JP7126551B2 - Permanent magnet type rotary electric machine and compressor using the same - Google Patents

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    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets

Description

本発明は回転子に永久磁石を備える永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機に関する。 The present invention relates to a permanent magnet rotating electric machine having a rotor with permanent magnets and a compressor using the same.

永久磁石式回転電機はエアコン、冷蔵庫、あるいは食品ショーケースなどにおける圧縮機等様々な技術分野に適用されている。従来、永久磁石式回転電機においては、電機子巻線となる固定子巻線に集中巻が採用されるとともに、界磁にはネオジム磁石などの高磁束密度な永久磁石が採用され、小形・高効率化が図られている。しかしながら、小形・高効率化による出力密度の増加に伴い、鉄心の非線形磁気特性(磁気飽和)の影響が顕著になり、集中巻の採用と相俟って、空間高調波磁束成分の増加に伴う鉄損、脈動トルクおよび電磁加振力等が増大している。 Permanent magnet rotating electric machines are applied to various technical fields such as compressors in air conditioners, refrigerators, and food showcases. Conventionally, in permanent magnet rotating electric machines, concentrated winding is used for the stator windings that serve as the armature windings, and permanent magnets with high magnetic flux density such as neodymium magnets are used for the magnetic fields. Efficiency is being worked on. However, with the increase in output density due to compact size and high efficiency, the influence of the nonlinear magnetic characteristics (magnetic saturation) of the iron core has become noticeable. Iron loss, pulsating torque, electromagnetic excitation force, etc. are increasing.

これらの課題を解決するために、例えば特許文献1に記載のように外転型の回転子を有する永久磁石式回転電機が提案されている。特許文献1では、回転子はアクスルハブと円筒部材がボルトで固定され、この円筒部材には環状の珪素鋼板を積層して所定の厚さにした磁性円筒が円周に沿って永久磁石の中心軸(d軸)に多数個設けられたビス(ねじ)で固定されている。また、この磁性円筒の内周面には、円筒部材の径方向の厚さが円筒部材の周方向両端で肉薄とした永久磁石が接着剤により固着されている。 In order to solve these problems, a permanent magnet type rotating electric machine having an outer rotor has been proposed, for example, as described in Patent Document 1. In Patent Document 1, the rotor has an axle hub and a cylindrical member fixed with bolts, and a magnetic cylinder made by laminating annular silicon steel plates to a predetermined thickness is attached to the cylindrical member along the circumference of the central axis of the permanent magnet. It is fixed with a large number of screws on the (d-axis). A permanent magnet is fixed to the inner peripheral surface of the magnetic cylinder with an adhesive agent so that the thickness in the radial direction of the cylindrical member is reduced at both ends in the circumferential direction of the cylindrical member.

特開平10-285891号公報JP-A-10-285891

特許文献1に記載の技術においては、永久磁石形状の中央部が厚いため起磁力が両端部の起磁力に比べて大きく、且つ両端部が薄いため固定子が作る回転磁界の磁束が極間部(q軸)で通りやすくなり、永久磁石の起磁力と固定子による回転磁界の磁束との積にほぼ比例するトルクが安定し、脈動トルクの低減が可能となる。しかしながら、特許文献1では、永久磁石式回転電機が1000min-1から3000min-1といった中・低速域において高効率を得ることができるが、7000min-1から8000min-1といった高速域においては、負荷トルクが大きい場合、あるいは電動機の電機子巻線を増加して高インダクタンスとなる場合では、トルク電流による磁束(q軸磁束)の影響が大きくなるため、永久磁石の起磁力分布が歪み電圧・電流位相が進んで力率が低下する。特に特許文献1では、q軸磁束によって永久磁石の起磁力分布が歪むことから、永久磁石の中心軸(d軸)に多数個設けられたビス(ねじ)ならびに永久磁石に渦電流が生じて損失が増加し効率が低下する。さらに、高速域においては、接着剤により固着された永久磁石が剥がれる恐れがある。その結果、永久磁石式回転電機はインバータなどの駆動装置によって高トルク・高効率に制御できない問題が生じる。In the technique described in Patent Document 1, since the central portion of the permanent magnet shape is thick, the magnetomotive force is greater than that at both ends, and because the both ends are thin, the magnetic flux of the rotating magnetic field produced by the stator is generated between the poles. (q-axis) becomes easier to pass through, and the torque, which is approximately proportional to the product of the magnetomotive force of the permanent magnet and the magnetic flux of the rotating magnetic field by the stator, is stabilized, making it possible to reduce the pulsating torque. However, in Patent Document 1, the permanent magnet type rotating electric machine can obtain high efficiency in the medium and low speed range of 1000 min -1 to 3000 min -1 , but in the high speed range of 7000 min -1 to 8000 min -1 , the load torque is large, or when the number of armature windings of the motor is increased to increase the inductance, the magnetic flux (q-axis magnetic flux) due to the torque current has a greater effect, so the magnetomotive force distribution of the permanent magnets becomes distorted voltage and current phase increases and the power factor drops. In particular, in Patent Document 1, the magnetomotive force distribution of the permanent magnet is distorted by the q-axis magnetic flux. increases and efficiency decreases. Furthermore, in the high speed range, there is a risk that the permanent magnets fixed with the adhesive may come off. As a result, there arises a problem that the permanent magnet type electric rotating machine cannot be controlled with high torque and high efficiency by a driving device such as an inverter.

そこで本発明の目的は、高速域においても高効率に制御可能な永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a permanent magnet type rotating electric machine that can be controlled with high efficiency even in a high speed range, and a compressor using the same.

また、本発明の目的は、上記に加え、回転子の回転に伴う加速・減速による磁石の破損を防止することができる永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供することにある。 In addition to the above, it is another object of the present invention to provide a permanent magnet rotating electrical machine and a compressor using the same that can prevent damage to magnets due to acceleration/deceleration accompanying rotation of the rotor.

上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、固定子と、前記固定子の外周側に回転可能に配置された回転子とを有し、前記固定子は中心から径方向外側に向かって放射状に設けられた複数のティースと、前記複数のティースに巻装された電機子巻線とを有し、前記回転子には、前記回転子の周方向に延び、かつ軸方向に貫通して形成された複数の永久磁石挿入部と、前記永久磁石挿入部に挿入される板状の複数の永久磁石とを有する永久磁石式回転電機において、前記回転子には、前記回転子の軸方向に貫通して形成された複数のリベット挿入部と、前記複数のリベット挿入部に挿入される円筒状の複数のリベットを備え、前記回転子の回転中心と前記永久磁石の周方向中央部とを結ぶ線をd軸とし、前記d軸と電気角で直交する軸をq軸としたとき、前記複数のリベット挿入部を前記d軸上に位置させるとともに、前記複数のリベット挿入部の中心線を前記回転子の回転方向に対して、前記d軸上から進み側にずらして配置したことにある。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized by having a stator and a rotor rotatably arranged on the outer peripheral side of the stator, and the stator extends radially outward from the center. The rotor has a plurality of teeth radially provided, and an armature winding wound around the plurality of teeth. and a plurality of plate-like permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portions , wherein the rotor includes a shaft of the rotor and a plurality of cylindrical rivets inserted into the plurality of rivet insertion portions. and the axis perpendicular to the d-axis at an electrical angle is the q-axis, the plurality of rivet insertion portions are positioned on the d-axis, and the center lines of the plurality of rivet insertion portions is displaced from the d-axis toward the advance side with respect to the rotation direction of the rotor .

また、本発明の特徴とするところは、作動流体である気体の容積を縮小する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する永久磁石式回転電機とを備える圧縮機において、前記永久磁石式回転電機は、固定子と、前記固定子の外周側に回転可能に配置された回転子とを有し、前記固定子は中心から径方向外側に向かって放射状に設けられた複数のティースと、前記複数のティースに巻装された電機子巻線とを有し、前記回転子には、前記回転子の周方向に延び、かつ軸方向に貫通して形成された複数の永久磁石挿入部と、前記永久磁石挿入部に挿入される板状の複数の永久磁石とを有し、前記回転子には、前記回転子の軸方向に貫通して形成された複数のリベット挿入部と、前記複数のリベット挿入部に挿入される円筒状の複数のリベットを備え、前記回転子の回転中心と前記永久磁石の周方向中央部とを結ぶ線をd軸とし、前記d軸と電気角で直交する軸をq軸としたとき、前記複数のリベット挿入部を前記d軸上に位置させるとともに、前記複数のリベット挿入部の中心線を前記回転子の回転方向に対して、前記d軸上から進み側にずらして配置したことにある。
A feature of the present invention is a compressor comprising a compression mechanism for reducing the volume of gas, which is a working fluid, and a permanent magnet type rotating electric machine for driving the compression mechanism, wherein the permanent magnet type rotating electric machine is , a stator, and a rotor rotatably disposed on the outer peripheral side of the stator, the stator having a plurality of teeth radially provided radially outward from the center; an armature winding wound around teeth; the rotor includes a plurality of permanent magnet insertion portions extending in the circumferential direction of the rotor and penetrating the rotor in the axial direction; a plurality of plate-shaped permanent magnets inserted into the magnet insertion portion; and the rotor includes a plurality of rivet insertion portions formed through the rotor in an axial direction thereof, and the plurality of rivet insertion portions. A line connecting the center of rotation of the rotor and the center of the permanent magnet in the circumferential direction is defined as the d-axis, and an axis orthogonal to the d-axis at an electrical angle is q. With respect to the axis, the plurality of rivet insertion portions are positioned on the d-axis, and the center lines of the plurality of rivet insertion portions are shifted from the d-axis toward the advancing side with respect to the rotational direction of the rotor. I have arranged it.

本発明によれば、高速域においても高効率に制御可能な永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the permanent-magnet-type rotary electric machine which can be controlled highly efficiently also in a high-speed range, and a compressor using the same can be provided.

また、本発明によれば、上記に加え、回転子の回転に伴う加速・減速による磁石の破損を防止することができる永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供することができる。 Further, according to the present invention, in addition to the above, it is possible to provide a permanent magnet type rotating electric machine and a compressor using the same that can prevent damage to magnets due to acceleration/deceleration accompanying rotation of the rotor.

