JP6585974B2 - Permanent magnet motor - Google Patents
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Description
本発明は、永久磁石が配置されている回転子を備える永久磁石電動機に関し、特に、永久磁石電動機の効率を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a permanent magnet motor including a rotor in which a permanent magnet is disposed, and more particularly to a technique for improving the efficiency of the permanent magnet motor.
圧縮機の圧縮機構部、車両、車両に搭載されている車載機器等の種々の機器を駆動する電動機として、例えば、特許文献1に開示されている永久磁石電動機が用いられている。
特許文献1に開示されている永久磁石電動機は、固定子と、固定子に空隙(エアギャップ)を介して回転可能に配置されている回転子を備えている。回転子は、主磁極部と補助磁極部が周方向に沿って交互に配置されている。主磁極部には、周方向に沿って延在する磁石挿入孔が形成されており、磁石挿入孔には永久磁石が挿入されている。固定子は、周方向に沿って延在するヨーク部と、ヨーク部から径方向に沿って回転中心方向に延在するティース部を有している。ティース部の先端側には、ティース先端面が形成されている。周方向に隣接するティース部によってスロットが形成され、スロットには固定子巻線が挿入されている。回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、円形形状に形成されている。すなわち、固定子と回転子との間の空隙(固定子のティース部のティース先端面と回転子の外周面との間の空隙)は一定に設定されている。
特許文献1に開示されている永久磁石電動機は、永久磁石によるマグネットトルクと突極性によるリラクタンストルクを利用することができる。
For example, a permanent magnet motor disclosed in Patent Document 1 is used as an electric motor for driving various devices such as a compressor mechanism of a compressor, a vehicle, and an in-vehicle device mounted on the vehicle.
The permanent magnet motor disclosed in Patent Document 1 includes a stator and a rotor that is rotatably disposed in the stator via a gap (air gap). In the rotor, main magnetic pole portions and auxiliary magnetic pole portions are alternately arranged along the circumferential direction. A magnet insertion hole extending along the circumferential direction is formed in the main magnetic pole portion, and a permanent magnet is inserted into the magnet insertion hole. The stator has a yoke portion extending along the circumferential direction and a teeth portion extending from the yoke portion along the radial direction in the rotation center direction. A tooth tip surface is formed on the tip side of the tooth portion. A slot is formed by teeth portions adjacent in the circumferential direction, and a stator winding is inserted into the slot. The outer peripheral surface of the rotor is formed in a circular shape when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. That is, the gap between the stator and the rotor (the gap between the teeth tip surface of the teeth portion of the stator and the outer peripheral surface of the rotor) is set to be constant.
The permanent magnet motor disclosed in Patent Document 1 can use a magnet torque by a permanent magnet and a reluctance torque by saliency.
特許文献1に開示されている永久磁石電動機では、固定子のティース部のティース先端面と回転子の外周面との間の空隙が一定である。このため、永久磁石の、周方向に沿った両端部(以下、「永久磁石の両端部」という)から発生する磁束が、補助磁極部の外周面を介して固定子のティース部に流れ、主磁極部を流れる磁束量、すなわち、有効磁束量が減少する。また、固定子巻線に電流が流れることによって発生する磁束が補助磁極部の外周面に流れ、永久磁石の両端部に磁束が集中して永久磁石が減磁される。有効磁束量の減少や永久磁石の減磁に対処する方法としては、例えば、固定子巻線に流す電流を増大する方法が考えられる。しかしながら、固定子巻線に流す電流を増大させると、銅損が増大する。このように、特許文献1に開示されている永久磁石電動機では、有効磁束量が減少し、また、永久磁石の両端部に磁束が集中して減磁されるため、効率が低下する。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、有効磁束量を増加させるとともに、永久磁石の両端部に磁束が集中するのを防止して永久磁石電動機の効率を向上させることを目的とする。
In the permanent magnet motor disclosed in Patent Document 1, the gap between the tooth tip surface of the teeth portion of the stator and the outer peripheral surface of the rotor is constant. For this reason, magnetic flux generated from both end portions of the permanent magnet along the circumferential direction (hereinafter referred to as “end portions of the permanent magnet”) flows to the teeth portion of the stator via the outer peripheral surface of the auxiliary magnetic pole portion. The amount of magnetic flux flowing through the magnetic pole part, that is, the amount of effective magnetic flux decreases. Further, the magnetic flux generated by the current flowing through the stator winding flows on the outer peripheral surface of the auxiliary magnetic pole portion, and the magnetic flux is concentrated on both end portions of the permanent magnet to demagnetize the permanent magnet. As a method for coping with the decrease in the effective magnetic flux amount and the demagnetization of the permanent magnet, for example, a method of increasing the current flowing through the stator winding is conceivable. However, increasing the current flowing through the stator winding increases the copper loss. As described above, in the permanent magnet motor disclosed in Patent Document 1, the amount of effective magnetic flux is reduced, and the magnetic flux is concentrated and demagnetized at both ends of the permanent magnet.
The present invention was devised in view of such points, and increases the amount of effective magnetic flux and prevents the magnetic flux from concentrating at both ends of the permanent magnet to improve the efficiency of the permanent magnet motor. With the goal.
第1発明および第2発明は、固定子と、固定子に空隙を介して配置されている回転子を備え、回転子は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に沿って交互に配置され、主磁極部には磁石挿入部が設けられ、磁石挿入部には永久磁石が挿入されている永久磁石電動機に関する。
第1発明では、磁石挿入部は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿った中央部が両端部より回転子の外周側に飛び出ているV字形状に形成されている磁石挿入孔により構成されている。磁石挿入孔は、平行に延在する直線状の第1の内壁と第1の外壁、平行に延在する直線状の第2の内壁と第2の外壁、直線状の第1の外周壁と第2の外周壁、直線状の第1の端壁と第2の端壁を有している。第1の内壁、第1の外壁、第1の外周壁および第1の端壁によってV字形状の一方側の辺が形成され、第2の内壁、第2の外壁、第2の外周壁および第2の端壁によってV字形状の他方側の辺が形成され、第1の端壁は、隣接する主磁極部の第2の端壁と平行に延在している。
また、永久磁石は、磁石挿入孔のV字形状の一方側の辺に挿入される第1の永久磁石片と、磁石挿入孔のV字形状の他方側の辺に挿入される第2の永久磁石片により構成されている。第1の永久磁石片および第2の永久磁石片は、平行に延在する直線状の内壁と外壁、直線状の一方側の端壁および他方側の端壁を有している。
また、磁石挿入孔には、第1の永久磁石片の一方側の端壁と磁石挿入孔の第1の端壁との間に第1の空間部が形成されるように第1の永久磁石片を位置決めする第1の位置決め部と、第2の永久磁石片の他方側の端壁と磁石挿入孔の第2の端壁との間に第2の空間部が形成されるように第2の永久磁石片を位置決めする第2の位置決め部が設けられている。
そして、回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、補助磁極部のq軸に沿った空隙の間隔が主磁極部のd軸に沿った空隙の間隔より長くなるように形成されている。
第2発明では、磁石挿入部は、軸方向に直角な断面で見て、ブリッジ部を挟んで周方向に沿った一方側および他方側に、周方向に沿った中央部が両端部より回転子の外周側に飛び出ているV字形状に配置されている第1の磁石挿入孔および第2の磁石挿入孔により構成されている。第1の磁石挿入孔および第2の磁石挿入孔は、平行に延在する直線状の内壁と外壁、直線状の外周壁、直線状の一方側の端壁および他方側の端壁を有している。第1の磁石挿入孔によってV字形状の一方側の辺が形成され、第2の磁石挿入孔によってV字形状の他方側の辺が形成され、第1の磁石挿入孔の一方側の端壁は、隣接する主磁極部の第2の磁石挿入孔の他方側の端壁と平行に延在している。
また、永久磁石は、第1の磁石挿入孔に挿入される第1の永久磁石片と、第2の磁石挿入孔に挿入される第2の永久磁石片により構成されている。第1の永久磁石片および第2の永久磁石片は、平行に延在する直線状の内壁と外壁、直線状の一方側の端壁および他方側の端壁を有している。
また、第1の磁石挿入孔には、第1の永久磁石片の一方側の端壁と第1の磁石挿入孔の一方側の端壁との間に第1の空間部が形成されるように第1の永久磁石片を位置決めする第1の位置決め部が設けられ、第2の磁石挿入孔には、第2の永久磁石片の他方側の端壁と第2の磁石挿入孔の他方側の端壁との間に第2の空間部が形成されるように第2の永久磁石片を位置決めする第2の位置決め部が設けられている。
