embodiment, the rotor core 2B is formed with two slots 3 and 3 ′ as one pole.
第1実施形態の回転子コア2Aと本実施形態の回転子コア2Bの違いは、スロット3および3’の配置の違いにある。すなわち、本実施形態において2個のスロット3および3’は、センタブリッジ8寄りの各端部が回転子コア2Bの外周寄りに位置し、センタブリッジ8と反対側の各端部が回転子コア2Bの回転中心軸寄りに位置しており、回転中心軸を下側にして見た場合に全体として逆V字形状をなしている。   The difference between the rotor core 2A of the first embodiment and the rotor core 2B of the present embodiment is the difference in the arrangement of the slots 3 and 3 '. In other words, in the present embodiment, the two slots 3 and 3 ′ have their respective end portions near the center bridge 8 positioned near the outer periphery of the rotor core 2 </ b> B, and the respective end portions on the opposite side to the center bridge 8. It is located near the rotation center axis of 2B, and has an inverted V shape as a whole when viewed with the rotation center axis facing downward.
本実施形態においても上記第1実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態によれば、回転子コア2Bにおいてスロット3および3’を逆V字形状に配置したので、さらに別の効果が得られる。この効果について説明すると、次の通りである。   Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained. Further, according to the present embodiment, since the slots 3 and 3 ′ are arranged in an inverted V shape in the rotor core 2 </ b> B, still another effect can be obtained. This effect will be described as follows.
まず、図示しないシャフトの回転子1Bへの締り嵌め工程において、回転子鋼材には周方向に残留応力が残留する。この残留応力は、回転子1Bの高速回転中にも残ったままである。本願発明者らが有限要素法により計算したところ、この残留応力は、回転子鋼材に穴や窪みなどのある部分と同じ半径を持つ円周上には殆ど発生しないことが確認された(すなわち、穴も窪みもなく、リング状につながっている部分でないと応力は残存しない)。   First, in an interference fitting process of a shaft (not shown) to the rotor 1B, residual stress remains in the rotor steel material in the circumferential direction. This residual stress remains even during high-speed rotation of the rotor 1B. When the inventors of the present application calculated by the finite element method, it was confirmed that this residual stress hardly occurs on the circumference having the same radius as that of a portion such as a hole or a depression in the rotor steel (that is, There is no hole, no depression, and no stress is left unless it is a ring-shaped part).
従って、第1実施形態における回転子コア2Aでは、スロット3および3’においてセンタブリッジ8に臨む内側空洞部3aおよび3a’が回転子コア2Aの回転中心軸に最も近い。このため、内側空洞部3aおよび3a’が接する円の円周内に残留応力が集中する。これに対し、本実施形態における回転子コア2Bでは、スロット3および3’においてセンタブリッジ8と反対側の各端部に内接する円の円周内に残留応力が集中する。   Therefore, in the rotor core 2A in the first embodiment, the inner cavities 3a and 3a 'facing the center bridge 8 in the slots 3 and 3' are closest to the rotation center axis of the rotor core 2A. For this reason, residual stress concentrates in the circumference of the circle in contact with the inner cavities 3a and 3a '. On the other hand, in the rotor core 2B according to the present embodiment, residual stress is concentrated in the circumference of a circle inscribed in each of the end portions on the opposite side of the center bridge 8 in the slots 3 and 3 '.
一方、回転子1Bの高速回転時には、遠心力による引っ張り応力(遠心応力)がセンタブリッジ8に発生する。第1実施形態における回転子コア2Aでは、センタブリッジ8の位置は、残留応力が集中する内接円内に近いのに対し、本実施形態における回転子コア2Bでは、センタブリッジ8の位置は、残留応力が集中する内接円内よりも回転子コア2Bの半径方向外側に遠ざかる。   On the other hand, when the rotor 1B rotates at high speed, tensile stress (centrifugal stress) due to centrifugal force is generated in the center bridge 8. In the rotor core 2A in the first embodiment, the position of the center bridge 8 is close to the inscribed circle where the residual stress is concentrated, whereas in the rotor core 2B in the present embodiment, the position of the center bridge 8 is It moves away from the inside of the inscribed circle where the residual stress is concentrated to the outside in the radial direction of the rotor core 2B.
