JP7172686B2 - Permanent magnet rotor - Google Patents

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本開示は、電動機に用いられる永久磁石型ロータに関する。 The present disclosure relates to permanent magnet rotors used in electric motors.

特許文献1では、複数の永久磁石と複数のコア片とを有する永久磁石型ロータが開示されている。複数の永久磁石は、2つのコア片の間に配置される第1の永久磁石と、2つのコア片の両側に配置される第2の永久磁石を有する。第1の永久磁石は半径方向に沿って着磁され、第2の永久磁石は周方向に着磁されている。第1の永久磁石の両側にあるコア片の一面はロータ表面に現れており、他の面は第1及び第2の永久磁石の側面と接触している。第2の永久磁石とコア片との接触面は、径方向に延びている。コア片は、第2の永久磁石と接触する接触面の面積が、ロータ表面に現れているコア片の表面積よりも大きく形成されている。 Patent Document 1 discloses a permanent magnet rotor having a plurality of permanent magnets and a plurality of core pieces. The plurality of permanent magnets has a first permanent magnet arranged between the two core pieces and a second permanent magnet arranged on both sides of the two core pieces. The first permanent magnet is radially magnetized and the second permanent magnet is circumferentially magnetized. One side of the core piece on each side of the first permanent magnet is exposed to the rotor surface and the other side is in contact with the sides of the first and second permanent magnets. A contact surface between the second permanent magnet and the core piece extends in the radial direction. The core piece is formed so that the area of the contact surface in contact with the second permanent magnet is larger than the surface area of the core piece appearing on the rotor surface.

特許第5194984号公報Japanese Patent No. 5194984

上述した従来技術の永久磁石型ロータの構造では、更にトルクを高めようとすると、ロータの外周面に現れるコア片の表面における磁束密度を高めるために、第2の永久磁石と接触するコア片の接触面の面積を増大させる必要が生じる。しかし、このような接触面の面積の増大は、コア片の径方向の寸法の増大を意味するので、ロータ重量が過度に増加してしまう可能性があるという問題がある。そこで、上述した従来技術と異なる構造でロータの磁束密度を高める技術が望まれる。 In the structure of the conventional permanent magnet type rotor described above, if an attempt is made to further increase the torque, the core piece contacting the second permanent magnet is required to increase the magnetic flux density on the surface of the core piece appearing on the outer peripheral surface of the rotor. It becomes necessary to increase the area of the contact surface. However, such an increase in the area of the contact surface means an increase in the radial dimension of the core pieces, so there is a problem that the weight of the rotor may increase excessively. Therefore, a technique for increasing the magnetic flux density of the rotor with a structure different from the above-described conventional technique is desired.

本開示の一形態によれば、永久磁石型のロータ(100)が提供される。このロータは、強磁性体のコア材で形成された中空円筒状のロータコア(110)と、前記ロータコアに保持されて、前記ロータの外周面に複数の磁極(130N,130S)を構成する複数の永久磁石(121~124)と、を備える。前記複数の永久磁石のうち、1磁極を構成する永久磁石群(120)は、前記ロータの径方向に着磁された第1磁石(121)と、前記第1磁石よりも前記ロータコアの内側に配置され、前記ロータの径方向に着磁された第2磁石(122)と、前記第1磁石の両側にそれぞれ配置され、前記ロータの外周面での前記第1磁石による磁束密度を高めるように、前記ロータの周方向に着磁された第3磁石(123)と、前記第2磁石の両側にそれぞれ配置され、前記ロータの周方向に着磁された第4磁石(124)と、を含む。前記ロータコアは、前記第1磁石と前記第2磁石との間の部分から前記第3磁石と前記第4磁石との間の部分を経由して前記ロータの外周面に達する磁路に沿って連続する共通コア部(112)を有する。 According to one aspect of the present disclosure, a rotor (100) of permanent magnet type is provided. This rotor comprises a hollow cylindrical rotor core (110) made of a ferromagnetic core material, and a plurality of magnetic poles (130N, 130S) held by the rotor core and forming a plurality of magnetic poles (130N, 130S) on the outer peripheral surface of the rotor. and permanent magnets (121-124). Among the plurality of permanent magnets, a permanent magnet group (120) forming one magnetic pole is composed of a first magnet (121) magnetized in the radial direction of the rotor, and a magnetic pole positioned inside the rotor core relative to the first magnet. A second magnet (122) is arranged and magnetized in the radial direction of the rotor, and is arranged on both sides of the first magnet so as to increase the magnetic flux density of the first magnet on the outer peripheral surface of the rotor. , a third magnet (123) magnetized in the circumferential direction of the rotor, and a fourth magnet (124) arranged on both sides of the second magnet and magnetized in the circumferential direction of the rotor. . The rotor core is continuous along a magnetic path from a portion between the first magnet and the second magnet to an outer peripheral surface of the rotor via a portion between the third magnet and the fourth magnet. It has a common core portion (112) that

この永久磁石型ロータによれば、電機子(ステータ)からの磁界を受けると、共通コア部に電機子磁束が流れようとし、この電機子磁束によって磁石磁束の方向が傾いてコア表面に流れようとするので、ロータの外周面における磁束密度を高めることができる。 According to this permanent magnet rotor, when receiving a magnetic field from the armature (stator), the armature magnetic flux tends to flow in the common core portion, and this armature magnetic flux causes the direction of the magnet magnetic flux to tilt and flow to the core surface. Therefore, the magnetic flux density on the outer peripheral surface of the rotor can be increased.

