JP6425081B2 - Rotor of electric rotating machine - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車やトラック等に搭載されて電動機や発電機として使用される回転電機の回転子の改良に関する。 The present invention relates to improvement of a rotor of a rotating electrical machine mounted, for example, on an automobile or a truck and used as an electric motor or a generator.
従来の回転電機として、固定子コイルが巻装された固定子と、固定子の内周側に対向して配置されたランデル型コア、及びランデル型コアに巻装された界磁コイルを有する回転子と、を備えたものが一般に知られている。ここで用いられる通常のランデル型コアは、界磁コイルの径方向内側にて界磁束を軸方向に流すボス部と、このボス部の軸方向外端から径方向外側に延在して界磁束を径方向に流すディスク部と、このディスク部から界磁コイルを囲むように軸方向に延在して固定子コアと磁束を授受する複数の爪極部とをそれぞれ有する一対のポールコアを組み付けて構成されている。一方のポールコアの各爪極部と他方のポールコアの各爪極部とは、周方向互い違いに配置される。この通常のランデル型コアは、塊状軟磁性コアからそれぞれ製造される一対のポールコアを、界磁コイルを挟んで軸方向に組み合わせることにより組み立てられる。 As a conventional electric rotating machine, a rotation having a stator on which a stator coil is wound, a Lundell-type core disposed opposite to the inner peripheral side of the stator, and a field coil wound on the Lundell-type core One having a child is generally known. The usual Lundell core used here is a boss that flows the field flux in the axial direction at the inner side in the radial direction of the field coil, and a field flux which extends radially outward from the axial outer end of the boss. By assembling a pair of pole cores each having a disc portion for flowing the magnetic flux in the radial direction and a plurality of claw pole portions extending in the axial direction so as to surround the field coil from the disc portion to exchange magnetic flux with the stator core. It is configured. The claw poles of one pole core and the claw poles of the other pole core are circumferentially staggered. This conventional Lundell core is assembled by axially combining a pair of pole cores manufactured respectively from massive soft magnetic cores with the field coil interposed therebetween.
このランデル型コアにおいて、爪極部の磁束を強化するために周方向に隣接する爪極部間の隙間に永久磁石を介設した磁石併用ランデル型コアが知られている。例えば、特許文献1には、周方向に隣接する第1及び第2爪極部間の隙間に配置される永久磁石を周方向一方側にずらし、周方向奇数番目の永久磁石と周方向偶数番目の永久磁石とを、軸方向に所定距離だけ交互にずらして配置することが提案されている。
In this Lundell core, a magnet combined Lundell core is known in which permanent magnets are interposed in gaps between claw poles adjacent in the circumferential direction in order to strengthen the magnetic flux of the claw poles. For example, in
ところで、上記の特許文献1では、ランデル型コアに対して磁束の第3高調波を低減する目的で永久磁石を添付しており、磁気回路面では考慮されていない。例えば、周方向に隣接する第1及び第2爪極部間の隙間に配置された永久磁石が、軸方向においてどちらか一方の爪極部の先端側に偏っているため、永久磁石が配置されていないどちらか他方の爪極部の先端側の磁極は磁気回路として十分に利用されていない。
By the way, in said
また、第1及び第2爪極部間の隙間に配置された永久磁石が、軸方向においてどちらか一方の爪極部の先端側に偏っているため、永久磁石周辺の磁極の磁気飽和があると考えられ、永久磁石の減磁や冷却面で不利となる。さらに、第1及び第2爪極部間の隙間に配置された永久磁石は、軸方向に所定距離だけ交互にずれて配置されているため、軸方向にアンバランスな構造は界磁コイルの冷却性に影響がある。 In addition, since the permanent magnet disposed in the gap between the first and second claw pole portions is biased to the tip end side of one of the claw pole portions in the axial direction, there is magnetic saturation of the magnetic pole around the permanent magnet It is considered to be disadvantageous in demagnetization and cooling of the permanent magnet. Furthermore, since the permanent magnets disposed in the gap between the first and second claw pole portions are alternately displaced by a predetermined distance in the axial direction, the axially unbalanced structure cools the field coil. It affects sex.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、磁気音の低減を図りつつ、爪極部の先端部を磁気回路に有効活用して性能の向上及び冷却性の向上を図り得るようにした回転電機の回転子を提供することを解決すべき課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to effectively utilize the tip of the claw pole portion for a magnetic circuit to improve the performance and the cooling performance while reducing the magnetic noise. It is an object of the invention to provide a rotor of a rotating electric machine.
