KR20170043464A

KR20170043464A - 회전 전기 기기, 회전자 철심의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170043464A
Application number: KR1020160132073A
Authority: KR
Inventors: 이사오 나카가와; 겐키 우라베
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2017-04-21
Also published as: US20170104376A1; US10594177B2; JP2017077044A; CN106953440A; KR102097940B1; CN106953440B; JP6806352B2

Abstract

회전 전기 기기는, 회전자 철심과, 상기 회전자 철심의 둘레방향을 따라 상기 회전자 철심에 매립된 복수의 영구 자석을 갖는다. 상기 회전자 철심은, 상기 회전자 철심의 둘레 방향을 따라 인접한 두개의 영구 자석 사이에 배치되는 자극부를 포함하고, 상기 자극부는 회전자 철심의 축 방향에 수직인 방향의 단면 형상이 상기 회전자 철심의 최대 외경 부분의 원주인 외주 원과는 상이한 곡률의 원호 형상인 원호 면을 갖는다.

Description

회전 전기 기기, 회전자 철심의 제조 방법{ROTATING ELECTRIC MACHINE AND MANUFACTURING METHOD OF ROTOR CORE}

본 발명의 개시된 실시 형태는 회전 전기 기기 및 회전자 철심의 제조 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 회전자 철심에 영구 자석을 소정 간격으로 매립한 자석 매입형의 회전자를 구비한 전동기가 기재되어 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2009-112166호 공보

상기 전동기에서 성능의 향상을 도모하는 경우, 회전자 철심의 형상의 한층더의 최적화가 요망된다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 성능을 향상시킬 수 있는 회전 전기 기기 및 회전자 철심의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 관점에 따르면, 회전자 철심과, 상기 회전자 철심에 매립된 복수의 영구 자석을 갖고, 상기 회전자 철심은, 상기 복수의 영구 자석의 배치에 따라 둘레 방향의 복수 부분에 형성되고, 축 방향에 수직인 방향의 단면 형상이 상기 회전자 철심의 최대 외경 부분의 원주인 바깥 원주와는 다른 곡률의 원호 형상인 원호 면을 구비한 복수의 자극부를 가지는 회전 전기 기기가 적용된다.

또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 회전 전기 기기의 회전자 철심의 제조 방법으로서, 원통 형상의 회전자 철심의 외주면의 둘레 방향 복수 부분을 노치하는 것에 의해, 상기 외주면과 다른 곡률의 복수의 원호 면을 형성하고, 노치되지 않은 부분에 상기 외주면의 일부를 구성하는 복수의 돌기부를 형성하는 것을 가지는 회전자 철심의 제조 방법이 적용된다.

본 발명에 의하면, 회전 전기 기기의 성능을 향상할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 따른 회전 전기 기기의 전체 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 회전자 철심의 이웃하는 3개의 자극부의 구성의 일례를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 3은 외주 원과 원호 면의 사이의 곡률 반경비에 대한 여기 전압과 코깅 토크의 변화 곡선의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 2개의 자극부의 사이에 위치하는 1개의 돌기부의 구성의 일례를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 5는 돌기부의 둘레 방향 폭비에 대한 부하 전류의 변화 곡선의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 일 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

<1: 회전 전기 기기의 전체 구성>

도 1을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 회전 전기 기기(1)의 전체 구성의 일례에 대해 설명한다. 또, 도 1에서는 프레임, 권선, 및 샤프트 등의 도시는 생략되어 있다.

도 1에서, 회전 전기 기기(1)는 고정자 철심(2)과, 회전자 철심(3)과, 영구 자석(4)을 가진다. 회전 전기 기기(1)는 모터로서 사용되어도 좋고, 발전기로서 사용되어도 좋다.

고정자 철심(2)은, 전체가 대략 원통 형상으로 형성되고, 도시하지 않은 통 모양의 프레임의 내주에 마련되어 있다. 회전자 철심(3)은, 전체가 대략 원통 형상으로 형성되고, 도시하지 않은 샤프트의 외주에 고정됨과 아울러, 상기 고정자 철심(2)의 내주면에 대해 직경 방향으로 대향하도록 배치된다. 고정자 철심(2) 및 회전자 철심(3)은 각각 대략 링 모양의 박판 전자기 강(鋼)을 샤프트의 축 방향(도 1 중의 지면 직교 방향)으로 적층하여 형성된다.