このように本実施形態によれば、回転子1Bの高速回転時に遠心力による引っ張り応力が集中するセンタブリッジ8は、締り嵌め加工による残留応力が集中する内接円内から遠ざかっているため、回転子1Bの高速回転時におけるセンタブリッジ8の強度を高めることができる。従って、本実施形態による回転子1Bは、上記第1実施形態の回転子1Aに比べて、高速回転、大トルク化により有利な構成であるといえる。   As described above, according to the present embodiment, the center bridge 8 where the tensile stress due to the centrifugal force is concentrated during the high speed rotation of the rotor 1B is away from the inscribed circle where the residual stress due to the interference fitting process is concentrated. The strength of the center bridge 8 when the child 1B rotates at high speed can be increased. Therefore, it can be said that the rotor 1B according to the present embodiment is advantageous in terms of high-speed rotation and large torque compared to the rotor 1A of the first embodiment.
<第3実施形態>
図6は、この発明の第3実施形態である永久磁石埋め込み式回転電機の回転子1Cの1極分の構成を示す断面図である。上記第1実施形態と同様、回転子1Cの回転子コア2Cには、1極分として、2つのスロット3および3’が形成されている。そして、本実施形態における回転子コア2Cでは、1極分のスロット3および3’が一文字形状に配置されている。他の点は上記第1実施形態と同様である。本実施形態においても上記第1実施形態と同様な効果が得られる。
<Third Embodiment>
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of one pole of a rotor 1C of a permanent magnet embedded rotary electric machine according to a third embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, the rotor core 2C of the rotor 1C is formed with two slots 3 and 3 'for one pole. In the rotor core 2C in the present embodiment, the slots 3 and 3 ′ for one pole are arranged in a single character shape. Other points are the same as in the first embodiment. Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.
<第4実施形態>
図7は、この発明の第4実施形態である永久磁石埋め込み式回転電機の回転子1Dの1極分の構成を示す断面図である。この回転子1Dの回転子コア2Dには、1極分として、2つのスロット3および3’が形成されている。上記第1実施形態と同様、2つのスロット3および3’は、回転軸中心を下側にして見た場合に全体としてV字形状をなしている。上記第1実施形態と異なり、本実施形態における回転子1Dは、スロット3および3’における外側空洞部3bおよび3b’を回転子1D外側に各々連通させる切り欠き部11および11’を有している。他の構成は、上記第1実施形態と同様である。本実施形態においても上記第1実施形態と同様な効果が得られる。
<Fourth embodiment>
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of one pole of a rotor 1D of a permanent magnet embedded rotary electric machine according to a fourth embodiment of the present invention. In the rotor core 2D of the rotor 1D, two slots 3 and 3 ′ are formed as one pole. As in the first embodiment, the two slots 3 and 3 ′ are V-shaped as a whole when viewed from the center of the rotation axis. Unlike the first embodiment, the rotor 1D in the present embodiment has notches 11 and 11 ′ that allow the outer cavities 3b and 3b ′ in the slots 3 and 3 ′ to communicate with the outside of the rotor 1D, respectively. Yes. Other configurations are the same as those in the first embodiment. Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.
本実施形態における回転子コア2Dは、スロット3および3’が回転子コア2D外周に連通した構成となっている。以下、この構成を採用した理由を説明する。   The rotor core 2D in this embodiment has a configuration in which slots 3 and 3 'communicate with the outer periphery of the rotor core 2D. Hereinafter, the reason why this configuration is adopted will be described.
回転子1Dの特に高速回転時には、回転子コア2Dの各部分に強大な遠心力が発生する。その際、第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態のように、回転子コア2A〜2Cがセンタブリッジ8とサイドブリッジ9および9’を持つ場合には、このセンタブリッジ8とサイドブリッジ9および9’に大きな応力が発生する。この場合、回転子1A〜1Cの回転により発生する遠心力により、センタブリッジ8に引っ張り応力が働くのに対し、サイドブリッジ9および9’にはせん断応力が発生する。このため、高速回転による回転子1A〜1Cの破損を防止するためには、センタブリッジ8よりはむしろサイドブリッジ9および9’の強度を十分に高くする必要がある。しかし、このようなセンタブリッジ8とサイドブリッジ9および9’の強度設計を行うことは一般的に難しい。   When the rotor 1D rotates at a particularly high speed, a strong centrifugal force is generated in each part of the rotor core 2D. At this time, if the rotor cores 2A to 2C have the center bridge 8 and the side bridges 9 and 9 'as in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the center bridge 8 and the side bridge A large stress is generated in the bridges 9 and 9 '. In this case, a tensile stress acts on the center bridge 8 due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotors 1A to 1C, whereas shear stress occurs on the side bridges 9 and 9 '. For this reason, in order to prevent damage to the rotors 1A to 1C due to high-speed rotation, it is necessary to sufficiently increase the strength of the side bridges 9 and 9 'rather than the center bridge 8. However, it is generally difficult to design the strength of the center bridge 8 and the side bridges 9 and 9 '.