第1実施形態の永久磁石型モータの構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing the configuration of a permanent magnet motor according to a first embodiment; FIG. 永久磁石型ロータの一部拡大図。Partially enlarged view of the permanent magnet rotor. 電機子磁束が無い状態における磁極の磁束を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the magnetic flux of the magnetic poles in a state where there is no armature magnetic flux; 電機子磁束がある状態における磁極の磁束を示す説明図。Explanatory drawing which shows the magnetic flux of a magnetic pole in a state with an armature magnetic flux. 第2実施形態の永久磁石型ロータの構成を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of a permanent magnet rotor according to a second embodiment;

A.第1実施形態:
図1に示すように、第1実施形態の永久磁石型モータ300は、永久磁石型ロータ100と、ステータ200とを備える。以下では、永久磁石型ロータ100を単に「ロータ100」と呼ぶ。
A. First embodiment:
As shown in FIG. 1, the permanent magnet motor 300 of the first embodiment includes a permanent magnet rotor 100 and a stator 200. As shown in FIG. Below, the permanent magnet type rotor 100 is simply referred to as "rotor 100".

ロータ100は、強磁性体のコア材で形成されたロータコア110と、ロータコア110内に保持されてロータ100の外周面に複数の磁極を構成する永久磁石群120と、を備える。ロータコア110は、円板状又は円環状のコアシートとして形成された複数のコア材を積層することによって構成されており、全体として中空円筒状を有している。コア材は、通常は軟磁性体で形成されている。永久磁石群120は、コア材によってロータコア110内に保持されている。後述するように、1極を構成する永久磁石群120は、第1磁石121と、第2磁石122と、第3磁石123と、第4磁石124とを含む。ロータ100内の複数の第1磁石121は、ロータ100の中心軸CXを中心とした回転対称の位置に配置されている。他の磁石122~124も同様である。1極を構成する磁石121~124の配置や寸法については後述する。 The rotor 100 includes a rotor core 110 made of a ferromagnetic core material, and a permanent magnet group 120 held in the rotor core 110 and forming a plurality of magnetic poles on the outer peripheral surface of the rotor 100 . Rotor core 110 is formed by laminating a plurality of core materials formed as disc-shaped or annular core sheets, and has a hollow cylindrical shape as a whole. The core material is usually made of a soft magnetic material. Permanent magnet group 120 is held within rotor core 110 by a core material. As will be described later, the permanent magnet group 120 forming one pole includes a first magnet 121, a second magnet 122, a third magnet 123, and a fourth magnet . The multiple first magnets 121 in the rotor 100 are arranged at rotationally symmetrical positions about the central axis CX of the rotor 100 . The same applies to the other magnets 122-124. The arrangement and dimensions of the magnets 121 to 124 forming one pole will be described later.

ステータ200は、ロータ100の外周面からロータギャップを隔てて配置されており、複数のスロット220が設けられたステーコア210と、各スロット220内に収容された電磁コイル230とを有する。 Stator 200 is arranged across a rotor gap from the outer peripheral surface of rotor 100 and has a stay core 210 provided with a plurality of slots 220 and an electromagnetic coil 230 accommodated in each slot 220 .

図1の例では、ロータ100の磁極数は12であり、ステータ200のスロット数は36であるが、これらは任意の所望の値に設定可能である。また、第1実施形態のロータ100は、ロータコア110の中に永久磁石が埋め込まれている埋込磁石型ロータであるが、本開示はロータコア110の表面に永久磁石の一部が露出している表面磁石型ロータにも適用可能である。 In the example of FIG. 1, rotor 100 has 12 magnetic poles and stator 200 has 36 slots, but these can be set to any desired value. Further, the rotor 100 of the first embodiment is an embedded magnet type rotor in which permanent magnets are embedded in the rotor core 110, but in the present disclosure, part of the permanent magnets are exposed on the surface of the rotor core 110. It can also be applied to a surface magnet type rotor.

図2に示すように、ロータ100の外周面には、複数の磁極130N,130Sが形成されている。第1の磁極130NはN極であり、第2の磁極130SはS極である。これらの磁極130N,130Sは、交互に配置されている。 As shown in FIG. 2, a plurality of magnetic poles 130N and 130S are formed on the outer peripheral surface of the rotor 100. As shown in FIG. The first magnetic pole 130N is the north pole and the second magnetic pole 130S is the south pole. These magnetic poles 130N and 130S are arranged alternately.