도 1에 나타내는 예에서는, 고정자 철심(2)은, 도시하지 않은 권선이 감겨지는 복수의 티스(본 예에서는 36개)를 내주부에 가지고 있다. 또한, 회전자 철심(3)은, 복수의 영구 자석(4)의 배치에 따라 둘레 방향(회전 방향)의 복수 부분에 형성된 복수의 자극부(5)(본 예에서는 12부분)를 외주부에 가지고 있다. 일 예에서, 복수의 영구 자석(4)이 회전자 철심(3)의 둘레 방향을 따라 회전자 철심(3)에 매립된다. 자극부(5)는 인접한 두개의 영구 자석(4) 사이에 배치된다. 이것에 의해, 본 실시 형태의 회전 전기 기기(1)는, 소위 12P 36S(12극 36슬롯)의 슬롯 콤비네이션 구성으로 되어 있다. 단, 회전 전기 기기(1)의 슬롯 콤비네이션 구성은 상기 이외이더라도 좋다.

<2: 회전자 철심에 있어서의 각 자극부의 구성>

도 2를 이용하여, 각 자극부(5)의 구성의 일례에 대해 설명한다. 도 2는 회전자 철심(3)에서 둘레 방향으로 이웃하는 3개의 자극부(5)를 확대하여 나타내고 있다. 이 도 2에서, 각 영구 자석(4)은 축 방향에 수직인 방향의 단면(이하, 축 직교 단면이라고 함)에서 예를 들면 대략 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 축 직교 단면에서 회전자 철심(3)의 외주측(반지름 방향)으로 향해 개구된 모양인 대략 V자 모양으로 배치된 1쌍의 영구 자석(4)이 회전자 철심(3)의 외주부에 복수쌍 매립되어 있다. 즉, 회전자 철심(3)은 소위 IPM형(Internal Permanent Magnet)이다. 그리고, 회전자 철심(3) 중 대략 V자 모양으로 배치된 1쌍의 영구 자석(4)의 사이에 끼워진 영역(V자의 내주 모서리 영역)이 자극부(5)에 상당한다. V자 모양은 두개의 영구 자석(4)이 평행하지 않게 배열되고, 두개의 영구 자석(4)이 접하지 않는 배치를 포함한다. 예를 들어, V자 모양의 개구부는 회전자 철심(3)의 반지름 방향을 향할 수 있다.

또, 회전자 철심(3)의 고정자 철심(2)과 대향하는 외주측 면 중, 1쌍의 영구 자석(4)의 사이에 끼워진 영역의 면(후술하는 원호 면(5a))을 자극부라고 하는 경우도 있지만, 본 실시 형태에서는 원호 면(5a)의 직경 방향 내측의 영역인 1쌍의 영구 자석(4)의 사이에 끼워진 내부 영역도 포함하여 자극부라고 한다.

그리고, 각 자극부(5)에서의 1쌍의 영구 자석(4)은, N극의 자극부(5)에서는 자속이 서로 마주보도록, S극의 자극부(5)에서는 자속이 서로 떨어지도록 하는 자화 방향으로 자화되어 있다. 예를 들면, 도 2 중의 좌측에 위치하는 자극부(5)는 1쌍의 영구 자석(4)이 서로 자속이 서로 마주보도록 각각 자화되어 있기 때문에, N극의 자극부이다. 그리고, 복수의 자극부(5)는 둘레 방향에 인접하는 자극부(5)끼리가 서로 반대의 극성으로 되도록, 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있다.

또, 상기 「등간격」은 엄밀한 의미가 아니며, 설계상, 제조상의 공차, 오차 등이 허용된다. 즉, 「실질적으로 등간격」이라고 하는 의미이다.