そこで、本実施形態では、回転子コア2Dの構成として、スロット3および3’が回転子1D外周に連通した構成、すなわち、第1実施形態におけるサイドブリッジ9および9’のない構成を採用した。本実施形態によれば、回転子コア2Dが最外周にサイドブリッジ9および9’を有していないため、回転子コア2Dの最外周には組み立て残留応力が残存しない。回転子1Dの回転時の遠心力により発生する応力はセンタブリッジ8に集中するが、このセンタブリッジ8に働く応力は引っ張り応力であるため、センタブリッジ8の幅の調整等によりセンタブリッジ8が破損に至らないように対処することが容易である。しかも、外側空洞部3bおよび3b’が回転子コア2Dの最外周に連通した回転子1Dの構成は、以下に述べる大きな利点をもたらす。   Therefore, in the present embodiment, a configuration in which the slots 3 and 3 'communicate with the outer periphery of the rotor 1D, that is, a configuration without the side bridges 9 and 9' in the first embodiment is adopted as the configuration of the rotor core 2D. According to this embodiment, since the rotor core 2D does not have the side bridges 9 and 9 'on the outermost periphery, no assembly residual stress remains on the outermost periphery of the rotor core 2D. The stress generated by the centrifugal force during rotation of the rotor 1D is concentrated on the center bridge 8. However, since the stress acting on the center bridge 8 is a tensile stress, the center bridge 8 is damaged by adjusting the width of the center bridge 8 or the like. It is easy to deal with such that Moreover, the configuration of the rotor 1D in which the outer cavities 3b and 3b 'communicate with the outermost periphery of the rotor core 2D provides the following significant advantages.
本実施形態における回転子コア2Dは、サイドブリッジ9および9’のある第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態の回転子コア2A〜2Cに比して磁束の漏れ経路が少ない。このため、永久磁石4および4’の磁束が固定子巻線に鎖交しやすく、これがトルクの増加に貢献する。   The rotor core 2D in the present embodiment has fewer magnetic flux leakage paths than the rotor cores 2A to 2C of the first, second, and third embodiments having the side bridges 9 and 9 '. For this reason, the magnetic fluxes of the permanent magnets 4 and 4 'are easily interlinked with the stator winding, which contributes to an increase in torque.
さらに本実施形態の回転子コア2Dは冷却面でも利点がある。すなわち、本実施形態の回転子コア2Dは、回転軸方向の風通しがよく、冷却、とりわけ磁石冷却に有利である。従って、本実施形態による回転子コア2Dを採用することにより、モータ容量に関する規制を緩和することができる。   Furthermore, the rotor core 2D of this embodiment has an advantage also in the cooling surface. That is, the rotor core 2D of this embodiment has good ventilation in the direction of the rotation axis, which is advantageous for cooling, particularly for magnet cooling. Therefore, by adopting the rotor core 2D according to the present embodiment, it is possible to relax the regulations regarding the motor capacity.
<第5実施形態>
図8は、この発明の第5実施形態である永久磁石埋め込み式回転電機の回転子1Eの1極分の構成を示す断面図である。回転子1Eの回転子コア2Eには、1極分として、2つのスロット3および3’が形成されている。上記第2実施形態と同様、1極分のスロット3および3’は逆V字状に配置されている。そして、上記第2実施形態と異なり、本実施形態における回転子コア2Eは、スロット3および3’の外側空洞部3bおよび3b’を回転子コア2Eの外周に各々連通させる切り欠き部11および11’を有している。他の構成は上記第2実施形態と同様である。
<Fifth Embodiment>
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of one pole of a rotor 1E of a permanent magnet embedded rotary electric machine that is a fifth embodiment of the present invention. In the rotor core 2E of the rotor 1E, two slots 3 and 3 ′ are formed as one pole. As in the second embodiment, the slots 3 and 3 ′ for one pole are arranged in an inverted V shape. Unlike the second embodiment, the rotor core 2E according to the present embodiment has notches 11 and 11 for communicating the outer cavities 3b and 3b ′ of the slots 3 and 3 ′ with the outer periphery of the rotor core 2E, respectively. 'have. Other configurations are the same as those of the second embodiment.
