JP2007244017A - Rotor structure of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機の内部で高速回転する回転子の強度を高めるための技術、特に、遠心力および界磁から受ける磁力に対して強度上有利な回転子の構造に関するものである。 The present invention relates to a technique for increasing the strength of a rotor that rotates at high speed inside a rotating electric machine, and more particularly to a rotor structure that is advantageous in terms of strength against centrifugal force and magnetic force received from a field.
同期型の回転電機においては、回転子の表面に永久磁石を配置する表面配置型（SPM：Surface. Permanent Magnetic）構造よりも、回転子の内部に永久磁石を多数埋設する内部配置型（IPM：Interior Permanent Magnetic）構造を採用することで磁束を増加することが可能となり、出力が向上する。このような内部配置型の回転子構造としては従来、例えば特許文献１および特許文献２に記載のごときものが知られている。
特許文献１では、回転子の外径側に固定子を配置してこの回転子をインナロータとしたラジアルギャップ型の回転電機において、永久磁石の表面に空隙や空間を設けて、永久磁石端部の漏れ磁束を抑制し、回転子のトルクが低下することを防止する。
特許文献２では、回転子の内径側に固定子を配置してこの回転子をアウタロータとしたラジアルギャップ型の回転電機において、永久磁石の表面に空隙や空間を設けて、永久磁石端部の漏れ磁束を抑制し、回転子のトルクが低下することを防止する。
In Patent Document 1, in a radial gap type rotating electrical machine in which a stator is disposed on the outer diameter side of a rotor and this rotor is used as an inner rotor, a gap or a space is provided on the surface of the permanent magnet, and Leakage magnetic flux is suppressed and the torque of the rotor is prevented from decreasing.
In Patent Document 2, in a radial gap type rotating electrical machine in which a stator is disposed on the inner diameter side of a rotor and the rotor is used as an outer rotor, a gap or a space is provided on the surface of the permanent magnet, and leakage of the end of the permanent magnet occurs. The magnetic flux is suppressed and the torque of the rotor is prevented from decreasing.
しかし、上記従来のような回転子構造にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。 つまり円筒形状のロータコア内部に永久磁石を配列しているため、隣り合う２個の永久磁石に挟まれたロータコアのヨークと、このヨークの隣りに位置するヨークとを、同一材料で一体に結合するよう形成するものの、当該結合部分が強度上の弱点となる。
しかも、永久磁石の表面に空隙や空間を設けた特許文献１および特許文献２に記載の回転子構造では、上述したヨーク同士の結合部分が益々細くなって強度上の弱点になる、という弊害が顕著になる。
However, the conventional rotor structure causes problems as described below. In other words, since the permanent magnets are arranged inside the cylindrical rotor core, the rotor core yoke sandwiched between two adjacent permanent magnets and the yoke located adjacent to the yoke are integrally joined with the same material. Although formed as described above, the joint portion is a weak point in strength.
Moreover, in the rotor structure described in Patent Document 1 and Patent Document 2 in which a gap or a space is provided on the surface of the permanent magnet, the above-described disadvantage is that the joint portion between the yokes becomes thinner and weaker in strength. Become prominent.
この問題につき図７に沿って説明する。
図７は、特許文献１や特許文献２に開示されたごとき従来の回転子構造を、回転子の軸線方向からみて示す横断面図である。
内部配置型の回転子Aは、円筒形状のロータコアBと、ロータコアB内部に埋設された永久磁石C（C1，C2，C3・・・）と、ロータコアBと結合する図示しないロータ出力軸とを具える。ここで、隣り合う２個の永久磁石C1および永久磁石C2を、径方向に延在する規準線に関して線対称となる「ハの字」に配列する。また隣り合う２個の永久磁石C2および永久磁石C3を、径方向に延在する規準線に関して線対称となる「ハの字」に配列する。永久磁石Cの外径側端部Dには空間Eを設ける。永久磁石Cの内径側端部Fには空間Gを設ける。
This problem will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional rotor structure as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 as seen from the axial direction of the rotor.
The internal arrangement type rotor A includes a cylindrical rotor core B, a permanent magnet C (C1, C2, C3...) Embedded in the rotor core B, and a rotor output shaft (not shown) coupled to the rotor core B. Have. Here, two adjacent permanent magnets C1 and C2 are arranged in a “C” shape that is line-symmetric with respect to a reference line extending in the radial direction. Further, two adjacent permanent magnets C2 and C3 are arranged in a “C” shape that is line-symmetric with respect to a reference line extending in the radial direction. A space E is provided at the outer diameter side end D of the permanent magnet C. A space G is provided at the inner diameter side end F of the permanent magnet C.