각 자극부(5)는, 축 직교 단면에서의 형상이 회전자 철심(3)의 최대 외경 부분의 원주인 외주 원(11)과는 상이한 곡률의 원호 형상으로 되는 원호 면(5a)을 가지고 있다. 또한, 회전자 철심(3)은, 이웃하는 자극부(5)의 사이에 둘레 방향의 폭이 소정의 치수가 되도록 형성된 돌기부(6)를 가지고 있다. 이하, 이들 원호 면(5a)과 돌기부(6)에 대해 차례로 상술한다.

<3: 각 자극부의 원호 면에 대해>

도 2에서, 외주 원(11)은, 도시하지 않은 샤프트의 회전축 상에 위치하는 중심 OC를 중심으로 하는 반경 R의 원주이다. 회전자 철심(3)은 최대 외경 부분이 외주 원(11) 상에 위치하도록(바꾸어 말하면 내접하도록) 형성되어 있다. 즉, 회전자 철심(3)의 최대 외경은 2R이다. 도 2의 2'는 중심 OC를 향하는 고정자 철심(2)의 티스들의 에지를 연결한 가상의 원의 원주이다. 2'를 고정자 철심(2)의 내주원이라고 한다.

각 자극부(5)의 외주 측면인 원호 면(5a)은 축 직교 단면에서의 형상이 회전자 철심(3)의 외주 원(11)의 반경 R보다 작은 곡률 반경 r의 원호 형상으로 되도록 형성되어 있다. 원호 형상의 중심 OA는 상기 중심 OC와 자극부(5)의 둘레 방향에 있어서의 중심 위치 P1(원호면(5a)의 중심 위치)을 연결하는 직선 상에서, 중심 위치 P1로부터 곡률 반경 r만큼 직경 방향 내측에 위치한다.

또, 상기 외주 원(11)이나 원호 면(5a) 등에서의 「원」은 엄밀한 의미가 아니며, 설계상, 제조상의 공차, 오차 등이 허용된다. 즉, 「실질적으로 원」이라고 하는 의미이다.

회전자 철심(3)은, 상기와 같이 원호 면(5a)의 곡률 반경 r이 외주 원(11)의 반경 R보다 작게 설정된다. 자극부(5)는 원호(5a)의 양측부에 내주측으로 오목한 오목부(Y1, Y2)를 갖는 형상(이른바 꽃잎 형상)일 수 있다. 또한, 자극부(5)의 원호 면(5a)은 당해 자극부(5)의 둘레 방향에서의 중심 위치 P1에서 외주 원(11) 상에 위치하고 있다. 즉, 자극부(5)는 원호 면(5a)의 중심 위치 P1에서 외주 원(11)에 내접하고 있다. 이것에 의해, 고정자 철심(2)의 내주원(2')과 회전자 철심(3)의 갭 d의 크기는 자극부(5)의 둘레 방향 중심 위치 P에서 자극부(5)의 둘레 방향 양측을 향해서 서서히 증가한다. 예를 들어, 자극부(5)의 원호 면(5a)의 중심 위치에서 고정자 철심(2)의 내주원(2')과 회전자 철심(3)의 갭 d의 크기는 최소가 된다. 갭 d의 크기, 갭 d의 증가율(곡률 반경 r)를 변경하는 것에 의해 자속 밀도 분포가 변경될 수 있다. 따라서, 갭 d의 크기 또는 증가율를 최적화하여 자속 밀도 분포를 정현파 형상으로 근사시켜, 코깅 토크를 저감하는 것이 가능해진다.

다음에, 원호 면(5a)의 곡률 반경 r의 설정 방법의 일례에 대해 설명한다. 도 3에, 외주 원(11)과 원호 면(5a)의 곡률 반경비에 대한 여기 전압과 코깅 토크의 변화 곡선의 일례를 나타낸다. 이 도 3에서, 가로축은 외주 원(11)의 곡률 반경 R에 대한 원호 면(5a)의 곡률 반경 r의 비 r/R에 대응한다. 또한, 세로축은 여기 전압과 코깅 토크의 각각에 대해, 외주 원(11)과 원호 면(5a)에서 곡률 반경이 동일한 경우(즉 비 r/R=100%)에서의 최대값을 1로 한 경우에 대한 변화값의 비율을 정규화하여 나타낸 수치에 대응한다.