そして、回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、補助磁極部のq軸に沿った空隙の間隔が主磁極部のd軸に沿った空隙の間隔より長くなるように形成されている。
永久磁石としては、フェライト磁石、希土類磁石、テルビウムやディスプロシウムを含有するネオジウム磁石等の種々の永久磁石を用いることができる。
第1の空間部および第2の空間部により、永久磁石の両端部から発生する磁束が短絡されるのを防止することができる。
回転子の外周面は、好適には、空隙の間隔が、回転子の外周面とq軸が交差する箇所の両側の領域において、回転子の外周面とq軸が交差する箇所の方向に向かって徐々に長くなるように形成される。より好適には、円弧形状に形成された外周部分を組み合わせて構成される。勿論、回転子の外周面は、曲線や直線を組み合わせた種々の形状に形成することができる。
第1発明および第2発明では、回転子の主磁極部の永久磁石が突形状に配置されている。これにより、磁石表面積が増大し、主磁極部を流れる磁束量(有効磁束量)が増大する。そして、磁束量の増大により、固定子巻線に流す電流を小さくすることができるため、銅損を低減することができる。
さらに、永久磁石が、外周側に飛び出ている突形状に配置されている。これにより、永久磁石の、周方向に沿った両端部分と回転子の外周面との間の間隔が小さくなり、当該永久磁石の、周方向に沿った両端部分と回転子の外周面との間を通る磁束により発生するリラクタンストルクが小さくなる。リラクタンストルクが小さくなることにより、鉄損が低減される。一方、永久磁石と回転子の外周面との間の間隔が小さくなるため、電機子反作用による磁束量の低下が大幅に抑制される。これにより、鉄損を低減することができるとともに、磁束量(有効磁束量)を増大させることができ、効率が向上する。
特に、第1発明および第2発明では、永久磁石がV字形状に配置されている。これにより、永久磁石の、周方向に沿った中央部(d軸の両側に配置されている第1および第2の永久磁石片の、d軸側の端壁)と回転子の外周面との間の間隔を小さくすることができる。したがって、電機子反作用による有効磁束量の低下をより抑制することができる。
また、回転子の外周面は、補助磁極部のq軸に沿った空隙の間隔が主磁極部のd軸に沿った空隙の間隔より長くなるように形成されている。これにより、固定子の内周面と回転子の外周面との間の空隙が一定である(回転子の外周面が円形形状に形成されている)場合に較べて、永久磁石の両端部から発生する磁束を有効に利用することができる(有効磁束を増加させることができる)とともに、固定子のティース部から回転子側に流れる磁束が永久磁石の両端部に集中するのを抑制することができる。
また、位置決め部により、永久磁石を磁石挿入部内に位置決めすることができる。これにより、磁石挿入部の形状を大きく変更することなく、磁石挿入部の両端部に所定形状の空間部を形成することができ、永久磁石の両端部における磁束の短絡を確実に防止することができる。
したがって、第1発明および第2発明の永久磁石電動機は、従来の永久磁石電動機に較べて効率を向上させることができる。
第1発明および第2発明の異なる形態では、回転子の外周面は、主磁極部のd軸と交差する第1の外周部分と、補助磁極部のq軸と交差する第2の外周部分が交互に接続されて形成されている。第1の外周部分は、d軸上に中心点を有する円弧形状に形成されている。また、第2の外周部分は、q軸上に中心点を有し、第1の外周部分の半径より大きい半径の円弧形状に形成されている。好適には、第1の外周部分の円弧形状は、回転中心を中心点とする円弧形状に形成され、第2の外周部分は、q軸上であって、回転中心より第2の外周部分と反対側に離れている点を中心点とする円弧形状に形成される。
本形態では、回転子の外周面を容易に形成することができる。また、第1の外周部分と第2の外周部分との接続部がティース部と対向する箇所を通過する時に、ティース部に流れる磁束量の急激な変化を抑制することができる。これにより、ティース部を流れる磁束量の急激な変化によって固定子巻線に誘起される誘起電圧の波形(起電力波形)に含まれる高調波成分が増大するのを防止することができ、固定子巻線の起電力波形に基づいて回転子の位置を正確に検出することができる。したがって、固定子巻線の起電力波形に基づいて回転子の位置を検出するセンサレス制御方式の制御装置を用いる場合に、回転子の位置検出精度の低下による効率の低下を防止することができる。
第3発明は、機器駆動装置に関する。本発明の機器駆動装置は、機器(例えば、圧縮機の圧縮機構部、車両、車両に搭載されている車載機器)と、機器を駆動する電動機を備え、電動機として前述した永久磁石電動機のいずれかが用いられている。
本発明は、前述した永久磁石電動機と同様の効果を有する。
1st invention and 2nd invention are equipped with the stator and the rotor arrange | positioned through the space | gap in a stator, and a rotor sees in a cross section orthogonal to an axial direction, and a main magnetic pole part and an auxiliary | assistant magnetic pole part The present invention relates to a permanent magnet motor in which magnets are alternately arranged along a circumferential direction, a magnet insertion portion is provided in a main magnetic pole portion, and a permanent magnet is inserted in the magnet insertion portion.
In the first invention, the magnet insertion portion is formed in a V shape in which the central portion along the circumferential direction protrudes from the both end portions to the outer peripheral side of the rotor when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. It is composed of holes. The magnet insertion hole includes a linear first inner wall and a first outer wall extending in parallel, a linear second inner wall and a second outer wall extending in parallel, and a linear first outer peripheral wall. It has a second outer peripheral wall, a linear first end wall, and a second end wall. One side of the V shape is formed by the first inner wall, the first outer wall, the first outer peripheral wall, and the first end wall, and the second inner wall, the second outer wall, the second outer peripheral wall, The second end wall forms the other side of the V shape, and the first end wall extends in parallel with the second end wall of the adjacent main magnetic pole portion.
The permanent magnet includes a first permanent magnet piece inserted into one side of the V-shaped magnet insertion hole and a second permanent magnet inserted into the other side of the V-shaped magnet insertion hole. It is comprised by the magnet piece. The first permanent magnet piece and the second permanent magnet piece have a linear inner wall and an outer wall extending in parallel, a linear end wall on one side, and an end wall on the other side.
The first permanent magnet is formed in the magnet insertion hole so that a first space portion is formed between one end wall of the first permanent magnet piece and the first end wall of the magnet insertion hole. The second space portion is formed between the first positioning portion for positioning the piece, and the second end wall of the second permanent magnet piece and the second end wall of the magnet insertion hole. A second positioning portion for positioning the permanent magnet piece is provided.
The outer peripheral surface of the rotor is formed so that the gap interval along the q-axis of the auxiliary magnetic pole portion is longer than the gap interval along the d-axis of the main magnetic pole portion when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. Has been.
In the second invention, the magnet insertion portion is viewed from a cross section perpendicular to the axial direction, and the central portion along the circumferential direction is located on the one side and the other side along the circumferential direction across the bridge portion from both ends. It is comprised by the 1st magnet insertion hole and the 2nd magnet insertion hole which are arrange | positioned in the V shape which protrude | jumped out to the outer peripheral side. The first magnet insertion hole and the second magnet insertion hole have linear inner and outer walls extending in parallel, a linear outer peripheral wall, a linear end wall on one side, and an end wall on the other side. ing. One side of the V-shape is formed by the first magnet insertion hole, the other side of the V-shape is formed by the second magnet insertion hole, and one end wall of the first magnet insertion hole Extends parallel to the other end wall of the second magnet insertion hole of the adjacent main magnetic pole portion.
The permanent magnet includes a first permanent magnet piece inserted into the first magnet insertion hole and a second permanent magnet piece inserted into the second magnet insertion hole. The first permanent magnet piece and the second permanent magnet piece have a linear inner wall and an outer wall extending in parallel, a linear end wall on one side, and an end wall on the other side.