1つの磁極130Nを構成する永久磁石群は、第1磁石121と、第2磁石122と、第3磁石123と、第4磁石124とを含む。各磁石121~124に描かれている白抜きの矢印は、着磁方向を示している。第1磁石121は、ロータ100の径方向に平行な方向に着磁されている。磁極130Nを構成する第1磁石121では、その着磁方向はロータ100の中心軸CXから外側に向かう方向である。第2磁石122は、第1磁石121よりもロータコア110の内側に配置されており、第1磁石121と同じ方向に着磁されている。なお、「第1磁石121よりもロータコア110の内側」とは、ロータ100の中心軸CXにより近い位置を意味する。第3磁石123は、第1磁石121の両側にそれぞれ配置されており、第1磁石121によるロータ100の外周面での磁束密度を高めるように、ロータ100の周方向に平行な方向に着磁されている。磁極130Nを構成する第3磁石123では、その着磁方向は第3磁石123から第1磁石121に向かう方向である。なお、第1磁石121の両側に配置された2つの第3磁石123の着磁方向は、互いに反対向きである。「第1磁石121の両側に配置された」とは、ロータ100の周方向に沿って第1磁石121と隣接する位置にそれぞれ配置されていることを意味する。第4磁石124は、第2磁石122の両側にそれぞれ配置されており、第3磁石123と同じ第2方向に着磁されている。第2磁石122の両側に設けられた2つの第4磁石124の着磁方向も、互いに反対向きである。なお、第4磁石124の一部は、第2の磁極130Sを構成する磁石としても機能する。すなわち、ロータ100の径方向と中心軸方向とに平行な面で第4磁石124を仮想的に切断した2つの部分のうちの一方が第1の磁極130Nを構成しており、他方が第2の磁極130Sを構成していると考えることができる。 A permanent magnet group forming one magnetic pole 130N includes a first magnet 121, a second magnet 122, a third magnet 123, and a fourth magnet . A white arrow drawn on each of the magnets 121 to 124 indicates the direction of magnetization. The first magnet 121 is magnetized in a direction parallel to the radial direction of the rotor 100 . The magnetization direction of the first magnet 121 forming the magnetic pole 130N is the direction outward from the central axis CX of the rotor 100 . The second magnets 122 are arranged inside the rotor core 110 relative to the first magnets 121 and are magnetized in the same direction as the first magnets 121 . Note that “inside the rotor core 110 relative to the first magnet 121 ” means a position closer to the central axis CX of the rotor 100 . The third magnets 123 are arranged on both sides of the first magnet 121, and are magnetized in a direction parallel to the circumferential direction of the rotor 100 so as to increase the magnetic flux density on the outer peripheral surface of the rotor 100 by the first magnets 121. It is The magnetization direction of the third magnet 123 constituting the magnetic pole 130N is the direction from the third magnet 123 to the first magnet 121 . The magnetization directions of the two third magnets 123 arranged on both sides of the first magnet 121 are opposite to each other. “Arranged on both sides of the first magnet 121 ” means arranged at positions adjacent to the first magnet 121 along the circumferential direction of the rotor 100 . The fourth magnets 124 are arranged on both sides of the second magnet 122 and are magnetized in the same second direction as the third magnet 123 . The magnetization directions of the two fourth magnets 124 provided on both sides of the second magnet 122 are also opposite to each other. A part of the fourth magnet 124 also functions as a magnet that constitutes the second magnetic pole 130S. That is, one of two portions obtained by virtually cutting the fourth magnet 124 along a plane parallel to the radial direction and the central axis direction of the rotor 100 constitutes the first magnetic pole 130N, and the other constitutes the second magnetic pole. can be considered to constitute the magnetic pole 130S of

図2において、第2の磁極130Sを構成する磁石121~124には、それぞれの周方向の寸法W121~W124と、径方向の寸法H121~H124が示されている。本明細書において、或る磁石の「周方向の寸法」は、ロータ100の中心軸CXからその磁石の両端を見込む角度[ラジアン]で表される。例えば、或る磁石が1/12の円環状の形状を有する場合には、その磁石の周方向の寸法は、π/6である。また、或る磁石の「径方向の寸法」は、ロータ100の中心軸CXから外側に放射状に延びる半径に沿って測ったその磁石の長さで表される。 In FIG. 2, the magnets 121 to 124 forming the second magnetic pole 130S are shown with circumferential dimensions W121 to W124 and radial dimensions H121 to H124, respectively. In this specification, the “circumferential dimension” of a certain magnet is represented by an angle [radian] when both ends of the magnet are viewed from the central axis CX of the rotor 100 . For example, if a magnet has a 1/12 toric shape, the circumferential dimension of the magnet is π/6. Also, the “radial dimension” of a certain magnet is represented by the length of that magnet measured along a radius extending radially outward from the central axis CX of the rotor 100 .