이 도 3에 나타내는 예에서는, 곡률 반경비 r/R의 증가에 대해 여기 전압과 코깅 토크가 모두 증가하도록 변화된다. 그러나, 여기 전압은 곡률 반경비 r/R이 약 50% 이상에서 약 90% 이상의 높은 값을 유지하고 있는 것에 반해, 코깅 토크는 곡률 반경비 r/R가 100%로부터 조금이라도 감소하면 급격히 저하하는 경향이 있다.

여기서 일반적인 회전 전기 기기(1)의 설계에서는, 그 회전 전기 기기(1)의 특성상, 여기 전압은 저하시키지 않고 가능한 한 높은 값(예를 들면 약 90% 이상)으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 코깅 토크는 회전자(회전자 철심(3))의 회전에 따라 생기는 토크의 맥동이다. 회전 전기 기기(1)에서는, 코깅 토크가 크면 회전자의 부드러운 회전이 저해되어, 효율이나 회전 제어의 정밀도가 저하할 가능성이 있다. 또한, 코깅 토크는 소음이나 진동의 원인이 될 수 있다. 이 때문에, 코깅 토크는, 가능한 한 낮은 값(예를 들면 약 10% 이하)으로 억제하는 것이 바람직하다. 이상으로부터, 도 3에 나타내는 예에서는, 외주 원(11)에 대한 원호 면(5a)의 곡률 반경비 r/R을 최소값 X1과 최대값 X2의 사이(50% 전후)로 설정하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 원호 면(5a)의 곡률 반경 r은 외주 원(11)의 반경 R의 약 50%가 되도록 설정되어 있다.

<4: 각 자극부간의 돌기부에 대해>

도 4는 2개의 자극부(5)의 사이에 위치하는 1개의 돌기부(6)를 확대하여 나타내고 있다. 이 도 4에서, 회전자 철심(3)은 복수의 돌기부(6)를 가지고 있고, 각 돌기부(6)는 둘레 방향으로 이웃하는 자극부(5)의 사이에 각각 위치하고 있다. 예를 들어, 회전자 철심(3)은 인접한 두개의 자극부 사이에 위치하는 돌기부(6)를 포함한다. 돌기부(6)는 자극부(5)끼리의 중간 위치에서 원호 면(5a)에 대해 직경 방향 외측으로 향해 돌출되어 있고, 당해 돌기부(6)의 외주측의 표면(6a)의 적어도 일부가 외주 원(11) 상에 위치한다. 예를 들어, 돌기부(6)의 외주측 표면(6a)은 외주원(11)의 원주와 동일한 곡률을 가질 수 있다. 이에 따라, 외주측 표면(6a)은 외주원(11)의 일부와 일치할 수 있다.

각 돌기부(6)는 둘레 방향의 양측에 원호 면(5a)과의 각도 θ가 예각이 되는 측면(6b)을 가짐으로써, 축 직교 단면에서의 형상이 대략 직사각형 모양이 되도록 형성되어 있다. 예를 들어, 돌기부는 측면(6b)을 갖고, 측면(6b)과 원호 면(5a)이 만나는 점에서의 원호 면(5a)의 접선과 측면(6b)과의 각도가 예각일 수 있다. 또, 돌기부(6)의 단면 형상은 상기 직사각형 이외에도, 예를 들면 사다리꼴이나 원호 등이라도 좋다.

