WO2013132625A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2013132625A1
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permanent magnet
iron core
axial direction
magnetic pole
rotor
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PCT/JP2012/055878
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Inventor
正伸 柿原
岩切　満
Original Assignee
株式会社安川電機
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H02K1/2773—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect consisting of tangentially magnetized radial magnets

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a rotating electrical machine.
  • Patent Document 1 includes a stator and a rotor that faces the stator via a radial gap, and a magnetic pole portion at the center of each pole of the rotor and the number of poles radially disposed on both sides thereof.
  • An embedded magnet type motor having the same number of permanent magnets is described. This embedded magnet type motor faces the side that is the magnetic flux generation surface of the permanent magnet on the inner peripheral side of the rotor core between the permanent magnets, and limits the leakage magnetic flux to the inner connecting part of the rotor core
  • a polygonal air gap having a leakage flux limiting surface that guides the magnetic flux of the permanent magnet to the outer periphery of the rotor.
  • the permanent magnets are arranged so that the magnetization direction is substantially the circumferential direction, the magnetic pole portion facing the N pole of the permanent magnet becomes the N pole, and the S pole of the permanent magnet faces.
  • the magnetic pole part becomes the S pole.
  • the magnetic flux from the adjacent permanent magnets is concentrated, so there is a possibility that the magnetic flux leaks from the magnetic pole part of N pole to the outside in the axial direction of the iron core.
  • no particular consideration was given to the magnetic flux leakage to the outside in the axial direction of the iron core.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can reduce the leakage magnetic flux to the outside in the axial direction of the rotor core.
  • a rotating electrical machine having a stator and a rotor, the rotor including an iron core including a plurality of magnetic pole portions provided on a rotating shaft, A rotating electrical machine having a first permanent magnet that penetrates in the axial direction of the iron core and a second permanent magnet that is provided at an axial end of the iron core and is magnetized in the axial direction is applied.
  • the rotating electrical machine of the present invention it is possible to reduce the magnetic flux leakage to the outside in the axial direction of the rotor core.
  • FIG. 2 is an end view of the rotor as seen from the II-II plane in FIG. 1. It is a perspective view showing insertion of the 2nd permanent magnet to an end elevation of an iron core and a crevice. It is explanatory drawing showing the mode of the magnetic flux in the axial direction edge part of an iron core. It is the perspective view showing the end view of the rotor which covered the axial direction outer side of the 2nd permanent magnet with the steel plate, and attachment of a steel plate. It is explanatory drawing showing the mode of the magnetic flux in the axial direction edge part of an iron core.
  • the rotating electrical machine 1 includes a stator 2 and a rotor 3 that are opposed to each other via a magnetic gap in the radial direction, and an inner rotor provided with the rotor 3 inside the stator 2.
  • Type motor Specifically, the rotating electrical machine 1 is an IPM (Interior Permanent Magnet) motor having a permanent magnet inside the rotor 3.
  • the rotating electric machine 1 includes the stator 2 as an armature, the rotor 3 as a field, a frame 4 provided on the outer peripheral side of the stator 2, and a load side of the frame 4 (right side in FIG. 1).
  • Load-side bracket 5 provided at the end, load-side bearing 6 in which the outer ring is fitted to the load-side bracket 5, and anti-load provided at the end on the anti-load side (left side in FIG. 1) of the frame 4
  • a pressing plate 20 fixed to the shaft 9 and abutted against one axial end of the iron core 10.
  • two pressing plates 20 may be provided on the shaft 9 so as to be abutted against one end side and the other end side in the axial direction of the iron core 10.
  • the pressing plate 20 is for positioning the iron core 10 by abutting against one or both of one end side and the other end side in the axial direction of the iron core 10.
  • the rotor 3 includes a cylindrical iron core 10, a plurality (10 in this example) of first permanent magnets 11, and first permanent magnets provided at axial ends (both ends in the present embodiment) of the iron core 10. The same number of second permanent magnets 14 as magnets 11 are provided.
  • the iron core 10 includes a cylindrical cylindrical portion 12 fixed to the shaft 9 and a plurality (in this example, radially provided on the outer side in the radial direction of the cylindrical portion 12 according to the number of poles. 10) and the magnetic pole portion 13 are integrally provided.
  • the iron core 10 is formed in a laminated structure in which annular electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction of the shaft 9, and an insulator layer is interposed between the laminated electromagnetic steel plates.
  • the 1st permanent magnet 11 is formed in the rectangular parallelepiped shape long in the axial direction of the iron core 10, and the cross section orthogonal to an axial direction has a rectangular shape long in a radial direction.