第2磁石122の周方向の寸法W122は、第1磁石121の周方向の寸法W121よりも大きい。また、第2磁石122の周方向の寸法W122は、更に、第1磁石121とその両側にある2つの第3磁石123とを合わせた周方向の寸法(W121+2×W123)よりも大きい。第3磁石123の径方向の寸法H123は、第1磁石121の径方向の寸法H121よりも大きい。第1磁石121の側面は、第1磁石121の両側にある第3磁石123の側面によってそれぞれ覆われている。これは、第3磁石123によって第1磁石121の磁束密度を十分に高めるためである。ここで、各磁石の「側面」は、ロータ100の半径方向と中心軸方向とに平行な面を意味する。第4磁石124の径方向の寸法H124は、第2磁石122の径方向の寸法H122よりも大きい。これも、第4磁石124によって第2磁石122の磁束密度を十分に高めるためである。なお、第4磁石124の周方向の寸法W124は任意に設定可能である。なお、これらの磁石121~124の配置や寸法の関係は一例であり、他の配置や寸法に設定してもよい。 A circumferential dimension W122 of the second magnet 122 is larger than a circumferential dimension W121 of the first magnet 121 . In addition, the circumferential dimension W122 of the second magnet 122 is larger than the circumferential dimension (W121+2×W123) of the first magnet 121 and the two third magnets 123 on both sides thereof. A radial dimension H123 of the third magnet 123 is larger than a radial dimension H121 of the first magnet 121 . The sides of the first magnet 121 are respectively covered by the sides of the third magnets 123 on both sides of the first magnet 121 . This is because the third magnet 123 sufficiently increases the magnetic flux density of the first magnet 121 . Here, the “side surface” of each magnet means a surface parallel to the radial direction and the central axis direction of rotor 100 . A radial dimension H124 of the fourth magnet 124 is larger than a radial dimension H122 of the second magnet 122 . This is also for sufficiently increasing the magnetic flux density of the second magnet 122 by the fourth magnet 124 . Note that the circumferential dimension W124 of the fourth magnet 124 can be set arbitrarily. Note that the arrangement and dimensional relationships of these magnets 121 to 124 are only examples, and other arrangements and dimensions may be set.

第2の磁極130Sも第1の磁極130Nと同じ磁石構造を有しているが、各磁石の着磁方向は上述した第1の磁極130Nにおける着磁方向と逆である。 The second magnetic pole 130S also has the same magnet structure as the first magnetic pole 130N, but the magnetization direction of each magnet is opposite to the magnetization direction of the first magnetic pole 130N described above.

ロータコア110は、第1磁石121と第2磁石122との間の部分から、第3磁石123と第4磁石124との間の部分を経由してロータ100の外周面に達する磁路に沿って連続する共通コア部112を有する。第3磁石123と第4磁石124との間の部分は、第1磁石121と第2磁石122の間の部分の両側にそれぞれ連続している。従って、共通コア部112及びその磁路の全体は、略U字状に屈曲した形状を有する。また、第3磁石123と第4磁石124との間にある共通コア部112の一部は、ロータ100の外周面に露出している。 Rotor core 110 extends from the portion between first magnet 121 and second magnet 122 to the outer peripheral surface of rotor 100 via the portion between third magnet 123 and fourth magnet 124 along the magnetic path. It has a continuous common core portion 112 . The portion between the third magnet 123 and the fourth magnet 124 is continuous with both sides of the portion between the first magnet 121 and the second magnet 122, respectively. Therefore, the common core portion 112 and its entire magnetic path have a substantially U-shaped bent shape. A portion of common core portion 112 between third magnet 123 and fourth magnet 124 is exposed on the outer peripheral surface of rotor 100 .

第1実施形態では、共通コア部112の寸法にも工夫がなされている。具体的には、共通コア部112の寸法のうち、第1磁石121と第2磁石122との間の距離に相当する共通コア部112の第1の寸法L1が、第3磁石123と第4磁石124との間の距離に相当する共通コア部112の第2の寸法L2よりも大きい。この構成の利点は以下の通りである。すなわち、共通コア部112においては、共通コア部112の屈曲部において磁束が集中するので、ここで磁気飽和が生じ易い。上述したように、第1の寸法L1を第2の寸法L2よりも大きくすれば、第1磁石121と第2磁石122との間の距離に相当する共通コア部112の寸法L1が大きくなるので、共通コア部112の屈曲部において磁気飽和を生じ難くすることができる。この結果、ロータ100の外周面における磁束密度を高めることが可能である。但し、第1の寸法L1を第2の寸法L2以下としてもよい。 In the first embodiment, the dimensions of the common core portion 112 are also devised. Specifically, among the dimensions of the common core portion 112, the first dimension L1 of the common core portion 112 corresponding to the distance between the first magnet 121 and the second magnet 122 is greater than the second dimension L2 of the common core portion 112 corresponding to the distance between the magnets 124; The advantages of this configuration are as follows. That is, in the common core portion 112, since the magnetic flux concentrates at the bent portions of the common core portion 112, magnetic saturation is likely to occur there. As described above, if the first dimension L1 is made larger than the second dimension L2, the dimension L1 of the common core portion 112 corresponding to the distance between the first magnet 121 and the second magnet 122 is increased. , magnetic saturation can be made difficult to occur in the bent portion of the common core portion 112 . As a result, the magnetic flux density on the outer peripheral surface of rotor 100 can be increased. However, the first dimension L1 may be less than or equal to the second dimension L2.

ロータコア110は、更に、第1磁石121と第3磁石123の外側を覆う外周コア部114と、第2磁石122と第4磁石124の内側を覆う内周コア部116とを有することが好ましい。外周コア部114は、第1磁石121の外周側の磁束密度を高める機能を有する。内周コア部116は、ロータ100の機械的強度を高める機能を有する。 Rotor core 110 preferably further includes an outer core portion 114 that covers the outside of first magnet 121 and third magnet 123 and an inner core portion 116 that covers the inside of second magnet 122 and fourth magnet 124 . The outer core portion 114 has a function of increasing the magnetic flux density on the outer peripheral side of the first magnet 121 . Inner peripheral core portion 116 has a function of increasing the mechanical strength of rotor 100 .