각 돌기부(6)는, 둘레 방향에서, 둘레 방향으로 서로 이웃하는 1쌍의 영구 자석(4A, 4B)와 1쌍의 영구 자석(4C, 4D)의 사이에 배치된다. 구체적으로는, 각 돌기부(6)는, 둘레 방향의 위치가, 한쪽 측의 영구 자석(4B)의 가장 외주측(외주원(11)과 가장 가까운)이 되는 코너부 P2(제 1 코너부)와 다른쪽 측의 영구 자석(4C)의 가장 외주측(외주원(11)과 가장 가까운)이 되는 코너부 P3(제 2 코너부)의 사이가 되도록 배치된다. 그리고, 돌기부(6)의 둘레 방향 폭(외주측의 표면의 폭) W2는 한쪽 측의 영구 자석(4B)의 코너부 P2(제 1 코너부)와 다른쪽 측의 영구 자석(4C)의 코너부 P3(제 2 코너부)의 사이의 둘레 방향의 거리 W1에 대해 소정의 비율이 되도록 설정되어 있다.

다음에, 돌기부(6)의 둘레 방향 폭 W2의 설정 방법의 일례에 대해 설명한다. 도 5에, 돌기부(6)의 둘레 방향 폭비에 대한 부하 전류의 변화 곡선의 일례를 나타낸다. 이 도 5에서, 가로축은 상기 코너부 P2, P3간의 거리 W1에 대한 돌기부(6)의 둘레 방향 폭 W2의 비 W2/W1에 대응한다. 또한, 세로축은, 동일한 부하 상태에서 흐르는 부하 전류에 대해, 돌기부(6)를 마련하지 않은 경우(즉 W2/W1=0%)에 있어서의 최대값을 1로 한 경우에 대한 변화값의 비율을 정규화하여 나타낸 수치에 대응한다.

이 도 5에 나타내는 예에서는, 돌기부(6)의 둘레 방향 폭비 W2/W1이 약 55%인 경우에 부하 전류가 최소값을 취하고, 그것으로부터 돌기부(6)의 둘레 방향 폭비 W2/W1이 증감함에 따라 부하 전류가 증가하도록 변화한다. 이러한 부하 전류에 있어서의 포물선 형상의 변화는 릴럭턴스(reluctance) 토크와 누설 자속량의 변화에 기인하고 있다.

여기서 릴럭턴스 토크란, 각 자극부(5)에서 고정자 철심(2)측의 자계로부터 직경 방향으로 받는 인력과 척력의 둘레 방향 분력(分力)에 의해 생기는 토크이다. 회전자 철심(3)이 상술한 바와 같이 꽃잎 형상(r<R)으로 형성되어 있는 경우, 돌기부(6)의 둘레 방향 폭비 W2/W1을 작게 하면, 각 자극부(5)에 있어서의 인덕턴스의 돌극비(saliency ratio)가 감소하여, 릴럭턴스 토크가 저하한다. 이것에 의해, 동일한 부하 상태에 대해 회전 전기 기기(1)에 흐르는 전류(부하 전류)가 증가하여, 손실이 증가(효율이 저하)한다.

한편, 돌기부(6)의 둘레 방향 폭비 W2/W1을 크게 하면, 회전자 철심(3)이 상술한 꽃잎 형상(r<R)으로 형성되어 있는 경우이더라도, q축 자속을 증가시켜 돌극비와 릴럭턴스 토크를 증가시킬 수 있다. 그러나, 돌기부(6)의 둘레 방향 폭비 W2/W1을 너무 크게 하면, 돌기부(6)와 인접하는 자극부(5)와의 사이에 누설 자속량이 증가해 버려, 자석 토크가 감소(부하 전류가 증가, 효율이 저하)한다.

이상으로부터, 도 5에 나타내는 예에서는, 돌기부(6)의 둘레 방향 폭비 W2/W1을 약 50%~약 60%로 설정하는 것이 바람직하다. 이 범위에서는, 부하 전류의 포물선 형상의 변화가 최소값 근방으로 되기 때문이다. 이것에 의해, 자석 토크와 릴럭턴스 토크의 합성 토크가 최대로 되어, 부하 전류가 최소가 되도록, 돌기부(6)의 폭 W2를 최적화할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이 돌기부(6)의 둘레 방향 폭비 W2/W1이 약 55%가 되도록 설정되어 있다.