  • the first permanent magnets 11 are arranged radially on the iron core 10 and are provided so as to pass through the iron core 10 by being mounted in axial through holes provided in the iron core 10.
  • the radially outer end and the inner end of the first permanent magnet 11 are respectively positioned so as to have a narrow gap between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the iron core 10.
  • Each first permanent magnet 11 is magnetized in a direction (substantially circumferential direction) perpendicular to the radial direction and the axial direction of the iron core 10.
  • the plurality of first permanent magnets 11 are arranged so that the N poles face each other at a certain magnetic pole portion 13 and the S poles face each other at an adjacent magnetic pole portion 13.
  • the magnetic pole portion 13 is formed on the radially outer side of the cylindrical portion 12 between the first permanent magnets 11 by the adjacent first permanent magnets 11.
  • the magnetic pole portion 13 facing the north pole of the first permanent magnet 11 becomes the north pole
  • the magnetic pole portion 13 facing the south pole of the first permanent magnet 11 becomes the south pole.
  • the magnetic flux from the magnetic pole portion 13 serving as the N pole toward the magnetic pole portion 13 serving as the S pole is linked to the windings of the stator 2 to generate the rotational torque of the rotor 2.
  • a through hole 16 that penetrates the iron core 10 in the axial direction is provided on the inner side in the radial direction between the adjacent first permanent magnets 11 of the iron core 10.
  • the through hole 16 has a pentagonal shape in this example, and is formed in a mode in which the top of the pentagon is directed radially outward. Although a detailed description is omitted, the two sides sandwiching the bottom portion opposite to the top portion of the through hole 16 have a narrow gap between the long side in the radial direction of the first permanent magnet 11 sandwiching the through hole 16, And it is substantially parallel.
  • the magnetic flux of the first permanent magnet 11 in the magnetic pole portion 13 serving as the N pole is effectively guided outwardly in the radial direction of the iron core 10, while the two adjacent first permanent magnets 11. There is an effect of blocking the leakage magnetic flux inward in the radial direction of the iron core 10 between the two.
  • the second permanent magnets 14 are provided at both ends of the iron core 10 in the axial direction.
  • a concave portion 15 is provided for each magnetic pole portion 13 at the axial end portion of the iron core 10.
  • the second permanent magnet 14 is embedded in the axial end portion of the iron core 10 by being inserted into the recess 15 and fixed to the recess 15 with an adhesive.
  • the depth of the recess 15 is substantially the same as the thickness of the second permanent magnet 14 and is, for example, about several sheets of laminated steel plates.
  • the recess 15 is formed in a fan shape between the first permanent magnets 11, and the fan-shaped second permanent magnet 14 is fitted in the recess 15.
  • the axial end surface 14 a of the second permanent magnet 14 is substantially flush with the axial end surface 11 a of the first permanent magnet 11 and the axial end surface 10 a of the iron core 10.
  • FIG. 3B shows only the N-pole magnetic pole, and the magnetization direction of the second permanent magnet 14 is the N-pole on the lower side and the upper side so that the magnetic flux generated from the second permanent magnet 14 is concentrated on the magnetic pole 13.
  • the side is the S pole.
  • FIGS. 4 (a) and 4 (b) show the state of magnetic flux when the second permanent magnet 14 is not present at the axial end of the iron core 10 and when it is present.
  • the stator 2 is present on the front side of the drawing, and most of the magnetic flux (solid arrow in FIG. 4) generated from the N pole magnetic pole portion 13 is the stator 2 (not shown) on the front side of the drawing. Flows into the teeth and interlinks with the windings. Then, it returns to the S pole part 13 through the adjacent teeth.
  • the magnetic flux from the first permanent magnets 11 on both sides in the circumferential direction is concentrated in the N pole magnetic pole portion 13.
  • the magnetic flux from the 1 permanent magnet 11 leaks out of the magnetic pole portion 13 having the N pole to the outside in the axial direction of the iron core 10.
  • the magnetic flux leaking axially outward from the first permanent magnet 11 passes from the north pole to the north pole of the first permanent magnet 11 in the axial direction of the iron core 10. Since it passes through the outside and flows into the magnetic pole portion 13 that is the adjacent S pole, the generated torque is reduced without interlinking with the winding on the stator side.