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

本発明の実施例1に係る永久磁石式回転電機の断面図である。1 is a cross-sectional view of a permanent magnet type rotating electric machine according to Embodiment 1 of the present invention; FIG. 本発明の実施例1に係る永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the shape of the rotor core of the permanent magnet type rotating electrical machine according to Example 1 of the present invention; 比較例の永久磁石式回転電機の低速・低負荷トルク時のベクトル図である。FIG. 10 is a vector diagram of the permanent magnet type rotating electric machine of the comparative example at low speed and low load torque; 比較例の永久磁石式回転電機の高速・高負荷トルク時のベクトル図である。FIG. 10 is a vector diagram of the permanent magnet type rotating electric machine of the comparative example at high speed and high load torque; 本発明の実施例1に係る永久磁石式回転電機の高速・高負荷トルク時のベクトル図である。FIG. 2 is a vector diagram of the permanent magnet type rotating electric machine according to the first embodiment of the present invention at high speed and high load torque; 本発明の実施例1に係る永久磁石式回転電機のトルク特性(実線)を示す。1 shows torque characteristics (solid line) of the permanent magnet type rotating electrical machine according to Example 1 of the present invention. 本発明の実施例2に係る永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the shape of the rotor core of the permanent magnet type rotating electric machine according to Embodiment 2 of the present invention; 本発明の実施例3に係る永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the shape of a rotor core of a permanent magnet type rotating electric machine according to Embodiment 3 of the present invention; 本発明の実施例4に係る永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a rotor core shape of a permanent magnet type rotating electric machine according to Embodiment 4 of the present invention; 本発明の実施例5に係るである圧縮機の断面図である。It is a cross-sectional view of a compressor according to Embodiment 5 of the present invention.

以下、本発明の実施例を図1~図9を用いて説明する。各図中において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。また、各実施例の永久磁石式回転電機は、6極の回転子と、9スロットの固定子から構成される。すなわち、回転子の極数と固定子のスロット数の比が2:3である。回転子の極数、固定子のスロット数、ならびにこれらの比は、各実施例における値に限らず、他の値でも、各実施例と同様の効果を得ることができる。例えば、回転子の極数は、4極あるいは8極や10極等としても良い。なお、各実施例における永久磁石式回転電機は、永久磁石が回転子鉄心に埋設される、いわゆる埋込磁石型の回転電機である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. In each figure, the same reference numbers denote the same components or components with similar functions. Also, the permanent magnet type rotary electric machine of each embodiment is composed of a 6-pole rotor and a 9-slot stator. That is, the ratio of the number of rotor poles to the number of stator slots is 2:3. The number of poles of the rotor, the number of slots of the stator, and the ratio thereof are not limited to the values in each embodiment, and the same effect as in each embodiment can be obtained with other values. For example, the number of poles of the rotor may be 4, 8, 10, or the like. The permanent magnet type rotating electric machine in each embodiment is a so-called embedded magnet type rotating electric machine in which permanent magnets are embedded in the rotor core.

以下の説明において、「軸方向」とは回転子の回転軸方向を示し、「径方向」とは回転子の径方向を示し、「周方向」とは回転子の周方向を示す。 In the following description, "axial direction" indicates the rotation axis direction of the rotor, "radial direction" indicates the radial direction of the rotor, and "circumferential direction" indicates the circumferential direction of the rotor.

図1は、本発明の実施例1に係る永久磁石式回転電機の断面図である。本断面図は、回転軸に垂直な方向の断面を示す(後述する図2、図6、図7も同様)。なお、本実施例1は、永久磁石式同期電動機として動作する。 Embodiment 1 FIG. 1 is a cross-sectional view of a permanent magnet type rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention. This cross-sectional view shows a cross-section in a direction perpendicular to the rotation axis (the same applies to FIGS. 2, 6, and 7 described later). The first embodiment operates as a permanent magnet synchronous motor.

図1に示すように、永久磁石式回転電機1は、固定子2と、固定子2の外周側に所定のギャップ(空隙)を介して回転可能に配置された回転子3から構成されている。この回転子3にはシャフトの固定部を具備した回転子支持部材(図示せず)が設けられている。固定子2は、固定子鉄心6が軸方向に積層され、円環状のコアバック5と、コアバック5から径方向外側へ向けて突出する複数のティース4を備えている。複数のティース4は周方向に沿って略等間隔に配列されている。周方向に隣合うティース4間にはスロット7が形成され、ティース4を取り囲むように集中巻の電機子巻線8が巻装されている。すなわち、電機子巻線8は、固定子2の中心から径方向外側に向かって放射状に配置される複数のティース4の軸心周りに巻装され、周方向に、三相巻線のU相巻線8a、V相巻線8b、W相巻線8cが相互に空隙を介して配置される。 As shown in FIG. 1, a permanent magnet type rotary electric machine 1 is composed of a stator 2 and a rotor 3 rotatably arranged on the outer peripheral side of the stator 2 with a predetermined gap (air gap) therebetween. . The rotor 3 is provided with a rotor support member (not shown) having a shaft fixing portion. A stator core 6 is laminated in the axial direction, and the stator 2 includes an annular core back 5 and a plurality of teeth 4 protruding radially outward from the core back 5 . A plurality of teeth 4 are arranged at substantially equal intervals along the circumferential direction. A slot 7 is formed between the teeth 4 adjacent in the circumferential direction, and an armature winding 8 of concentrated winding is wound so as to surround the teeth 4 . That is, the armature winding 8 is wound around the axial center of a plurality of teeth 4 radially arranged from the center of the stator 2 toward the outside in the radial direction, and extends circumferentially along the U-phase of the three-phase winding. A winding 8a, a V-phase winding 8b, and a W-phase winding 8c are arranged with a gap therebetween.

ここで、本実施例1の永久磁石式回転電機1は、回転子3の極数が6極、固定子2のスロット数が9スロットであるから、スロットピッチは電気角で120度である。また、固定子2の中心部に、円柱状のシャフト(図示せず)を貫通するシャフト孔15が形成されている。 Here, in the permanent magnet type rotary electric machine 1 of the first embodiment, the rotor 3 has 6 poles and the stator 2 has 9 slots, so the slot pitch is 120 degrees in electrical angle. A shaft hole 15 is formed in the center of the stator 2 so that a cylindrical shaft (not shown) penetrates.

本実施例1の永久磁石式回転電機1においては、三相巻線8a~8cからなる電機子巻線8に三相交流電流を流すと、回転磁界が発生する。この回転磁界によって永久磁石14および回転子鉄心12に働く電磁力により、回転子3が回転する。 In the permanent magnet type rotary electric machine 1 of the first embodiment, when a three-phase AC current is passed through the armature winding 8 composed of the three-phase windings 8a to 8c, a rotating magnetic field is generated. Rotor 3 rotates due to the electromagnetic force acting on permanent magnet 14 and rotor core 12 due to this rotating magnetic field.

なお、永久磁石式回転電機1が動作する時に固定子鉄心6および回転子鉄心12に発生する渦電流損などの鉄損を低減するために、固定子鉄心6および回転子鉄心12は、珪素鋼板などの磁性鋼板からなる薄板を複数積層した積層体によって構成することが好ましい。 In order to reduce iron loss such as eddy current loss generated in the stator core 6 and the rotor core 12 when the permanent magnet type rotating electric machine 1 operates, the stator core 6 and the rotor core 12 are made of silicon steel sheets. It is preferable to construct a laminated body in which a plurality of thin plates made of a magnetic steel plate such as a magnetic steel plate are laminated.

図2は本実施例1による永久磁石式回転電機1の回転子鉄心形状を示す断面図である。図2において、回転子3は、回転子鉄心12が積層されて構成される。回転子鉄心12内の内周側表面の近傍には、回転子3の周方向に延び、かつ軸方向に貫通して形成された(断面が細長い長方形状)永久磁石挿入部13が複数(本実施例1では極数分である6個)形成されている。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the shape of the rotor core of the permanent magnet type rotary electric machine 1 according to the first embodiment. In FIG. 2, the rotor 3 is configured by laminating rotor cores 12 . In the vicinity of the inner peripheral surface of the rotor core 12, a plurality of permanent magnet insertion portions 13 (having an elongated rectangular shape in cross section) are formed extending in the circumferential direction of the rotor 3 and penetrating the rotor 3 in the axial direction. In Example 1, 6 pieces, which is the number of poles, are formed.

複数の永久磁石挿入部13には、それぞれ、磁石材料、例えば希土類のネオジムからなる、平板状の永久磁石14が挿入される。永久磁石挿入部13は、永久磁石14より若干大きく形成されており、永久磁石14の外周は回転子鉄心12で覆われる。永久磁石14は回転子3の回転に伴う加速・減速により、永久磁石挿入部13の隙間を移動するが、周囲を回転子鉄心12で覆われているので、永久磁石14に作用する荷重は永久磁石挿入部13内の回転子鉄心12の面で受けることになる。このため、回転子鉄心12自体に亀裂等が入る恐れもない。また、永久磁石14も永久磁石挿入部13内の回転子鉄心12の面に当接するので、永久磁石14が破損する恐れもない。 A flat plate-shaped permanent magnet 14 made of a magnetic material such as rare earth neodymium is inserted into each of the plurality of permanent magnet inserting portions 13 . The permanent magnet insertion portion 13 is formed slightly larger than the permanent magnet 14 , and the outer circumference of the permanent magnet 14 is covered with the rotor core 12 . The permanent magnets 14 move through the gaps in the permanent magnet insertion portion 13 due to the acceleration/deceleration associated with the rotation of the rotor 3, but since the periphery is covered with the rotor core 12, the load acting on the permanent magnets 14 is permanent. It is received by the surface of the rotor core 12 in the magnet inserting portion 13 . Therefore, there is no risk of cracks or the like occurring in the rotor core 12 itself. In addition, since the permanent magnets 14 are also in contact with the surface of the rotor core 12 in the permanent magnet insertion portion 13, there is no danger of the permanent magnets 14 being damaged.

ここで、図2の回転子3の断面において、永久磁石14の磁極がつくる磁束の方向、つまり永久磁石14の長手方向中心(断面中央)と回転中心Oとを結ぶ仮想軸をd軸(磁束軸)と定義し、d軸と電気的に、すなわち、電気角で直交する軸(永久磁石間の軸)をq軸と定義する。 Here, in the cross section of the rotor 3 in FIG. 2, the direction of the magnetic flux generated by the magnetic poles of the permanent magnets 14, that is, the d-axis (magnetic flux ), and the axis (the axis between the permanent magnets) that is electrically perpendicular to the d-axis, ie, at an electrical angle, is defined as the q-axis.