本実施形態によれば、上記第2実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態によれば、上記第4実施形態と同様、回転子コア2Eにサイドブリッジを設けない構成としたため、上記第4実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態では、サイドブリッジがなく、かつ、スロット3および3’が逆V字状に配列されているため、永久磁石4および4’は、スロット3および3’の外側の外周縁部15により全長に亙って均一な応力で支えられることになる。このため、永久磁石4および4’の内部に応力が発生しにくく、永久磁石4および4’を破損から保護することができる。   According to this embodiment, the same effect as the second embodiment can be obtained. Further, according to the present embodiment, as in the fourth embodiment, since the rotor core 2E is not provided with a side bridge, the same effects as in the fourth embodiment can be obtained. In the present embodiment, since there is no side bridge and the slots 3 and 3 ′ are arranged in an inverted V shape, the permanent magnets 4 and 4 ′ are arranged on the outer peripheral edge portion outside the slots 3 and 3 ′. 15 is supported by uniform stress over the entire length. For this reason, it is hard to generate | occur | produce a stress inside permanent magnet 4 and 4 ', and it can protect permanent magnet 4 and 4' from a failure | damage.
<第6実施形態>
図9は、この発明の第6実施形態である永久磁石埋め込み式回転電機の回転子1Fの1極分の構成を示す断面図である。上記第3実施形態と同様、回転子1Fの回転子コア2Fには、1極分として、2つのスロット3および3’が一文字状に配置されている。また、上記第4実施形態と同様、本実施形態における回転子コア2Fは、スロット3および3’の外側空洞部3bおよび3b’を回転子コア2Fの外周に各々連通させる切り欠き部11および11’を有している。他の構成は上記第3実施形態と同様である。本実施形態によれば、上記第3実施形態および上記第4実施形態と同様な効果が得られる。
<Sixth Embodiment>
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of one pole of a rotor 1F of a permanent magnet embedded rotary electric machine according to a sixth embodiment of the present invention. Similar to the third embodiment, the rotor core 2F of the rotor 1F has two slots 3 and 3 ′ arranged in a single character as one pole. Similarly to the fourth embodiment, the rotor core 2F in the present embodiment has notches 11 and 11 that communicate the outer cavities 3b and 3b ′ of the slots 3 and 3 ′ with the outer periphery of the rotor core 2F, respectively. 'have. Other configurations are the same as those of the third embodiment. According to this embodiment, the same effect as the third embodiment and the fourth embodiment can be obtained.
<第7実施形態>
図10は、この発明の第7実施形態である永久磁石埋め込み式回転電機の回転子1Gの1極分の構成を示す断面図である。本実施形態は、上記第5実施形態の変形例である。
<Seventh embodiment>
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration for one pole of a rotor 1G of a permanent magnet embedded rotary electric machine according to a seventh embodiment of the present invention. The present embodiment is a modification of the fifth embodiment.
回転子1Gの回転子コア2Gにおいて、1極分のスロット3および3’は、上記第5実施形態と同様、逆V字状に配列されている。1極分の外周縁部15は、略円弧状の断面形状を有しており、回転子コア2Gの回転方向中央において、センタブリッジ8を介して回転子コア2Gの芯部と繋がっている。この外周縁部15の外周面は、回転中心軸Qから回転子コア2Gの最外周部までの距離よりも小さい曲率半径を有している。これは、外周縁部15をこのような形状とすることで、トルクの高調波成分が削減され、その削減された分だけ回転子1Gに発生するトルクの基本波成分が増加するからである。なお、このように外周縁部15の全部ではなく、外周縁部15の一部の曲率半径を回転中心軸Qから回転子最外周部までの距離より小さくしてもよい。   In the rotor core 2G of the rotor 1G, the slots 3 and 3 'for one pole are arranged in an inverted V shape as in the fifth embodiment. The outer peripheral edge portion 15 for one pole has a substantially arc-shaped cross-sectional shape, and is connected to the core portion of the rotor core 2G via the center bridge 8 at the center in the rotation direction of the rotor core 2G. The outer peripheral surface of the outer peripheral edge portion 15 has a radius of curvature smaller than the distance from the rotation center axis Q to the outermost peripheral portion of the rotor core 2G. This is because the harmonic component of torque is reduced by making the outer peripheral edge portion 15 in such a shape, and the fundamental component of torque generated in the rotor 1G is increased by the reduced amount. Note that the radius of curvature of a part of the outer peripheral edge portion 15 instead of the entire outer peripheral edge portion 15 may be made smaller than the distance from the rotation center axis Q to the outermost peripheral portion of the rotor.