  • the second permanent magnet 14 when the second permanent magnet 14 is disposed, the second permanent magnet 14 is magnetized in a direction corresponding to the polarity of the magnetic pole portion 13. Is done. That is, in the magnetic pole portion 13 that is the N pole, the magnetization direction of the second permanent magnet 14 is the direction from the outside in the axial direction to the inside, and in the magnetic pole portion 13 that is the S pole, the magnetization direction of the second permanent magnet 14 is the axial direction. The direction is from the inside to the outside. In this case, the magnetic flux that leaks out of the first permanent magnet 11 in the axial direction can be blocked by the second permanent magnet 14. Furthermore, the 2nd permanent magnet 14 comprises the magnetic circuit shown by the broken-line arrow in FIG.4 (b), can provide a magnetic flux from the 2nd permanent magnet 14 to the magnetic pole part 13, and can improve a main magnetic flux.
  • a second permanent magnet 14 magnetized in the axial direction is provided at the axial end of the iron core 10 of the rotor 3, and the magnetization direction of the second permanent magnet 14 corresponds to the polarity of each magnetic pole portion 13.
  • the magnetization direction of the second permanent magnet 14 is set to the direction from the outer side in the axial direction.
  • the magnetization direction of the second permanent magnet 14 is set from the inner side in the axial direction. The direction is toward the outside. Thereby, the leakage magnetic flux of the 1st permanent magnet 11 can be interrupted
  • the second permanent magnet 14 is embedded in the recess 15 provided in the magnetic pole portion 13 of the iron core 10, and the axial end surfaces of the first permanent magnet 11 and the second permanent magnet 14 are substantially flush.
  • the effect of this will be described using the following comparative example.
  • a comparative example consider a configuration in which the second permanent magnet 14 is simply attached to the end of the iron core 10 without providing a recess at the axial end of the iron core 10.
  • the 2nd permanent magnet 14 protrudes from the iron core 10
  • size of the axial direction of the iron core 10 increases, and the enlargement of the rotary electric machine 1 is caused.
  • the second permanent magnet 14 is held only by bonding, and the bonding area is relatively small.
  • the holding force is weak, and the second permanent magnet 14 falls off due to the inertial force due to the rotation of the rotor 3. Is concerned. Further, when the second permanent magnet 14 protrudes from the iron core 10 and a gap is generated between the second permanent magnets 14, the magnetic resistance increases and it is difficult to form a magnetic circuit between the adjacent second permanent magnets 14. .
  • the second permanent magnet 14 since the second permanent magnet 14 does not protrude from the iron core 10, an increase in the size of the iron core 10 in the axial direction can be prevented.
  • the second permanent magnet 14 since the second permanent magnet 14 is embedded in the recess 15, the second permanent magnet 14 is supported by the iron core 10 in the radial direction and the circumferential direction, and the bonding area is increased. Holding power can be greatly increased. Therefore, the second permanent magnet 14 can be prevented from falling off.
  • the iron core 10 and the first permanent magnet 11 exist between the second permanent magnets 14, the magnetic resistance can be reduced, and a magnetic circuit can be easily formed between the adjacent second permanent magnets 14. Therefore, it is possible to enhance the effect of suppressing the magnetic flux leakage to the outside in the axial direction of the iron core 10.
  • the second permanent magnet 14 provided at the end in the axial direction of the iron core 10 has been described as an example in which the outer side in the axial direction is exposed.
  • the axial direction outside of the permanent magnet 14 may be further covered with a steel plate 17.
  • FIG. 5 shows an example of this modification.
  • the axial end of the iron core 10 is covered with a thin annular steel plate 17.
  • the steel plate 17 has a thickness corresponding to, for example, several sheets of laminated steel plates constituting the iron core 10.
  • the iron core 10 has an axial end surface 10 a that is retreated in the axial direction by an amount corresponding to the thickness of the steel plate 17, and the first permanent magnet 11 extends from the axial end surface 10 a to the steel plate 17. Protrudes by the thickness of.
  • the steel plate 17 includes a rectangular through hole 18 into which the protruding end portion of the first permanent magnet 11 is fitted.
  • the steel plate 17 has a through hole 16 having the same shape as the through hole 16 of the iron core 10.
  • the steel plate 17 is attached to the axial end portion of the iron core 10 by fixing the first permanent magnet 11 in the through hole 18 to the axial end surface 10a of the iron core 10 with an adhesive.
  • the steel plate 17 attached to the axial end of the iron core 10 covers the outer side of the second permanent magnet 14 in the axial direction. Further, the axial end surface 11a of the first permanent magnet 11 fitted in the axial end surface 17a of the steel plate 17 and the through hole 18 is flush with each other.