<5: 회전자 철심의 제조 방법>

이상 설명한 외형인 회전자 철심(3)의 제조 방법의 일례를 설명한다. 예를 들면, 반경 R의 원통 형상의 회전자 철심의 외주면(축 직교 단면 형상이 외주 원(11)과 동일한 형상인 외주면)의 둘레 방향 복수 부분을 원호 형상으로 노치하는(바꾸어 말하면 원호 형상의 오목부를 형성하는) 것이 고려된다. 이때에 노치하게 되는 부분인 노치 부분(오목부) Y1, Y2를, 도 4에 해칭으로 나타낸다. 이것에 의해, 노치된 결과의 형상이 상기 외주면과 상이한 곡률의 원호 형상으로 된 원호 면(5a)을 갖는 자극부(5)가 형성됨과 아울러, 자극부(5)간의 노치되지 않은 부분에 상기 외주면의 일부를 구성하는 복수의 돌기부(6)를 형성할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들면, 회전자 철심(3)을 구성하는 각 전자기 강(鋼) 박판에 대해, 원형 모양의 바깥 둘레부로부터 상기 노치 부분 Y1, Y2에 상당하는 부분이 예를 들면 천공 가공 등에 의해 제거되고, 그들의 전자기 강 박판이 축 방향으로 적층됨으로써, 회전자 철심(3)이 제조된다.

<6: 실시 형태의 효과>

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 회전 전기 기기(1)에 의하면, 회전자 철심(3)의 자극부(5)가, 축 직교 단면에서의 형상이 회전자 철심(3)의 외주 원(11)과는 상이한 곡률의 원호 형상인 원호 면(5a)을 구비한다. 이것에 의해, 회전자 철심(3)과 고정자 철심(2)의 갭 d의 크기를 최적화하여 자속 밀도 분포를 정현파 형상으로 근사시켜, 코깅 토크를 저감하는 것이 가능해진다. 그 결과, 고효율화나 회전 제어의 고정밀화가 가능해짐과 아울러, 소음이나 진동에 대해서도 저감할 수 있다. 따라서, 회전 전기 기기(1)의 성능이 향상된다.

또한, 본 실시 형태에서는 특히, 자극부(5)의 원호 면(5a)의 곡률 반경 r은 회전자 철심(3)의 외주 원(11)의 반경 R보다 작게 설정된다. 이것에 의해, 회전자 철심(3)을, 각 자극부(5)에서 외주측에 돌출된 자극부(5) 상호간에서 내주측에 오목한 형상으로 할 수 있다. 그 결과, 회전자 철심(3)과 고정자 철심(2)의 갭 d의 크기를 자극부(5)에서 작게 하면서 자극부(5) 상호간에서는 증대시켜 최적화하는 것이 가능해지므로, 코깅 토크를 저감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 특히, 곡률 반경 r의 반경 R에 대한 비율 r/R은, 곡률 반경 r과 반경 R이 동일한 경우에 비해, 코깅 토크가 소정의 비율(예를 들면 10%) 이하로 저감되고, 또한, 여기 전압의 저하가 소정의 비율(예를 들면 10%) 이내에 들어가도록 설정된다. 이것에 의해, 여기 전압의 저하를 억제하면서, 코깅 토크를 대폭 저감할 수 있으므로, 회전 전기 기기(1)의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 특히, 자극부(5)의 원호 면(5a)은, 당해 자극부(5)의 둘레 방향에서의 중심 위치 P1에서 외주 원(11) 상에 위치한다. 이것에 의해, 회전자 철심(3)과 고정자 철심(2)의 갭 d의 크기를 자극부(5)의 둘레 방향 중심 위치 P1에서 최소로 하면서 자극부(5)의 둘레 방향 양측을 향해 서서히 증대시켜 최적화하는 것이 가능해지므로, 코깅 토크의 저감 효과를 높일 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 특히, 회전자 철심(3)이 복수의 자극부(5)의 사이에 외주측의 표면(6a)이 외주 원(11) 상에 위치하는 돌기부(6)를 가진다. 이것에 의해, q축 자속을 증가시켜 돌극비를 증대할 수 있으므로, 자기 저항 토크를 증대할 수 있어, 효율의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 특히, 돌기부(6)는, 둘레 방향의 양측에 자극부(5)의 원호 면(5a)과의 각도 θ가 예각으로 되는 측면(6b)을 가진다. 이것에 의해, 돌기부(6)의 단면 형상을 대략 직사각형 모양으로 할 수 있으므로, 돌기부(6)의 폭을 정밀도 좋게 설정할 수 있다. 또한, 돌기부(6)를 사다리꼴 형상으로 하는 경우에 비해, 영구 자석(4)의 외주측 단부와의 사이의 누설 자속의 양이 증가할 가능성을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 특히, 영구 자석(4)의 V자 형상 배치에 의해 각 자극부(5)에 있어서의 자속의 집중 효과를 높여, 자석 토크를 증대할 수 있다. 또한, 돌기부(6)를 한쪽 측의 영구 자석(4B)의 가장 외주측이 되는 코너부 P2와 다른쪽 측의 영구 자석(4C)의 가장 외주측이 되는 코너부 P3의 사이에 배치하는 것에 의해, 영구 자석(4B, 4C)의 코너부 P2, P3과 자극부(5)의 원호 면(5a)의 사이의 간극을 작게 할 수 있어, 영구 자석(4B, 4C)의 코너부 P2, P3 근방에서의 누설 자속의 양을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 특히, 돌기부(6)는, 한쪽 측의 영구 자석(4B)의 코너부 P2와 다른쪽 측의 영구 자석(4C)의 코너부 P3의 사이의 둘레 방향의 거리 W1을 100%로 한 경우에, 둘레 방향의 폭 W2가 50%~60%로 되도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 자석 토크와 자기 저항 토크의 합성 토크가 최대로 되고, 부하 전류가 최소로 되도록, 돌기부(6)의 폭 W2를 최적화하는 것이 가능해진다.