In the first magnet insertion hole, a first space portion is formed between one end wall of the first permanent magnet piece and one end wall of the first magnet insertion hole. Are provided with a first positioning portion for positioning the first permanent magnet piece, and the second magnet insertion hole has an end wall on the other side of the second permanent magnet piece and the other side of the second magnet insertion hole. A second positioning portion for positioning the second permanent magnet piece is provided so that a second space is formed between the end wall of the first permanent magnet.
The outer peripheral surface of the rotor is formed so that the gap interval along the q-axis of the auxiliary magnetic pole portion is longer than the gap interval along the d-axis of the main magnetic pole portion when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. Has been.
Various permanent magnets such as ferrite magnets, rare earth magnets, neodymium magnets containing terbium and dysprosium can be used as the permanent magnets.
The first space portion and the second space portion can prevent the magnetic flux generated from both ends of the permanent magnet from being short-circuited.
The outer peripheral surface of the rotor preferably has an air gap interval in a region on both sides of a portion where the outer peripheral surface of the rotor intersects with the q axis in a direction where the outer peripheral surface of the rotor intersects with the q axis. It is formed to gradually become longer. More preferably, it is configured by combining outer peripheral portions formed in an arc shape. Of course, the outer peripheral surface of the rotor can be formed in various shapes combining curves and straight lines.
In the first invention and the second invention , the permanent magnets of the main magnetic pole portion of the rotor are arranged in a protruding shape. Thereby, a magnet surface area increases and the amount of magnetic flux (effective magnetic flux amount) which flows through a main magnetic pole part increases. And since the electric current which flows into a stator winding | coil can be made small by the increase in magnetic flux amount, a copper loss can be reduced.
Further, the permanent magnets are arranged in a protruding shape protruding to the outer peripheral side. Thereby, the space | interval between the both ends along the circumferential direction of a permanent magnet and the outer peripheral surface of a rotor becomes small, and between the both ends of the said permanent magnet along the circumferential direction and the outer peripheral surface of a rotor. The reluctance torque generated by the magnetic flux passing through is reduced. By reducing the reluctance torque, the iron loss is reduced. On the other hand, since the distance between the permanent magnet and the outer peripheral surface of the rotor is reduced, the decrease in the amount of magnetic flux due to the armature reaction is greatly suppressed. Thereby, while being able to reduce an iron loss, the amount of magnetic flux (effective magnetic flux amount) can be increased and efficiency improves.
In particular, in the first invention and the second invention , the permanent magnets are arranged in a V shape. Thereby, the center part of the permanent magnet along the circumferential direction (the end walls on the d-axis side of the first and second permanent magnet pieces arranged on both sides of the d-axis) and the outer peripheral surface of the rotor The interval between them can be reduced. Accordingly, it is possible to further suppress a decrease in the effective magnetic flux amount due to the armature reaction.
The outer peripheral surface of the rotor is formed such that the gap interval along the q axis of the auxiliary magnetic pole portion is longer than the gap interval along the d axis of the main magnetic pole portion. Thereby, compared with the case where the space | gap between the internal peripheral surface of a stator and the outer peripheral surface of a rotor is constant (the outer peripheral surface of a rotor is formed in the circular shape), it is from both ends of a permanent magnet. The generated magnetic flux can be used effectively (the effective magnetic flux can be increased), and the magnetic flux flowing from the teeth portion of the stator to the rotor side is prevented from concentrating on both ends of the permanent magnet. it can.
Moreover, a permanent magnet can be positioned in a magnet insertion part by a positioning part. As a result, it is possible to form a space portion of a predetermined shape at both ends of the magnet insertion portion without greatly changing the shape of the magnet insertion portion, and to reliably prevent short-circuiting of magnetic flux at both ends of the permanent magnet. it can.
Therefore, the permanent magnet motors of the first invention and the second invention can improve the efficiency as compared with the conventional permanent magnet motor.
In a different form of the first invention and the second invention , the outer peripheral surface of the rotor has a first outer peripheral portion that intersects the d-axis of the main magnetic pole portion and a second outer peripheral portion that intersects the q-axis of the auxiliary magnetic pole portion. It is formed by being connected alternately. The first outer peripheral portion is formed in an arc shape having a center point on the d axis. The second outer peripheral portion has a center point on the q axis and is formed in an arc shape having a radius larger than the radius of the first outer peripheral portion. Preferably, the arc shape of the first outer peripheral portion is formed in an arc shape with the center of rotation as the center point, and the second outer peripheral portion is on the q axis, and the second outer peripheral portion from the center of rotation is It is formed in a circular arc shape with a point away from the opposite side as a center point.
In this embodiment, the outer peripheral surface of the rotor can be easily formed. Moreover, when the connection part of a 1st outer peripheral part and a 2nd outer peripheral part passes through the location which opposes a teeth part, the rapid change of the magnetic flux amount which flows into a teeth part can be suppressed. As a result, it is possible to prevent an increase in the harmonic component contained in the waveform of the induced voltage (electromotive force waveform) induced in the stator winding due to a sudden change in the amount of magnetic flux flowing through the tooth portion. The position of the rotor can be accurately detected based on the electromotive force waveform of the winding. Therefore, when using a sensorless control type control device that detects the position of the rotor based on the electromotive force waveform of the stator winding, it is possible to prevent a decrease in efficiency due to a decrease in the position detection accuracy of the rotor .
The third invention relates to a device driving apparatus. The device driving apparatus of the present invention includes a device (for example, a compressor mechanism of a compressor, a vehicle, a vehicle-mounted device mounted on the vehicle) and an electric motor that drives the device, and is one of the permanent magnet motors described above as the motor. Is used.
The present invention has the same effect as the permanent magnet motor described above.
本発明では、永久磁石電動機の効率を向上させることができる。 In the present invention, the efficiency of the permanent magnet motor can be improved.
以下に、本発明の永久磁石電動機の実施形態を、図面を参照して説明する。
本明細書では、「軸方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、回転子(回転軸)の回転中心を通る回転中心線の方向を示す。「周方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸方向に直角な断面でみて、回転中心を中心とする円周方向を示す。「径方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸方向に直角な断面でみて、回転中心を通る方向を示す。「d軸」は、回転中心と主磁極部の周方向中心点を結ぶ線を表し、「q軸」は、回転中心と補助磁極部の周方向中心点を結ぶ線を表す。
また、磁石挿入部(磁石挿入孔)の「内壁」および「外壁」は、永久磁石(永久磁石片)を挿入する部分を形成するための、径方向に対向する壁のうち回転中心側に配置されている壁および回転子の外周側に配置されている壁を表し、「外周壁」は、磁石挿入部の周方向に沿った両端部(永久磁石の両端壁と磁石挿入部の両端壁との間)に空間部を形成するために回転子の外周面に平行(「略平行」を含む)に形成される壁を表し、「端壁」は、隣接する磁石挿入部(磁石挿入孔)と対向する側の壁を表している。永久磁石(永久磁石片)の「内壁」および「外壁」は、永久磁石が磁石挿入部に挿入された状態において、径方向に対向する壁のうち回転中心側に配置されている壁および回転子の外周側に配置されている壁を表し、「端壁」は、隣接する永久磁石(永久磁石片)と対向する側の壁を表している。
また、「平行」という記載は、「略平行」を含むものとして用いられている。
Embodiments of a permanent magnet motor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In this specification, the description of “axial direction” indicates the direction of the rotation center line passing through the rotation center of the rotor (rotating shaft) in a state where the rotor is rotatably arranged with respect to the stator. The description “circumferential direction” indicates a circumferential direction centered on the center of rotation when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction in a state where the rotor is rotatably arranged with respect to the stator. The description “radial direction” indicates a direction passing through the center of rotation when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction in a state where the rotor is rotatably arranged with respect to the stator. “D-axis” represents a line connecting the rotation center and the circumferential center point of the main magnetic pole portion, and “q-axis” represents a line connecting the rotation center and the circumferential center point of the auxiliary magnetic pole portion.