  • FIG. 1 The state of the magnetic flux at the axial end of the iron core 10 is shown in FIG.
  • the outside of the second permanent magnet 14 embedded in the recess 15 of the iron core 10 is covered with the steel plate 17, so that the magnetic flux at the axial end of the second permanent magnet 14 is as shown in FIG.
  • Leakage magnetic flux decreases because it passes through. This makes it difficult for eddy currents due to the leakage magnetic flux of the rotor 3 to be generated in the brackets 5, 7, the bearings 6, 8, etc., thereby improving efficiency.
  • the steel plate 17 can function as a yoke for guiding and passing the magnetic flux from the second permanent magnet 14, a magnetic circuit using the magnetic flux of the second permanent magnet 14 (shown by a broken line in FIG.
  • the magnetic flux generated from the second permanent magnet 14 to the magnetic pole portion 13 can be increased. Furthermore, since the outer side of the 2nd permanent magnet 14 is covered with the steel plate 17, the fall prevention effect of the 2nd permanent magnet 14 can further be improved.
  • the second permanent magnets 14 are provided at both ends in the axial direction of the iron core 10, but only on the holding plate 20 side fixed to the shaft 9,
  • the second permanent magnet 14 may be provided at the axial end of the iron core 10.
  • the pressing plate 20 is made of a magnetic material such as iron, a magnetic flux leakage to the outside in the axial direction of the iron core 10 is particularly likely to occur on the side where the pressing plate 20 is installed. Therefore, when the pressing plate 20 is disposed only on one side of the iron core 10 as in the present embodiment, the second permanent magnet 14 is provided only at the axial end of the iron core 10 on the side where the pressing plate 20 is installed. As a result, the cost and the number of parts can be reduced as compared with the case where the magnetic flux leakage is effectively suppressed and provided on both sides in the axial direction.
  • the iron core 10 When the iron core is formed of a dust core
  • the iron core 10 has a laminated steel plate structure in which electromagnetic steel plates are laminated.
  • an insulating layer is provided between the steel plates, the shaft in the iron core 10 is provided.
  • the magnetic resistance in the direction increases. Therefore, it tends to be difficult to form a magnetic circuit by the second permanent magnet 14.