上記課題を解決するためになされた第一の発明は、
界磁コイル(13)が巻装されて界磁束が軸方向に流れる第1ボス部(121)と、前記第1ボス部の軸方向端から周方向所定ピッチで径方向外側へ突出する第1ディスク部(122)と、各前記第1ディスク部の先端から軸方向へ延在して前記界磁コイルを囲む第1爪極部(123)とを有する第1ポールコア(12)と、
界磁コイル(13)が巻装されて界磁束が軸方向に流れる第2ボス部(141)と、前記第2ボス部の軸方向端から周方向所定ピッチで径方向外側へ突出する第2ディスク部(142)と、各前記第2ディスク部の先端から軸方向へ延在して前記界磁コイルを囲む第2爪極部(143)とを有し、前記第1ポールコアに向かい合わせて配置される第2ポールコア(14)と、
周方向交互に配置される前記第1爪極部と前記第2爪極部との間の隙間に介設されて前記第1爪極部を第一の極性に、前記第2爪極部を第二の極性に磁化する永久磁石(15a〜15j)と、を備えた回転電機の回転子において、
前記永久磁石は、前記隙間の軸方向一端部に配置された第1永久磁石と、軸方向他端部に配置された第2永久磁石とを有するとともに、前記第1及び第2爪極部の周方向両側の端面のうち前記回転子の回転方向側の端面だけに当接されており、前記第1及び第2爪極部の先端側に当接された前記永久磁石(15c,15e)は、前記第1及び第2爪極部の根元側に当接された前記永久磁石(15d,15f)に比べて、磁石のエネルギー積の小さい材質で形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、永久磁石は、第1爪極部と前記第2爪極部との間に形成された隙間の軸方向一端部に配置された第1永久磁石と、軸方向他端部に配置された第2永久磁石とを有する。これにより、第1及び第2爪極部の先端側に永久磁石が配置されるため、磁気回路で有効活用が難しい第1及び第2爪極部の先端部を有効活用することができるので、性能の向上を図ることができる。また、第1及び第2爪極部の先端側と根元側に分散して永久磁石が配置されることから、局所的な磁気飽和を緩和することができるため、永久磁石の減磁抑制や冷却性の向上を図ることができる。さらに、永久磁石が、第1爪極部と第2爪極部との間に形成された隙間の軸方向両端部に配置されていることから、軸方向両端部に配置された2個の永久磁石の間に形成される空間により、界磁コイルを効率良く冷却することができるので、界磁コイルの冷却性の向上を図ることができる。
また、永久磁石は、第1及び第2爪極部の周方向両側の端面のうち回転子の回転方向側の端面だけに当接されている。そのため、回転子の回転による第1及び第2爪極部に対する永久磁石の保持強度が確保されるので、回転方向側に隣接する第1及び第2爪極部の反回転方向側の端面との間に介装される磁石保護カバーなどの部材を省略することができる。これにより、構造の簡素化や低コスト化を図ることができる。
また、第1及び第2爪極部の先端側に当接された永久磁石は、第1及び第2爪極部の根元側に当接された永久磁石に比べて、磁石エネルギー積の小さい材質で形成されている。これにより、永久磁石の性能の低下を限定的に抑制しつつ、低コスト化を図ることができる。
The first invention made to solve the above problems is
First the field coil (13) is wound on to the field flux projecting first boss portion that flows in the axial direction (121), radially outward from an axial end in the circumferential direction by a predetermined pitch of the first boss portion A first pole core (12) having a disk portion (122) and a first claw pole portion (123) extending axially from the tip of each of the first disk portions and surrounding the field coil;
A second boss portion (141) in which a field coil (13) is wound and field flux flows in the axial direction, and a second boss portion which protrudes radially outward at a predetermined pitch in the circumferential direction from an axial end of the second boss portion . disc portion (142), have a second Tsumekyoku portion surrounding the field coil extending in the axial direction from the tip end of each of said second disc section (143) and facing said first pole core A second pole core (14) to be arranged ;
The first claw pole portion is interposed between the first claw pole portion and the second claw pole portion alternately arranged in the circumferential direction to make the first claw pole portion into a first polarity and the second claw pole portion a second permanent magnet you magnetization polarity (15a~15j), the rotor equipped with,
The permanent magnet includes a first permanent magnet disposed at one axial end of the gap and a second permanent magnet disposed at the other axial end, and the first and second claw poles Of the end surfaces on both sides in the circumferential direction, the permanent magnets (15c, 15e) which are in contact with only the end surfaces in the rotational direction of the rotor and abut on the tip sides of the first and second claw pole portions are A material characterized in that the energy product of the magnets is smaller than that of the permanent magnets (15d, 15f) that are in contact with the root side of the first and second claw pole portions .
According to the present invention, the permanent magnet includes the first permanent magnet disposed at one axial end of the gap formed between the first claw pole and the second claw pole, and the other axial end And a second permanent magnet disposed on the Since a permanent magnet is arrange | positioned by this at the front end side of the 1st and 2nd nail pole part, since the tip part of the 1st and 2nd nail pole part where effective utilization is difficult in a magnetic circuit can be used effectively, Performance can be improved. In addition, since the permanent magnet is disposed to be dispersed on the tip side and the root side of the first and second claw pole parts, local magnetic saturation can be alleviated, so that the demagnetization suppression and cooling of the permanent magnet can be suppressed. It is possible to improve the quality. Furthermore, since the permanent magnet is disposed at both axial ends of the gap formed between the first claw pole portion and the second claw pole portion, two permanent magnets disposed at both axial end portions are provided. Since the field coil can be efficiently cooled by the space formed between the magnets, the cooling performance of the field coil can be improved.