ロータコアBは永久磁石Cによって周方向に区切られる。隣り合う永久磁石C1，C2に挟まれたロータコアB部分をヨークHとする。永久磁石C1と、永久磁石C1からみて永久磁石C2とは反対側で隣り合う永久磁石C3に挟まれたロータコアB部分をロータコア部位Iとする。これらヨークHおよびロータコア部位Iを、回転子Aの外径側では結合部分Jで一体に結合し、内径側では結合部分Kで一体に結合する。 The rotor core B is divided in the circumferential direction by a permanent magnet C. A rotor core B portion sandwiched between adjacent permanent magnets C1 and C2 is a yoke H. A rotor core portion I is a portion of the rotor core B sandwiched between the permanent magnet C1 and the permanent magnet C3 adjacent to the permanent magnet C2 on the side opposite to the permanent magnet C1. The yoke H and the rotor core portion I are integrally coupled at the coupling portion J on the outer diameter side of the rotor A, and are integrally coupled at the coupling portion K on the inner diameter side.
結合部分Iと結合部分Kは、肉厚が薄いため強度上の弱点となる。したがって、回転子Aを高回転で運転する場合には、強い遠心力が作用してヨークHが外方に飛散するという懸念が生じる。また大トルクで運転する場合には、回転子Aの径方向に設けた固定子界磁との吸引力によって、ヨークHまたはロータコア部位Iが径方向に飛散するという懸念が生じる。そして自動車の動力源として回転電機を採用するにあたり、小型軽量かつ高回転大トルクの回転電機が要求されているもとでは、上述の遠心力および吸引力に由来する回転子の耐久性課題が深刻になる。
しかも、結合部分Jと結合部分Kとは肉厚が薄いとはいえ、永久磁石の端部に近いことから漏れ磁束が若干生じている。したがって、この漏れ磁束を解消して出力トルクの向上を図る余地がある。
Since the connecting portion I and the connecting portion K are thin, they are weak points in strength. Therefore, when the rotor A is operated at a high speed, there is a concern that the strong centrifugal force acts and the yoke H is scattered outward. Further, when operating with a large torque, there is a concern that the yoke H or the rotor core part I is scattered in the radial direction due to the attractive force with the stator field provided in the radial direction of the rotor A. In adopting a rotating electrical machine as a power source for automobiles, there is a demand for a rotating electrical machine having a small size, light weight and high rotation and large torque. become.
Moreover, although the coupling portion J and the coupling portion K are thin, some leakage magnetic flux is generated because they are close to the end of the permanent magnet. Therefore, there is room for eliminating the leakage magnetic flux and improving the output torque.
本発明は、上述の実情に鑑み、遠心力および吸引力に対する回転子の強度を高め、さらには、漏れ磁束をより一層低減して出力トルクを益々大きくすることができる回転電機の回転子構造を提案するものである。 In view of the above circumstances, the present invention provides a rotor structure for a rotating electrical machine that can increase the strength of a rotor against centrifugal force and attractive force, and further reduce leakage magnetic flux and increase output torque. It is what we propose.
この目的のため本発明による回転電機の回転子構造は、請求項１に記載のごとく、
回転子のロータコア内部に周方向に複数の永久磁石を配設し、隣り合う２個の前記永久磁石の端部同士が最も接近する前記ロータコア部分には、該端部同士にまたがる空間を設けた回転電機の回転子において、
該回転子を軸線方向からみたときに、前記隣り合う２個の永久磁石に挟まれた前記ロータコアのヨークのうち前記空間と隣接するヨーク部位には、該ヨークの径方向移動を拘束する爪部を設けたことを特徴としたものである。
For this purpose, the rotor structure of the rotating electrical machine according to the present invention is as described in claim 1,
In the rotor core of the rotor, a plurality of permanent magnets are arranged in the circumferential direction, and the space between the end portions of the two adjacent permanent magnets is provided in the rotor core portion closest to each other. In the rotor of a rotating electrical machine,
When the rotor is viewed from the axial direction, a claw portion that restrains radial movement of the yoke at the yoke portion adjacent to the space among the yokes of the rotor core sandwiched between the two adjacent permanent magnets It is characterized by having provided.
かかる本発明の構成によれば、隣り合う２個の永久磁石の端部同士にまたがる空間を設けたことから、上述した図７に示す結合部分J,Kを設けることがない。したがって永久磁石の端部に生じる漏れ磁束を大幅に低減することができ、出力トルクの向上を図ることができる。
また、結合部分J,Kを撤廃したために懸念される回転子の強度の低下は、隣り合う２個の永久磁石に挟まれたロータコアのヨークに、このヨークの径方向移動を拘束する爪部を設けたことにより解消する。つまり永久磁石の端部同士にまたがって設けた上述の空間に隣接するヨーク部分には爪を設け、この爪をこれら２個の端部に係止するため、ヨークの径方向移動を防止することができる。
したがって、内部配置型の回転子構造に特有の問題であるロータコアの強度の確保と、漏れ磁束の抑制という２つの課題を同時に解決し、高回転かつ大トルクを出力する回転電機の運転に資することができる。
According to the configuration of the present invention, since the space spanning the ends of the two adjacent permanent magnets is provided, the above-described coupling portions J and K shown in FIG. 7 are not provided. Therefore, the leakage magnetic flux generated at the end of the permanent magnet can be greatly reduced, and the output torque can be improved.