第3磁石123は、第1磁石121の両側面にそれぞれ接した状態で配置されている。また、第3磁石123の径方向の寸法H123は、第1磁石121の径方向の寸法H121以上である。この構成によれば、第3磁石123によって第1磁石121による磁束密度を更に高めることができ、磁気飽和により第1磁石121の磁束密度が十分に高くならない現象を防止できる。但し、第3磁石123を、第1磁石121の両側面に接しない状態で配置してもよい。 The third magnet 123 is arranged in contact with both side surfaces of the first magnet 121 . Also, the radial dimension H123 of the third magnet 123 is greater than or equal to the radial dimension H121 of the first magnet 121 . According to this configuration, the magnetic flux density of the first magnet 121 can be further increased by the third magnet 123, and a phenomenon in which the magnetic flux density of the first magnet 121 does not become sufficiently high due to magnetic saturation can be prevented. However, the third magnet 123 may be arranged without being in contact with both side surfaces of the first magnet 121 .

第4磁石124は、第2磁石122の両側面に接しておらず、離間した状態で配置されている。但し、第4磁石124は、第2磁石122の両側面にそれぞれ接した状態で配置されることが好ましい。このとき、第4磁石124の径方向の寸法H124は、第2磁石122の径方向の寸法H122以上であることが好ましい。この好ましい構成によれば、第4磁石124によって第2磁石122による磁束密度を更に高めることができ、磁気飽和により第2磁石122の磁束密度が十分に高くならない現象を防止できる。 The fourth magnet 124 is not in contact with both side surfaces of the second magnet 122 and is spaced apart. However, it is preferable that the fourth magnet 124 is arranged in contact with both side surfaces of the second magnet 122 . At this time, the radial dimension H124 of the fourth magnet 124 is preferably equal to or greater than the radial dimension H122 of the second magnet 122 . According to this preferred configuration, the magnetic flux density of the second magnet 122 can be further increased by the fourth magnet 124, and a phenomenon in which the magnetic flux density of the second magnet 122 does not become sufficiently high due to magnetic saturation can be prevented.

図3に示すように、第1の磁極130Nにおいて、電機子磁束が無い状態では、第2磁石122から外側に向かう磁束Ψ122は、第1磁石121と第3磁石123に向けて収束している。なお、「電機子磁束」とは、ステータ200の電磁コイル230に電流を流すことによって流れようとする磁束を意味する。永久磁石による磁束を「磁石磁束」と呼ぶ。第4磁石124から第3磁石123に向かう磁束Ψ124は、ほぼ周方向に平行か、又は、第3磁石123に向けて収束している。第1磁石121から外側に向かう磁束Ψ121は、ロータ100の径方向とほぼ平行である。また、ロータ100の外周面に露出している共通コア部112の露出面では、磁束がロータギャップに向けて発生していない。このように、電機子磁束が無い状態では、第1の磁極130Nにおいてロータギャップに向かう磁束は第1磁石121に起因する磁束Ψ121のみであり、ロータギャップに向かう磁束の発生面積が小さいので、第1の磁極130N全体の磁束密度が低い状態にある。これは第2の磁極130Sも同様である。なお、電機子磁束が無い状態でロータギャップに向かう磁束の発生面積が小さいことは、無負荷誘起電圧を抑制できることも意味している。すなわち、第1実施形態のロータ100では、無負荷誘起電圧を抑制できるという利点も有する。 As shown in FIG. 3, in the first magnetic pole 130N, when there is no armature magnetic flux, the outward magnetic flux Ψ122 from the second magnet 122 converges toward the first magnet 121 and the third magnet 123. . The term “armature magnetic flux” means magnetic flux that tends to flow when a current is applied to the electromagnetic coils 230 of the stator 200 . Magnetic flux generated by permanent magnets is called "magnet magnetic flux". A magnetic flux Ψ 124 directed from the fourth magnet 124 to the third magnet 123 is parallel to the circumferential direction or converges toward the third magnet 123 . A magnetic flux Ψ121 directed outward from the first magnet 121 is substantially parallel to the radial direction of the rotor 100 . Further, on the exposed surface of common core portion 112 exposed on the outer peripheral surface of rotor 100, no magnetic flux is generated toward the rotor gap. In this way, when there is no armature magnetic flux, the only magnetic flux directed toward the rotor gap in the first magnetic pole 130N is the magnetic flux Ψ121 caused by the first magnet 121, and the generated area of the magnetic flux directed toward the rotor gap is small. The magnetic flux density of the entire magnetic pole 130N of 1 is in a low state. This also applies to the second magnetic pole 130S. It should be noted that the fact that the area where the magnetic flux toward the rotor gap is generated is small in the absence of the armature magnetic flux also means that the no-load induced voltage can be suppressed. That is, the rotor 100 of the first embodiment also has the advantage of being able to suppress the no-load induced voltage.

