JP2012044789A - Rotary electric machine and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine and a method for manufacturing the same.
従来、永久磁石を回転子コアの外周面に設けた所謂SPM型の回転電機において、永久磁石の固定を容易にする技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術では、回転子コアに、外周側に突出し、周方向に並ぶ主突起部が形成される。永久磁石は、回転子コアの周方向に隣り合う主突起部間に設けられる。主突起部の外周側であって周方向における中心位置には、凹部が形成される。この凹部により、主突起部の周方向両端側に、回転子コアの外周側に突出し、周方向における幅が互いに同一となる副突起部がそれぞれ形成される。この凹部に治具を当て、当該治具を介して回転子コアの外周側から凹部に力を与える。これにより、それぞれが同じ角度で開くように各副突起部を変形させ、永久磁石と当接させる。このようにして、永久磁石の固定を容易にしている。 Conventionally, in a so-called SPM type rotating electrical machine in which a permanent magnet is provided on the outer peripheral surface of a rotor core, a technique for facilitating fixing of the permanent magnet has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this technique, main protrusions that protrude to the outer peripheral side and are arranged in the circumferential direction are formed on the rotor core. The permanent magnet is provided between main projections adjacent in the circumferential direction of the rotor core. A recess is formed at the center position in the circumferential direction on the outer peripheral side of the main projection. By the recesses, sub-projections that protrude toward the outer periphery of the rotor core and have the same width in the circumferential direction are formed on both ends in the circumferential direction of the main projection. A jig is applied to the recess, and force is applied to the recess from the outer peripheral side of the rotor core via the jig. Thereby, each sub projection part is deformed so that each opens at the same angle, and is brought into contact with the permanent magnet. In this way, the permanent magnet is easily fixed.
しかしながら、上記従来技術では、治具の当て方や回転子コアの部材強度のばらつき等によって、いずれか一方の副突起部が大きく変形して開いてしまい、さらには、大きく変形する副突起部も主突起部ごとに異なってしまう場合があった。永久磁石は、大きく変形した副突起部の開いた方向に変位して固定される。よってこの場合、固定時における永久磁石の変位方向が場所によって変わることになり、回転子コアの周方向に隣り合う永久磁石間の間隔のばらつきが大きくなってしまう。その結果、トルクリップルやコギングトルクが増大してしまうという課題があった。 However, in the above prior art, one of the sub-projections is greatly deformed and opened due to variations in the strength of the jig or the rotor core member strength. In some cases, each main projection differs. The permanent magnet is displaced and fixed in the opening direction of the sub-projection portion that is greatly deformed. Therefore, in this case, the displacement direction of the permanent magnet at the time of fixing changes depending on the location, and the variation in the interval between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction of the rotor core becomes large. As a result, there is a problem that torque ripple and cogging torque increase.
そこで、本発明は、トルクリップルやコギングトルクを増大を抑えることが可能な回転電機およびその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine capable of suppressing an increase in torque ripple and cogging torque and a method for manufacturing the same.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の一の観点に係る回転電機は、固定子と、回転子コアと、当該回転子コアの外周に並べられた複数の永久磁石と、を有し、前記固定子の内側に設けられた回転子と、を備え、前記回転子コアの周方向に隣り合う前記永久磁石間には、前記回転子コアの外周側に突出する主突起部が形成され、各前記主突起部は、前記周方向のうちの第1方向の端側に形成された、前記回転子コアの外周側に突出する第1副突起部と、前記第1方向の反対方向である第2方向の端側に形成された、前記回転子コアの外周側に突出する第2副突起部と、をそれぞれ有し、前記周方向における前記第1副突起部の幅は、前記周方向における前記第2副突起部の幅よりも狭く、前記第1副突起部がその前記第1方向側に設けられた前記永久磁石に当接し、前記第2副突起部がその前記第2方向側に設けられた前記永久磁石に当接することにより、各前記永久磁石が前記回転子コアの外周に固定されるものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and a rotating electrical machine according to one aspect of the present invention includes a stator, a rotor core, and a plurality of coils arranged on the outer periphery of the rotor core. A rotor provided on the inner side of the stator, and protruding between the permanent magnets adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core toward the outer peripheral side of the rotor core. Main protrusions are formed, and each of the main protrusions is formed on the end side in the first direction of the circumferential direction, and protrudes toward the outer peripheral side of the rotor core; and Each of the first sub-projections in the circumferential direction, each of the second sub-projections formed on an end side in the second direction opposite to the first direction and projecting to the outer peripheral side of the rotor core. The width of the portion is narrower than the width of the second sub-projection in the circumferential direction, and the first sub-projection is Each of the permanent magnets is brought into contact with the permanent magnet provided on the first direction side, and each of the permanent magnets is brought into contact with the permanent magnet provided on the second direction side. It is fixed to the outer periphery of the core.