In addition, the reduction in the strength of the rotor, which is a concern due to the elimination of the joint portions J and K, is that the claw portion that restrains the radial movement of the yoke is attached to the yoke of the rotor core sandwiched between two adjacent permanent magnets. It is solved by providing it. In other words, the yoke portion adjacent to the above-mentioned space provided across the end portions of the permanent magnet is provided with a claw, and the claw is locked to these two end portions, thereby preventing the yoke from moving in the radial direction. Can do.
Therefore, to solve the two problems of securing the strength of the rotor core, which is a problem peculiar to the internal arrangement type rotor structure, and suppressing the leakage magnetic flux at the same time, to contribute to the operation of the rotating electrical machine that outputs high torque and high torque. Can do.
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例になる回転子構造を、軸線方向からみた状態を示す横断面図である。
この実施例は、固定子と回転子とを回転子の径方向に配置したラジアルギャップ構造の回転電機に係る。
回転子１は、中空円筒形状のロータコア２を具える。ロータコア２は薄板鋼板を軸線方向に積層してなる。あるいは磁性材料を圧粉成形してもよい。ロータコア２内部には、複数個の永久磁石３を、周方向に配列する。ここで隣り合う２個の永久磁石３ａ，３ｂに着目すると、これら隣り合う２個の永久磁石３ａ，３ｂを、径方向に延在する規準線Ｋに関して線対称となるようロータコア２内部に配設して対とする。
具体的には永久磁石３ａ，３ｂを「ハの字」の対に配置し、この対を構成する永久磁石3a，3b同士の間隔を、径方向外方では広く、径方向内方では狭くする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the rotor structure according to the first embodiment of the present invention as seen from the axial direction.
This embodiment relates to a rotating electrical machine having a radial gap structure in which a stator and a rotor are arranged in the radial direction of the rotor.
The rotor 1 includes a hollow cylindrical rotor core 2. The rotor core 2 is formed by laminating thin steel plates in the axial direction. Alternatively, the magnetic material may be compacted. A plurality of
Specifically, the
隣り合う２個の永久磁石3a，3bの端部５同士が最も接近するロータコア２の内径側部分には漏れ磁束を抑制するための空間６を設ける。空間６は永久磁石３ａの端部５と永久磁石３ｂの端部５とにまたがって配置されることから、最も効果的に漏れ磁束を抑制することができる。
ここで付言すると、同じ空間であっても図７に示すように空間Ｇにあっては、結合部分Ｋを設けていることから、空間Ｇが端部同士にまたがっておらず、漏れ磁束が結合部分Ｋを通過してしまい、漏れ磁束を効果的に抑制することができない。
また、同じ空間であっても図７に示すように空間Ｅにあっては、端部に接触して結合部分Ｊを設けていることから、漏れ磁束が結合部分Ｊを通過してしまい、漏れ磁束を効果的に抑制することができない。
A
In other words, even in the same space, as shown in FIG. 7, in the space G, since the coupling portion K is provided, the space G does not extend over the ends, and the leakage magnetic flux is coupled. The portion K is passed, and the leakage magnetic flux cannot be effectively suppressed.
Further, even in the same space, as shown in FIG. 7, in the space E, since the coupling portion J is provided in contact with the end portion, the leakage magnetic flux passes through the coupling portion J and leaks. Magnetic flux cannot be effectively suppressed.