In addition, the “inner wall” and “outer wall” of the magnet insertion portion (magnet insertion hole) are arranged on the rotation center side of the radially opposed walls to form a portion for inserting a permanent magnet (permanent magnet piece). The outer wall and the wall disposed on the outer peripheral side of the rotor are represented by “the outer peripheral wall”, both end portions along the circumferential direction of the magnet insertion portion (the both end walls of the permanent magnet and the both end walls of the magnet insertion portion). Represents a wall formed in parallel (including “substantially parallel”) to the outer peripheral surface of the rotor to form a space portion, and “end wall” is an adjacent magnet insertion portion (magnet insertion hole) It represents the wall on the opposite side. The “inner wall” and “outer wall” of the permanent magnet (permanent magnet piece) are a wall and a rotor arranged on the rotation center side among the radially opposing walls in a state where the permanent magnet is inserted into the magnet insertion portion. The “end wall” represents a wall facing the adjacent permanent magnet (permanent magnet piece).
The description “parallel” is used to include “substantially parallel”.
なお、以下で説明する本発明の永久磁石電動機の各実施形態は、例えば、空調装置、冷却装置や冷凍装置等に設けられている圧縮機の圧縮機構部、車両、車両に搭載されている車載機器等の公知の種々の機器を駆動する電動機として用いることができる。すなわち、本発明は、機器と、機器を駆動する永久磁石電動機を備える機器駆動装置として構成することもできる。各機器の構成は公知であるので、本明細書では説明を省略する。 In addition, each embodiment of the permanent magnet motor of the present invention described below includes, for example, a compressor mechanism of a compressor provided in an air conditioner, a cooling device, a refrigeration device, and the like, a vehicle, and a vehicle mounted on the vehicle. It can be used as an electric motor for driving various known devices such as devices. That is, this invention can also be comprised as an apparatus drive device provided with an apparatus and the permanent magnet electric motor which drives an apparatus. Since the configuration of each device is known, the description thereof is omitted in this specification.
本発明の永久磁石電動機の第1の実施形態を、図1、図2に示す。図1は、第1の実施形態の永久磁石電動機100を軸方向に直角な方向から見た断面図であり、図2は、図1の部分拡大図である。なお、本明細書では、図1および図2において、時計回り方向を「周方向に沿った一方方向」といい、反時計回り方向を「周方向に沿った他方方向」という。以下で説明する各実施形態においても同様である。勿論、反時計回り方向を「一方方向」、時計回り方向を「他方方向」ということもできる。
また、各実施形態では、6スロット、4極の永久磁石電動機について説明するが、本発明の永久磁石電動機のスロット数、極数は適宜変更可能である。
1 and 2 show a first embodiment of a permanent magnet motor of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of the
In each embodiment, a 6-slot, 4-pole permanent magnet motor will be described. However, the number of slots and the number of poles of the permanent magnet motor of the present invention can be changed as appropriate.
本実施形態の永久磁石電動機100は、固定子110と回転子120を備えている。
固定子110は、複数の電磁鋼板を積層した固定子コアにより構成される。固定子110は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨーク部111と、ヨーク部111から径方向に沿って回転中心O方向に延在するティース部112を有している。ティース部112は、ヨーク部111から径方向に沿って延在するティース基部112aと、ティース基部112aの先端側(回転中心O側)に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部112bを有している。ティース先端部112bの回転中心O側には、ティース先端面113が形成されている。ティース先端面113は、「固定子110の内周面」を形成する。
周方向に沿って隣接するティース部112により形成されるスロット114には、固定子巻線(図示省略)が挿入される。本実施形態では、固定子巻線は、集中巻き方式を用いてスロット114に挿入されている。勿論、分布巻き方式を用いることもできる。
The
A stator winding (not shown) is inserted into a
回転子120は、複数の電磁鋼板を積層した回転子コアにより構成される。回転子120は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部[A]〜[D]と補助磁極部[AB]〜[DA]が周方向に沿って交互に配置されている。主磁極部[A]〜[D]には、周方向に沿って延在する磁石挿入部130が形成され、磁石挿入部130には永久磁石140が挿入されている。
主磁極部[A]〜[D]の磁石挿入部130に挿入される永久磁石140は、N極の主磁極部とS極の主磁極部が周方向に沿って交互に配置されるように着磁される。永久磁石140の着磁方法としては、永久磁石140を磁石挿入部130に挿入した状態で、固定子巻線に着磁電流を流す組込み着磁方法が用いられる。勿論、永久磁石140を磁石挿入部130に挿入する前に着磁する方法を用いることもできる。
永久磁石としては、種々の永久磁石を用いることができる。例えば、フェライト磁石、希土類磁石、テルビウムやディスプロシウムを含有するネオジウム磁石等を用いることができる。
回転子120は、回転軸(図示省略)が挿入される回転軸挿入孔122を有している。
また、回転子120は、図2には図示を省略しているが、カシメピン挿入孔123と通路孔124を有している。カシメピン挿入孔123は、q軸と交差する位置に形成され、積層された複数の電磁鋼板を一体化するカシメピンが挿入される。通路孔124は、d軸を挟んで周方向両側に形成され、圧縮機で用いられる冷媒、固定子110や回転子120を冷却する冷却媒体(例えば、空気)等が軸方向に沿って流れる。カシメピン挿入孔123および通路孔124の形状、数、配設位置等は適宜変更可能である。
The
The permanent magnets 140 inserted into the
Various permanent magnets can be used as the permanent magnet. For example, a ferrite magnet, a rare earth magnet, a neodymium magnet containing terbium or dysprosium, or the like can be used.
The
Although not shown in FIG. 2, the
本実施形態では、磁石挿入部130は、平行に延在する直線状の第1の内壁130aおよび第2の内壁130bと第1の外壁130cおよび第2の外壁130d、直線状の第1の外周壁130eおよび第2の外周壁130g、直線状の第1の端壁130fおよび第2の端壁130h、第1の突部130xおよび第2の突部130yにより形成される1つの磁石挿入孔により構成されている。以下、「磁石挿入孔130」という。
磁石挿入孔130は、周方向に沿った中央部(d軸に対応する部分)が両端部(q軸側の端部)より回転子120の外周側に飛び出ている(以下、「外周側に飛び出ている」という)V字形状に形成されている。すなわち、平行に延在する直線状の第1の内壁130aと第1の外壁130c、第1の外周壁130e、第1の端壁130fおよび第1の突部130xによりV字形状の一方側の辺が形成され、平行に延在する直線状の第2の内壁130bと第2の外壁130d、第2の外周壁130g、第2の端壁130hおよび第2の突部130yによりV字形状の他方側の辺が形成される。
磁石挿入孔130の第1の端壁130fは、隣接する主磁極部の磁石挿入孔130の第2の端壁130hと平行に延在している。
In the present embodiment, the
The
The
永久磁石140は、磁石挿入孔130に挿入される第1の永久磁石片141および第2の永久磁石片142により構成されている。第1および第2の永久磁石片141および142は、平行に延在する直線状の内壁141aおよび142aと外壁141bおよび142b、平行に延在する直線状の第1の端壁141cおよび142cと第2の端壁141dおよび142dにより形成される四角形状の断面を有している。
永久磁石140は、外周側に飛び出ているV字形状に配置されている。すなわち、第1の永久磁石片141がV字形状の一方側の片に沿って配置され、第2の永久磁石片142がV字形状の他方側の辺に沿って配置されている。
The permanent magnet 140 includes a first
The permanent magnet 140 is arranged in a V shape protruding to the outer peripheral side. That is, the first
磁石挿入孔130の、周方向に沿った両端の外周壁(第1の外周壁130eおよび第2の外周壁130g)と回転子120の外周面121との間、すなわち、永久磁石140の、周方向に沿った両端の端壁(第1の永久磁石片141の、周方向に沿った一方側の第2の端壁141dおよび第2の永久磁石片142の、周方向に沿った他方側の第2の端壁142d)と回転子120の外周面121との間には、第1のブリッジ部160aおよび第2のブリッジ部160bが形成されている。
第1のブリッジ部160aおよび第2のブリッジ部160bによって、回転子120の遠心力に対する強度が高められる。
Between the outer peripheral wall (the first outer
The strength against the centrifugal force of the
また、磁石挿入孔130の、周方向に沿った両端部、すなわち、永久磁石140の、周方向に沿った両端の端壁(第1の永久磁石片141の、周方向に沿った一方側の第2の端壁141dおよび第2の永久磁石片142の、周方向に沿った他方側の第2の端壁142d)と磁石挿入部130の、周方向に沿った両端の端壁(第1の端壁130fおよび第2の端壁130h)との間に、第1の空間部150aおよび第2の空間部150bが形成されている。
第1の空間部150aおよび第2の空間部150bによって、永久磁石140の、周方向に沿った両端部(以下、「永久磁石140の両端部」という)において、永久磁石140から発生する磁束が短絡されるのを防止することができる。
Further, both end portions of the
The