Further, the permanent magnet is in contact with only the end surface on the rotation direction side of the rotor among the end surfaces on both sides in the circumferential direction of the first and second claw pole portions. Therefore, since the holding strength of the permanent magnet with respect to the first and second claw pole portions by the rotation of the rotor is secured, the end face of the first and second claw pole portions adjacent to the rotational direction A member such as a magnet protective cover interposed between can be omitted. As a result, simplification of the structure and cost reduction can be achieved.
In addition, the permanent magnet in contact with the tip side of the first and second claw pole parts has a material with a smaller magnetic energy product than the permanent magnet in contact with the root side of the first and second claw pole parts. It is formed of Thereby, cost reduction can be achieved, suppressing the fall of the performance of a permanent magnet in a limited manner.
上記課題を解決するためになされた第二の発明は、
界磁コイル(13)が巻装されて界磁束が軸方向に流れる第1ボス部(121)と、前記第1ボス部の軸方向端から周方向所定ピッチで径方向外側へ突出する第1ディスク部(122)と、各前記第1ディスク部の先端から軸方向へ延在して前記界磁コイルを囲む第1爪極部(123)とを有する第1ポールコア(12)と、
界磁コイル(13)が巻装されて界磁束が軸方向に流れる第2ボス部(141)と、前記第2ボス部の軸方向端から周方向所定ピッチで径方向外側へ突出する第2ディスク部(142)と、各前記第2ディスク部の先端から軸方向へ延在して前記界磁コイルを囲む第2爪極部(143)とを有し、前記第1ポールコアに向かい合わせて配置される第2ポールコア(14)と、
周方向交互に配置される前記第1爪極部と前記第2爪極部との間の隙間に介設されて前記第1爪極部を第一の極性に、前記第2爪極部を第二の極性に磁化する永久磁石(15a〜15j)と、を備えた回転電機の回転子において、
前記永久磁石は、前記隙間の軸方向一端部に配置された第1永久磁石と、軸方向他端部に配置された第2永久磁石とを有するとともに、前記第1及び第2爪極部の先端部の周方向両側の端面にだけ当接されていることを特徴とする。
本発明によれば、永久磁石は、第1爪極部と前記第2爪極部との間に形成された隙間の軸方向一端部に配置された第1永久磁石と、軸方向他端部に配置された第2永久磁石とを有する。これにより、第1及び第2爪極部の先端側に永久磁石が配置されるため、磁気回路で有効活用が難しい第1及び第2爪極部の先端部を有効活用することができるので、性能の向上を図ることができる。また、第1及び第2爪極部の先端側と根元側に分散して永久磁石が配置されることから、局所的な磁気飽和を緩和することができるため、永久磁石の減磁抑制や冷却性の向上を図ることができる。さらに、永久磁石が、第1爪極部と第2爪極部との間に形成された隙間の軸方向両端部に配置されていることから、軸方向両端部に配置された2個の永久磁石の間に形成される空間により、界磁コイルを効率良く冷却することができるので、界磁コイルの冷却性の向上を図ることができる。
また、永久磁石は、第1及び第2爪極部の先端部の周方向両側の端面にだけ当接されている。そのため、第1爪極部と第2爪極部の対向面において、界磁による磁束密度が低い第1及び第2爪極部の先端部を2個の永久磁石で周方向両側から補助できるため、磁気回路として優位にすることができる。
The second invention made to solve the above problems is
A first boss (121) in which a field coil (13) is wound and field flux flows in the axial direction, and a first boss projecting radially outward from the axial end of the first boss at a predetermined pitch in the circumferential direction A first pole core (12) having a disk portion (122) and a first claw pole portion (123) extending axially from the tip of each of the first disk portions and surrounding the field coil;
A second boss portion (141) in which a field coil (13) is wound and field flux flows in the axial direction, and a second boss portion which protrudes radially outward at a predetermined pitch in the circumferential direction from an axial end of the second boss portion. A disc portion (142) and a second claw pole portion (143) extending in the axial direction from the tip of each of the second disc portions and surrounding the field coil, and facing the first pole core A second pole core (14) to be arranged;
The first claw pole portion is interposed between the first claw pole portion and the second claw pole portion alternately arranged in the circumferential direction to make the first claw pole portion into a first polarity and the second claw pole portion In a rotor of a rotating electrical machine provided with permanent magnets (15a to 15j) magnetized to a second polarity,
The permanent magnet includes a first permanent magnet disposed at one axial end of the gap and a second permanent magnet disposed at the other axial end, and the first and second claw poles It is characterized in that it is in contact only with the end faces on both sides in the circumferential direction of the tip end.