説明を図１に戻すと、板状の永久磁石３ａ，３ｂには、厚み方向（短辺方向）に着磁しておき、これら永久磁石３ａ，３ｂに挟まれたロータコア２のヨーク４に向けて同極になす。
そして、回転子１の外径側に設けた図示しない固定子の界磁との関係で、ヨーク４を通過する磁束量を大きくする。
Returning to FIG. 1, the plate-like
The amount of magnetic flux passing through the
略三角状のヨーク４のうち、空間６に隣接するヨーク部位には爪部７を設ける。
爪部７は、周方向両側にある端部５，５に係止して、ヨーク４が径方向に移動しないように拘束する。
なお図２には、図１に示す爪部７と外観上共通する構成を拡大して示す。
図１および図２に示すように爪部７は二等辺三角形状の頂点になるヨーク部位に位置する。
そして爪部７の形状を、永久磁石３の端部５を形成する直角部分と同一の隅角として、爪部７とヨーク４との接合箇所をこれら隅角に挟まれて基準線Ｋに対し垂直方向に狭隘として、端部５，５を係止することから、三角形状のヨーク４が永久磁石３から離れるよう外径方向に移動することを規制する。逆に言えば、もし当該三角形状の頂点に爪部７がない場合、三角形状のヨーク４は当該二等辺三角形状の２辺を形成する永久磁石３から離れ易くなる。
また二等辺三角形状のヨーク４が永久磁石３を内径方向に押し抜くよう移動しようとしても、回転子１自身のアーチ効果により、内径方向に移動することを規制する。
かくしてヨーク４は径方向に移動しないように拘束される。
A
The
FIG. 2 shows an enlarged configuration that is common in appearance with the
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
Then, the shape of the
Further, even if the isosceles
Thus, the
図１および図２に示すように永久磁石３ａ，３ｂは「ハの字」配置されるところ、これら永久磁石３ａ，３ｂ同士の間隔が最も狭い端部５，５に、ヨーク４の爪部７を係合したことから、遠心力によってヨーク４に径方向外向きの力が作用しても、ヨーク４は当該径方向外向きの力に対抗することができる。また、径方向内向きの力が作用しても、当該径方向内向きの力に対抗することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
したがって、上述した第1実施例では、ヨーク４が径方向に移動しないよう回転子１の強度を確保することができる。
Therefore, in the first embodiment described above, the strength of the rotor 1 can be ensured so that the
次に本発明の第２実施例について説明する。
図２は、第２実施例になる回転子１１の横断面を展開し、その一部を拡大して示す周方向展開図である。
この第２実施例も固定子と回転子とを回転子の径方向に配置したラジアルギャップ構造の回転電機に係る。
そして漏れ磁束を抑制するための空間を、内径側のみならず外径（固定子）側にも配置した回転子構造であるため基本構造は上述した第１実施例と共通する。そこで共通する構成には同一符号を付して説明を省略し、付加した構成については新た符号を付して説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a developed circumferential view of the rotor 11 according to the second embodiment, in which a transverse section is developed and a part thereof is enlarged.
The second embodiment also relates to a rotating electrical machine having a radial gap structure in which a stator and a rotor are arranged in the radial direction of the rotor.
The basic structure is the same as that of the first embodiment described above because the rotor structure has a space for suppressing leakage magnetic flux not only on the inner diameter side but also on the outer diameter (stator) side. Therefore, common components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and added components are described by adding new symbols.
この第２実施例では、回転子の内径側および外径側の双方に空間６，９を設けたことを特徴とする。
回転子１１を図２に示すように軸線方向からみたときに、永久磁石３ａ，３ｂは１の対３ｃを構成する。この対３ｃは周方向に複数配設される。１の対３ｃと隣り合う他の対３ｃとに挟まれたロータコア部位８を、径方向内側では広く径方向外側では狭くする。図２中、矢で示す「径方向固定子側」は径方向外側である。ロータコア８およびヨーク４は周方向（図２紙面の横方向）に交互に配設されてロータコア２を構成する。
The second embodiment is characterized in that
When the rotor 11 is viewed from the axial direction as shown in FIG. 2, the
ロータコア２のうち径方向内側には前述した空間６を設ける。
ロータコア２のうち径方向外側にはさらに空間９を設ける。空間９は、ロータコア部位８のうち上記の狭くしたロータコア部位８ｓに隣接する２個の永久磁石３ａの端部１０と永久磁石３ｂの端部１０にまたがる。
この空間９に隣接する上記の狭くしたロータコア部位８ｓには爪部１２を設ける。
The
A
A
爪部１２も前述した爪部７と同様の機能を具える。そして、爪部１２の周方向両側にある永久磁石３の端部１０，１０に係止して、端部１０を介して爪部１２とは反対側にあるヨーク４が径方向に移動しないように拘束する。
The