本実施形態では、第1の突部130xおよび第2の突部130yによって、永久磁石140の位置(第1の永久磁石片141および第2の永久磁石片142の位置)を設定することができる。これにより、磁石挿入孔130の形状を大きく変更することなく、磁石挿入孔130の両端部(第1の永久磁石片141の第2の端壁141dおよび第2の永久磁石片142の第2の端壁142dと磁石挿入孔130の第1の端壁130fおよび第2の端壁130hとの間)に形成される第1の空間部150aおよび第2の空間部150bの周方向に沿った長さを容易に変更することができる。したがって、永久磁石140の両端部における磁束の短絡を確実に防止することができる。
本実施形態では、第1の突部130xおよび第2の突部130yが、本発明の「位置決め部」に対応する。
In the present embodiment, the position of the permanent magnet 140 (the position of the first
In the present embodiment, the
また、回転子120の外周面121は、主磁極部[A]〜[D]のd軸と交差する第1の外周部分121aと、補助磁極部[AB]〜[DA]のq軸と交差する第2の外周部分121bが交互に接続されて構成されている。第1の外周部分121aと第2の外周部分121bは、接続部120Aおよび120Bで接続されている。
第1の外周部分121aは、d軸上の回転中心Oを中心点とする、半径R1の(外周側に突状の)円弧形状に形成されている。また、第2の外周部分121bは、q軸上であって、回転中心Oより第2の外周部分121bと反対側に離れた点Pを中心点とし、第1の曲線部分121aの円弧形状の半径R1より大きい半径R2の(外周側に突状)の円弧形状に形成されている。すなわち、固定子110の内周面(ティース先端面113)と回転子120の外周面121との間の空隙(エアギャップ)は、q軸に沿った間隔G2がd軸に沿った間隔G1より大きくなるように設定されている。
回転子120の外周面121を、半径R1の円弧形状に形成された第1の外周部分121aと半径R2(半径R2>半径R1)の円弧形状に形成された第2の外周部分121bを交互に接続して構成することにより、第1の外周部分121aと第2の外周部分121bとの接続部120Aおよび120Bにおける磁束量の変化を小さくすることができ、固定子巻線に誘起される誘起電圧の波形(起電力波形)に含まれる高調波成分を低減することができる。これにより、回転子位置検出センサを用いることなく、起電力波形に基づいて回転子の位置を検出するセンサレス制御方式の制御装置を用いた場合に、回転子の位置検出精度の低下による効率の低下を防止することができる。
Further, the outer
The first outer
The outer
第1の実施形態では、磁石挿入部が突形状に形成(永久磁石が突形状に配置)されている。これにより、磁石表面積が増大し、磁束量(有効磁束量)が増大する。そして、磁束量が増大することにより、固定子巻線に流す電流を小さくすることができるため、銅損を低減することができる。
また、磁石挿入部が、外周側に飛び出ている突形状に形成(永久磁石が、外周側に飛び出ている突形状に配置)されている。これにより、永久磁石の、周方向に沿った両端部分と回転子の外周面との間の間隔が小さくなり、当該永久磁石の、周方向に沿った両端部分と回転子の外周面との間を通る磁束により発生するリラクタンストルクが小さくなる。リラクタンストルクが小さくなることにより、鉄損が低減される。一方、永久磁石と回転子の外周面との間の間隔が小さくなることにより、電機子反作用による磁束量の低下が大幅に抑制される。これにより、鉄損を低減することができるとともに、磁束量(有効磁束量)を増大させることができ、効率が向上する。
さらに、第1の実施形態では、磁石挿入部がV字形状に形成(永久磁石がV字形状に配置)されている。これにより、永久磁石の、周方向に沿った中央部(d軸の両側に永久磁石片が配置されている場合には、各磁石片の、d軸側の端壁)と回転子の外周面との間の間隔を小さくすることができる。したがって、電機子反作用による有効磁束量の低下をより抑制することができる。
また、回転子の外周面が、d軸と交差する円弧形状(半径R1)の第1の外周部分と、q軸と交差する円弧形状(半径R2>半径R1)の第2の外周部分を交互に接続して構成されている。すなわち、q軸に沿った空隙(エアギャップ)の間隔G2がd軸に沿った空隙の間隔G1より大きくなるように回転子の外周面が形成されている。これにより、永久磁石の、周方向に沿った両端部から発生する磁束が、空隙の間隔が小さい第1の外周部分側に流れ易くなり(空隙の間隔が大きい第2の外周部分側に流れ難くなり)、主磁極部の磁束量が増大する。さらに、固定子巻線に電流を流すことによって発生する磁束が、空隙の間隔が小さい第1の外周部分に流れ易くなり(空隙の間隔が大きい第2の外周部分に流れ難くなり)、永久磁石の両端部における、磁束集中による減磁を防止することができる。なお、起電力波形に含まれる高調波成分を低減することができるため、センサレス制御方式の(固定子巻線の起電力波形を用いて検出した回転子の位置に基づいて制御する)制御装置を用いる場合には、回転子の位置検出精度の低下による効率の低下を防止することができる。
また、永久磁石を位置決めする位置決め部が設けられているため、永久磁石の両端部における磁束短絡を防止するための第1の空間部および第2の空間部を容易に変更することができる。
したがって、永久磁石電動機の効率を向上させることができる。
In the first embodiment, the magnet insertion portion is formed in a protruding shape (permanent magnets are arranged in a protruding shape). Thereby, a magnet surface area increases and the amount of magnetic flux (effective magnetic flux amount) increases. And since the electric current which flows into a stator winding | coil can be made small by the amount of magnetic flux increasing, copper loss can be reduced.
In addition, the magnet insertion portion is formed in a protruding shape protruding to the outer peripheral side (the permanent magnet is arranged in a protruding shape protruding to the outer peripheral side). Thereby, the space | interval between the both ends along the circumferential direction of a permanent magnet and the outer peripheral surface of a rotor becomes small, and between the both ends of the said permanent magnet along the circumferential direction and the outer peripheral surface of a rotor. The reluctance torque generated by the magnetic flux passing through is reduced. By reducing the reluctance torque, the iron loss is reduced. On the other hand, since the distance between the permanent magnet and the outer peripheral surface of the rotor is reduced, the decrease in the amount of magnetic flux due to the armature reaction is greatly suppressed. Thereby, while being able to reduce an iron loss, the amount of magnetic flux (effective magnetic flux amount) can be increased and efficiency improves.
Furthermore, in 1st Embodiment, the magnet insertion part is formed in V shape (a permanent magnet is arrange | positioned in V shape). Thereby, the center part of the permanent magnet along the circumferential direction (when permanent magnet pieces are arranged on both sides of the d-axis, the end wall on the d-axis side of each magnet piece) and the outer peripheral surface of the rotor The interval between the two can be reduced. Accordingly, it is possible to further suppress a decrease in the effective magnetic flux amount due to the armature reaction.
Further, the outer peripheral surface of the rotor alternates between a first outer peripheral portion having an arc shape (radius R1) intersecting with the d axis and a second outer peripheral portion having an arc shape intersecting with the q axis (radius R2> radius R1). Connected to and configured. That is, the outer peripheral surface of the rotor is formed such that the gap G2 along the q axis is larger than the gap G1 along the d axis. As a result, the magnetic flux generated from both ends of the permanent magnet along the circumferential direction can easily flow to the first outer peripheral portion side where the gap interval is small (it is difficult to flow to the second outer peripheral portion side where the gap interval is large). The amount of magnetic flux in the main magnetic pole portion increases. Further, the magnetic flux generated by passing a current through the stator windings easily flows to the first outer peripheral portion where the gap interval is small (it becomes difficult to flow to the second outer peripheral portion where the gap interval is large), and the permanent magnet Can be prevented from demagnetizing due to magnetic flux concentration. In addition, since the harmonic component contained in the electromotive force waveform can be reduced, a control device (control based on the position of the rotor detected using the electromotive force waveform of the stator winding) of the sensorless control method is provided. When used, it is possible to prevent a decrease in efficiency due to a decrease in rotor position detection accuracy.