図2において、回転子鉄心12には、一磁極当たり一枚の永久磁石14が設けられている。永久磁石14の断面形状は、永久磁石挿入部13と同様に細長い長方形状であり、その長手方向はd軸に対して幾何的に直角方向に伸びている。また、本実施例1の回転子3の回転子鉄心12には、永久磁石挿入部13の外径側において、回転子の軸方向に貫通して形成された円柱状のリベット挿入部16が複数(本実施例1では極数分である6個)形成されている。リベット挿入部16には、軸方向に積層された固定子鉄心6を締結するために円筒状のリベットが挿入される。そして、d軸上にリベット挿入部16を位置させるとともに、複数のリベット挿入部16の中心線をd軸上からずらして配置しており、後述するようにq軸磁束の影響を抑制する。 In FIG. 2, the rotor core 12 is provided with one permanent magnet 14 per magnetic pole. The cross-sectional shape of the permanent magnet 14 is an elongated rectangular shape like the permanent magnet insertion portion 13, and its longitudinal direction extends in a direction geometrically perpendicular to the d-axis. Further, in the rotor core 12 of the rotor 3 of the first embodiment, a plurality of cylindrical rivet insertion portions 16 are formed penetrating in the axial direction of the rotor on the outer diameter side of the permanent magnet insertion portions 13. (Six, which is the number of poles in the first embodiment) are formed. Cylindrical rivets are inserted into the rivet insertion portions 16 to fasten the axially laminated stator cores 6 . The rivet inserting portion 16 is positioned on the d-axis, and the center lines of the plurality of rivet inserting portions 16 are shifted from the d-axis to suppress the influence of the q-axis magnetic flux as will be described later.

回転子3の回転子鉄心12には、隣合う永久磁石挿入部13同士の間(永久磁石14の極間)のq軸上において、回転子の内周面から径方向外側に向かって凹んだ凹部11が設けられている。この凹部11はq軸上に位置しており、後述するようにq軸磁束の影響を抑制する。また、回転子3、すなわち、回転子鉄心12は、凹部11よりも内周側に位置し、固定子2のティース4とのギャップ長(隙間)が最短のg1となる内周部と、ギャップ長がg1よりも長いg2となる内周部とを有している。 The rotor core 12 of the rotor 3 is recessed radially outward from the inner peripheral surface of the rotor on the q-axis between the adjacent permanent magnet insertion portions 13 (between the poles of the permanent magnets 14). A recess 11 is provided. This concave portion 11 is positioned on the q-axis and suppresses the influence of the q-axis magnetic flux as will be described later. In addition, the rotor 3, that is, the rotor core 12 is located on the inner peripheral side of the recess 11, and the inner peripheral portion where the gap length (clearance) between the stator 2 and the teeth 4 is g1, which is the shortest, and the gap and an inner peripheral portion having a length g2 longer than g1.

次に凹部11の構成について説明する。凹部11は、永久磁石14の周方向長さ方向と平行に沿う二つの直線部11b、11cと、二つの直線部11b、11cの回転子内周側端部を結ぶ曲線部11aとを有している。このように凹部11に曲線部11aを設けることで、高速域において回転子遠心力に伴う応力の影響を緩和することができる。本実施例の凹部11においては曲線部11aは二つの直線部11b、11cと滑らかに接続される。これにより、凹部11内における回転子遠心力に伴う応力の集中が緩和されるので、遠心力に対する回転子の強度が向上する。 Next, the configuration of the recess 11 will be described. The concave portion 11 has two linear portions 11b and 11c parallel to the circumferential length direction of the permanent magnet 14, and a curved portion 11a connecting the rotor inner peripheral side ends of the two linear portions 11b and 11c. ing. By providing the curved portion 11a in the concave portion 11 in this manner, the influence of the stress associated with the centrifugal force of the rotor can be alleviated in the high speed range. In the concave portion 11 of this embodiment, the curved portion 11a is smoothly connected to the two straight portions 11b and 11c. As a result, concentration of stress due to the centrifugal force of the rotor in the concave portion 11 is alleviated, so that the strength of the rotor against the centrifugal force is improved.

回転子3の回転中心Oの周りにおいて、回転子3の一つの磁極を構成する永久磁石14の内周側磁極面の端部間の角度をθp1、凹部11の二つの直線部11b、11cの回転子外周側の各端部間(曲線部11a)の角度をθp2とする場合、θp1およびθp2は、θp2/θp1≦0.5の関係を満たすように設定される。 Around the rotation center O of the rotor 3, the angle between the ends of the inner peripheral magnetic pole faces of the permanent magnets 14 constituting one magnetic pole of the rotor 3 is θp1, and the two linear portions 11b and 11c of the recess 11 are When the angle between the ends (curved portion 11a) on the outer peripheral side of the rotor is θp2, θp1 and θp2 are set so as to satisfy the relationship θp2/θp1≦0.5.

ここで、本実施例においては、上記のように、集中巻の巻線を有する固定子におけるスロットピッチが電気角で120°である。また、1磁極当たり1.5スロット(=9スロット/6極)であるから、q軸間の角度は電気角で180°である。このため、電気角で、120°≦θp1<180°、0°<θp2≦60°である。したがって、0<θp2/θp1≦0.5(=60°/120°)である。本実施例では下限値を0.18とし、0.18≦θp2/θp1≦0.5の関係を満たすように設定している。 Here, in this embodiment, as described above, the slot pitch in the stator having the windings of concentrated winding is 120 degrees in electrical angle. Also, since there are 1.5 slots per magnetic pole (=9 slots/6 poles), the angle between the q-axes is 180 degrees in electrical angle. Therefore, the electrical angles are 120°≦θp1<180° and 0°<θp2≦60°. Therefore, 0<θp2/θp1≦0.5 (=60°/120°). In this embodiment, the lower limit is set to 0.18, which is set so as to satisfy the relationship 0.18≤θp2/θp1≤0.5.

さらに、本発明の検討によれば、本実施例のように曲線部を有する凹部11が設けられる回転子の場合、0.18≦θp2/θp1とすることにより、後述する図5に示すように、q軸磁束の抑制による高速域における実質的なトルク向上効果が得られる。 Furthermore, according to the study of the present invention, in the case of a rotor provided with concave portions 11 having curved portions as in the present embodiment, by setting 0.18≦θp2/θp1, as shown in FIG. 5 to be described later, , a substantial torque improvement effect in the high-speed region can be obtained by suppressing the q-axis magnetic flux.

本実施例1の回転子3の回転子鉄心12には、隣合う永久磁石挿入部13同士の間(永久磁石14の極間)において、回転子の内周面から径方向外側に向かって凹んだ凹部11が設けている。そして、q軸上に凹部11を位置させている。この凹部11により空気層が形成され、この空気層により磁気抵抗が高くなるため、周方向に隣合う永久磁石挿入部13(永久磁石14)同士の間において磁束が通過し難くなる。このため、永久磁石14同士の間からの漏れ磁束を低減するとともに、q軸磁束の影響を抑制することができ、誘導起電力と電機子電流との相互作用によって生じる高調波磁束を低減できる。すなわち、凹部11により、電機子反作用が抑制され、機内磁束の高調波成分が低減される。 The rotor core 12 of the rotor 3 of the first embodiment has recesses radially outward from the inner peripheral surface of the rotor between the adjacent permanent magnet insertion portions 13 (between the poles of the permanent magnets 14). A recess 11 is provided. The concave portion 11 is positioned on the q-axis. An air layer is formed by the concave portion 11, and the air layer increases the magnetic resistance, making it difficult for magnetic flux to pass between the circumferentially adjacent permanent magnet insertion portions 13 (permanent magnets 14). Therefore, it is possible to reduce the leakage magnetic flux from between the permanent magnets 14, suppress the influence of the q-axis magnetic flux, and reduce the harmonic magnetic flux generated by the interaction between the induced electromotive force and the armature current. That is, the armature reaction is suppressed by the concave portion 11, and the harmonic components of the in-machine magnetic flux are reduced.

次に、本実施例1の効果を更に高める構成について説明する。回転子3は、周方向に隣合う永久磁石挿入部13(永久磁石14)同士の間であって、永久磁石挿入部13とは隔離されて形成された切欠部17を備えている。この切欠部17は回転子を軸方向に貫通している。 Next, a configuration for further enhancing the effect of the first embodiment will be described. The rotor 3 includes notches 17 formed between the permanent magnet insertion portions 13 (permanent magnets 14 ) adjacent in the circumferential direction and separated from the permanent magnet insertion portions 13 . The notch 17 axially penetrates the rotor.

この切欠部17により空気層が形成され、この空気層により磁気抵抗が高くなるため、周方向に隣合う永久磁石挿入部13(永久磁石14)同士の間において磁束が通過し難くなる。そして、q軸上に切欠部17を位置させている。このため、永久磁石14同士の間からの漏れ磁束を低減するとともに、q軸磁束の影響を抑制することができ、誘導起電力と電機子電流との相互作用によって生じる高調波磁束を低減できる。すなわち、切欠部17により、電機子反作用が抑制され、機内磁束の高調波成分が低減される。また、永久磁石挿入部13に埋設された永久磁石14の外周は回転子鉄心12で覆われるので、回転子3の回転に伴う加速・減速により、永久磁石挿入部13の隙間を永久磁石14が移動しても、回転子鉄心12自体に亀裂等が入る恐れもなく、また、永久磁石14も永久磁石14が破損する恐れもない。 An air layer is formed by the notch 17, and the air layer increases the magnetic resistance, making it difficult for magnetic flux to pass between the circumferentially adjacent permanent magnet insertion portions 13 (permanent magnets 14). A notch 17 is positioned on the q-axis. Therefore, it is possible to reduce the leakage magnetic flux from between the permanent magnets 14, suppress the influence of the q-axis magnetic flux, and reduce the harmonic magnetic flux generated by the interaction between the induced electromotive force and the armature current. That is, the notch 17 suppresses the armature reaction and reduces the harmonic components of the in-machine magnetic flux. In addition, since the outer circumference of the permanent magnets 14 embedded in the permanent magnet insertion portion 13 is covered with the rotor core 12, the permanent magnets 14 move through the clearance of the permanent magnet insertion portion 13 due to the acceleration/deceleration accompanying the rotation of the rotor 3. Even if the rotor core 12 is moved, there is no possibility that the rotor core 12 itself will crack or the like, and there is no possibility that the permanent magnets 14 will be damaged.