  • the iron core 10 may be formed of a dust core.
  • the dust core is formed by making a ferromagnetic material such as iron into a fine powder, covering the surface with an insulating coating, and compressing and hardening.
  • the iron core 10 using such a dust core can reduce the axial magnetic resistance.
  • the magnetic circuit L1 by the second permanent magnet 14 can be formed more easily, the effect of suppressing the leakage magnetic flux toward the axially outer side of the iron core 10 can be further enhanced.
  • a motor is used as an example of the rotating electrical machine 1, but it may be applied to a generator.

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Abstract

【課題】回転電機の回転子鉄心の軸方向外側への漏れ磁束を少なくする。 【解決手段】固定子２と回転子３を有する回転電機１であって、回転子３は、シャフト９に固定された円筒部１２及び円筒部１２の外周側に極数に応じて設けられた複数の磁極部１３を一体的に備えた鉄心１０と、鉄心１０の軸方向に貫通して設けられた複数の第１永久磁石１１と、鉄心１０の軸方向端部に設けられ、軸方向に磁化された複数の第２永久磁石１４と、を有する。

Description

回転電機
　開示の実施形態は、回転電機に関する。
　特許文献１には、固定子と、固定子に径方向のギャップを介して対向する回転子を有し、回転子の各極の中央の磁極部とその両側に放射状に配置された極数と同数の永久磁石を有する埋込磁石型モータが記載されている。この埋込磁石型モータは、それぞれの永久磁石の間の回転子鉄心の内周側に、永久磁石の磁束発生面である側面と対向し、回転子鉄心の内側連結部への漏れ磁束を制限する漏れ磁束制限面と、永久磁石の磁束を回転子の外周へ導くガイド面とを有する多角形の空隙を備えている。
国際公開第２００８／０７８５８４号
　上記従来技術のモータでは、磁化方向が略円周方向となるように各永久磁石が配置されており、永久磁石のＮ極が向かい合った磁極部がＮ極となり、永久磁石のＳ極が向かい合った磁極部がＳ極となる。Ｎ極の磁極部では、両隣の永久磁石からの磁束が集中されることから、磁束がＮ極の磁極部から鉄心の軸方向外側へ漏れる可能性がある。しかしながら、鉄心の軸方向外側への漏れ磁束については特に配慮されていなかった。
　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、回転子鉄心の軸方向外側への漏れ磁束を少なくすることができる回転電機を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、固定子と回転子を有する回転電機であって、前記回転子は、回転軸に設けられた複数の磁極部を備えた鉄心と、前記鉄心の軸方向に貫通して設けられた第１永久磁石と、前記鉄心の軸方向端部に設けられ、軸方向に磁化された第２永久磁石と、を有する回転電機が適用される。
　本発明の回転電機によれば、回転子鉄心の軸方向外側への漏れ磁束を少なくすることができる。
実施形態の回転電機の全体構成を表す縦断面図である。 図１中ＩＩ－ＩＩ面から見た回転子の端面図である。 鉄心の端面図及び凹部への第２永久磁石の挿入を表す斜視図である。 鉄心の軸方向端部における磁束の様子を表す説明図である。 第２永久磁石の軸方向外側を鋼板で覆った回転子の端面図及び鋼板の装着を表す斜視図である。 鉄心の軸方向端部における磁束の様子を表す説明図である。
　以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
　＜回転電機の構成＞
　まず、本実施形態の回転電機１の全体構成について図１を用いて説明する。図１に示すように、回転電機１は、半径方向に磁気的空隙を介して対向配置された固定子２及び回転子３を有し、回転子３を固定子２の内側に備えたインナーロータ型のモータである。具体的には、回転電機１は、回転子３の内部に永久磁石を備えたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ　Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ）モータである。この回転電機１は、電機子である上記固定子２と、界磁である上記回転子３と、固定子２の外周側に設けられたフレーム４と、フレーム４の負荷側（図１中右側）端部に設けられた負荷側ブラケット５と、負荷側ブラケット５に外輪が嵌合された負荷側軸受６と、フレーム４の反負荷側（図１中左側）端部に設けられた反負荷側ブラケット７と、反負荷側ブラケット７に外輪が嵌合された反負荷側軸受８と、負荷側軸受６及び反負荷側軸受８により回転自在に支持されたシャフト９（回転軸に相当）と、シャフト９に固定され、鉄心１０の軸方向一端側に突き当てられた押さえ板２０と、を有する。なお、この例では１枚であるが、押さえ板２０は、鉄心１０の軸方向一端側及び他端側に突き当てられるように、シャフト９に２枚設けてもよい。この押さえ板２０は、鉄心１０の軸方向一端側及び他端側の一方又は両方に突き当たることで、鉄心１０の位置決めを行うためのものである。