この第２実施例によれば、空間９は永久磁石３ａの端部１０と永久磁石３ｂの端部１０とにまたがって配置されることから、最も効果的に漏れ磁束を抑制することができる。つまり、図７に示す従来例では結合部分Jおよび結合部分Kとは肉厚が薄いとはいえ、永久磁石の端部に近いことから漏れ磁束が若干生じていた。これに対し、図２に示す第２実施例では空間９によって、狭くしたロータコア部位８ｓが隣り合うヨーク４と全く結合しない。したがって、端部１０における漏れ磁束を大いに解消して出力トルクの向上を図ることができる。
According to the second embodiment, since the
ロータコア部位８のうち、空間９および爪部１２から遠い位置にあって両側の空間６，６に隣接する部位には、爪部１３をそれぞれ設ける。爪部１３は端部５を形成する直角部分と同一の隅角を具えてこの端部５に係止する。
Of the
また、ヨーク４のうち、空間６および爪部７から遠い位置にあって両側の空間９，９に隣接する部位には、爪部１４をそれぞれ設ける。爪部１４は端部１０を形成する直角部分と同一の隅角を具えてこの端部１０に係止する。
Further, claw
上述した爪部７、１２、１３、１４は、第１実施例と同様に、ヨーク４が径方向外側に飛び出すことを防止する。つまり、遠心力によってヨーク４に径方向外向きの力が作用するとき、ヨーク４の爪部７は当該径方向外向きの力に対抗する。また遠心力および上述した爪部７によって永久磁石３に径方向外向きの力が作用するとき、爪部７、１２、１３、１４が永久磁石３に係合してヨーク４が径方向外向きに飛び出すことを防止する。
The
永久磁石３ｂおよび３ａは、空間６と空間９との間を長手方向として配置した板状であり、この長手方向とは垂直な厚み方向に着磁される。そして、永久磁石３ｂおよび３ａをヨーク４に向けて同極にする。回転子１１の径方向外方には図示しない固定子コアを配置し、インナロータ構造とする。固定子コアを上述したヨーク４に指向させる。あるいは図２の他、固定子を径方向内方に配置したアウタロータ構造としてもよい。
The
ここで付言すると、固定子近傍にある空間９と固定子から離れて位置する空間６とのうち、離れて位置する前記空間６を、図２に示すように軸線方向に延在する孔としてもよいこのように孔とすることで、この孔を区画する結合部分１５が、隣り合うヨーク８，８同士を結合する。したがって、回転子１１の強度を益々確保することができる。しかも、結合部分１５の両端にある１対の永久磁石3ｃはヨーク４に向けて同極に配置しているため、結合部分１５で漏れ磁束が生じることはない。
なお図には示さなかったが、図２において空間９を軸線方向に延在する孔としてもよい。
In this case, the
Although not shown in the figure, the
次に本発明の第３実施例について説明する。
図３は、第３実施例になる回転子２１の横断面を展開して示す周方向展開図である。
この第３実施例も固定子と回転子とを回転子の径方向に配置したラジアルギャップ構造の回転電機に係る。
そして漏れ磁束を抑制するための空間を、内径側のみならず外径（固定子）側にも配置した回転子構造であるため基本構造は上述した第１実施例と共通する。そこで共通する構成には同一符号を付し、付加した構成については新た符号を付して説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a developed circumferential view showing a cross section of the
This third embodiment also relates to a rotating electrical machine having a radial gap structure in which a stator and a rotor are arranged in the radial direction of the rotor.
The basic structure is the same as that of the first embodiment described above because the rotor structure has a space for suppressing leakage magnetic flux not only on the inner diameter side but also on the outer diameter (stator) side. Therefore, the same reference numerals are given to common components, and the added components will be described with new reference symbols.
この第３実施例では、回転子の外径側および内径側の双方に空間６，９を設ける。そしてヨーク４のうち径方向内側の空間６に隣接する部分に設けた爪７と比較して、ロータコア部位８のうち径方向外側の空間９に隣接する部分に設けた爪部２２を大きくしたことを特徴とする。
In the third embodiment,
図３は、第３実施例の回転子を軸線方向からみた状態を示す横断面図である。
周方向で隣り合う永久磁石３ａおよび永久磁石３ｂは、径方向に延在する規準線Ｋに関して線対称となるようロータコア２内部に配設して対３ｃとする。そして対３ｃをなす永久磁石３ａ，３ｂ同士の間隔を、径方向外方では広く、径方向内方では狭くする。
ロータコア２には、対３ｃをなす永久磁石３ａ，３ｂの径方向内側端部にまたがる空間６を設け、対３ｃをなす２個の永久磁石３ａ，３ｂに挟まれたヨーク４のうち空間６と隣接するヨーク部位には前述した第1実施例（図１）と同様の爪部７を設ける。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the rotor of the third embodiment is viewed from the axial direction.
The
The rotor core 2 is provided with a
図３に示すように対３ｃを周方向に複数対配置する。周方向で隣り合う対３ｃ，３ｃ同士に挟まれたロータコア部位８を、径方向外方では広く径方向内方では狭くする。狭くしたロータコア部位８ｓに隣接する２個の永久磁石３の端部１０，１０にまたがる空間９を設ける。空間９に隣接する狭くしたロータコア部位８ｓには爪部２２を設ける。
爪部２２は、爪部７と比較して径方向に肉厚に形成され、ロータコア部位８と端部１０とが径方向に離れないよう強固に連結する。
As shown in FIG. 3, a plurality of
The
図４には、第３実施例を拡大して示す。
ロータコア部位８のうち、空間９および爪部２２から遠い位置にあって両側の空間６，６に隣接する部位には、爪部１３をそれぞれ設ける。爪部１３は端部５を形成する直角部分と同一の隅角を具えてこの端部５に係止する。
FIG. 4 shows an enlarged view of the third embodiment.