또한, 회전자 철심(3)은, 원통 형상의 회전자 철심의 외주면을 노치하여 복수의 원호 면(5a)을 형성함과 아울러, 노치하지 않은 부분을 남기고 복수의 원호 면(5a)의 사이에 복수의 돌기부(6)를 형성하는 것에 의해 제조된다. 이러한 회전자 철심(3)의 제조 방법에 의하면, 회전자 철심(3)의 제조를 용이화할 수 있다.

또, 이상의 설명에서, 「수직」, 「평행」, 「평면」 등의 기재가 있는 경우에는, 당해 기재는 엄밀한 의미는 아니다. 즉, 이들 「수직」, 「평행」, 「평면」이란, 설계상, 제조상의 공차, 오차가 허용되며, 「실질적으로 수직」, 「실질적으로 평행」, 「실질적으로 평면」이라고 하는 의미이다.

또한, 이상의 설명에서, 외관상의 치수나 크기가 「동일」, 「동등」 등의 기재가 있는 경우는, 당해 기재는 엄밀한 의미는 아니다. 즉, 이들 「동일」, 「동등」이란, 설계상, 제조상의 공차, 오차가 허용되며, 「실질적으로 동일」, 「실질적으로 동일」하다라는 의미이다.

또한, 이상 이미 설명한 이외에도, 상기 실시 형태나 각 변형예에 의한 방법을 적당히 조합하여 이용해도 좋다. 그 외에, 각각의 예시는 일일이 하지 않지만, 상기 실시 형태나 각 변형예는, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 여러 가지의 변경이 가해져 실시되는 것이다.