According to the present invention, the permanent magnet includes the first permanent magnet disposed at one axial end of the gap formed between the first claw pole and the second claw pole, and the other axial end And a second permanent magnet disposed on the Since a permanent magnet is arrange | positioned by this at the front end side of the 1st and 2nd nail pole part, since the tip part of the 1st and 2nd nail pole part where effective utilization is difficult in a magnetic circuit can be used effectively, Performance can be improved. In addition, since the permanent magnet is disposed to be dispersed on the tip side and the root side of the first and second claw pole parts, local magnetic saturation can be alleviated, so that the demagnetization suppression and cooling of the permanent magnet can be suppressed. It is possible to improve the quality. Furthermore, permanent magnets, since they are arranged in the axial end portions of the gap formed between the first Tsumekyoku portion and the second Tsumekyoku section, two disposed on both axial ends Since the field coil can be efficiently cooled by the space formed between the permanent magnets, the cooling performance of the field coil can be improved.
Further, the permanent magnet is in contact with only the end surfaces of the tip end portions of the first and second claw pole portions on both sides in the circumferential direction. Therefore, on the opposing surfaces of the first claw pole portion and the second claw pole portion, the tip portions of the first and second claw pole portions having a low magnetic flux density due to the field can be assisted from both sides in the circumferential direction by two permanent magnets. Can be superior as a magnetic circuit.
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載された各部材や部位の後の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的な部材や部位との対応関係を示すものであり、特許請求の範囲に記載された各請求項の構成に何ら影響を及ぼすものではない。 In addition, the code | symbol in the parenthesis after each member or site | part described by this column and the claim shows the correspondence with the specific member or site | part as described in embodiment mentioned later, and a patent It has no effect on the configuration of each claim described in the claims.
以下、本発明に係る回転電機の回転子の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。 Hereinafter, an embodiment of a rotor of a rotating electrical machine according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It is possible to change variously in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
〔参考例1〕
参考例1に係る回転子を搭載した車両用交流発電機の例を図1に示す軸方向断面図を参照して説明する。図1において、1は回転子、2は固定子、3はフロントフレーム、4はリアフレーム、5はプーリ、6はスリップリング、7はブラシ装置、8は整流器、9はレギュレータである。
[ Reference Example 1 ]
An example of a vehicular AC generator mounted with a rotor according to a reference example 1 will be described with reference to an axial sectional view shown in FIG. In FIG. 1, 1 is a rotor, 2 is a stator, 3 is a front frame, 4 is a rear frame, 5 is a pulley, 6 is a slip ring, 7 is a brush device, 8 is a rectifier, and 9 is a regulator.
固定子2は、固定子コア21に固定子コイル22を巻装してなり、フロントフレーム3及びリアフレーム4の内周面に固定されている。フロントフレーム3及びリアフレーム4は、ボルトにより固定子2を囲んで締結され、軸受け31,41を介して回転子1の回転軸11を回転自在に支承している。
The