また、リベット挿入部16における磁束は、無負荷時(電流が流れていない状態)と負荷時(電流が流れている時)によって変化する。例えば、リベット挿入部16の中心をd軸上と一致させた時、無負荷時においては、リベット挿入部16を中心として周方向左右にほぼ対称的に磁束が流れる。一方、負荷時においては、リベット挿入部16を中心として周方向左右にほぼ対称的に磁束は流れず、d軸上から遅れ側に磁束の流れが偏った非対称となる。 Further, the magnetic flux in the rivet insertion portion 16 changes depending on whether it is under no load (when no current is flowing) or under load (when current is flowing). For example, when the center of the rivet insertion portion 16 is aligned with the d-axis, the magnetic flux flows substantially symmetrically to the left and right in the circumferential direction around the rivet insertion portion 16 under no load. On the other hand, under load, the magnetic flux does not flow almost symmetrically to the left and right in the circumferential direction around the rivet insertion portion 16, and the magnetic flux flow is asymmetrical, biased toward the lagging side from the d-axis.

そこで本実施例のリベット挿入部16は、q軸磁束の影響によって永久磁石14の起磁力分布が歪むことを鑑みて、回転子3の回転方向に対して、d軸上から進み側にずらして配置している。すなわち、d軸上からずらす位置は、回転速度、トルク電流ならびにq軸インダクタンスの値から自ずと決定される。 Considering that the magnetomotive force distribution of the permanent magnet 14 is distorted by the influence of the q-axis magnetic flux, the rivet insertion portion 16 of this embodiment is shifted from the d-axis toward the leading side with respect to the rotation direction of the rotor 3. are placed. That is, the position to be shifted from the d-axis is naturally determined from the values of the rotation speed, torque current and q-axis inductance.

図3aおよび図3bは、従来発明による比較例である永久磁石式回転電機のベクトル図である。なお、図3aは低速・低負荷トルク時であり、図3bは高速・高負荷トルク時である。図3a、図3bのベクトル図は、永久磁石式回転電機を制御するためのd-q軸座標系を用いており、本座標系のd軸方向は、回転子のd軸方向(図2参照)としている。 3a and 3b are vector diagrams of a permanent magnet type rotating electric machine as a comparative example according to the conventional invention. FIG. 3a is for low speed and low load torque, and FIG. 3b is for high speed and high load torque. The vector diagrams of FIGS. 3a and 3b use a dq-axis coordinate system for controlling a permanent magnet rotating electric machine, and the d-axis direction of this coordinate system corresponds to the d-axis direction of the rotor (see FIG. 2 ).

図3a、図3bにおいて、Φmは永久磁石14による回転子のd軸方向の磁束を示す。ΦdおよびΦqは、本座標系において、それぞれ、固定子巻線に流れる電機子電流I1のd軸成分およびq軸成分による磁束、すなわち、d軸磁束およびq軸磁束を示す。Φ1は、永久磁石による磁束Φmと電機子電流I1による磁束(Φd、Φq)からなる永久磁石式回転電機全体の磁束、すなわち、主磁束を示す。また、Emは無負荷時の誘起電圧を示す。V1は、固定子巻線の端子電圧を示し、主磁束Φ1に対して位相差が90°である。また、V1は、誘起電圧Emと、電機子電流I1のd軸成分およびq軸成分による電圧降下(ωΦd、ωΦq:ωはインバータの出力角周波数)との合成ベクトルによって表わされる。 3a and 3b, Φm indicates the magnetic flux of the rotor in the d-axis direction of the permanent magnet 14. In FIG. Φd and Φq indicate the magnetic flux due to the d-axis component and the q-axis component of the armature current I1 flowing through the stator winding, that is, the d-axis magnetic flux and the q-axis magnetic flux, respectively, in this coordinate system. Φ1 indicates the magnetic flux of the entire permanent magnet type rotating electric machine, that is, the main magnetic flux, which is composed of the magnetic flux Φm due to the permanent magnet and the magnetic flux (Φd, Φq) due to the armature current I1. Also, Em indicates the induced voltage under no load. V1 indicates the terminal voltage of the stator winding, which has a phase difference of 90° with respect to the main magnetic flux Φ1. V1 is represented by a composite vector of the induced voltage Em and the voltage drop (ωΦd, ωΦq: ω is the output angular frequency of the inverter) due to the d-axis component and the q-axis component of the armature current I1.

図3aに示すように、低速・低負荷トルク時では、電機子電流I1およびそのq軸成分は小さいためにq軸磁束が小さいので、主磁束Φ1と永久磁石の磁束Φmの位相差が小さい。このため、特許文献1の方式でも力率が比較的高くなり、高い効率で所望のトルクが得られる。 As shown in FIG. 3a, at low speed and low load torque, since the armature current I1 and its q-axis component are small, the q-axis magnetic flux is small, so the phase difference between the main magnetic flux Φ1 and the magnetic flux Φm of the permanent magnets is small. Therefore, even in the system of Patent Document 1, the power factor is relatively high, and the desired torque can be obtained with high efficiency.

しかしながら、図3bに示すように、高速・高負荷トルク時では、電機子電流I1およびそのq軸磁束が大きくなるので、主磁束Φ1とΦmの位相差が大きくなる。このため、力率が低下し、電機子電流I1を増やした割には、トルクが大きくならず、効率が低下する。 However, as shown in FIG. 3b, at high speed and high load torque, the armature current I1 and its q-axis magnetic flux increase, so the phase difference between the main magnetic fluxes Φ1 and Φm increases. As a result, the power factor decreases, and although the armature current I1 is increased, the torque does not increase, resulting in a decrease in efficiency.

図4は、本実施例1の永久磁石式回転電機のベクトル図である。図4は、高速・高負荷トルク時であり、破線で示すベクトル(Φ1’、I1’、V1’)が実施例1の永久磁石式回転電機のベクトルである。本実施例1の効果を分かり易くするため、図3bに示した比較例のベクトル図を併記している。 FIG. 4 is a vector diagram of the permanent magnet type rotating electric machine of the first embodiment. FIG. 4 shows the operation at high speed and high load torque. In order to make the effects of the first embodiment easier to understand, the vector diagram of the comparative example shown in FIG. 3b is also shown.

図4に示すように、本実施例においては、回転子3に凹部11ならびに切欠部17を設けることにより、回転子のq軸方向における磁気抵抗が増大するため、電機子電流I1を大きくした場合のq軸磁束Φqの影響を抑制できる。また、q軸磁束Φqの影響を鑑みて、d軸上のリベット挿入部16の位置を適正化し、永久磁石14の起磁力分布を改善している。このため、高速・高負荷トルク時でも、力率の低下が抑制され、比較的高い効率を維持しながら所望のトルクが得られる。 As shown in FIG. 4, in this embodiment, by providing the rotor 3 with the recesses 11 and the cutouts 17, the magnetic resistance of the rotor in the q-axis direction increases. can suppress the influence of the q-axis magnetic flux Φq. In addition, considering the influence of the q-axis magnetic flux Φq, the position of the rivet insertion portion 16 on the d-axis is optimized to improve the magnetomotive force distribution of the permanent magnet 14 . Therefore, even at high speed and high load torque, the power factor is suppressed from being lowered, and a desired torque can be obtained while maintaining a relatively high efficiency.

ここで、本実施例1におけるq軸方向の磁気抵抗を増やす手段、すなわち、q軸磁束を低減する手段である凹部11の構成や切欠部17について、さらに具体的に説明する。 Here, the configuration of the concave portion 11 and the notch portion 17, which are means for increasing the magnetic resistance in the q-axis direction, that is, means for reducing the q-axis magnetic flux, in the first embodiment will be described in more detail.

図2に示すように、回転子3がq軸上に形成される凹部11の径方向の内周側端部と、固定子2のティース4とのギャップ長g2は、d軸側のギャップ長g1より大きくなるように設定される。すなわち、回転子3の内周において凹部11は、固定子2のティース4とのギャップ長が最短のg1となる部位と、g1よりも長いギャップ長のg2となる部位と、を有している。また、凹部11は、図2に示すように、永久磁石14の周方向の長さ方向に平行な二つの直線部(11b、11c)と、これら直線部の回転子内周側の各端部を結ぶ曲線部(11a)とを有する。このようにして、回転子3の内周部が構成される。 As shown in FIG. 2, the gap length g2 between the radially inner peripheral end of the recess 11 in which the rotor 3 is formed on the q-axis and the teeth 4 of the stator 2 is the gap length on the d-axis side. It is set to be greater than g1. That is, the recess 11 on the inner circumference of the rotor 3 has a portion with the shortest gap length g1 with respect to the teeth 4 of the stator 2 and a portion with a longer gap length g2 than g1. . Further, as shown in FIG. 2, the recess 11 includes two straight portions (11b, 11c) parallel to the length direction of the permanent magnet 14 in the circumferential direction, and each end of the straight portions on the inner peripheral side of the rotor. and a curved portion (11a) connecting Thus, the inner peripheral portion of the rotor 3 is constructed.

さらに、凹部11において、隣合う永久磁石14の間に回転方向に沿うように位置する内周側の曲線部11aと、その内周側の曲線部11aの回転方向の側端部から回転方向側に広がるように位置する略直線状の回転方向側の直線部11bと、内周側の曲線部11aの反回転方向側の端部から反回転方向側に広がるように位置する略直線状の反回転方向側の直線部11cとが接続する。すなわち、凹部11の曲線部11aの中央部と回転中心Oとの距離が、永久磁石14と回転中心Oとの距離よりも長い。これにより、q軸磁束が低減される。なお、ここでは時計周りを回転方向として説明したが、反時計周りに回転する回転子3であっても構わない。このような凹部11と前述した切欠部17により、永久磁石14の磁束をd軸近傍に集めることができる。 Further, in the concave portion 11, the curved portion 11a on the inner peripheral side positioned along the rotation direction between the adjacent permanent magnets 14, and the curved portion 11a on the inner peripheral side from the side end in the rotation direction to the rotation direction side. A substantially linear straight portion 11b on the side of the rotation direction that spreads to the outside, and a substantially straight straight portion 11b that spreads in the opposite direction from the end of the curved portion 11a on the inner peripheral side on the side opposite to the rotation direction. It connects with the linear portion 11c on the rotational direction side. That is, the distance between the central portion of the curved portion 11a of the concave portion 11 and the rotation center O is longer than the distance between the permanent magnet 14 and the rotation center O. This reduces the q-axis magnetic flux. In addition, although clockwise rotation is explained here, the rotor 3 may rotate counterclockwise. The magnetic flux of the permanent magnet 14 can be concentrated in the vicinity of the d-axis by the concave portion 11 and the notch portion 17 described above.