Of the
また、ヨーク４のうち、空間６および爪部７から遠い位置にあって両側の空間９，９に隣接する部位には、爪部１４をそれぞれ設ける。爪部１４は、端部５とは反対側の端部１０を形成する直角部分と同一の隅角を具えてこの端部１０に係止する。
Further, claw
上述した爪部７、１２、１３、１４は、図２に示す第２実施例と同様に、ヨーク４が径方向外側に飛び出すことを防止する。つまり、遠心力によってヨーク４に径方向外向きの力が作用するとき、ヨーク４の爪部７は当該径方向外向きの力に対抗する。また遠心力および上述した爪部７によって永久磁石３（３ａ，３ｂ，３ｃ）に径方向外向きの力が作用するとき、爪部７、１２、１３、１４が永久磁石３に係合してヨーク４が径方向外向きに飛び出すことを防止する。
The
図３に示す第３実施例では、回転子２１の径方向外方に図示しない固定子を設け、固定子のコアをヨーク４に指向させてインナロータ構造とする。
永久磁石対３ｃおよび固定子間にはギャップを介して磁気回路が形成されるので、空間９をギャップに向けて開放し、漏れ磁束を解消する。
これにより、回転子２１のトルク増大を図ることができる。
In the third embodiment shown in FIG. 3, a stator (not shown) is provided radially outward of the
Since a magnetic circuit is formed between the
Thereby, the torque increase of the
また、固定子から離れて位置する空間６は、ロータコア２に設けた軸線方向に延在する孔とし、この孔を区画する結合部分１５が隣り合うヨーク８，８同士を結合する。
The
次に本発明の第４実施例について説明する。
図５は、第４実施例になる回転子３１を、軸線方向からみた状態を示す横断面図である。
この第４実施例も固定子と回転子とを回転子の径方向に配置したラジアルギャップ構造の回転電機に係る。
そして漏れ磁束を抑制するための空間を、内径側および外径（固定子）側にも配置した回転子構造であるため基本構造は上述した第３実施例と共通する。そこで共通する構成には同一符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
回転子３１の径方向外方には図示しない固定子を設け、回転子３１をインナロータとする。ロータコア２内部に設けた永久磁石３（３ａ，３ｂ，３ｃ）は、円弧面を具えた板状とする。つまり、永久磁石対３ｃがヨーク４を包むような形状および配置として、ヨーク４に接触する永久磁石３の面積を大きくする。この第４実施例では前述した第１〜第3実施例における「ハの字」状の永久磁石対３ｃと比較して、ヨーク４を通過する磁束量を大きくして大トルク運転に資することができる。
このように構成しても、本発明の効果である、漏れ磁束を大幅に解消し、かつ強度上有利な回転子構造を実現することができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the
The fourth embodiment also relates to a rotating electrical machine having a radial gap structure in which a stator and a rotor are arranged in the radial direction of the rotor.
The basic structure is the same as that of the third embodiment described above because the rotor structure has a space for suppressing the leakage magnetic flux on the inner diameter side and the outer diameter (stator) side. Therefore, common configurations are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different configurations are described.
A stator (not shown) is provided outside the
Even if comprised in this way, the magnetic flux which is the effect of this invention can be eliminated significantly and the rotor structure advantageous in strength can be realized.
次に本発明の第５実施例について説明する。
図６は、第５実施例になる回転子４１を、軸線方向からみた状態を示す横断面図である。
この第５実施例も固定子と回転子とを回転子の径方向に配置したラジアルギャップ構造の回転電機に係る。
そして漏れ磁束を抑制するための空間を、内径側および外径（固定子）側にも配置した回転子構造であるため基本構造は上述した第３実施例と共通する。そこで共通する構成には同一符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
回転子４１の径方向内方には図示しない固定子を設け、回転子４１をアウタロータとする。そしてロータコア２内径側にヨーク４を設ける。このように構成しても、本発明の効果である、漏れ磁束を大幅に解消し、かつ強度上有利な回転子構造を実現することができる。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the rotor 41 according to the fifth embodiment is viewed from the axial direction.
The fifth embodiment also relates to a rotating electrical machine having a radial gap structure in which a stator and a rotor are arranged in the radial direction of the rotor.
The basic structure is the same as that of the third embodiment described above because the rotor structure has a space for suppressing the leakage magnetic flux on the inner diameter side and the outer diameter (stator) side. Therefore, common configurations are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different configurations are described.