回転子1は、図2に示すように、回転軸11に固定された前側の第1ポールコア12と、界磁コイル13(図1参照)と、後側の第2ポールコア14と、複数の永久磁石15a,15bとにより構成されている。なお、第1及び第2ポールコア12,14は、従来のランデル型コアの一対のポールコアと同じ形状を有する。即ち、第1ポールコア12は、界磁コイル13の径方向内側にて界磁束を軸方向に流すボス部121と、ボス部121の軸方向前端部から周方向所定ピッチで径方向外側へ延在して界磁束を径方向に流すディスク部122と、各ディスク部122の先端から界磁コイル13を囲むように軸方向に延在して固定子コア21と磁束を授受する第1爪極部123とからなる。そして、第2ポールコア14も第1ポールコア12と同一形状を有する。但し、第2ポールコア14のボス部は141、ディスク部は142、第2爪極部は143と付番されている。これら第1及び第2ポールコア12,14は、軟磁性体からなる。
As shown in FIG. 2, the
第1ポールコア12と第2ポールコア14は、それぞれの爪極部123,143を互い違いに向かい合わせるようにして、第1ポールコア12の軸方向後端面と第2ポールコア14の軸方向前端面とが接面されて組み付けられている。これにより、第1ポールコア12の第1爪極部123と第2ポールコア14の第2爪極部143とが周方向交互に配置されている。第1及び第2ポールコア12,14は、それぞれ8個の爪極部123,143をもち、16極のランデル型回転子コアを形成している。
The
界磁コイル13は、第1及び第2ポールコア12,14のボス部121,141の外周面に巻装されて第1及び第2爪極部123,143に囲まれている。なお、ディスク部122,142は、実際には各8極の第1及び第2爪極部123,143に合わせて凹凸も有しており、実際には8本の柱部が放射状に配置された形状を有する。
The
図2及び図3に示すように、周方向交互に配置された第1爪極部123と第2爪極部143との間には、軸方向斜めに延在する隙間が形成されており、軸方向に2分割された永久磁石15a,15bが各隙間の軸方向両端部にそれぞれ配設されている。参考例1の場合、軸方向に2分割された永久磁石15a,15bの間には、永久磁石15a,15bの軸方向長さと同じ程度の軸方向長さを有する空間部が形成されている。これにより、第1及び第2ポールコア12,14のボス部121,141の外周面に巻装された界磁コイル13が各空間部に露出している。なお、この空間部の軸方向長さは、永久磁石15a,15bの強度により変化するため、採用する永久磁石の強度や種類に応じて適宜設定される。
As shown in FIGS. 2 and 3, between the first
各永久磁石15a,15bは、矩形形状の外形を有し、軸方向外側の端面が周方向に隣接する第1及び第2爪極部123,143の先端と根本とを結ぶ線上に位置する状態に配置されている。各永久磁石15a,15bは、周方向両側の端面が第1及び第2爪極部123,143の周方向の端面にそれぞれ当接されており、これにより第1及び第2爪極部123,143に保持されている。各永久磁石15a,15bは、第1爪極部123を第一の極性に磁化し、第2爪極部143を第二の極性に磁化するように配置されている。例えば、第1爪極部123をN極に磁化するときには第2爪極部143をS極に磁化するように配置される。なお、各永久磁石15a,15bは、N極とS極が逆となるように配置してもよい。
Each
以上の構成を有する車両用交流発電機は、ベルト等を介してプーリ5にエンジンからの回転力が伝えられると、回転子1が回転軸11と共に所定方向に回転する。この状態で、スリップリング6を介してブラシ装置7から回転子1の界磁コイル13に励磁電圧を印加することにより、第1及び第2ポールコア12,14のそれぞれの第1及び第2爪極部123,143が励磁されて、回転子1の回転方向に沿って交互にNS磁極が形成される。これにより、固定子コイル22に三相交流電圧を発生させることができ、整流器8の出力端子から所定の直流電流を取り出すことができる。
In the automotive AC generator having the above configuration, the
参考例1の場合、界磁コイル13への印加により第1及び第2爪極部123,143が励磁されると、例えば第1爪極部123においては、図3に網目模様で示す領域が固定子コア21と磁束の授受を行う部位となる。即ち、網目模様の領域は、第1爪極部123の軸方向において、根元側の概ね2/3の範囲となっている。しかし、参考例1の場合には、周方向に隣接する第1爪極部123と第2爪極部143との間の隙間の軸方向両端部に、軸方向に2分割された永久磁石15a,15bが配置されている。そのため、これら永久磁石15a,15bによって、第1及び第2爪極部123,143の先端部に、固定子コア21と磁束の授受を行う磁気回路(図3に斜線で示す領域)が形成される。これにより、第1及び第2爪極部123,143の先端部が磁気回路として有効利用される。
In the case of the first reference example , when the first and second
図4は、第1爪極部123の周方向一方側の端面(図3のIV−IV線)に沿った部位の軸方向距離に対する磁束密度の関係を示す磁束密度波形である。参考例1の場合には、第1爪極部123の軸方向両端部に、軸方向に2分割された永久磁石15a,15bが配置されているため、永久磁石15aの配置位置に磁束密度の第1ピークが存在し、永久磁石15bの配置位置に磁束密度の第2ピークが存在している。しかも、第1ピークと第2ピークの差Bは小さく、全体として平均化されている。
FIG. 4 is a magnetic flux density waveform showing the relationship of the magnetic flux density to the axial distance of the portion along the circumferential end surface (IV-IV line in FIG. 3) of the first
なお、比較例1として、図5に示すように、周方向に隣接する第1及び第2爪極部123,143間の隙間に配置される永久磁石に関して、前記特許文献1のように、周方向奇数番目の永久磁石150aと周方向偶数番目の永久磁石150bとを、軸方向に所定距離だけ交互にずらして配置した点で異なるものを準備した。そして、上記と同様に、第1爪極部123の周方向一方側の端面(図5のVI−VI線)に沿った部位の軸方向距離に対する磁束密度の関係を示す磁束密度波形を調べたところ、図6に示す結果が得られた。
As Comparative Example 1, as shown in FIG. 5, with respect to the permanent magnet disposed in the gap between the first and second
図6から明らかなように、比較例1の場合には、第1爪極部123の軸方向根元側にだけ永久磁石150aが配置されているため、永久磁石150aの軸方向中央部に高い第1ピークが存在している。また、第1爪極部123の軸方向先端側には、第1爪極部123の周方向他方側に配置された永久磁石150bの影響により第1ピークよりも格段に低い第2ピークが存在している。このように、第1ピークと第2ピークの差Aは、上記参考例1における第1ピークと第2ピークの差Bに比べて格段に大きい。
As apparent from FIG. 6, in the case of Comparative Example 1, since the