なお、本実施例においては、凹部11を永久磁石14の周方向の長さ方向と平行な二つの直線部(11b、11c)と、各直線部の回転子内周側の端部を結ぶ曲線部とで構成するが、これに限定されず、凹部11の内周側から外周側に向かうにつれて左右に広がる形状であればよい。 In this embodiment, the concave portion 11 is formed by two linear portions (11b, 11c) parallel to the circumferential length direction of the permanent magnet 14 and curved lines connecting the ends of the linear portions on the rotor inner peripheral side. However, it is not limited to this, and any shape that expands to the left and right from the inner peripheral side of the recess 11 toward the outer peripheral side may be used.

上述したように、回転子3の一つの磁極を構成する永久磁石14の内周側磁極面の端部間の角度θp1と、凹部11の二つの直線部11b、11cの回転子内周側の各端部間の角度θp2とを、0.18≦θp2/θp1≦0.5となる様に設定し、永久磁石挿入部13(永久磁石14)の側面において、回転子3を軸方向に貫通する切欠部17を形成することにより、q軸の磁気抵抗を増やすことが可能となる。このため、図4に示すように、電圧(V1’)と電流(I1’)の位相差、ならびに主磁束Φ1と永久磁石の磁束Φmの位相差が低減される。これにより、高速域において、高トルクが得られる。また、永久磁石式回転電機のインダクタンスが大きい場合、電機子反作用の影響による力率低下を抑制することができる。その結果、トルクの低下を抑制しつつ、永久磁石式回転電機の小形・高効率化が可能となる。 As described above, the angle θp1 between the ends of the inner peripheral magnetic pole faces of the permanent magnets 14 constituting one magnetic pole of the rotor 3 and the angle θp1 between the two linear portions 11b and 11c of the recess 11 on the inner peripheral side of the rotor are The angle θp2 between the ends is set so that 0.18≦θp2/θp1≦0.5, and the side surface of the permanent magnet insertion portion 13 (permanent magnet 14) penetrates the rotor 3 in the axial direction. By forming the cutout portion 17 for increasing the magnetic resistance of the q-axis. Therefore, as shown in FIG. 4, the phase difference between the voltage (V1') and the current (I1') and the phase difference between the main magnetic flux Φ1 and the permanent magnet magnetic flux Φm are reduced. As a result, high torque can be obtained in the high speed range. In addition, when the inductance of the permanent magnet type rotating electric machine is large, it is possible to suppress the reduction in power factor due to the influence of the armature reaction. As a result, it is possible to make the permanent magnet type rotary electric machine smaller and more efficient while suppressing a decrease in torque.

図5は、本実施例1の永久磁石式回転電機のトルク特性(実線)を示す。縦軸および横軸は、それぞれトルクおよび電機子電流である。ただし、定格電流を1P.U.とし、また、定格電流を流した際での本実施例1のトルク(高速域のトルク)を1P.U.としている。なお、比較例として従来発明による永久磁石式回転電機のトルク特性を破線で示す。図5に示すように、本実施例1の永久磁石式回転電機のトルクは、従来発明による比較例よりも大きくなり、特に高速域において大きくなっている。 FIG. 5 shows torque characteristics (solid line) of the permanent magnet type rotating electric machine of the first embodiment. The vertical and horizontal axes are torque and armature current, respectively. However, if the rated current is 1P. U.S.A. and 1P. U.S.A. and As a comparative example, a dashed line indicates the torque characteristics of a conventional permanent magnet type rotary electric machine. As shown in FIG. 5, the torque of the permanent magnet type rotary electric machine of the first embodiment is larger than that of the comparative example according to the conventional invention, especially in the high speed range.

本実施例1によれば、隣合う永久磁石挿入部13同士の間(永久磁石14の極間)において、回転子3の内周面から径方向外側に向かって凹んだ凹部11が設け、この凹部11をq軸上に位置させているので、電機子反作用の影響による力率低下が抑制され、高速域でのトルク低下を抑制することができる。このため、永久磁石式回転電機の高効率化や小型化が可能になる。 According to the first embodiment, the recesses 11 that are recessed radially outward from the inner peripheral surface of the rotor 3 are provided between the adjacent permanent magnet inserting portions 13 (between the poles of the permanent magnets 14). Since the concave portion 11 is positioned on the q-axis, power factor reduction due to armature reaction is suppressed, and torque reduction in the high speed region can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the efficiency and reduce the size of the permanent magnet type rotating electric machine.

また、本実施例1によれば、隣合う永久磁石挿入部13同士の間(永久磁石14の極間)において、永久磁石挿入部13とは隔離されて形成された切欠部17を設け、この切切欠部17をq軸上に位置させているので、電機子反作用の影響による力率低下が抑制され、高速域でのトルク低下を抑制することができる。このため、永久磁石式回転電機の高効率化や小型化が可能になる。 Further, according to the first embodiment, the cutout portion 17 formed separately from the permanent magnet insertion portion 13 is provided between the adjacent permanent magnet insertion portions 13 (between the poles of the permanent magnets 14). Since the notch portion 17 is positioned on the q-axis, a decrease in power factor due to the influence of the armature reaction is suppressed, and a decrease in torque in the high speed range can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the efficiency and reduce the size of the permanent magnet type rotating electric machine.

また、本実施例1によれば、d軸上にリベット挿入部16を位置させるとともに、複数のリベット挿入部16の中心線をd軸上からずらして配置しているので、電機子反作用の影響による力率低下が抑制され、高速域でのトルク低下を抑制することができる。このため、永久磁石式回転電機の高効率化や小型化が可能になる。 Further, according to the first embodiment, since the rivet insertion portion 16 is positioned on the d-axis and the center lines of the plurality of rivet insertion portions 16 are shifted from the d-axis, the influence of the armature reaction This suppresses the reduction in power factor due to this, and suppresses the reduction in torque in the high-speed range. Therefore, it is possible to improve the efficiency and reduce the size of the permanent magnet type rotating electric machine.

以上説明した本実施例1では、回転子3に凹部11及び切欠部17の両方を設けているが、凹部11あるいは切欠部17の何れか一方を設けるようにしても良い。 In the first embodiment described above, both the recess 11 and the notch 17 are provided in the rotor 3, but either the recess 11 or the notch 17 may be provided.

図6は、本発明の実施例2に係る永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状の断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the shape of the rotor core of the permanent magnet type rotating electric machine according to the second embodiment of the present invention.

図6において、図2と参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。以下、主に、実施例1とは異なる点について説明する。 In FIG. 6, those having the same reference numbers as those in FIG. 2 indicate the same components or components having similar functions. Hereinafter, points different from the first embodiment will be mainly described.

本実施例2は、実施例1(図2)と異なり、回転子3の磁極一極あたり2枚の永久磁石を備えている。実施例1のように永久磁石を用いる場合、渦電流による熱損失が問題となる。特に、高回転を行う場合、磁石に加わる変動磁場の周波数や変動幅も増加し、それに伴い熱損失も増加する。この渦電流のよる発熱損失を低減するために、本実施例では永久磁石挿入部13に埋設される永久磁石14を分割して配置している(14a、14b)。分割された永久磁石14a、14bは個々の磁石に鎖交する磁束が減少する。そのため分割された個々の永久磁石14a、14bの渦電流密度が減少し、総量としての渦電流損失が減少する。 Unlike the first embodiment (FIG. 2), the second embodiment has two permanent magnets per magnetic pole of the rotor 3 . When permanent magnets are used as in the first embodiment, heat loss due to eddy currents becomes a problem. In particular, when rotating at a high speed, the frequency and fluctuation width of the fluctuating magnetic field applied to the magnets also increase, resulting in an increase in heat loss. In order to reduce the heat loss due to this eddy current, in this embodiment, the permanent magnets 14 embedded in the permanent magnet insertion portion 13 are divided (14a, 14b). The divided permanent magnets 14a and 14b reduce the magnetic flux interlinking each magnet. Therefore, the eddy current densities of the divided individual permanent magnets 14a and 14b are reduced, and the total amount of eddy current loss is reduced.

本実施例2によれば、永久磁石挿入部13に埋設される永久磁石14(14a、14b)を分割して配置しているので、渦電流による損失を低減することができる。 According to the second embodiment, since the permanent magnets 14 (14a, 14b) embedded in the permanent magnet insertion portion 13 are divided and arranged, the loss due to eddy current can be reduced.

また、本実施例2によれば、隣合う永久磁石挿入部13同士の間(永久磁石14の極間)において、回転子3の内周面から径方向外側に向かって凹んだ凹部11が設け、この凹部11をq軸上に位置させているので、電機子反作用の影響による力率低下が抑制され、高速域でのトルク低下を抑制することができる。 Further, according to the second embodiment, recesses 11 that are recessed radially outward from the inner peripheral surface of the rotor 3 are provided between the adjacent permanent magnet inserting portions 13 (between the poles of the permanent magnets 14). Since the concave portion 11 is positioned on the q-axis, the power factor drop due to the armature reaction is suppressed, and the torque drop in the high speed region can be suppressed.

また、本実施例2によれば、隣合う永久磁石挿入部13同士の間(永久磁石14の極間)において、永久磁石挿入部13とは隔離されて形成された切欠部17を設け、この切欠部17をq軸上に位置させているので、電機子反作用の影響による力率低下が抑制され、高速域でのトルク低下を抑制することができる。このため、永久磁石式回転電機の高効率化や小型化が可能になる。 Further, according to the second embodiment, the notch portion 17 is provided between the adjacent permanent magnet insertion portions 13 (between the poles of the permanent magnets 14) so as to be separated from the permanent magnet insertion portions 13. Since the cutout portion 17 is positioned on the q-axis, a decrease in power factor due to the influence of the armature reaction can be suppressed, and a decrease in torque in the high speed range can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the efficiency and reduce the size of the permanent magnet type rotating electric machine.