Moreover, since the positioning part which positions a permanent magnet is provided, the 1st space part and 2nd space part for preventing the magnetic flux short circuit in the both ends of a permanent magnet can be changed easily.
Therefore, the efficiency of the permanent magnet motor can be improved.
本発明の永久磁石電動機の第2の実施形態を、図3、図4に示す。図3は、第2の実施形態の永久磁石電動機200を軸方向に直角な方向から見た断面図であり、図4は、図3の部分拡大図である。
第2の実施形態の永久磁石電動機200は、磁石挿入部230と永久磁石240の構成が第1の実施形態の永久磁石電動機100と異なっている。したがって、以下では、第2の実施形態の永久磁石電動機200の磁石挿入部230および永久磁石240の構成を説明する。なお、図3、図4において、磁石挿入部230および永久磁石240以外の構成要素に関しては、図1、図2に示されている符号と百番台の数字以外が同じである符号が付されている構成要素は同じ構成要素である。
3 and 4 show a second embodiment of the permanent magnet motor of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the
The
本実施形態では、磁石挿入部230は、周方向に沿って配置されている第1の磁石挿入孔231および第2の磁石挿入孔232により構成されている。第1および第2の磁石挿入孔231および232は、平行に延在する直線状の内壁231aおよび232aと外壁231bおよび232b、直線状の外周壁231dおよび232d、直線状の第1の端壁231cおよび232c、直線状の第2の端壁231eおよび232e、第1の突部231xおよび第2の突部232yにより形成される直線状の断面を有している。
磁石挿入部230は、外周側に飛び出ているV字形状に形成されている。すなわち、第1の磁石挿入孔231がV字形状の一方側の辺に沿って形成され、第2の磁石挿入孔232がV字形状の他方側の辺に沿って形成されている。
第1の磁石挿入孔231の、周方向に沿った他方側の第1の端壁231cと第2の磁石挿入孔232の、周方向に沿った一方側の第1の端壁232cは、平行に延在している。また、第1の磁石挿入孔231の、周方向に沿った一方側の第2の端壁231eは、隣接する主磁極部の第2の磁石挿入孔232の、周方向に沿った他方側の第2の端壁232eと平行に延在している。
In this embodiment, the magnet insertion part 230 is comprised by the 1st
The magnet insertion part 230 is formed in a V shape protruding to the outer peripheral side. That is, the first
The
永久磁石240は、第1および第2の磁石挿入孔231および232に挿入される第1および第2の永久磁石片241および242により構成されている。第1および第2の永久磁石片241および242は、第1の実施形態と同様に、平行に延在する内壁241aおよび242aと外壁241bおよび242b、平行に延在する第1の端壁241cおよび242cと第2の端壁241dおよび242dにより形成される四角形状の断面を有している。
永久磁石240は、外周側に飛び出ているV字形状に配置される。すなわち、第1の永久磁石片241がV字形状の一方側の辺に沿って配置され、第2の永久磁石片242がV字形状の他方側の辺に沿って配置されている。
The permanent magnet 240 is constituted by first and second
The permanent magnet 240 is arranged in a V shape protruding to the outer peripheral side. That is, the first
磁石挿入部230の、周方向に沿った両端の外周壁(第1の磁石挿入孔231の外周壁231dおよび第2の磁石挿入孔232の外周壁232d)と回転子220の外周面231との間、すなわち、永久磁石240の、周方向に沿った両端の端壁(第1の永久磁石片241の、周方向に沿った一方側の第2の端壁241dおよび第2の永久磁石片242の、周方向に沿った他方側の第2の端壁242d)と回転子220の外周面221との間には、第1のブリッジ部260aおよび第2のブリッジ部260bが形成されている。また、第1の磁石挿入孔231と第2の磁石挿入孔232との間(第1の永久磁石片241と第2の永久磁石片242との間)には、第3のブリッジ部260cが形成されている。第3のブリッジ部260cによって、回転子220の遠心力に対する強度がより高められている。
The outer peripheral wall (the outer
また、磁石挿入孔230の周方向に沿った両端部、すなわち、永久磁石240の、周方向に沿った両端の端壁(第1の永久磁石片241の第2の端壁241dおよび第2の永久磁石片242の第2の端壁242d)と磁石挿入部230の、周方向に沿った両端の端壁(第1の磁石挿入孔231の第2の端壁231eおよび第2の磁石挿入孔232の第2の端壁232e)との間には、永久磁石240の両端部における磁束の短絡を防止するための第1の空間部250aおよび第2の空間部250bが形成されている。
本実施形態では、第1の突部231xおよび第2の突部232yによって、永久磁石240の位置(第1の永久磁石片241および第2の永久磁石片242の位置)を設定することができる。これにより、磁石挿入孔230の形状を大きく変更することなく、磁石挿入孔230の両端部(第1の永久磁石片241の第2の端壁241dおよび第2の永久磁石片242の第2の端壁242dと第1の磁石挿入孔231の第2の端壁231eおよび第2の磁石挿入孔232の第2の端壁232eとの間)に形成される第1の空間部250aおよび第2の空間部250bの周方向に沿った長さを容易に変更することができる。したがって、永久磁石240の両端部における磁束の短絡を確実に防止することができる。
Further, both end portions along the circumferential direction of the magnet insertion hole 230, that is, end walls at both ends along the circumferential direction of the permanent magnet 240 (the
In the present embodiment, the position of the permanent magnet 240 (the position of the first
また、回転子220の外周面221は、第1の実施形態と同様に、d軸と交差する円弧状(半径R1)に形成された第1の外周部分221aと、q軸と交差する円弧形状(半径R2>半径R1)に形成された第2の外周部分221bが交互に接続されて構成されている。
In addition, the outer
第2の実施形態では、磁石挿入部が、外周側に飛び出ている突形状に形成(永久磁石が突形状に配置)されている。これにより、磁石表面積が増大して磁束量(有効磁束量)が増大する。また、永久磁石の、周方向に沿った両端部分と回転子の外周面との間の間隔が小さくなり、当該永久磁石の、周方向に沿った両端部分と回転子の外周面との間を通る磁束により発生するリラクタンストルクが小さくなり、リラクタンストルクに起因して発生する鉄損を低減することができる。一方、永久磁石と回転子の外周面との間の間隔が小さくなることにより、電機子反作用による磁束量の低下が大幅に抑制される。これにより、鉄損を低減することができるとともに、磁束量(有効磁束量)を増大させることができ、効率が向上する。
さらに、第2の実施形態では、磁石挿入部がV字形状に形成(永久磁石がV字形状に配置)されているため、永久磁石の、周方向に沿った中央部(d軸の両側に永久磁石片が配置されている場合には、各永久磁石片の、d軸側の端壁)と回転子の外周面との間の間隔を小さくすることができる。したがって、電機子反作用による有効磁束量の低下をより抑制することができる。
また、磁石挿入部が、ブリッジ部を介して周方向に沿って配置されている複数の磁石挿入孔によって構成されている(永久磁石が、ブリッジ部を介して周方向に沿って配置されている複数の永久磁石片によって構成されている)ことにより、回転子の、遠心力に対する強度が高められている。
また、回転子の外周面が、d軸と交差する円弧形状(半径R1)に形成された第1の外周部分とq軸と交差する円弧形状(半径R2>半径R1)に形成された第2の外周部分を交互に接続して構成されている。
したがって、永久磁石電動機の効率を向上させることができる。
In the second embodiment, the magnet insertion portion is formed in a protruding shape protruding to the outer peripheral side (permanent magnets are arranged in a protruding shape). Thereby, a magnet surface area increases and the amount of magnetic flux (effective magnetic flux amount) increases. In addition, the distance between the end portions of the permanent magnet along the circumferential direction and the outer peripheral surface of the rotor is reduced, and the gap between the end portions of the permanent magnet along the circumferential direction and the outer peripheral surface of the rotor is reduced. The reluctance torque generated by the passing magnetic flux is reduced, and the iron loss generated due to the reluctance torque can be reduced. On the other hand, since the distance between the permanent magnet and the outer peripheral surface of the rotor is reduced, the decrease in the amount of magnetic flux due to the armature reaction is greatly suppressed. Thereby, while being able to reduce an iron loss, the amount of magnetic flux (effective magnetic flux amount) can be increased and efficiency improves.