以上のことから、参考例1の場合には、第1及び第2爪極部123,143の先端部を磁気回路として有効活用することができ、これにより性能の向上を図ることができる。なお、参考例1及び比較例1の磁気音の要因となる磁束の第3高調波を測定して調べたところ、図7に示すように、参考例1の場合にも、比較例1と同等に磁束の第3高調波を低減できることが解った。
From the above, in the case of the first reference example , the tip end portions of the first and second
以上のように構成された参考例1の回転子1によれば、周方向交互に配置される第1爪極部123と第2爪極部143との間の隙間に介設された永久磁石15a,15bは、軸方向に2分割されて前記隙間の軸方向両端部に配置されている。これにより、第1及び第2爪極部123,143の先端側に永久磁石15a,15bが配置されるため、磁気回路で有効活用が難しい第1及び第2爪極部123,143の先端部を有効活用することができるので、性能の向上を図ることができる。
According to the
また、参考例1では、第1及び第2爪極部123,143の先端側と根元側に分散して永久磁石15a,15bが配置されることから、局所的な磁気飽和を緩和することができるため、永久磁石15a,15bの減磁を抑制することができる。さらに、軸方向に2分割された永久磁石15a,15bの間に空間部が形成されて、ボス部121,141の外周面に巻装された界磁コイル13が各空間部に露出するようにされているため、界磁コイル13を効率良く冷却することができるので、冷却性の向上を図ることができる。
Further, in the reference example 1 , since the
また、参考例1では、永久磁石15a,15bは、周方向両側の端面が第1及び第2爪極部12,14に保持されているため、遠心力に弱い第1及び第2爪極部12,14の先端部を永久磁石15a,15bで固定することができるので、遠心力に対する強度を向上させることができる。
Further, in the reference example 1 , since the end faces on both sides in the circumferential direction of the
〔参考例2〕
参考例2の回転子1は、図8に示すように、周方向に隣接する第1及び第2爪極部123,143間の隙間に配置される永久磁石15a,15bが、第1及び第2爪極部123,143のそれぞれの先端よりも軸方向外側に突出した位置に配置されている点で、参考例1と異なる。即ち、第1爪極部123の先端側に配置された永久磁石15bは、各第1爪極部123の先端を結ぶ基準線L1よりも、軸方向外側に一部が突出した位置に配置されている。また、第2爪極部143の先端側に配置された永久磁石15aは、各第2爪極部143の先端を結ぶ基準線L2よりも、軸方向外側に一部が突出した位置に配置されている。なお、他の構成は、参考例1と同じであるので、詳しい説明は省略する。
[ Reference Example 2 ]
In the
以上のように構成された参考例2の回転子1によれば、参考例1と同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、参考例2の場合には、上記の構成を有することから、採用する永久磁石15a,15bの軸方向長さや強度に応じて、永久磁石15a,15bを最適位置に配置することが可能となる。
According to the
〔参考例3〕
参考例3の回転子1は、図9に示すように、周方向に隣接する第1及び第2爪極部123,143間の隙間に配置される永久磁石15a,15bが、第1及び第2爪極部123,143のそれぞれの先端よりも軸方向内側に入り込んだ位置に配置されている点で、参考例1と異なる。即ち、第1爪極部123の先端側に配置された永久磁石15bは、各第1爪極部123の先端を結ぶ基準線L1よりも、軸方向内側に所定距離入り込んだ位置に配置されている。また、第2爪極部143の先端側に配置された永久磁石15aは、各第2爪極部143の先端を結ぶ基準線L2よりも、軸方向内側に所定距離入り込んだ位置に配置されている。なお、他の構成は、参考例1と同じであるので、詳しい説明は省略する。
[ Reference Example 3 ]
In the
以上のように構成された参考例3の回転子1によれば、参考例1と同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、参考例3の場合には、上記の構成を有することから、採用する永久磁石15a,15bの軸方向長さや強度に応じて、永久磁石15a,15bを最適位置に配置することが可能となる。
According to the
〔実施形態1〕
実施形態1の回転子1は、図10、図11及び図12に示すように、周方向に隣接する第1及び第2爪極部123,143間の隙間に配置される永久磁石15c〜15fが、第1及び第2爪極部123,143の周方向両側の端面のうち回転子1の回転方向側の端面だけに当接されている点で、参考例1と異なる。即ち、第1爪極部123の回転方向側の端面に当接されている永久磁石15c,15dは、回転方向側に隣接する第2爪極部143の反回転方向側の端面と所定距離だけ離間している。また、第2爪極部143の回転方向側の端面に当接されている永久磁石15e,15fは、回転方向側に隣接する第1爪極部123の反回転方向側の端面と所定距離だけ離間している。
[ Embodiment 1 ]
As shown in FIGS. 10, 11, and 12, the
また、第1及び第2爪極部123,143の先端側に当接された永久磁石15c,15eは、第1及び第2爪極部123,143の根元側に当接された永久磁石15d,15fに比べて、磁石のエネルギー積の小さい材質で形成されている点で、参考例1と異なる。一般に、磁石のエネルギー積の大きい材質としては、例えば、ネオジム、フェライト等が挙げられる。また、磁石のエネルギー積の小さい材質としては、例えば、アルニコ、フェライト等が挙げられる。これらの内から、磁石のエネルギー積の相対的な強弱の関係を有する材質を選択すればよい。なお、他の構成は、参考例1と同じであるので、詳しい説明は省略する。
The
以上のように構成された実施形態1の回転子1によれば、参考例1と同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、実施形態1の場合には、周方向に隣接する第1及び第2爪極部123,143間の隙間に配置される永久磁石15c〜15fが、第1及び第2爪極部123,143の周方向両側の端面のうち回転子1の回転方向側の端面だけに当接されている。これにより、回転子1の回転による第1及び第2爪極部123,143に対する永久磁石15c〜15fの保持強度が確保されるので、回転方向側に隣接する第1及び第2爪極部123,143の反回転方向側の端面との間に介装される磁石保護カバーなどの部材を省略することができる。これにより、構造の簡素化や低コスト化を図ることができる。
According to the
また、実施形態1では、第1及び第2爪極部123,143の先端側に当接された永久磁石15c,15eは、第1及び第2爪極部123,143の根元側に当接された永久磁石15d,15fに比べて、磁石エネルギー積の小さい材質で形成されている。通常、第1及び第2爪極部123,143間の隙間に配置される永久磁石は、配置箇所や回転方向により、磁気回路への貢献度が異なり、また、永久磁石の価格は磁石のエネルギー積に比例する。そのため、上記の構成を採用することで、性能の低下を限定的に抑制しつつ、低コスト化を図ることができる。