また、本実施例2によれば、実施例1と同様、d軸上にリベット挿入部16を位置させるとともに、複数のリベット挿入部16の中心線をd軸上からずらして配置しているので、電機子反作用の影響による力率低下が抑制され、高速域でのトルク低下を抑制することができる。このため、永久磁石式回転電機の高効率化や小型化が可能になる。 Further, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the rivet insertion portions 16 are positioned on the d-axis, and the center lines of the plurality of rivet insertion portions 16 are shifted from the d-axis. , the reduction in power factor due to the influence of the armature reaction is suppressed, and the torque reduction in the high speed range can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the efficiency and reduce the size of the permanent magnet type rotating electric machine.

このように永久磁石14を分割して配置した回転子構造においても電機子反作用の影響による力率低下を改善することができ、トルクの低下を抑制し、小形・高効率にできることはいうまでもない。 Even in the rotor structure in which the permanent magnets 14 are divided and arranged in this way, it is possible to improve the reduction in power factor due to the influence of the armature reaction, to suppress the reduction in torque, and to make the rotor compact and highly efficient. do not have.

以上説明した本実施例2では、回転子3に凹部11及び切欠部17の両方を設けているが、凹部11あるいは切欠部17の何れか一方を設けるようにしても良い。 In the second embodiment described above, both the recess 11 and the notch 17 are provided in the rotor 3, but either the recess 11 or the notch 17 may be provided.

図7は、本発明の実施例2に係る永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状の断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view of the shape of the rotor core of the permanent magnet type rotating electric machine according to Embodiment 2 of the present invention.

図7において、図2と参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。以下、主に、実施例1とは異なる点について説明する。 In FIG. 7, those having the same reference numbers as those in FIG. 2 indicate the same components or components having similar functions. Hereinafter, points different from the first embodiment will be mainly described.

本実施例3は、実施例1(図2)と異なり、複数のリベット挿入部16の中心線をd軸上と同じとし、且つN極またはS極のみに配置している。従来技術のようにリベット挿入部16を用いる場合、永久磁石14と同じ数だけ必要となりコストが問題となる。そのため、本実施例ではリベット挿入部16をN極(またはS極)毎に配置している。 In the third embodiment, unlike the first embodiment (FIG. 2), the center lines of the plurality of rivet insertion portions 16 are the same as the d-axis, and are arranged only at the north pole or the south pole. If the rivet inserts 16 are used as in the prior art, the same number as the permanent magnets 14 are required, resulting in a cost problem. Therefore, in this embodiment, the rivet insertion portion 16 is arranged for each N pole (or S pole).

本実施例3によれば、リベット挿入部16による永久磁石の磁束分布の歪む度合い(箇所)が減るため、電機子反作用の影響による力率低下が抑制され、高速域でのトルク低下を抑制することができる。このため、永久磁石式回転電機の高効率化や小型化が可能になる。 According to the third embodiment, the distorted degree (location) of the magnetic flux distribution of the permanent magnet due to the rivet insertion portion 16 is reduced, so that the power factor reduction due to the influence of the armature reaction is suppressed, and the torque drop in the high speed range is suppressed. be able to. Therefore, it is possible to improve the efficiency and reduce the size of the permanent magnet type rotating electric machine.

また、本実施例3によれば、隣合う永久磁石挿入部13同士の間(永久磁石14の極間)において、回転子3の内周面から径方向外側に向かって凹んだ凹部11が設け、この凹部11をq軸上に位置させているので、電機子反作用の影響による力率低下が抑制され、高速域でのトルク低下を抑制することができる。 Further, according to the third embodiment, recesses 11 that are recessed radially outward from the inner peripheral surface of the rotor 3 are provided between the adjacent permanent magnet insertion portions 13 (between the poles of the permanent magnets 14). Since the concave portion 11 is positioned on the q-axis, the power factor drop due to the armature reaction is suppressed, and the torque drop in the high speed region can be suppressed.

また、本実施例3によれば、隣合う永久磁石挿入部13同士の間(永久磁石14の極間)において、永久磁石挿入部13とは隔離されて形成された切欠部17を設け、この切切欠部17をq軸上に位置させているので、電機子反作用の影響による力率低下が抑制され、高速域でのトルク低下を抑制することができる。このため、永久磁石式回転電機の高効率化や小型化が可能になる。 Further, according to the third embodiment, the notch portion 17 is provided between the adjacent permanent magnet insertion portions 13 (between the poles of the permanent magnets 14) so as to be separated from the permanent magnet insertion portions 13. Since the notch portion 17 is positioned on the q-axis, a decrease in power factor due to the influence of the armature reaction is suppressed, and a decrease in torque in the high speed range can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the efficiency and reduce the size of the permanent magnet type rotating electric machine.

このようにリベット挿入部16を配置した回転子構造においても電機子反作用の影響による力率低下を改善することができ、トルクの低下を抑制し、小形・高効率にできることはいうまでもない。 It goes without saying that even in the rotor structure in which the rivet inserting portions 16 are arranged in this way, the reduction in power factor due to the influence of the armature reaction can be improved, the reduction in torque can be suppressed, and the size and efficiency can be reduced.

以上説明した本実施例3では、回転子3に凹部11及び切欠部17の両方を設けているが、凹部11あるいは切欠部17の何れか一方を設けるようにしても良い。 In the third embodiment described above, both the recess 11 and the notch 17 are provided in the rotor 3, but either the recess 11 or the notch 17 may be provided.

図8は、本発明の実施例4に係る永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状の断面図である。 Embodiment 4 FIG. 8 is a cross-sectional view of a rotor core shape of a permanent magnet type rotating electric machine according to Embodiment 4 of the present invention.

図8において、図2と参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。以下、主に、実施例1とは異なる点について説明する。 In FIG. 8, those having the same reference numbers as those in FIG. 2 indicate the same components or components having similar functions. Hereinafter, points different from the first embodiment will be mainly described.

図8において、回転子3の回転中心Oと永久磁石14の周方向角部14a(外周側の角部)とを結ぶ線(図の破線)をL1とする。本実施例4は、実施例1(図2)と異なり、複数のリベット挿入部16の中心線を回転子3の回転中心Oと永久磁石14の周方向角部とを結ぶ線L1と一致するように配置させた。 In FIG. 8, the line (broken line in the figure) connecting the rotation center O of the rotor 3 and the circumferential corner portion 14a (the corner portion on the outer peripheral side) of the permanent magnet 14 is L1. In the fourth embodiment, unlike the first embodiment (FIG. 2), the center lines of the plurality of rivet insertion portions 16 are aligned with the line L1 connecting the rotation center O of the rotor 3 and the circumferential corners of the permanent magnets 14. placed like this.

本実施例4によれば、リベット挿入部16による永久磁石の磁束分布の歪む度合い(箇所)が減るため、電機子反作用の影響による力率低下が抑制され、高速域でのトルク低下を抑制することができる。このため、永久磁石式回転電機の高効率化や小型化が可能になる。 According to the fourth embodiment, the distorted degree (location) of the magnetic flux distribution of the permanent magnet due to the rivet insertion portion 16 is reduced, so the power factor reduction due to the armature reaction is suppressed, and the torque drop in the high speed range is suppressed. be able to. Therefore, it is possible to improve the efficiency and reduce the size of the permanent magnet type rotating electric machine.

リベット挿入部16の位置は、永久磁石式回転電機の仕様に合わせ、適宜設定すれば良い。先の実施例1を考慮した場合、以下の範囲に設定すると良い。すなわち、複数のリベット挿入部16は、d軸上であって複数のリベット挿入部16の中心線がd軸上からずれた位置と、複数のリベット挿入部の中心線が回転子3の回転中心Oと永久磁石14の周方向角部14aとを結ぶ線と一致する位置との範囲内になるように配置する。 The position of the rivet inserting portion 16 may be appropriately set according to the specifications of the permanent magnet type rotary electric machine. Considering the first embodiment, the following range should be set. That is, the plurality of rivet insertion portions 16 are positioned on the d-axis such that the center lines of the plurality of rivet insertion portions 16 are deviated from the d-axis, and the center lines of the plurality of rivet insertion portions are the rotation center of the rotor 3. It is arranged so as to be within the range of the position coinciding with the line connecting O and the circumferential corner portion 14 a of the permanent magnet 14 .

次に実施例1から実施例4の永久磁石式回転電機をスクロール圧縮機に適用して例について、図9を用いて説明する。図9は、本発明の実施例5に係る圧縮機の断面図である。 Next, an example in which the permanent magnet type rotary electric machines of Embodiments 1 to 4 are applied to a scroll compressor will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of a compressor according to Embodiment 5 of the present invention.

図9において、円筒状の圧縮容器69内には、固定スクロール部材60の端板61に直立する渦巻状ラップ62と、旋回スクロール部材63の端板64に直立する渦巻状ラップ65とが互いに噛み合う圧縮機構を備え、永久磁石式回転電機により旋回スクロール部材63がクランク軸72を介して旋回運動することによって圧縮動作が行われる。この永久磁石式回転電機として、本発明の実施例1ないし実施例4の何れかが適用される。 9, in a cylindrical compression container 69, a spiral wrap 62 standing upright on the end plate 61 of the fixed scroll member 60 and a spiral wrap 65 standing upright on the end plate 64 of the orbiting scroll member 63 are engaged with each other. A compression mechanism is provided, and a compression operation is performed by orbiting the orbiting scroll member 63 via a crankshaft 72 by means of a permanent magnet type rotating electric machine. Any one of the first to fourth embodiments of the present invention is applied as this permanent magnet type rotating electric machine.

また、固定スクロール部材60および旋回スクロール部材63によって形成される圧縮室66a~66bのうち、最も外径側に位置している圧縮室は、旋回運動に伴って固定スクロール部材60、旋回スクロール部材63の中心に向かって移動し、容積が次第に縮小する。圧縮室66a、66bが固定スクロール部材60、旋回スクロール部材63の中心近傍に達すると、両圧縮室内の作動流体である圧縮ガスは圧縮室66と連通した吐出口67から吐出される。吐出された圧縮ガスは固定スクロール部材60およびフレーム68に設けられたガス通路(図示せず)を通ってフレーム68下部の圧縮容器69内に至り、圧縮容器69の側壁に設けられ、吐出パイプ70から圧縮機外に排出される。 Further, of the compression chambers 66a to 66b formed by the fixed scroll member 60 and the orbiting scroll member 63, the compression chamber located on the outermost diameter side moves between the fixed scroll member 60 and the orbiting scroll member 63 as the orbiting motion proceeds. moving toward the center of the , gradually shrinking in volume. When the compression chambers 66 a and 66 b reach near the center of the fixed scroll member 60 and orbiting scroll member 63 , the compressed gas, which is the working fluid in both compression chambers, is discharged from a discharge port 67 communicating with the compression chamber 66 . The discharged compressed gas passes through a gas passage (not shown) provided in the fixed scroll member 60 and the frame 68, reaches the compression vessel 69 below the frame 68, is provided on the side wall of the compression vessel 69, and flows through the discharge pipe 70. is discharged out of the compressor.