図4に示すように、白抜きの矢印で示す電機子磁束Ψacが流れようとする状態では、第1の磁極130Nの実質的な磁束は、この電機子磁束Ψacと図3で説明した各磁石による磁束とを合成したものとなる。このときの第1の磁極130Nの実質的な磁束は、図4において実線及び破線の矢印で示す方向に発生する。この結果、第1磁石121からロータギャップに向かう磁束のみでなく、共通コア部112の露出面からも磁束がロータギャップに向けて発生する。この結果、電機子磁束が流れようとする状態では、ロータギャップに向かう磁束の発生面積が大きくなり、第1の磁極130N全体の磁束密度が高まっている。これは第2の磁極130Sも同様である。従って、共通コア部112を設けることにより、ロータ重量を過度に増加させることなく磁束密度を高めることが可能である。なお、図4において、第1磁石121からロータギャップに向かう磁束の方向が傾いている理由は、電機子(ステータ)からの磁界を受けると、外周コア部114にも図示しない電機子磁束が流れようとするからである。 As shown in FIG. 4, when the armature magnetic flux Ψac indicated by the white arrow is about to flow, the substantial magnetic flux of the first magnetic pole 130N is the armature magnetic flux Ψac and each magnet described in FIG. and the magnetic flux due to At this time, the substantial magnetic flux of the first magnetic pole 130N is generated in the direction indicated by the solid line and broken line arrows in FIG. As a result, magnetic flux is generated not only from the first magnet 121 toward the rotor gap, but also from the exposed surface of the common core portion 112 toward the rotor gap. As a result, when the armature magnetic flux is about to flow, the magnetic flux generation area toward the rotor gap increases, and the magnetic flux density of the entire first magnetic pole 130N increases. This also applies to the second magnetic pole 130S. Therefore, by providing the common core portion 112, it is possible to increase the magnetic flux density without excessively increasing the weight of the rotor. The reason why the direction of the magnetic flux from the first magnet 121 toward the rotor gap is inclined in FIG. because they try.

以上のように、第1実施形態のロータ100によれば、電機子(ステータ)からの磁界を受けると、共通コア部112に電機子磁束Ψacが流れようとし、この電機子磁束Ψacによって磁石磁束の方向が傾いてコア表面に流れようとするので、ロータ100の外周面における磁束密度を高めることができる。 As described above, according to the rotor 100 of the first embodiment, when receiving the magnetic field from the armature (stator), the armature magnetic flux Ψac tends to flow in the common core portion 112, and the armature magnetic flux Ψac causes the magnet magnetic flux is tilted and tends to flow to the core surface, the magnetic flux density on the outer peripheral surface of the rotor 100 can be increased.

B.第2実施形態:
図5に示すように、第2実施形態のロータ100aは、第1実施形態の第1磁石121と第2磁石122と第4磁石124とをそれぞれ2分割した構成を有しており、他の構成は第1実施形態と同じである。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
B. Second embodiment:
As shown in FIG. 5, the rotor 100a of the second embodiment has a configuration in which the first magnet 121, the second magnet 122, and the fourth magnet 124 of the first embodiment are each divided into two. The configuration is the same as that of the first embodiment. Note that the same reference numerals as in the first embodiment indicate the same configurations, and refer to the preceding description.

2つに分割された第1磁石121の第1部分121aと第2部分121bの間には、第1コア部C1が存在する。この第1コア部C1は、ロータコア110の一部である。第1磁石121の第1部分121aと第2部分121bの間に第1コア部C1を設けるようにすれば、第1コア部C1によってロータ全体の強度を高めることができ、より高速回転に耐えることが可能である。 A first core portion C1 exists between the first portion 121a and the second portion 121b of the first magnet 121 divided into two. This first core portion C1 is a part of rotor core 110 . By providing the first core portion C1 between the first portion 121a and the second portion 121b of the first magnet 121, the strength of the entire rotor can be increased by the first core portion C1, and the rotor can withstand high-speed rotation. It is possible.

同様に、2つに分割された第2磁石122の第1部分122aと第2部分122bの間には、第2コア部C2が存在する。この第2コア部C2も、ロータコア110の一部である。第2磁石122の第1部分122aと第2部分122bの間に第2コア部C2を設けるようにすれば、第2コア部C2によってロータ全体の強度を高めることができ、より高速回転に耐えることが可能である。 Similarly, a second core portion C2 exists between the first portion 122a and the second portion 122b of the second magnet 122 divided into two. This second core portion C2 is also a part of rotor core 110 . By providing the second core portion C2 between the first portion 122a and the second portion 122b of the second magnet 122, the strength of the entire rotor can be increased by the second core portion C2, and the rotor can withstand high-speed rotation. It is possible.