In the first embodiment , the
〔参考例4〕
参考例4の回転子1は、図13、図14及び図15に示すように、周方向に隣接する第1及び第2爪極部123,143間の隙間に配置される永久磁石15gが、前記隙間の周方向中央部に配置されて、周方向両側の第1及び第2爪極部123,143との間に磁気的空隙部16が形成されている点で、参考例1と異なる。この場合、磁気的空隙部16には、図示が省略されているが、例えばスペーサやばね部材、磁石保護カバーなどの非磁性材料で形成された公知の部材を配置して、永久磁石15gを所定位置に保持するようにされている。なお、他の構成は、参考例1と同じであるので、詳しい説明は省略する。
[ Reference Example 4 ]
In the
以上のように構成された参考例4の回転子1によれば、参考例1と同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、参考例4の場合には、上記の構成を有するため、この回転子1を正逆両方向に回転可能に構成される電動機に搭載した場合でも、正逆両方向において同じ性能を出すことができる。
According to the
〔実施形態2〕
実施形態2の回転子1は、図16、図17及び図18に示すように、周方向に隣接する第1及び第2爪極部123,143間の隙間に配置される永久磁石15h,15iが、第1及び第2爪極部123,143の先端部の周方向両側の端面にだけ当接されている点で、参考例1と異なる。即ち、第1爪極部123の先端部の周方向両側の端面にだけ当接されている永久磁石15hは、これと対向する第2爪極部143の根元側の端面との間に磁気的空隙部16が形成されている。また、第2爪極部143の先端部の周方向両側の端面にだけ当接されている永久磁石15iは、これと対向する第2爪極部143の根元側の端面との間に磁気的空隙部16が形成されている。なお、他の構成は、参考例1と同じであるので、詳しい説明は省略する。
[ Second embodiment ]
In the
以上のように構成された実施形態2の回転子1によれば、参考例1と同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、実施形態2の場合には、上記の構成を有することから、第1爪極部123と第2爪極部143の対向面において、界磁による磁束密度が低い第1及び第2爪極部123,143の先端部を2個の永久磁石15h,15iで周方向両側から補助できるため、磁気回路として優位にすることができる。
According to the
〔参考例5〕
参考例5の回転子1は、図19に示すように、周方向に隣接する第1及び第2爪極部123,143間の隙間に配置される永久磁石15jが、磁石保護カバー17に収容されて磁石保護カバー17を介して第1及び第2爪極部123,143に保持されている点で、参考例1と異なる。この場合、磁石保護カバー17は、箱状に形成されて、周方向両側に配置された一対のスペーサ18と共に磁石保護カバー17を内部に収容している。この磁石保護カバー17は、周方向両側の端面が、周方向に隣接する第1及び第2爪極部123,143の対向面に当接した状態で保持されている。
[ Reference Example 5 ]
In the
なお、磁石保護カバー17及びスペーサ18は、例えば、樹脂や非磁性金属などの非磁性材料で形成することができる。また、磁石保護カバー17とスペーサ18を一体に形成してもよく、スペーサ18を省略して空間部としてもよい。
The
以上のように構成された参考例5の回転子1によれば、参考例1と同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、参考例5の場合には、上記の構成を有することから、回転子1の高速回転時における永久磁石15jの破損や脱落をより確実に防止することができる。
According to the
1…回転子、 12…第1ポールコア、 121…ボス部、 122…ディスク部、 123…第1爪極部、 13…界磁コイル、 14…第2ポールコア、 141…ボス部、 142…ディスク部、 143…第2爪極部、 15a〜15j…永久磁石、 16…磁気的空隙部、 17…磁石保護カバー、 18…スペーサ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
界磁コイル(13)が巻装されて界磁束が軸方向に流れる第2ボス部(141)と、前記第2ボス部の軸方向端から周方向所定ピッチで径方向外側へ突出する第2ディスク部(142)と、各前記第2ディスク部の先端から軸方向へ延在して前記界磁コイルを囲む第2爪極部(143)とを有し、前記第1ポールコアに向かい合わせて配置される第2ポールコア(14)と、
周方向交互に配置される前記第1爪極部と前記第2爪極部との間の隙間に介設されて前記第1爪極部を第一の極性に、前記第2爪極部を第二の極性に磁化する永久磁石(15a〜15j)と、を備えた回転電機の回転子において、
前記永久磁石は、前記隙間の軸方向一端部に配置された第1永久磁石と、軸方向他端部に配置された第2永久磁石とを有するとともに、前記第1及び第2爪極部の周方向両側の端面のうち前記回転子の回転方向側の端面だけに当接されており、前記第1及び第2爪極部の先端側に当接された前記永久磁石(15c,15e)は、前記第1及び第2爪極部の根元側に当接された前記永久磁石(15d,15f)に比べて、磁石のエネルギー積の小さい材質で形成されていることを特徴とする回転電機の回転子。 First the field coil (13) is wound on to the field flux projecting first boss portion that flows in the axial direction (121), radially outward from an axial end in the circumferential direction by a predetermined pitch of the first boss portion A first pole core (12) having a disk portion (122) and a first claw pole portion (123) extending axially from the tip of each of the first disk portions and surrounding the field coil;
A second boss portion (141) in which a field coil (13) is wound and field flux flows in the axial direction, and a second boss portion which protrudes radially outward at a predetermined pitch in the circumferential direction from an axial end of the second boss portion . disc portion (142), have a second Tsumekyoku portion surrounding the field coil extending in the axial direction from the tip end of each of said second disc section (143) and facing said first pole core A second pole core (14) to be arranged ;