また、圧縮機を駆動する永久磁石式回転電機は、別置のインバータ(図示せず)によって制御され、圧縮動作に適した回転速度で回転する。ここで、永久磁石式回転電機は固定子2と回転子3から構成され、クランク軸72は、実施例1ないし実施例4の何れかにおけるシャフト孔15に取付けられる。永久磁石式回転電機によってクランク軸72が回転すると、旋回スクロール部材63は、自転せずに、クランク軸72の上部における所定の偏心量を半径とする旋回公転運動を行う。クランク軸72の内部には、油孔74が設けられ、クランク軸72の回転に伴って圧縮容器69の下部にある油溜め部73の潤滑油が油孔74を介してすべり軸受75へ供給される。このような圧縮機に、上述の実施例1ないし実施例4の何れかの永久磁石式回転電機を適用することより、圧縮機の効率向上が図られ、省エネ化が可能となる。 A permanent-magnet rotating electrical machine that drives the compressor is controlled by a separate inverter (not shown) and rotates at a rotational speed suitable for compression operation. Here, the permanent magnet type rotary electric machine is composed of the stator 2 and the rotor 3, and the crankshaft 72 is attached to the shaft hole 15 in any one of the first to fourth embodiments. When the crankshaft 72 is rotated by the permanent magnet type rotating electric machine, the orbiting scroll member 63 performs orbital motion with a radius of a predetermined eccentricity above the crankshaft 72 without rotating on its own axis. An oil hole 74 is provided inside the crankshaft 72, and as the crankshaft 72 rotates, the lubricating oil in the oil reservoir 73 below the compression vessel 69 is supplied to the slide bearing 75 through the oil hole 74. be. By applying the permanent magnet type rotary electric machine according to any one of the first to fourth embodiments to such a compressor, the efficiency of the compressor can be improved and energy saving can be achieved.

ところで、現在の家庭用および業務用のエアコンでは、圧縮容器69内にR410A冷媒が封入されているものが多く、永久磁石式回転電機の周囲温度は80℃以上となることが多い。今後、地球温暖化係数がより小さいR32冷媒の採用が進むと永久磁石式回転電機の周囲温度はさらに上昇する。永久磁石14、特にネオジム磁石は、高温になると残留磁束密度が低下し、同一出力を確保するために電機子電流が増加することから、前述の本発明の実施例1ないし実施例4の何れかの永久磁石式回転電機を適用することで、効率低下を抑えることができる。 By the way, many of the current home and commercial air conditioners have R410A refrigerant sealed in the compression vessel 69, and the ambient temperature of the permanent magnet type rotating electric machine is often 80° C. or higher. In the future, if the use of R32 refrigerant, which has a smaller global warming potential, is promoted, the ambient temperature of the permanent magnet type rotating electric machine will further rise. When the temperature of the permanent magnet 14, especially the neodymium magnet, becomes high, the residual magnetic flux density decreases and the armature current increases to ensure the same output. Efficiency reduction can be suppressed by applying the permanent magnet type rotating electric machine.

本実施例5では、スクロール圧縮機に前述の実施例1ないし実施例4の何れかの永久磁石式回転電機を適用する例を説明したが、本実施例5を提供するにあたり、冷媒の種類が制限されるものではない。また、圧縮機の種類として、本実施例5ではスクロール圧縮機の例で説明したが、ロ-タリ圧縮機、レシプロ圧縮機などの他の圧縮機構を有する圧縮機に適用することも可能である。 In the fifth embodiment, an example in which the permanent magnet type rotary electric machine according to any one of the first to fourth embodiments is applied to the scroll compressor has been described. It is not limited. As for the type of compressor, the example of the scroll compressor was explained in the fifth embodiment, but it is also possible to apply to compressors having other compression mechanisms such as rotary compressors and reciprocating compressors. .

本実施例5によれば、小形・高効率な永久磁石式回転電機を適用することにより、省エネ化が可能な圧縮機を実現できる。また、実施例1ないし実施例4の何れかの永久磁石式回転電機を適用することにより、圧縮機の高速運転が可能になるなど、運転範囲を広げることができる。 According to the fifth embodiment, it is possible to realize a compressor capable of saving energy by applying a small and highly efficient permanent magnet type rotating electric machine. Further, by applying the permanent magnet type rotary electric machine according to any one of the first to fourth embodiments, the operating range can be widened, such as enabling high-speed operation of the compressor.

さらに、HeやR32などの冷媒においては、R22、R407C、R410Aなどの冷媒と比べて、圧縮機における隙間からの漏れが大きく、特に低速運転時には、循環量に対する漏れの比率が大きくなるため、効率が低下する。低循環量(低速運転)時の効率向上のためには、圧縮機構部を小形化し、同じ循環量を得るために回転数を上げることで、漏れ損失を低減させることが有効である。さらに、最大循環量を確保するために最大回転数も上げることが好ましい。これに対し、上述の実施例1ないし実施例4の何れかの永久磁石式回転電機1を圧縮機に適用することで、最大トルクおよび最大回転数を大きくすることが可能となり、かつ高速域での損失低減が可能となるため、HeやR32等の冷媒を用いる際に効率を向上することができる。 Furthermore, in refrigerants such as He and R32, compared to refrigerants such as R22, R407C, and R410A, leakage from the gaps in the compressor is large, and especially at low speed operation, the ratio of leakage to the circulation amount is large. decreases. In order to improve efficiency at low circulation rate (low speed operation), it is effective to reduce leakage loss by downsizing the compression mechanism and increasing the rotation speed to obtain the same circulation rate. Furthermore, it is preferable to increase the maximum number of revolutions in order to secure the maximum circulation amount. In contrast, by applying the permanent magnet type rotary electric machine 1 of any one of the first to fourth embodiments to a compressor, it becomes possible to increase the maximum torque and the maximum number of rotations, and at the high speed range, can be reduced, the efficiency can be improved when a refrigerant such as He or R32 is used.

上述のように、実施例1ないし実施例4の何れかの永久磁石式回転電機を圧縮機に適用することにより、圧縮機の効率を向上することができる。 As described above, the efficiency of the compressor can be improved by applying the permanent magnet type rotating electric machine according to any one of the first to fourth embodiments to the compressor.

なお、本発明は前述した実施例1~5に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。前述した実施例1~5は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明を実現するにあたり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例1~5の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to Examples 1 to 5 described above, and includes various modifications. The above-described Examples 1 to 5 have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and in realizing the present invention, the present invention is not necessarily limited to those having all the described configurations. Moreover, it is possible to add, delete, or replace part of the configurations of the first to fifth embodiments with other configurations.

1…永久磁石式回転電機
2…固定子
3…回転子
4…ティース
5…コアバック
6…固定子鉄心
7…スロット
8a、8b、8c…電機子巻線
11…凹部
12…回転子鉄心
13…永久磁石挿入部
14…永久磁石
15…シャフト孔
16…リベット挿入部
17…切欠部
60…固定スクロール部材
61、64…端板
62、65…渦巻状ラップ
63…旋回スクロール部材
66a、66b…圧縮室
67…吐出口
68…フレーム
69…圧縮容器
70…吐出パイプ
72…クランク軸
73…油溜め部
74…油孔
75…すべり軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Permanent-magnet-type rotary electric machine 2... Stator 3... Rotor 4... Teeth 5... Core-back 6... Stator core 7... Slots 8a, 8b, 8c... Armature winding 11... Recess 12... Rotor core 13... Permanent magnet insertion portion 14 Permanent magnet 15 Shaft hole 16 Rivet insertion portion 17 Notch 60 Fixed scroll members 61, 64 End plates 62, 65 Spiral wrap 63 Orbiting scroll members 66a, 66b Compression chamber 67... Discharge port 68... Frame 69... Compression vessel 70... Discharge pipe 72... Crank shaft 73... Oil reservoir 74... Oil hole 75... Slide bearing

Claims (12)