A stator (not shown) is provided inside the rotor 41 in the radial direction, and the rotor 41 is an outer rotor. A
ところで上述した各実施例によれば、回転子１，１１，２１，３１，４１のロータコア２内部に周方向に複数の永久磁石３を配設し、隣り合う２個の永久磁石３ａ，３ｂの端部５，５同士が最も接近するロータコア２の部分には、これら端部５，５同士にまたがる空間６を設けた。
そして、回転子１を軸線方向からみたときに、これら隣り合う２個の永久磁石３ａ，３ｂに挟まれたロータコア２のヨーク４のうち空間６と隣接するヨーク部位には、ヨーク４の径方向移動を拘束する爪部７を設けた。
これにより、永久磁石３ａ，３ｂの端部５，５に生じる漏れ磁束を大幅に低減することができ、磁気回路の主磁束が増大して出力トルクの向上を図ることができる。
また、爪部７がヨーク４と端部５，５とを径方向移動不能に連結して、ヨーク４の径方向移動を防止することができる。
したがって、内部配置型の回転子構造に特有の問題であるロータコアの強度の確保と、漏れ磁束の抑制という２つの課題を同時に解決し、高回転かつ大トルクを出力する回転電機の運転に資することができる。
By the way, according to the above-described embodiments, a plurality of
When the rotor 1 is viewed from the axial direction, the
Thereby, the leakage magnetic flux which arises in the
Further, the
Therefore, to solve the two problems of securing the strength of the rotor core, which is a problem peculiar to the internal arrangement type rotor structure, and suppressing the leakage magnetic flux at the same time, to contribute to the operation of the rotating electrical machine that outputs high torque and high torque. Can do.
具体的には、回転子１を軸線方向からみた図１に示すように、隣り合う２個の永久磁石３ａ，３ｂを、径方向に延在する規準線Ｋに関して線対称となるようロータコア２内部に配設して対３ｃとし、対３ｃをなす永久磁石同士３ａ，３ｂの間隔を、径方向外方では広く、径方向内方では狭くする。これにより対３ｃをなす永久磁石３ａ，３ｂの径方向内側端部５，５同士が最も接近する。これら端部５，５にまたがる空間６を設け、対３ｃをなす２個の永久磁石３ａ，３ｂに挟まれたヨーク４のうち空間６と隣接するヨーク部位には爪部７を設ける。
これにより、漏れ磁束を大幅に低減して強度上有利な回転電機を実現することができる。
Specifically, as shown in FIG. 1 in which the rotor 1 is viewed from the axial direction, the two adjacent
As a result, it is possible to realize a rotating electrical machine that is advantageous in terms of strength by greatly reducing the leakage magnetic flux.
あるいは、回転子４１を軸線方向からみた図６に示すように、隣り合う２個の永久磁石を３ａ，３ｂを径方向に延在する規準線Ｋに関して線対称となるようロータコア２内部に配設して対３ｃとし、対３ｃをなす永久磁石３ａ，３ｂ同士の間隔を、径方向内方では広く、径方向外方では狭くする。これにより対３ｃをなす永久磁石３ａ，３ｂの径方向外側端部５，５同士が最も接近する。これら端部５，５にまたがる空間６を設け、対３ｃをなす２個の永久磁石３ａ，３ｂに挟まれたヨーク４のうち空間６と隣接するヨーク部位には爪部７を設ける。
Alternatively, as shown in FIG. 6 when the rotor 41 is viewed from the axial direction, two adjacent permanent magnets are arranged inside the rotor core 2 so as to be line-symmetric with respect to a reference line K extending in the radial direction of 3a and 3b. Thus, a
さらに回転子４１には図６に示すように、対３ｃを周方向に複数対配置し、隣り合う対３ｃ，３ｃ同士に挟まれたロータコア部位８を、径方向外方では広く径方向内方では狭くし、この狭くしたロータコア部位８ｓに隣接する２個の永久磁石端部１０，１０にまたがる空間９を設ける。空間９に隣接する狭くしたロータコア部位８ｓには爪部１２を設ける。
このように永久磁石３の両端５，１０にそれぞれ空間６，９を設けることにより、漏れ磁束を最大限低減して回転電機の運転効率を高くすることができる。また回転子１１，２１，３１も同様に永久磁石３の両端５，１０にそれぞれ空間６，９を設けた構造であり、同等の効果を奏する。
Further, as shown in FIG. 6, the rotor 41 has a plurality of
Thus, by providing the
また図３〜図６に示す各実施例においては、固定子（図示せず）と向かい合うヨーク４を挟む永久磁石対３ｃを、ヨーク４に向けて同極とする。そして固定子近傍にある空間９と固定子から離れて位置する空間６とのうち、離れて位置する空間６を、ロータコア２に設けた軸線方向に延在する孔としたことから、
孔を区画する結合部分１５が隣り合うロータコア部位８，８を連結する。したがって、漏れ磁束の低減効果を最大限享受して、さらに回転子の強度を高めることができる。
Further, in each embodiment shown in FIGS. 3 to 6, the
The connecting
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。例えば回転子の外周を高強度かつ軽量の補強材、具体的にはケブラー繊維、グラスファイバー繊維またはカーボン繊維からなる補強材で囲繞して、回転子の強度を更に高めてもよい。また本発明の基本構成は、図には示さなかったが回転子と固定子とを軸方向に配置したアキシャルギャップ構造の回転電機にも適用可能である。 The above description is merely an example of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention. For example, the strength of the rotor may be further increased by surrounding the outer periphery of the rotor with a high-strength and lightweight reinforcing material, specifically, a reinforcing material made of Kevlar fiber, glass fiber fiber, or carbon fiber. Although not shown in the drawings, the basic configuration of the present invention can also be applied to a rotating electrical machine having an axial gap structure in which a rotor and a stator are arranged in the axial direction.