Claims

회전자 철심과,
상기 회전자 철심의 둘레방향을 따라 상기 회전자 철심에 매립된 복수의 영구 자석
을 갖되,
상기 회전자 철심은,
상기 회전자 철심의 둘레 방향을 따라 인접한 두개의 영구 자석 사이에 배치되는 자극부를 포함하고, 상기 자극부는 회전자 철심의 축 방향에 수직인 방향의 단면 형상이 상기 회전자 철심의 최대 외경 부분의 원주인 외주 원과는 상이한 곡률의 원호 형상인 원호 면을 갖는
회전 전기 기기.
제 1 항에 있어서,
상기 자극부의 상기 원호 면의 곡률 반경은,
상기 회전자 철심의 상기 외주 원의 반경보다 작은
회전 전기 기기.
제 2 항에 있어서,
상기 곡률 반경의 상기 반경에 대한 비율은,
상기 곡률 반경과 상기 반경이 동일한 경우에 비해, 코깅 토크가 소정의 비율 이하로 저감되고, 또한, 여기 전압의 저하가 소정의 비율 이내에 들어가도록 설정되는
회전 전기 기기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자극부는, 상기 원호 면의 중심위치에서,
상기 외주 원과 내접하는
회전 전기 기기.
제 4 항에 있어서,
상기 회전자 철심은 복수개의 자극부를 포함하고,
상기 회전자 철심은 인접한 두개의 자극부의 사이에 위치하는 돌기부를 더 포함하고, 상기 돌기부의 외주측의 표면의 적어도 일부가 상기 외주 원 상에 위치하는
회전 전기 기기.
제 5 항에 있어서,
상기 돌기부는 측면을 갖고,
상기 측면과 상기 원호 면이 만나는 점에서의 상기 원호면의 접선과 상기 측면과의 각도가 예각으로 되는
회전 전기 기기.
제 5 항에 있어서,
상기 인접한 두개의 영구 자석은
상기 축 방향에 수직인 방향의 단면에서 V자 모양으로 배치되며, 상기 V자 모양의 개구부는 상기 회전자 철심의 반지름 방향을 향하고,
상기 복수의 영구 자석은, 상기 V자 모양으로 배치된 두개의 인접한 영구 자석을 복수쌍 포함하고,
상기 돌기부의 외주측의 표면은,
1쌍의 영구 자석과 인접한 다른 1쌍의 영구 자석의 사이에 배치되고, 상기 1쌍의 영구 자석 가운데 하나의 영구 자석에 있어서 상기 외주원과 가장 가까운 제 1 코너부와 상기 다른 1쌍의 영구 자석 가운데 상기 하나의 영구 자석과 마주보는 영구 자석에 있어서 상기 외주원과 가장 가까운 제 2 코너부 사이에 배치되는 회전 전기 기기.
제 7 항에 있어서,
상기 돌기부는,
상기 제 1 코너부와 상기 제 2 코너부의 사이의 상기 둘레 방향의 거리를 100%로 한 경우에, 상기 외주측의 표면의 폭이 50%~60%가 되도록 형성되어 있는
회전 전기 기기.
제 1 항에 있어서,
상기 영구 자석의 상기 축 방향에 수직인 방향의 단면 형상은 직사각형 형상인
회전 전기 기기
제 5 항에 있어서,
상기 돌기부의 외주측 표면은 상기 외주 원의 원주와 동일한 곡률을 갖는
회전 전기 기기
회전 전기 기기의 회전자 철심의 제조 방법으로서,
원통 형상의 회전자 철심의 외주면의 둘레 방향 복수 부분을 노치하는 것에 의해, 상기 외주면과 상이한 곡률의 원호 면을 갖는 복수의 자극부를 형성하고, 노치되지 않은 부분에 상기 외주면의 일부를 구성하는 복수의 돌기부를 형성하는 단계를 포함하는
하는 회전자 철심의 제조 방법.
회전자 철심과,
상기 회전자 철심의 둘레방향을 따라 상기 회전자 철심에 매립된 복수의 영구 자석 및 복수의 자극부를 포함하되,
상기 영구 자석은 상기 회전자 철심의 축 방향에 수직인 방향의 단면에서 V자 모양으로 배치된 한쌍의 영구 자석을 복수쌍 갖고, 상기 V자 모양의 개구부는 상기 회전자 철심의 반지름 방향을 향하며,
각 자극부는 V자 모양의 내부에 배치되고 상기 축 방향에 수직인 방향의 단면 형상이 상기 회전자 철심의 최대 외경 부분의 원주인 외주 원의 반경보다 작은 곡률 반경을 갖는 원호 면을 갖는
회전 전기 기기.