　＜回転子の構成＞
　次に、回転子３の構成について図２乃至図４を用いて説明する。図２及び図３に示すように、回転子３は、シャフト９の外周面に固定されている。この回転子３は、円筒状の鉄心１０と、複数（この例では１０）の第１永久磁石１１と、鉄心１０の軸方向端部（本実施形態では両端部）に設けられた第１永久磁石１１と同数の第２永久磁石１４とを有している。
　図２に示すように、鉄心１０は、シャフト９に固定された筒状の円筒部１２と、この円筒部１２の半径方向外側に極数に応じて放射線状に設けられた複数（この例では１０）の磁極部１３とを一体に備えている。鉄心１０は、円環状の電磁鋼板をシャフト９の軸方向に積層した積層体構造に形成されており、積層した電磁鋼板同士の間には絶縁体層が介挿されている。第１永久磁石１１は、鉄心１０の軸方向に長い直方体形状に形成され、軸方向と直交する断面は半径方向に長い矩形状を有する。第１永久磁石１１は、鉄心１０に放射状に配置され、鉄心１０に設けた軸方向の貫通孔に装着して、鉄心１０を貫通するように設けられている。第１永久磁石１１の半径方向外側端及び内側端は、鉄心１０の外周面及び内周面との間に狭い間隙を有するようにそれぞれ位置している。
　各第１永久磁石１１は、鉄心１０の半径方向及び軸方向と直交する方向（略円周方向）に磁化されている。複数の第１永久磁石１１は、ある磁極部１３でＮ極を互いに向かい合わせ、隣りの磁極部１３でＳ極を互いに向かい合わせるように配置される。磁極部１３は、隣り合う第１永久磁石１１によって、第１永久磁石１１同士の間の円筒部１２の半径方向外側に形成されている。第１永久磁石１１のＮ極が向かい合った磁極部１３はＮ極となり、第１永久磁石１１のＳ極が向かい合った磁極部１３はＳ極となる。Ｎ極となる磁極部１３からＳ極となる磁極部１３に向かう磁束が固定子２の巻線と鎖交し、回転子２の回転トルクを発生させる。
　鉄心１０の隣り合う第１永久磁石１１の間の半径方向内側には、鉄心１０を軸方向に貫通する貫通穴１６が設けられている。貫通穴１６は、この例では五角形形状であり、五角形の頂部を半径方向外側に向けた態様に形成されている。詳細な説明は省略するが、貫通穴１６の頂部と反対側の底部を挟む２辺は、貫通穴１６を挟む第１永久磁石１１の半径方向の長辺との間に狭い間隙を有し、且つ略平行である。五角形の貫通穴１６を設けることにより、Ｎ極となる磁極部１３における第１永久磁石１１の磁束を鉄心１０の半径方向外方に効果的に誘導する一方、隣り合う２つの第１永久磁石１１の間の鉄心１０の半径方向内側への漏れ磁束を遮断する効果がある。
　図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２永久磁石１４は鉄心１０の軸方向両端部に設けられている。鉄心１０の軸方向端部には、磁極部１３ごとに凹部１５が設けられている。第２永久磁石１４は、凹部１５に挿入され、接着剤で凹部１５に固着することで、鉄心１０の軸方向端部に埋設されている。凹部１５の深さは、第２永久磁石１４の厚みと略同一であり、例えば積層鋼板の数枚分程度である。凹部１５は、第１永久磁石１１同士の間に扇状に形成され、凹部１５に扇状の第２永久磁石１４が嵌め込まれている。第２永久磁石１４の軸方向端面１４ａは、第１永久磁石１１の軸方向端面１１ａ及び鉄心１０の軸方向端面１０ａと略面一となっている。図３（ｂ）にはＮ極の磁極のみを示しており、第２永久磁石１４から発生する磁束を磁極１３に集中させるように、第２永久磁石１４の磁化方向は下側がＮ極、上側がＳ極となるようになっている。
　図４（ａ）及び（ｂ）に、鉄心１０の軸方向端部に第２永久磁石１４が存在しない場合と存在する場合の磁束の様子をそれぞれ示す。両図において、固定子２は紙面手前側に存在するとしており、Ｎ極の磁極部１３から発生する大部分の磁束（図４中実線矢印）は紙面手前側の固定子２（図示せず）のティースに流入し、巻線に鎖交する。その後、隣接するティースを通ってＳ極の磁極部１３へ戻る。
　ところが、図４（ａ）のように、Ｎ極の磁極部１３では、円周方向における両側の第１永久磁石１１からの磁束が集中されることから、鉄心１０の軸方向端部において、第１永久磁石１１からの磁束がＮ極の磁極部１３から鉄心１０の軸方向外側へ漏れ出る可能性がある。図４（ａ）中の破線矢印に示すように、第１永久磁石１１から軸方向外側へ漏れる磁束は、第１永久磁石１１のＮ極からＮ極の磁極部１３を経て鉄心１０の軸方向外側を通り、隣りのＳ極となる磁極部１３に流れ込むため、固定子側の巻線に鎖交せず、発生トルクを下げることになる。
　一方、本実施形態の回転子３の構成では、図４（ｂ）に示すように、第２永久磁石１４を配置する場合、第２永久磁石１４は磁極部１３の極性に対応した方向に磁化される。すなわち、Ｎ極となる磁極部１３では、第２永久磁石１４の磁化方向は軸方向外側より内側に向かう方向とし、Ｓ極となる磁極部１３では、第２永久磁石１４の磁化方向は軸方向内側より外側に向かう方向とする。この場合、第１永久磁石１１から軸方向外側へ漏れ出ようとする磁束を第２永久磁石１４により遮断することができる。さらに、第２永久磁石１４は図４（ｂ）中の破線矢印で示す磁気回路を構成して、第２永久磁石１４から磁極部１３に磁束を提供し、主磁束を向上させることができる。