Furthermore, in the second embodiment, since the magnet insertion portion is formed in a V shape (permanent magnets are arranged in a V shape), the center portion of the permanent magnet in the circumferential direction (on both sides of the d-axis). In the case where the permanent magnet pieces are arranged, the distance between each permanent magnet piece between the end wall on the d-axis side and the outer peripheral surface of the rotor can be reduced. Accordingly, it is possible to further suppress a decrease in the effective magnetic flux amount due to the armature reaction.
Moreover, the magnet insertion part is comprised by the several magnet insertion hole arrange | positioned along the circumferential direction via the bridge part (The permanent magnet is arrange | positioned along the circumferential direction via the bridge part. By being composed of a plurality of permanent magnet pieces), the strength of the rotor against centrifugal force is increased.
In addition, the outer peripheral surface of the rotor is a first outer peripheral portion formed in a circular arc shape (radius R1) intersecting with the d axis and a second circular arc shape intersecting the q axis (radius R2> radius R1). The outer peripheral portions are alternately connected.
Therefore, the efficiency of the permanent magnet motor can be improved.
本発明は、以下のように構成することもできる。
(態様1)
固定子と、前記固定子に空隙を介して配置されている回転子を備え、前記回転子は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に沿って交互に配置され、前記主磁極部には磁石挿入部が設けられ、前記磁石挿入部には永久磁石が挿入されている永久磁石電動機であって、
前記磁石挿入部は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿った中央部が両端部より前記回転子の外周側に飛び出ているV字形状に形成され、
前記磁石挿入部には、前記磁石挿入部の、周方向に沿った一方側の端部および他方側の端部に第1の空間部および第2の空間部が形成されるように前記永久磁石を位置決めする位置決め部が設けられ、
前記回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、前記補助磁極部のq軸に沿った空隙の間隔が前記主磁極部のd軸に沿った空隙の間隔より長くなるように形成されていることを特徴とする永久磁石電動機。
(態様2)
態様1の永久磁石電動機であって、前記磁石挿入部は、ブリッジ部を挟んで周方向に沿った一方側および他方側に配置されている第1の磁石挿入孔および第2の磁石挿入孔により構成されており、前記第1の磁石挿入孔の、周方向に沿った前記一方側の端部に前記第1の空間部が形成され、前記第2の磁石挿入孔の、周方向に沿った前記他方側の端部に前記第2の空間部が形成されていることを特徴とする永久磁石電動機。
The present invention can also be configured as follows.
(Aspect 1)
A stator and a rotor arranged in the stator via a gap; the rotor has a main magnetic pole portion and an auxiliary magnetic pole portion alternately along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction; A permanent magnet motor in which a magnet insertion part is provided in the main magnetic pole part, and a permanent magnet is inserted in the magnet insertion part,
The magnet insertion portion is formed in a V shape in which a central portion along the circumferential direction protrudes from both end portions to the outer peripheral side of the rotor when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction.
In the magnet insertion portion, the permanent magnet is formed such that a first space portion and a second space portion are formed at one end and the other end in the circumferential direction of the magnet insertion portion. Positioning part is provided,
When the outer peripheral surface of the rotor is viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, the gap interval along the q axis of the auxiliary magnetic pole portion is longer than the gap interval along the d axis of the main magnetic pole portion. A permanent magnet motor characterized by being formed.
(Aspect 2)
The permanent magnet electric motor according to aspect 1, wherein the magnet insertion portion includes a first magnet insertion hole and a second magnet insertion hole arranged on one side and the other side along the circumferential direction with the bridge portion interposed therebetween. The first space portion is formed at an end portion on the one side along the circumferential direction of the first magnet insertion hole, and along the circumferential direction of the second magnet insertion hole. The permanent magnet motor, wherein the second space is formed at an end of the other side .
本発明は、実施形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
永久磁石をV字形状に配置する態様あるいは磁石挿入部をV字形状に形成する態様としては、概略、永久磁石がV字形状に配置されあるいは磁石挿入部がV字形状に形成されていればよい。
実施形態では、主磁極部に磁石挿入孔を形成し、磁石挿入孔に永久磁石を挿入したが、永久磁石を配置する態様はこれに限定されない。例えば、接着や一体成形等により永久磁石を回転子に配置する態様を用いることもできる。すなわち、本発明は、「永久磁石が、外周側に飛び出ているV字形状に配置されている」永久磁石電動機として構成することもできる。
主磁極部の磁石挿入部を構成する磁石挿入孔の数や形状は、適宜変更可能である。
主磁極部に配置される永久磁石を構成する永久磁石片の数や形状は、適宜変更可能である。
永久磁石を位置決めするための位置決め部の形状や数は、適宜変更可能である。
回転子の外周面は、q軸に沿った空隙の間隔G2がd軸に沿った空隙の間隔G1より大きくなる種々の形状に形成することができる。
本発明の永久磁石電動機は、種々の機器を駆動する電動機として用いることができる。
The present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and various changes, additions, and deletions are possible.
As an aspect in which the permanent magnet is arranged in a V shape or an aspect in which the magnet insertion portion is formed in a V shape, the permanent magnet is generally arranged in a V shape or the magnet insertion portion is formed in a V shape. Good.
In the embodiment, the magnet insertion hole is formed in the main magnetic pole portion, and the permanent magnet is inserted into the magnet insertion hole. However, the aspect of disposing the permanent magnet is not limited to this. For example, the aspect which arrange | positions a permanent magnet to a rotor by adhesion | attachment, integral molding, etc. can also be used. In other words, the present invention can also be configured as a permanent magnet electric motor, “permanent magnets are arranged in a V shape protruding to the outer peripheral side”.
The number and shape of the magnet insertion holes constituting the magnet insertion part of the main magnetic pole part can be changed as appropriate.
The number and shape of the permanent magnet pieces constituting the permanent magnet disposed in the main magnetic pole portion can be appropriately changed.
The shape and number of positioning portions for positioning the permanent magnet can be changed as appropriate.
The outer peripheral surface of the rotor can be formed in various shapes in which the gap G2 along the q axis is larger than the gap G1 along the d axis.
The permanent magnet motor of the present invention can be used as an electric motor for driving various devices.