上記第5実施形態と同様、スロット3(3’)においてセンタブリッジ8に臨む内側空洞部3a(3a’)には非磁性材からなる磁石支持部材10(10’)が挿入されている。一方、各スロット3(3’)の内壁のうち外周縁部15の端部近傍には、回転子1Gの回転軸Qのある方向に突出した突起17(17’)が形成されている。この突起17(17’)は、永久磁石4(4’)における回転子1Gの極間寄りの外側端部5(5’)に係合している。本実施形態において、永久磁石4(4’)は、磁石支持部材10(10’)および突起17(17’)により、回転子1Gの周方向両側から挟まれてスロット3(3’)内に位置決め固定されている。本実地形態では、突起17(17’)の位置が上記第5実施形態と異なるが、この点を除けば、永久磁石4(4’)をスロット3(3’)内に固定するための構成は基本的に上記第1〜6実施形態と同様である。従って、本実施形態によれば上記第1〜第6実施形態と同様な効果が得られる。   As in the fifth embodiment, a magnet support member 10 (10 ') made of a nonmagnetic material is inserted into the inner cavity 3a (3a') facing the center bridge 8 in the slot 3 (3 '). On the other hand, a protrusion 17 (17 ') protruding in the direction of the rotation axis Q of the rotor 1G is formed in the vicinity of the end of the outer peripheral edge 15 in the inner wall of each slot 3 (3'). The protrusion 17 (17 ') is engaged with the outer end 5 (5') of the permanent magnet 4 (4 ') near the poles of the rotor 1G. In the present embodiment, the permanent magnet 4 (4 ′) is sandwiched by the magnet support member 10 (10 ′) and the protrusion 17 (17 ′) from both sides in the circumferential direction of the rotor 1G and placed in the slot 3 (3 ′). Positioning is fixed. In the present embodiment, the position of the protrusion 17 (17 ′) is different from that of the fifth embodiment. Except for this point, a configuration for fixing the permanent magnet 4 (4 ′) in the slot 3 (3 ′). Is basically the same as in the first to sixth embodiments. Therefore, according to this embodiment, the same effect as the first to sixth embodiments can be obtained.
スロット3(3’)の外側空洞部3b(3b’)は、図10に破線3wで示すように、回転中心軸Q側に凹んでいる。そして、上記第2実施形態においても説明したように、本実施形態では、スロット3および3’が逆V字状に配列されているため、図10に示すように、回転中心軸Qを中心とし、スロット3(3’)の外側空洞部3b(3b’)と接する内接円21の円周上の領域に残留応力が集中する。   The outer cavity 3b (3b ') of the slot 3 (3') is recessed toward the rotation center axis Q as shown by a broken line 3w in FIG. As described in the second embodiment, since the slots 3 and 3 ′ are arranged in an inverted V shape in this embodiment, as shown in FIG. 10, the rotation center axis Q is the center. Residual stress is concentrated in a region on the circumference of the inscribed circle 21 in contact with the outer cavity 3b (3b ′) of the slot 3 (3 ′).
一方、スロット3および3’が逆V字状に配列されているため、センタブリッジ8の内周側端部8bは、回転中心軸Qから見て内接円21よりも離れたところにある。このため、本実施形態においても、上記第2実施形態と同様な効果が得られる。   On the other hand, since the slots 3 and 3 ′ are arranged in an inverted V shape, the inner peripheral end 8 b of the center bridge 8 is located away from the inscribed circle 21 when viewed from the rotation center axis Q. For this reason, also in this embodiment, the effect similar to the said 2nd Embodiment is acquired.
本実施形態の1つの特徴としq軸突起19がある。このq軸突起19は、回転子1Gの極間の中央の位置において2個の外周縁部15間の隙間を通過して遠心方向(回転中心軸Qから離れる方向)に突き出している。   One feature of the present embodiment is a q-axis protrusion 19. The q-axis protrusion 19 protrudes in the centrifugal direction (direction away from the rotation center axis Q) through the gap between the two outer peripheral edge portions 15 at the center position between the poles of the rotor 1G.