本発明の別の観点に係る回転電機の製造方法は、回転子コアおよび複数の永久磁石を有する回転子と、固定子とを備える回転電機の製造方法であって、前記回転子コアには、外周側に突出し、周方向に並んだ主突起部が形成されており、各前記主突起部は、前記周方向のうちの第1方向の端側に形成された、前記回転子コアの外周側に突出する第1副突起部と、前記周方向のうちの第2方向の端側に形成された、前記回転子コアの外周側に突出する第2副突起部と、をそれぞれ有し、前記周方向における前記第1副突起部の幅は、前記周方向における前記第2副突起部の幅よりも狭くなっており、前記周方向に隣り合う前記主突起部間に前記永久磁石を設ける第1工程と、各前記主突起部において、前記第1および第2副突起部間の凹部に前記回転子コアの外周側から力を与えることにより、前記第1および第2副突起部を変形させて前記永久磁石に当接させる第2工程と、を含んでいるものである。 A manufacturing method of a rotating electrical machine according to another aspect of the present invention is a manufacturing method of a rotating electrical machine including a rotor core and a rotor having a plurality of permanent magnets, and a stator, and the rotor core includes: Main protrusions that protrude in the outer peripheral direction and are arranged in the circumferential direction are formed, and each main protrusion is formed on the outer peripheral side of the rotor core that is formed on the end side in the first direction in the circumferential direction. A first sub-projection that protrudes toward the outer periphery of the rotor core, formed on the end side in the second direction of the circumferential direction, and The width of the first sub projection in the circumferential direction is narrower than the width of the second sub projection in the circumferential direction, and the permanent magnet is provided between the main projections adjacent in the circumferential direction. 1 step and in each said main projection part, it is ahead in the recessed part between said 1st and 2nd sub projection parts. By empowering the outer peripheral side of the rotor core, a second step of contact with the permanent magnet by deforming the first and second sub protrusions are those containing a.
本発明によれば、トルクリップルやコギングトルクを低減することが可能な回転電機およびその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotary electric machine which can reduce a torque ripple and a cogging torque, and its manufacturing method can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、同一の構成については同一の符号を付することにより、重複説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same structure, the same code | symbol is attached | subjected and duplication description is abbreviate | omitted suitably.
<実施形態>
図1および図2を参照して、本発明の一実施形態に係る回転電機の概要構成について説明する。図1および図2は、本発明の一実施形態に係る回転電機の構成例を示す図である。図1は、回転軸Oに垂直な方向から回転電機を切断したときの当該回転電機の断面を示した図である。図2は、回転軸Oに沿って回転電機を切断したときの当該回転電機の断面を示した図である。なお、本実施形態に係る回転電機は、電動機とする。
<Embodiment>
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the outline | summary structure of the rotary electric machine which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. 1 and 2 are diagrams showing a configuration example of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a view showing a cross section of the rotating electrical machine when the rotating electrical machine is cut from a direction perpendicular to the rotation axis O. FIG. FIG. 2 is a view showing a cross section of the rotating electrical machine when the rotating electrical machine is cut along the rotation axis O. FIG. The rotating electrical machine according to this embodiment is an electric motor.