ロータ100の周方向に沿った第2コア部C2の寸法W2は、第1コア部C1の寸法W1よりも大きいことが好ましい。第2コア部C2は第1コア部C1よりもロータコア110の内側にあるので、ロータ100の回転時に第1コア部C1よりも大きな重量を保持する役割を有し、第1コア部C1よりもより大きな力が掛かることになる。従って、第2コア部C2の周方向の寸法W2を第1コア部C1の周方向の寸法W1よりも大きくすることにより、より高速回転に耐えることが可能である。また、第1コア部C1の周方向の寸法W1をより小さくすれば、第1磁石121の分割による磁束密度の低下を抑制できるという利点もある。 The dimension W2 of the second core portion C2 along the circumferential direction of the rotor 100 is preferably larger than the dimension W1 of the first core portion C1. Since the second core portion C2 is located inside the rotor core 110 relative to the first core portion C1, it has a role of holding a greater weight than the first core portion C1 when the rotor 100 rotates, and thus has a greater weight than the first core portion C1. It will take more force. Therefore, by making the circumferential dimension W2 of the second core portion C2 larger than the circumferential dimension W1 of the first core portion C1, it is possible to withstand higher-speed rotation. Further, if the circumferential dimension W1 of the first core portion C1 is made smaller, there is also an advantage that a decrease in the magnetic flux density due to division of the first magnet 121 can be suppressed.

第4磁石124の第1部分124aと第2部分124bは、ロータ100の周方向に沿って隣り合っており、それらの間にはロータコア110を形成するロータコアの一部であるコア部C4が存在する。第4磁石124の第1部分124aは第1の磁極130Nを構成し、第4磁石124の第2部分124bは第1の磁極130Nに隣接する第2の磁極130Sを構成する。この構成によれば、第4磁石124の第1部分124aと第2部分124bの間にコア部C4が存在するので、電機子(ステータ)からの磁界を受けると、このコア部C4にも電機子磁束が流れようとし、この電機子磁束によって磁石磁束の方向が傾いてコア表面に流れようとするので、ロータ100の外周面における磁束密度を更に高めることができる。 The first portion 124a and the second portion 124b of the fourth magnet 124 are adjacent to each other along the circumferential direction of the rotor 100, and a core portion C4, which is a part of the rotor core forming the rotor core 110, exists between them. do. A first portion 124a of the fourth magnet 124 constitutes a first magnetic pole 130N, and a second portion 124b of the fourth magnet 124 constitutes a second magnetic pole 130S adjacent to the first magnetic pole 130N. According to this configuration, since the core portion C4 exists between the first portion 124a and the second portion 124b of the fourth magnet 124, when the magnetic field from the armature (stator) is received, the core portion C4 also rotates. The armature magnetic flux causes the magnetic flux of the magnet to incline and tends to flow to the core surface, so that the magnetic flux density on the outer peripheral surface of the rotor 100 can be further increased.

なお、第2実施形態のロータ100aは、第1実施形態の第1磁石121と第2磁石122と第4磁石124とをそれぞれ2分割した構成を有しているが、これらの3種類の磁石121,122,124のうちの1つ又は2つのみを分割してもよい。また、各磁石の分割数は、2に限らず、3以上の任意の数に設定可能である。 The rotor 100a of the second embodiment has a configuration in which the first magnet 121, the second magnet 122, and the fourth magnet 124 of the first embodiment are each divided into two. Only one or two of 121, 122, 124 may be split. Also, the number of divisions of each magnet is not limited to 2, and can be set to any number of 3 or more.

本開示は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、開示の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments and modifications described above, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments and modifications corresponding to the technical features in each form described in the Summary of the Disclosure column can be used to solve some or all of the above problems, or In order to achieve some or all of the effects, it is possible to appropriately replace or combine them. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.

100,100a…永久磁石型ロータ、110…ロータコア、112…共通コア部、120…永久磁石群、121…第1磁石、121a…第1磁石の第1部分、121b…第1磁石の第2部分、122…第2磁石、122a…第2磁石の第1部分、122b…第2磁石の第2部分、123…第3磁石、124…第4磁石、124a…第4磁石の第1部分、124b…第4磁石の第2部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100a...Permanent magnet type rotor 110...Rotor core 112...Common core part 120...Permanent magnet group 121...First magnet 121a...First part of the first magnet 121b...Second part of the first magnet , 122... Second magnet 122a... First part of second magnet 122b... Second part of second magnet 123... Third magnet 124... Fourth magnet 124a... First part of fourth magnet 124b ... the second part of the fourth magnet

Claims (8)