The first claw pole portion is interposed between the first claw pole portion and the second claw pole portion alternately arranged in the circumferential direction to make the first claw pole portion into a first polarity and the second claw pole portion a second permanent magnet you magnetization polarity (15a~15j), the rotor equipped with,
The permanent magnet includes a first permanent magnet disposed at one axial end of the gap and a second permanent magnet disposed at the other axial end, and the first and second claw poles Of the end surfaces on both sides in the circumferential direction, the permanent magnets (15c, 15e) which are in contact with only the end surfaces in the rotational direction of the rotor and abut on the tip sides of the first and second claw pole portions are An electric rotating machine characterized in that the material has a smaller energy product of the magnets than the permanent magnets (15d, 15f) abutted on the root side of the first and second claw pole portions Rotor.
界磁コイル(13)が巻装されて界磁束が軸方向に流れる第2ボス部(141)と、前記第2ボス部の軸方向端から周方向所定ピッチで径方向外側へ突出する第2ディスク部(142)と、各前記第2ディスク部の先端から軸方向へ延在して前記界磁コイルを囲む第2爪極部(143)とを有し、前記第1ポールコアに向かい合わせて配置される第2ポールコア(14)と、
周方向交互に配置される前記第1爪極部と前記第2爪極部との間の隙間に介設されて前記第1爪極部を第一の極性に、前記第2爪極部を第二の極性に磁化する永久磁石(15a〜15j)と、を備えた回転電機の回転子において、
前記永久磁石は、前記隙間の軸方向一端部に配置された第1永久磁石と、軸方向他端部に配置された第2永久磁石とを有するとともに、前記第1及び第2爪極部の先端部の周方向両側の端面にだけ当接されていることを特徴とする回転電機の回転子。 First the field coil (13) is wound on to the field flux projecting first boss portion that flows in the axial direction (121), radially outward from an axial end in the circumferential direction by a predetermined pitch of the first boss portion A first pole core (12) having a disk portion (122) and a first claw pole portion (123) extending axially from the tip of each of the first disk portions and surrounding the field coil;
A second boss portion (141) in which a field coil (13) is wound and field flux flows in the axial direction, and a second boss portion which protrudes radially outward at a predetermined pitch in the circumferential direction from an axial end of the second boss portion . disc portion (142), have a second Tsumekyoku portion surrounding the field coil extending in the axial direction from the tip end of each of said second disc section (143) and facing said first pole core A second pole core (14) to be arranged ;
The first claw pole portion is interposed between the first claw pole portion and the second claw pole portion alternately arranged in the circumferential direction to make the first claw pole portion into a first polarity and the second claw pole portion a second permanent magnet you magnetization polarity (15a~15j), the rotor equipped with,
The permanent magnet includes a first permanent magnet disposed at one axial end of the gap and a second permanent magnet disposed at the other axial end, and the first and second claw poles A rotor of a rotating electrical machine, wherein the rotor is in contact only with end surfaces on both sides in the circumferential direction of a tip end portion .
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