図1および図2において、回転電機は、固定子1、回転子2、フレーム3、ブラケット4および5、軸受6および7、エンコーダ8、およびエンコーダカバー9を備える。
1 and 2, the rotating electrical machine includes a stator 1, a
固定子1は、略円筒状であり、空隙を介して略円柱状の回転子2の外周を囲んでいる。固定子1は、固定子コア11、ボビン12、およびコイル13を備える。固定子コア11には、内周側に突出した複数のティース部111が形成される。各ティース部111には、ボビン12に巻回されたコイル13が設けられる。
The stator 1 has a substantially cylindrical shape, and surrounds the outer periphery of the substantially
回転子2は、シャフト21、回転子コア22、および永久磁石23を備える。回転子コア22は、シャフト21の外周に設けられ、回転軸O方向に並べられる。回転子コア22の外周面上には、周方向に並んだ複数の溝221が形成される。各溝221は、回転軸O方向に伸びている。複数の溝221の各々には、永久磁石23が設けられる。この複数の溝221により、周方向に隣り合う永久磁石23間の回転子コア22には、回転子コア22の外周側に突出した主突起部222が形成される。主突起部222の詳細な構造については、後述する。このように構成された回転子2は、コイル13によって発生する回転磁界により、回転する。
The
フレーム3は、固定子1の外周側に設けられる。ブラケット4は、固定子1および回転子2の回転軸O方向の一方側(負荷側)に設けられる。ブラケット5は、固定子1および回転子2の回転軸O方向の他方側(反負荷側)に設けられる。ブラケット4とシャフト21との間には軸受6が設けられ、ブラケット5とシャフト21との間には軸受7が設けられ、軸受6および7により、回転子2は回転可能に支持される。図2の例では、シャフト21の反負荷側にはエンコーダ8が設けられ、ブラケット5の反負荷側にはエンコーダ8を覆うエンコーダカバー9が設けられる。
The
次に、図3を参照して、主突起部222の詳細構成を説明する。図3は、図1に示したA部分の部分拡大図であり、永久磁石23を溝221に挿入した直後の様子を示している。図3に示すXは、回転子コア22の周方向(回転子2の回転方向でもある)のうちの一方方向を示し、Yは、X方向とは反対の方向を示している。
Next, the detailed configuration of the
図3に示すように、周方向における主突起部222の幅は、回転子コア22の外周側に向かうにつれて広くなっている。また、主突起部222を間に挟んで周方向に隣り合う永久磁石22の両端面23aおよび23bの間隔は、回転子コア22の外周側に向かうにつれて広くなっている。主突起部222の外周側には、当該外周側が開口する凹部222aが形成される。凹部222aは、円弧状に形成されており、回転軸O方向に伸びている。この凹部222aにより、主突起部222の周方向両端側には、回転子コア22の外周側に突出した2つの副突起部222bおよび222cが形成される。より具体的には、主突起部222のX方向の端側に副突起部222bが形成され、主突起部222のY方向の端側に副突起部222cが形成される。ここで、凹部222aは、回転子コア22の周方向における主突起部222の中心位置からX方向にずれた位置に形成されている。つまり、周方向における凹部222aの中心位置と回転軸Oとを通る直線Bが、周方向における主突起部222の中心位置と回転軸Oとを通る直線Cに対し、X方向にずれている。このため、副突起部222bの周方向幅t1は、副突起部222cの周方向幅t2よりも狭くなっている。また、全ての主突起部222において、凹部222aは、回転子コア22の周方向における主突起部222の中心位置からX方向にずれた位置に形成されている。また、回転軸O方向に並んだ回転子コア22の各々においても、凹部222aは同一方向(つまりX方向)にずれている。
As shown in FIG. 3, the width of the
次に、図4A〜図4Cを参照して、本発明の一実施形態に係る回転電機の製造方法について説明する。図4A〜図4Cは、本発明の一実施形態に係る回転電機の製造方法を説明するための図である。なおここでは、回転電機の製造方法のうち、回転子の製造方法について詳述する。 Next, with reference to FIGS. 4A to 4C, a method for manufacturing a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention will be described. 4A to 4C are views for explaining a method of manufacturing a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention. In addition, the manufacturing method of a rotor is explained in full detail among the manufacturing methods of a rotary electric machine here.