　＜実施形態の効果＞
　以上説明した本実施形態の回転電機１によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、回転子３では、Ｎ極の磁極部１３において両隣の第１永久磁石１１からの磁束が集中されることから、第１永久磁石１１の磁束がＮ極の磁極部１１から鉄心１０の軸方向外側へ漏れる可能性がある。このような磁束漏れが生じた場合、出力が低下することがある。
　本実施形態では、回転子３の鉄心１０の軸方向端部に、軸方向に磁化された第２永久磁石１４を設け、この第２永久磁石１４の磁化方向を各磁極部１３の極性に対応した方向とする。Ｎ極となる磁極部１３では、第２永久磁石１４の磁化方向を軸方向外側より内側に向かう方向とし、Ｓ極となる磁極部１３では、第２永久磁石１４の磁化方向を軸方向内側より外側に向かう方向とする。これにより、第１永久磁石１１の漏れ磁束を遮断し、第２永久磁石１４の磁束を磁極部１３へ提供することができる。その結果、回転電機１の出力を向上させることができる。
　また本実施形態では、第２永久磁石１４を鉄心１０の磁極部１３に設けられた凹部１５に埋め込み、第１永久磁石１１と第２永久磁石１４の軸方向端面を略面一とする。これによる効果を、次のような比較例を用いて説明する。例えば比較例として、鉄心１０の軸方向端部に凹部を設けず、第２永久磁石１４を単に鉄心１０の端部に取り付けただけの構成を考える。この場合、第２永久磁石１４が鉄心１０より突出するので、鉄心１０の軸方向の大きさが増大し、回転電機１の大型化を招く。また、第２永久磁石１４を接着のみで保持することになる上、接着面積が比較的小さくなるので、保持力が弱く、第２永久磁石１４が回転子３の回転による慣性力によって脱落することが懸念される。さらに、第２永久磁石１４が鉄心１０より突出し、各第２永久磁石１４の間に隙間が生じると、磁気抵抗が大きくなり、隣り合う第２永久磁石１４同士の間に磁気回路を形成しにくい。
　本実施形態では、第２永久磁石１４が鉄心１０より突出しないので、鉄心１０の軸方向の大型化を防止できる。また、第２永久磁石１４は凹部１５に埋め込まれるので、半径方向及び円周方向に対しても鉄心１０によって支持されることとなり、且つ、接着面積も増大することから、第２永久磁石１４の保持力を大幅に高めることができる。したがって、第２永久磁石１４の脱落を防止できる。さらに、各第２永久磁石１４の間に鉄心１０及び第１永久磁石１１が存在するので、磁気抵抗を小さくでき、隣り合う第２永久磁石１４同士の間で磁気回路を形成し易くなる。したがって、鉄心１０の軸方向外側への漏れ磁束の抑制効果を高めることができる。
　＜変形例＞
　なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
　（１）第２永久磁石を鋼板で覆う場合
　上記実施形態では、鉄心１０の軸方向端部に設けた第２永久磁石１４は、軸方向外側が露出した場合を一例として説明したが、第２永久磁石１４の軸方向外側を鋼板１７でさらに覆ってもよい。図５に本変形例の一例を示す。
　図５（ａ）に示すように、鉄心１０の軸方向端部は薄厚の円環状の鋼板１７によって覆われている。鋼板１７は、鉄心１０を構成する積層鋼板の例えば数枚分の厚さを有する。鉄心１０は、図５（ｂ）に示すように、鋼板１７の厚さに相当する分だけ軸方向に後退した軸方向端面１０ａを有し、軸方向端面１０ａから第１永久磁石１１が鋼板１７の厚さ分だけ突出する。鋼板１７は、第１永久磁石１１の突出した軸方向端部が嵌合する矩形状の貫通穴１８を備える。また鋼板１７は、鉄心１０の貫通孔１６と同形状の貫通穴１６を有する。鋼板１７は、貫通穴１８に第１永久磁石１１を嵌合させつつ鉄心１０の軸方向端面１０ａに接着剤で固着することで、鉄心１０の軸方向端部に装着される。鉄心１０の軸方向端部に装着された鋼板１７は、第２永久磁石１４の軸方向外側を覆う。また、鋼板１７の軸方向端面１７ａと貫通穴１８に嵌合した第１永久磁石１１の軸方向端面１１ａは、面一である。
　鉄心１０の軸方向端部における磁束の様子を図６に示す。本変形例においては、鉄心１０の凹部１５に埋め込んだ第２永久磁石１４の外側を鋼板１７で覆うので、図６に示すように、第２永久磁石１４の軸方向端部の磁束は鋼板１７の中を通るため、漏れ磁束が低減する。これにより、回転子３の漏れ磁束に起因する渦電流がブラケット５，７や軸受６，８等に発生し難くなり、効率を上げることができる。また、鋼板１７を第２永久磁石１４からの磁束を誘導して通すヨークとして機能させることができるため、第２永久磁石１４の磁束（図６中破線で示す）による磁気回路がさらに形成し易くなり、第２永久磁石１４から磁極部１３へ発生する磁束を高めることができる。さらに、第２永久磁石１４の外側を鋼板１７で覆うため、第２永久磁石１４の脱落防止効果をさらに高めることができる。
　（２）第２永久磁石を押さえ板側だけに設ける場合
　上記実施形態では、第２永久磁石１４は鉄心１０の軸方向両端部に設けたが、シャフト９に固定した押さえ板２０の側だけ、第２永久磁石１４を鉄心１０の軸方向端部に設けてもよい。一般に、押さえ板２０は鉄等の磁性体で構成されるので、押さえ板２０が設置された側では鉄心１０の軸方向外側への漏れ磁束が特に生じ易くなる。そこで、本実施形態のように押さえ板２０が鉄心１０の一方側にのみ配置されている場合、第２永久磁石１４を押さえ板２０が設置された側の鉄心１０の軸方向端部にのみ設けることにより、効果的に漏れ磁束を抑制しつつ、軸方向両側に設ける場合よりもコスト・部品点数の低減を図ることができる。