本実施形態では、このq軸突起19を設けたことにより、q軸方向の磁束の磁路の磁気抵抗を低くし、リラクタンストルクを増加させることができる。従って、本実施形態によれば、上記第1〜第6実施形態に比べ、より大きなトルクの得られる永久磁石埋め込み式回転電機を実現することができる。   In the present embodiment, by providing the q-axis protrusion 19, the magnetic resistance of the magnetic path of the magnetic flux in the q-axis direction can be lowered and the reluctance torque can be increased. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize a permanent magnet embedded rotary electric machine that can obtain a larger torque than the first to sixth embodiments.
1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G……回転子、2A,2B,2C,2D,2E,2F,2G……回転子コア、3,3’……スロット、3a,3a’……内側空洞部、3b,3b’……外側空洞部、4,4’……永久磁石、5,5’……永久磁石外周側端部、6,6’……永久磁石内周側端部、7,7’,17,17’……突起、8……センタブリッジ、9,9’……サイドブリッジ、10,10’……磁石支持部材、11,11’……切り欠き部、12……シャフト、13……固定子、14……固定子巻線用スロット、15……外周縁部、19……q軸突起。 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G ... Rotor, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G ... Rotor core, 3, 3 '... Slot, 3a, 3a' ... ... inner cavity, 3b, 3b '... outer cavity, 4, 4' ... permanent magnet, 5, 5 '... permanent magnet outer peripheral end, 6, 6' ... permanent magnet inner peripheral end , 7, 7 ', 17, 17' ... projection, 8 ... center bridge, 9, 9 '... side bridge, 10, 10' ... magnet support member, 11, 11 '... notch, 12 ...... Shaft, 13 ... Stator, 14 ... Slot for stator winding, 15 ... Outer peripheral edge, 19 ... q-axis projection.

Claims (4)

  1. 回転子の内部に、前記回転子の周方向に沿って、1極当たり2個の永久磁石を複数極埋め込んでなる永久磁石埋め込み式回転電機において、
    前記回転子には、1極を構成するために、前記回転子の周方向に並んだ2個のスロットが形成され、この2個のスロットに2個の永久磁石が埋め込まれており、
    前記1極を構成する2個のスロットの各々は、回転方向外側において前記回転子の外周と連通しており、当該2個のスロット間に挟まれた前記回転子の薄肉部分に臨む領域に非磁性材からなる磁石支持部材を各々収容し、かつ、前記薄肉部分から前記回転子の周方向に離れた位置に前記回転子の径方向に突出して前記永久磁石の端面に係合する突起を有し、前記磁石支持部材および前記突起により前記永久磁石を挟んで当該スロット内に位置固定してなり、前記回転子の回転中心軸を中心とする前記1極を構成する2個のスロットの内接円よりも前記回転子の外周方向に前記薄肉部分を有することを特徴とする永久磁石埋め込み式回転電機。
    In a permanent magnet embedded rotary electric machine in which a plurality of two permanent magnets per pole are embedded in the rotor along the circumferential direction of the rotor,
    The rotor has two slots arranged in the circumferential direction of the rotor to form one pole, and two permanent magnets are embedded in the two slots,
    Each of the two slots constituting the one pole communicates with the outer periphery of the rotor on the outer side in the rotation direction, and is not in a region facing the thin portion of the rotor sandwiched between the two slots. Each of the magnet support members made of a magnetic material is accommodated, and a protrusion that protrudes in the radial direction of the rotor and engages with the end surface of the permanent magnet is provided at a position away from the thin portion in the circumferential direction of the rotor. and, the magnet support member and the Ri name located fixed to the inside slot across the permanent magnet by the projections, of the two slots constituting the one pole around the rotation center axis of the rotor A permanent magnet-embedded rotary electric machine having the thin-walled portion in the outer circumferential direction of the rotor rather than a contact circle .
  2. 前記回転子は、隣接する極間に前記回転子の回転中心軸から離れる方向に突出したq軸突起を有することを特徴とする請求項1に記載の永久磁石埋め込み式電動機。2. The permanent magnet embedded electric motor according to claim 1, wherein the rotor has a q-axis protrusion that protrudes in a direction away from a rotation center axis of the rotor between adjacent poles.
  3. 前記磁石支持部材が絶縁紙であることを特徴とする請求項1または2に記載の永久磁石埋め込み式回転電機。The permanent magnet-embedded rotary electric machine according to claim 1, wherein the magnet support member is an insulating paper.
  4. 前記磁石支持部材が樹脂であることを特徴とする請求項1または2に記載の永久磁石埋め込み式回転電機。The permanent magnet-embedded rotating electrical machine according to claim 1, wherein the magnet support member is a resin.
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