100、200 永久磁石電動機
110、210 固定子
111、211 ヨーク部
112、212 ティース部
112a、212a ティース基部
112b、212b ティース先端部
113、213 ティース先端面
114、214 スロット
120、220 回転子
121、221 外周面
121a、221a 第1の外周部分
121b、221b 第2の外周部分
121A、121B、221A、221B 接続部
122、222 回転軸挿入孔
123、223 カシメピン挿入孔
124、224 通路孔
130、230 磁石挿入部
130a、130b、231a、232a 内壁
130d、130e、231b、232b 外壁
130e、130g、231d、232d 外周壁
130f、130h、231c、231e、232c、232e 端壁
140、240 永久磁石
141、142、241、242 永久磁石片
141a,142a、241a、242a 内壁
141b、142b、241b、242b 外壁
141c、141d、142c、142d、241c、241d、242c、242d 端壁
150a、150b、250a、250b 空間部
160a、160b、260a、260b、260c ブリッジ部
231、232 磁石挿入孔
[A]〜[D] 主磁極部
[AB]〜[DA] 補助磁極部
100, 200
Claims (4)
前記磁石挿入部は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿った中央部が両端部より前記回転子の外周側に飛び出ているV字形状に形成されている磁石挿入孔により構成され、
前記磁石挿入孔は、平行に延在する直線状の第1の内壁と第1の外壁、平行に延在する直線状の第2の内壁と第2の外壁、直線状の第1の外周壁と第2の外周壁、直線状の第1の端壁と第2の端壁を有し、
前記第1の内壁、前記第1の外壁、前記第1の外周壁および前記第1の端壁によって前記V字形状の一方側の辺が形成され、
前記第2の内壁、前記第2の外壁、前記第2の外周壁および前記第2の端壁によって前記V字形状の他方側の辺が形成され、
前記第1の端壁は、隣接する主磁極部の前記第2の端壁と平行に延在し、
前記永久磁石は、前記磁石挿入孔の前記V字形状の一方側の辺に挿入される第1の永久磁石片と、前記磁石挿入孔の前記V字形状の他方側の辺に挿入される第2の永久磁石片により構成され、
前記第1の永久磁石片および前記第2の永久磁石片は、平行に延在する直線状の内壁と外壁、直線状の一方側の端壁および他方側の端壁を有し、
前記磁石挿入孔には、前記第1の永久磁石片の前記一方側の端壁と前記磁石挿入孔の前記第1の端壁との間に第1の空間部が形成されるように前記第1の永久磁石片を位置決めする第1の位置決め部と、前記第2の永久磁石片の前記他方側の端壁と前記磁石挿入孔の前記第2の端壁との間に第2の空間部が形成されるように前記第2の永久磁石片を位置決めする第2の位置決め部が設けられ、
前記回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、前記補助磁極部のq軸に沿った空隙の間隔が前記主磁極部のd軸に沿った空隙の間隔より長くなるように形成されていることを特徴とする永久磁石電動機。 A stator and a rotor arranged in the stator via a gap; the rotor has a main magnetic pole portion and an auxiliary magnetic pole portion alternately along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction; A permanent magnet motor in which a magnet insertion part is provided in the main magnetic pole part, and a permanent magnet is inserted in the magnet insertion part,
The magnet insertion portion is constituted by a magnet insertion hole formed in a V shape in which a central portion along the circumferential direction protrudes from both end portions to the outer peripheral side of the rotor when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. And
The magnet insertion hole includes a linear first inner wall and a first outer wall extending in parallel, a linear second inner wall and a second outer wall extending in parallel, and a linear first outer peripheral wall. And a second outer peripheral wall, a linear first end wall and a second end wall,
One side of the V-shape is formed by the first inner wall, the first outer wall, the first outer peripheral wall, and the first end wall,
The second side wall of the V shape is formed by the second inner wall, the second outer wall, the second outer peripheral wall, and the second end wall,
The first end wall extends in parallel with the second end wall of the adjacent main magnetic pole portion;
The permanent magnet is inserted into a first permanent magnet piece inserted into one side of the V-shape of the magnet insertion hole, and a first piece inserted into the other side of the V-shape of the magnet insertion hole. 2 permanent magnet pieces,
The first permanent magnet piece and the second permanent magnet piece have a linear inner wall and an outer wall extending in parallel, a linear end wall on one side, and an end wall on the other side,
The first space portion is formed in the magnet insertion hole between the one end wall of the first permanent magnet piece and the first end wall of the magnet insertion hole. A first space for positioning one permanent magnet piece, and a second space between the other end wall of the second permanent magnet piece and the second end wall of the magnet insertion hole. A second positioning part for positioning the second permanent magnet piece is provided so that
When the outer peripheral surface of the rotor is viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, the gap interval along the q axis of the auxiliary magnetic pole portion is longer than the gap interval along the d axis of the main magnetic pole portion. A permanent magnet motor characterized by being formed.
前記磁石挿入部は、軸方向に直角な断面で見て、ブリッジ部を挟んで周方向に沿った一方側および他方側に、周方向に沿った中央部が両端部より前記回転子の外周側に飛び出ているV字形状に配置されている第1の磁石挿入孔および第2の磁石挿入孔により構成され、The magnet insertion portion is seen on a cross section perpendicular to the axial direction, on one side and the other side along the circumferential direction across the bridge portion, and the central portion along the circumferential direction is on the outer peripheral side of the rotor from both ends. Are constituted by a first magnet insertion hole and a second magnet insertion hole arranged in a V-shape protruding to
前記第1の磁石挿入孔および前記第2の磁石挿入孔は、平行に延在する直線状の内壁と外壁、直線状の外周壁、直線状の一方側の端壁および他方側の端壁を有し、 The first magnet insertion hole and the second magnet insertion hole include a linear inner wall and an outer wall extending in parallel, a linear outer peripheral wall, a linear end wall on one side, and an end wall on the other side. Have
前記第1の磁石挿入孔によって前記V字形状の一方側の辺が形成され、One side of the V shape is formed by the first magnet insertion hole,
前記第2の磁石挿入孔によって前記V字形状の他方側の辺が形成され、The side of the other side of the V shape is formed by the second magnet insertion hole,
前記第1の磁石挿入孔の前記一方側の端壁は、隣接する主磁極部の前記第2の磁石挿入孔の前記他方側の端壁と平行に延在し、The one end wall of the first magnet insertion hole extends in parallel with the other end wall of the second magnet insertion hole of the adjacent main magnetic pole part,
前記永久磁石は、前記第1の磁石挿入孔に挿入される第1の永久磁石片と、前記第2の磁石挿入孔に挿入される第2の永久磁石片により構成され、The permanent magnet is composed of a first permanent magnet piece inserted into the first magnet insertion hole and a second permanent magnet piece inserted into the second magnet insertion hole,
前記第1の永久磁石片および前記第2の永久磁石片は、平行に延在する直線状の内壁と外壁、直線状の一方側の端壁および他方側の端壁を有し、The first permanent magnet piece and the second permanent magnet piece have a linear inner wall and an outer wall extending in parallel, a linear end wall on one side, and an end wall on the other side,
前記第1の磁石挿入孔には、前記第1の永久磁石片の前記一方側の端壁と前記第1の磁石挿入孔の前記一方側の端壁との間に第1の空間部が形成されるように前記第1の永久磁石片を位置決めする第1の位置決め部が設けられ、A first space portion is formed in the first magnet insertion hole between the one end wall of the first permanent magnet piece and the one end wall of the first magnet insertion hole. A first positioning portion for positioning the first permanent magnet piece is provided,
前記第2の磁石挿入孔には、前記第2の永久磁石片の前記他方側の端壁と前記第2の磁石挿入孔の前記他方側の端壁との間に第2の空間部が形成されるように前記第2の永久磁石片を位置決めする第2の位置決め部が設けられ、In the second magnet insertion hole, a second space is formed between the other end wall of the second permanent magnet piece and the other end wall of the second magnet insertion hole. A second positioning portion for positioning the second permanent magnet piece is provided,
前記回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、前記補助磁極部のq軸に沿った空隙の間隔が前記主磁極部のd軸に沿った空隙の間隔より長くなるように形成されていることを特徴とする永久磁石電動機。When the outer peripheral surface of the rotor is viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, the gap interval along the q axis of the auxiliary magnetic pole portion is longer than the gap interval along the d axis of the main magnetic pole portion. A permanent magnet motor characterized by being formed.
前記回転子の外周面は、前記主磁極部のd軸と交差する第1の外周部分と、前記補助磁極部のq軸と交差する第2の外周部分が交互に接続されて形成されており、前記第1の外周部分は、d軸上に中心点を有する円弧形状に形成され、前記第2の外周部分は、q軸上に中心点を有し、前記第1の外周部分の半径より大きい半径を有する円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石電動機。 The permanent magnet motor according to claim 1 or 2 ,
The outer peripheral surface of the rotor is formed by alternately connecting a first outer peripheral portion that intersects the d-axis of the main magnetic pole portion and a second outer peripheral portion that intersects the q-axis of the auxiliary magnetic pole portion. The first outer peripheral portion is formed in an arc shape having a center point on the d-axis, and the second outer peripheral portion has a center point on the q-axis, and is smaller than the radius of the first outer peripheral portion. A permanent magnet motor characterized by being formed in an arc shape having a large radius.
It is an apparatus drive apparatus provided with the electric motor which drives an apparatus and the said apparatus, Comprising: The permanent magnet electric motor as described in any one of Claims 1-3 is used as the said electric motor, The apparatus characterized by the above-mentioned. Drive device.
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