固定子と、前記固定子の外周側に回転可能に配置された回転子とを有し、
前記固定子は中心から径方向外側に向かって放射状に設けられた複数のティースと、前記複数のティースに巻装された電機子巻線とを有し、
前記回転子には、前記回転子の周方向に延び、かつ軸方向に貫通して形成された複数の永久磁石挿入部と、前記永久磁石挿入部に挿入される板状の複数の永久磁石とを有する永久磁石式回転電機において、
前記回転子には、前記回転子の軸方向に貫通して形成された複数のリベット挿入部と、前記複数のリベット挿入部に挿入される円筒状の複数のリベットを備え、
前記回転子の回転中心と前記永久磁石の周方向中央部とを結ぶ線をd軸とし、前記d軸と電気角で直交する軸をq軸としたとき、前記複数のリベット挿入部を前記d軸上に位置させるとともに、前記複数のリベット挿入部の中心線を前記回転子の回転方向に対して、前記d軸上から進み側にずらして配置したことを特徴とする永久磁石式回転電機。
Having a stator and a rotor rotatably arranged on the outer peripheral side of the stator,
The stator has a plurality of teeth radially provided radially outward from the center, and an armature winding wound around the plurality of teeth,
The rotor includes a plurality of permanent magnet insertion portions extending in a circumferential direction of the rotor and axially penetrating the rotor, and a plurality of plate-like permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portions. In a permanent magnet type rotating electric machine having
The rotor includes a plurality of rivet insertion portions formed through the rotor in the axial direction, and a plurality of cylindrical rivets inserted into the plurality of rivet insertion portions,
Assuming that the line connecting the rotation center of the rotor and the circumferential center of the permanent magnet is the d-axis, and the axis orthogonal to the d-axis at an electrical angle is the q-axis, the plurality of rivet insertion portions are the d A permanent magnet type electric rotating machine, wherein the rivet insertion portions are positioned on the axis, and the center lines of the plurality of rivet insertion portions are shifted from the d-axis toward the leading side with respect to the rotation direction of the rotor .
固定子と、前記固定子の外周側に回転可能に配置された回転子とを有し、
前記固定子は中心から径方向外側に向かって放射状に設けられた複数のティースと、前記複数のティースに巻装された電機子巻線とを有し、
前記回転子には、前記回転子の周方向に延び、かつ軸方向に貫通して形成された複数の永久磁石挿入部と、前記永久磁石挿入部に挿入される板状の複数の永久磁石とを有する永久磁石式回転電機において、
前記回転子には、前記回転子の軸方向に貫通して形成された複数のリベット挿入部と、前記複数のリベット挿入部に挿入される円筒状の複数のリベットを備え、
前記回転子の回転中心と前記永久磁石の周方向中央部とを結ぶ線をd軸とし、前記d軸と電気角で直交する軸をq軸としたとき、前記複数のリベット挿入部は、前記d軸上であって前記複数のリベット挿入部の中心線が前記回転子の回転方向に対して、前記d軸上から進み側にずれた位置と、前記複数のリベット挿入部の中心線が前記回転子の回転中心と前記永久磁石の周方向角部とを結ぶ線と一致する位置との範囲内になるように配置したことを特徴とする永久磁石式回転電機。
Having a stator and a rotor rotatably arranged on the outer peripheral side of the stator,
The stator has a plurality of teeth radially provided radially outward from the center, and an armature winding wound around the plurality of teeth,
The rotor includes a plurality of permanent magnet insertion portions extending in a circumferential direction of the rotor and axially penetrating the rotor, and a plurality of plate-like permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portions. In a permanent magnet type rotating electric machine having
The rotor includes a plurality of rivet insertion portions formed through the rotor in the axial direction, and a plurality of cylindrical rivets inserted into the plurality of rivet insertion portions,
When a line connecting the rotation center of the rotor and the circumferential center of the permanent magnet is defined as a d-axis, and an axis orthogonal to the d-axis at an electrical angle is defined as a q-axis, the plurality of rivet insertion portions A position on the d-axis where the center lines of the plurality of rivet insertion portions are deviated from the d-axis toward the advancing side with respect to the rotation direction of the rotor, and the center lines of the plurality of rivet insertion portions A permanent magnet type electric rotating machine, wherein the permanent magnet rotating electric machine is arranged so as to be within a range of a position coinciding with a line connecting a rotation center of a rotor and a circumferential corner of the permanent magnet.
請求項1又は2において、
前記回転子には、前記回転子の周方向に隣合う前記永久磁石挿入部同士の間であって、
前記回転子の内周面から径方向外側に向かって凹んだ凹部を形成し、前記凹部を前記q軸上に位置させたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
In claim 1 or 2,
Between the permanent magnet insertion portions adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor,
A permanent-magnet rotating electric machine, wherein a concave portion is formed radially outward from the inner peripheral surface of the rotor, and the concave portion is positioned on the q-axis.
請求項1又は2において、
前記回転子には、前記回転子の周方向に隣合う前記永久磁石挿入部同士の間であって、
前記永久磁石挿入部とは隔離されて形成された切欠部を備え、前記切欠部を前記q軸上に位置させたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
In claim 1 or 2,
Between the permanent magnet insertion portions adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor,
A permanent magnet rotating electric machine, comprising a notch formed separately from the permanent magnet inserting portion, the notch being positioned on the q-axis.
請求項3において、
前記凹部は、前記回転子の周方向に隣合う前記永久磁石挿入部の周方向にそれぞれ形成された二つ直線部と、前記二つの直線部の間に形成された曲線部から構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
In claim 3,
The concave portion is composed of two linear portions respectively formed in the circumferential direction of the permanent magnet insertion portions adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor, and a curved portion formed between the two linear portions. A permanent magnet type rotary electric machine characterized by:
請求項5において、
前記永久磁石の内周側の磁極面の端部間の角度θp1とし、前記二つの直線部の回転子内周側の端部間の角度θp2とした時、θp2/θp1≦0.5となる関係を有することを特徴とする永久磁石式回転電機。
In claim 5,
When the angle θp1 between the ends of the magnetic pole faces on the inner circumference side of the permanent magnet and the angle θp2 between the ends on the inner circumference side of the rotor of the two linear portions are set, θp2/θp1≦0.5. A permanent magnet type rotary electric machine characterized by having a relationship.
請求項5又は6において、
前記凹部は、前記二つの直線部の間隔が前記回転子の外周側から前記回転子の内周側へ向かって広がっていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
In claim 5 or 6,
A permanent-magnet rotating electrical machine, wherein the recess has a gap between the two linear portions that widens from an outer peripheral side of the rotor toward an inner peripheral side of the rotor.
請求項1又は2において、
前記永久磁石挿入部に挿入される前記永久磁石は分割して埋設されたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
In claim 1 or 2,
A permanent magnet rotating electric machine, wherein the permanent magnets inserted into the permanent magnet inserting portion are divided and embedded.
作動流体である気体の容積を縮小する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する永久磁石式回転電機とを備える圧縮機において、
前記永久磁石式回転電機は、
固定子と、前記固定子の外周側に回転可能に配置された回転子とを有し、
前記固定子は中心から径方向外側に向かって放射状に設けられた複数のティースと、前記複数のティースに巻装された電機子巻線とを有し、
前記回転子には、前記回転子の周方向に延び、かつ軸方向に貫通して形成された複数の永久磁石挿入部と、前記永久磁石挿入部に挿入される板状の複数の永久磁石とを有し、
前記回転子には、前記回転子の軸方向に貫通して形成された複数のリベット挿入部と、前記複数のリベット挿入部に挿入される円筒状の複数のリベットを備え、
前記回転子の回転中心と前記永久磁石の周方向中央部とを結ぶ線をd軸とし、前記d軸と電気角で直交する軸をq軸としたとき、前記複数のリベット挿入部を前記d軸上に位置させるとともに、前記複数のリベット挿入部の中心線を前記回転子の回転方向に対して、前記d軸上から進み側にずらして配置したことを特徴とする圧縮機。
A compressor comprising a compression mechanism for reducing the volume of gas, which is a working fluid, and a permanent magnet type rotating electric machine for driving the compression mechanism,
The permanent magnet type rotary electric machine,
Having a stator and a rotor rotatably arranged on the outer peripheral side of the stator,
The stator has a plurality of teeth radially provided radially outward from the center, and an armature winding wound around the plurality of teeth,
The rotor includes a plurality of permanent magnet insertion portions extending in a circumferential direction of the rotor and axially penetrating the rotor, and a plurality of plate-like permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portions. has
The rotor includes a plurality of rivet insertion portions formed through the rotor in the axial direction, and a plurality of cylindrical rivets inserted into the plurality of rivet insertion portions,
Assuming that the line connecting the rotation center of the rotor and the circumferential center of the permanent magnet is the d-axis, and the axis orthogonal to the d-axis at an electrical angle is the q-axis, the plurality of rivet insertion portions are the d A compressor, wherein the compressor is positioned on the axis, and the center lines of the plurality of rivet insertion portions are shifted from the d-axis toward the advance side with respect to the rotational direction of the rotor .
作動流体である気体の容積を縮小する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する永久磁石式回転電機とを備える圧縮機において、
前記永久磁石式回転電機は、
固定子と、前記固定子の外周側に回転可能に配置された回転子とを有し、
前記固定子は中心から径方向外側に向かって放射状に設けられた複数のティースと、前記複数のティースに巻装された電機子巻線とを有し、
前記回転子には、前記回転子の周方向に延び、かつ軸方向に貫通して形成された複数の永久磁石挿入部と、前記永久磁石挿入部に挿入される板状の複数の永久磁石とを有する永久磁石式回転電機において、
前記回転子には、前記回転子の軸方向に貫通して形成された複数のリベット挿入部と、前記複数のリベット挿入部に挿入される円筒状の複数のリベットを備え、
前記回転子の回転中心と前記永久磁石の周方向中央部とを結ぶ線をd軸とし、前記d軸と電気角で直交する軸をq軸としたとき、前記複数のリベット挿入部は、前記d軸上であって前記複数のリベット挿入部の中心線が前記回転子の回転方向に対して、前記d軸上から進み側にずれた位置と、前記複数のリベット挿入部の中心線が前記回転子の回転中心と前記永久磁石の周方向角部とを結ぶ線と一致する位置との範囲内になるように配置したことを特徴とする圧縮機。
A compressor comprising a compression mechanism for reducing the volume of gas, which is a working fluid, and a permanent magnet type rotating electric machine for driving the compression mechanism,
The permanent magnet type rotary electric machine,
Having a stator and a rotor rotatably arranged on the outer peripheral side of the stator,
The stator has a plurality of teeth radially provided radially outward from the center, and an armature winding wound around the plurality of teeth,
The rotor includes a plurality of permanent magnet insertion portions extending in a circumferential direction of the rotor and axially penetrating the rotor, and a plurality of plate-like permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portions. In a permanent magnet type rotating electric machine having
The rotor includes a plurality of rivet insertion portions formed through the rotor in the axial direction, and a plurality of cylindrical rivets inserted into the plurality of rivet insertion portions,
When a line connecting the rotation center of the rotor and the circumferential center of the permanent magnet is defined as a d-axis, and an axis orthogonal to the d-axis at an electrical angle is defined as a q-axis, the plurality of rivet insertion portions A position on the d-axis where the center lines of the plurality of rivet insertion portions are deviated from the d-axis toward the advancing side with respect to the rotation direction of the rotor, and the center lines of the plurality of rivet insertion portions A compressor, wherein the compressor is arranged so as to be within the range of a position coinciding with a line connecting the rotation center of the rotor and the circumferential corners of the permanent magnets.
請求項9又は10において、
前記回転子には、前記回転子の周方向に隣合う前記永久磁石挿入部同士の間であって、
前記回転子の内周面から径方向外側に向かって凹んだ凹部を形成し、前記凹部を前記q軸上に位置させたことを特徴とする圧縮機。
In claim 9 or 10 ,
Between the permanent magnet insertion portions adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor,
A compressor according to claim 1, wherein a concave portion is formed radially outward from the inner peripheral surface of the rotor, and the concave portion is positioned on the q-axis.
請求項9又は10において、
前記回転子には、前記回転子の周方向に隣合う前記永久磁石挿入部同士の間であって、
前記永久磁石挿入部とは隔離されて形成された切欠部を備え、前記切欠部を前記q軸上に位置させたことを特徴とする圧縮機。
In claim 9 or 10 ,
Between the permanent magnet insertion portions adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor,
A compressor comprising a notch formed separately from the permanent magnet inserting portion, wherein the notch is positioned on the q-axis.
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