１，１１，２１，３１，４１ 回転子
２ ロータコア
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 永久磁石
４ ロータコアのヨーク
５ 永久磁石端部
６ 空間
７ 爪部
８ ロータコアの部位
９ 空間
１０ 永久磁石端部
１２ 爪部
１３，１４ 爪部
１５ 結合部分
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該回転子を軸線方向からみたときに、前記隣り合う２個の永久磁石に挟まれた前記ロータコアのヨークのうち前記空間と隣接するヨーク部位には、該ヨークの径方向移動を拘束する爪部を設けたことを特徴とする回転電機の回転子構造。 In the rotor core of the rotor, a plurality of permanent magnets are arranged in the circumferential direction, and the space between the end portions of the two adjacent permanent magnets is provided in the rotor core portion closest to each other. In the rotor of a rotating electrical machine,
When the rotor is viewed from the axial direction, a claw portion that restrains radial movement of the yoke at the yoke portion adjacent to the space among the yokes of the rotor core sandwiched between the two adjacent permanent magnets A rotor structure of a rotating electric machine, characterized in that
該回転子を軸線方向からみたときに、前記隣り合う２個の永久磁石を、径方向に延在する規準線に関して線対称となるよう前記ロータコア内部に配設して対とし、該対をなす永久磁石同士の間隔を、径方向外方では広く、径方向内方では狭くし、
該対をなす永久磁石の径方向内側端部にまたがる前記空間を設け、該対をなす２個の永久磁石に挟まれた前記ヨークのうち前記空間と隣接するヨーク部位には前記爪部を設けたことを特徴とする回転電機の回転子構造。 The rotor structure of the rotating electrical machine according to claim 1,
When the rotor is viewed from the axial direction, the two adjacent permanent magnets are disposed inside the rotor core so as to be symmetric with respect to a reference line extending in the radial direction to form a pair. The interval between the permanent magnets is wide at the radially outer side and narrow at the radially inner side,
The space spanning the radially inner end of the pair of permanent magnets is provided, and the claw portion is provided at a yoke portion adjacent to the space among the yokes sandwiched between the two permanent magnets forming the pair. A rotor structure of a rotating electric machine characterized by the above.
該回転子を軸線方向からみたときに、前記隣り合う２個の永久磁石を、径方向に延在する規準線に関して線対称となるよう前記ロータコア内部に配設して対とし、該対をなす永久磁石同士の間隔を、径方向内方では広く、径方向外方では狭くし、
該対をなす永久磁石の径方向外側端部にまたがる前記空間を設け、該対をなす２個の永久磁石に挟まれた前記ヨークのうち前記空間と隣接するヨーク部位には前記爪部を設けたことを特徴とする回転電機の回転子構造。 The rotor structure of the rotating electrical machine according to claim 1,
When the rotor is viewed from the axial direction, the two adjacent permanent magnets are disposed inside the rotor core so as to be symmetric with respect to a reference line extending in the radial direction to form a pair. The interval between the permanent magnets is wide at the radially inner side and narrow at the radially outer side,
The space spanning the radially outer end of the pair of permanent magnets is provided, and the claw portion is provided at a yoke portion adjacent to the space among the yokes sandwiched between the two permanent magnets forming the pair. A rotor structure of a rotating electric machine characterized by the above.
前記対を周方向に複数対配置し、
該回転子を軸線方向からみたときに、隣り合う対同士に挟まれたロータコア部位を、径方向外方では広く径方向内方では狭くし、該狭くしたロータコア部位に隣接する２個の永久磁石端部にまたがる前記空間を設け、該空間に隣接する前記狭くしたロータコア部位には前記爪部を設けたことを特徴とする回転電機の回転子構造。 In the rotor structure of the rotating electrical machine according to claim 3,
A plurality of pairs are arranged in the circumferential direction,
When the rotor is viewed from the axial direction, two permanent magnets adjacent to the narrowed rotor core part are formed such that the rotor core part sandwiched between adjacent pairs is widened radially outward and narrowed radially inward. A rotor structure of a rotating electrical machine, wherein the space extending over an end portion is provided, and the claw portion is provided in the narrowed rotor core portion adjacent to the space.
同極に向かい合って配置された隣り合う２個の永久磁石の端部同士にまたがる前記空間は、ロータコアに設けた軸線方向に延在する孔であることを特徴とする回転電機の回転子構造。
The rotor structure of the rotating electrical machine according to claim 4,
The rotor structure of a rotating electrical machine, wherein the space extending between the ends of two adjacent permanent magnets arranged facing the same pole is a hole provided in a rotor core and extending in the axial direction.
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