　（３）鉄心を圧粉磁心で形成する場合
　上記実施形態では、鉄心１０を電磁鋼板を積層した積層鋼板構造としたが、鋼板同士の間には絶縁層が設けられるため、鉄心１０内における軸方向の磁気抵抗が大きくなる。したがって、第２永久磁石１４による磁気回路が形成しにくい傾向がある。
　そこで、圧粉磁心により鉄心１０を形成してもよい。圧粉磁心は、鉄等の強磁性体を微細な粉末とし、その表面を絶縁被膜で覆い、圧縮して固めることで成形される。このような圧粉磁心による鉄心１０は、軸方向の磁気抵抗を小さくすることができる。その結果、第２永久磁石１４による磁気回路Ｌ１をさらに容易に形成できるので、鉄心１０の軸方向外側への漏れ磁束の抑制効果をさらに高めることができる。
　なお、上記実施形態及び各変形例では、回転電機１としてモータを例に説明したが、発電機に適用してもよい。
　以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
　その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
　１　　　　　　回転電機
　２　　　　　　固定子
　３　　　　　　回転子
　９　　　　　　シャフト（回転軸）
　１０　　　　　鉄心
　１１　　　　　第１永久磁石
　１２　　　　　円筒部
　１３　　　　　磁極部
　１４　　　　　第２永久磁石
　１５　　　　　凹部
　１７　　　　　鋼板
　１８　　　　　貫通穴
　２０　　　　　押さえ板

Claims (6)

  1. 　固定子と回転子を有する回転電機であって、
    　前記回転子は、
    　回転軸に設けられた複数の磁極部を備えた鉄心と、
    　前記鉄心の軸方向に貫通して設けられた第１永久磁石と、
    　前記鉄心の軸方向端部に設けられ、軸方向に磁化された第２永久磁石と、を有する
    ことを特徴とする回転電機。
  2. 　前記第２永久磁石は、
    　前記鉄心の軸方向端部に前記磁極部ごとに設けられており、
    　各第２永久磁石の磁化方向は、
    　Ｎ極となる前記磁極部では軸方向外側より内側に向かう方向であり、Ｓ極となる前記磁極部では軸方向内側より外側に向かう方向である
    ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
  3. 　前記第２永久磁石は、
    　前記鉄心の前記磁極部に設けられた凹部に埋め込まれ、前記第１永久磁石と前記第２永久磁石の軸方向端面が略面一となっている
    ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
  4. 　前記第２永久磁石は、
    　前記鉄心の前記磁極部に設けられた凹部に埋め込まれ、
    　前記鉄心は、
    　前記第２永久磁石の軸方向外側を覆う鋼板を有しており、
    　前記第１永久磁石と前記鋼板の軸方向端面は、略面一となっている
    ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
  5. 　前記鉄心は、圧粉磁心である
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
  6. 　前記回転軸に固定され、前記鉄心の軸方向一端側及び他端側の少なくとも一方に突き当てられた押さえ板をさらに有し、
    　前記第２永久磁石は、
    　前記押さえ板が設置された側の前記鉄心の軸方向端部に設けられている
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016167907A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 三菱電機株式会社 回転電機および電動パワーステアリング装置
CN110635592A (zh) * 2018-06-22 2019-12-31 日本电产株式会社 转子和马达

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03106850U (ja) * 1989-12-05 1991-11-05
JP2007143335A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Daikin Ind Ltd 界磁子およびモータ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03106850U (ja) * 1989-12-05 1991-11-05
JP2007143335A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Daikin Ind Ltd 界磁子およびモータ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016167907A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 三菱電機株式会社 回転電機および電動パワーステアリング装置
CN110635592A (zh) * 2018-06-22 2019-12-31 日本电产株式会社 转子和马达

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