永久磁石型のロータ(100,100a)であって、
強磁性体のコア材で形成された中空円筒状のロータコア(110)と、
前記ロータコアに保持されて、前記ロータの外周面に複数の磁極(130N,130S)を構成する複数の永久磁石(121~124)と、
を備え、
前記複数の永久磁石のうち、1磁極を構成する永久磁石群は、
前記ロータの径方向に着磁された第1磁石(121,121a,121b)と、
前記第1磁石よりも前記ロータコアの内側に配置され、前記ロータの径方向に着磁された第2磁石(122,122a,122b)と、
前記第1磁石の両側にそれぞれ配置され、前記ロータの外周面での前記第1磁石による磁束密度を高めるように、前記ロータの周方向に着磁された第3磁石(123)と、
前記第2磁石の両側にそれぞれ配置され、前記ロータの周方向に着磁された第4磁石(124,124a,124b)と、
を含み、
前記ロータコアは、前記第1磁石と前記第2磁石との間の部分から前記第3磁石と前記第4磁石との間の部分を経由して前記ロータの外周面に達する磁路に沿って連続する共通コア部(112)を有する、ロータ。
A permanent magnet rotor (100, 100a),
a hollow cylindrical rotor core (110) made of a ferromagnetic core material;
a plurality of permanent magnets (121 to 124) held by the rotor core and forming a plurality of magnetic poles (130N, 130S) on the outer peripheral surface of the rotor;
with
Among the plurality of permanent magnets, the permanent magnet group constituting one magnetic pole is
first magnets (121, 121a, 121b) magnetized in the radial direction of the rotor;
second magnets (122, 122a, 122b) arranged inside the rotor core relative to the first magnets and magnetized in the radial direction of the rotor;
third magnets (123) arranged on both sides of the first magnet and magnetized in the circumferential direction of the rotor so as to increase the magnetic flux density of the first magnet on the outer peripheral surface of the rotor;
fourth magnets (124, 124a, 124b) arranged on both sides of the second magnet and magnetized in the circumferential direction of the rotor;
including
The rotor core is continuous along a magnetic path from a portion between the first magnet and the second magnet to an outer peripheral surface of the rotor via a portion between the third magnet and the fourth magnet. a rotor having a common core portion (112) that
請求項1に記載のロータであって、
前記第3磁石は、前記第1磁石の両側面にそれぞれ接した状態で配置され、
前記第3磁石の径方向の寸法(H123)は、前記第1磁石の径方向の寸法(H121)以上である、ロータ。
A rotor according to claim 1, wherein
The third magnet is arranged in contact with both side surfaces of the first magnet,
The rotor, wherein the radial dimension (H123) of the third magnet is greater than or equal to the radial dimension (H121) of the first magnet.
請求項1又は2に記載のロータであって、
前記第4磁石は、前記第2磁石の両側面にそれぞれ接した状態で配置され、
前記第4磁石の径方向の寸法(H124)は、前記第2磁石の径方向の寸法(H122)以上である、ロータ。
3. The rotor according to claim 1 or 2,
The fourth magnet is arranged in contact with both side surfaces of the second magnet,
The rotor, wherein the radial dimension (H124) of the fourth magnet is greater than or equal to the radial dimension (H122) of the second magnet.
請求項1~3のいずれか一項に記載のロータであって、
前記第4磁石は、前記ロータの周方向に沿って隣り合う第1部分(124a)と第2部分(124b)とに分割されており、前記第4磁石の前記第1部分は前記1磁極を構成し、前記第4磁石の前記第2部分は前記1磁極に隣接する他の磁極を構成し、前記第4磁石の前記第1部分と前記第2部分との間には前記ロータコアの一部(C4)が存在する、ロータ。
The rotor according to any one of claims 1 to 3,
The fourth magnet is divided into a first portion (124a) and a second portion (124b) that are adjacent to each other along the circumferential direction of the rotor, and the first portion of the fourth magnet crosses the first magnetic pole. said second portion of said fourth magnet constitutes another magnetic pole adjacent to said one magnetic pole; and between said first portion and said second portion of said fourth magnet is a portion of said rotor core A rotor in which (C4) exists.
請求項1~4のいずれか一項に記載のロータであって、
前記第1磁石は、前記ロータの周方向に沿って隣り合う第1部分(121a)と第2部分(121b)とに分割されており、前記第1磁石の前記第1部分と前記第2部分との間には前記ロータコアの一部である第1コア部(C1)が存在する、ロータ。
The rotor according to any one of claims 1 to 4,
The first magnet is divided into a first portion (121a) and a second portion (121b) that are adjacent to each other along the circumferential direction of the rotor. and a first core portion (C1) which is part of said rotor core.
請求項1~5のいずれか一項に記載のロータであって、
前記第2磁石は、前記ロータの周方向に沿って隣り合う第1部分(122a)と第2部分(122b)とに分割されており、前記第2磁石の前記第1部分と前記第2部分との間には前記ロータコアの一部である第2コア部(C2)が存在する、ロータ。
The rotor according to any one of claims 1 to 5,
The second magnet is divided into a first portion (122a) and a second portion (122b) that are adjacent to each other along the circumferential direction of the rotor. and a second core portion (C2) which is part of said rotor core.
請求項5に従属する請求項6に記載のロータであって、
前記ロータの周方向に沿った前記第2コア部の寸法(W2)は、前記ロータの周方向に沿った前記第1コア部の寸法(W1)よりも大きい、ロータ。
A rotor according to claim 6 depending on claim 5,
A rotor, wherein the dimension (W2) of the second core portion along the circumferential direction of the rotor is greater than the dimension (W1) of the first core portion along the circumferential direction of the rotor.
請求項1~7のいずれか一項に記載のロータであって、
前記共通コア部は、前記第1磁石と前記第2磁石との間の距離に相当する前記共通コア部の寸法(L1)が、前記第3磁石と前記第4磁石との間の距離に相当する前記共通コア部の寸法(L2)よりも大きい、ロータ。
The rotor according to any one of claims 1 to 7,
In the common core portion, the dimension (L1) of the common core portion corresponding to the distance between the first magnet and the second magnet corresponds to the distance between the third magnet and the fourth magnet. a rotor greater than the dimension (L2) of said common core portion that
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