まず、図4Aに示すように、永久磁石23が溝221に回転軸O方向から挿入される。溝221の周方向の幅は、永久磁石23を挿入可能にするため、永久磁石23の周方向の幅よりも若干広くなっている。このため、図4Bに示すように、永久磁石23を挿入直後には、周方向における永久磁石23の端面23aと主突起部222との間、永久磁石23の端面23bと主突起部222との間にそれぞれ隙間が形成される。
First, as shown in FIG. 4A, the
次に、図4Bに示すように、治具100を凹部222aに当て、治具100を介して回転子コア22の外周側から凹部222aに力Fを与える。これにより、図4Cに示すように、副突起部222bは、X方向に開くように変形し、永久磁石23の端面23aに当接する。副突起部222cは、Y方向に開くように変形し、永久磁石23の端面23bに当接する。これにより、永久磁石23は、回転子コア22に固定される。
Next, as shown in FIG. 4B, the
ここで、上述したように、副突起部222bの幅t1は、副突起部222cの幅t2よりも狭くなっている。このため、図4Cに示すように、治具100の当て方や回転子コア22の部材強度のばらつき等に関係なく、副突起部222bを副突起部222cよりも大きく変形させることができる。これにより、いずれの永久磁石23もX方向に変位させて固定することができる。このように、固定時の永久磁石23の変位方向をいずれもX方向とすることができるため、回転子コア22の周方向に隣り合う永久磁石23間の間隔のばらつきを小さくすることができる。その結果、トルクリップルやコギングトルクの増大を抑えることができる。
Here, as described above, the width t1 of the
以上のように、本実施形態では、副突起部222bの幅t1は、副突起部222cの幅t2よりも狭くなる。これにより、回転子コア22の周方向に隣り合う永久磁石23間の間隔のばらつきを小さくすることができ、トルクリップルやコギングトルクの増大を抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, the width t1 of the
また、本実施形態では、回転軸O方向に並んだ回転子コア22においても、凹部222aは同一方向にずれている。これにより、回転軸O方向に並ぶ永久磁石23を所定の位置関係で配置する際に、精度良く配置しやすくなる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、周方向における主突起部222の幅が回転子コア22の外周側に向かうにつれて広くなっており、主突起部222を間に挟んで周方向に隣り合う永久磁石22の両端面23aおよび23bの間隔も、回転子コア22の外周側に向かうにつれて広くなっている。これにより、回転子2が回転しているときに永久磁石23に作用する遠心力によって、永久磁石23が飛散するのを防ぐことができる。
Further, in the present embodiment, the width of the
以上、本発明の実施形態について説明した。ただし、いわゆる当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態から適宜変更が可能であり、また、上記実施形態と変更例による手法を適宜組み合わせて利用することも可能である。すなわち、このような変更等が施された技術であっても、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, a so-called person skilled in the art can appropriately modify the above embodiment without departing from the gist of the present invention, and can appropriately combine the above embodiment and the method according to the modified example. It is. That is, it is needless to say that even a technique with such a change is included in the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、回転子コア22が回転軸O方向に複数並んでいたが、これに限られない。回転子コア22は1つであってもよい。
For example, in the above embodiment, a plurality of
また例えば、上記実施形態では、回転電機を電動機としたが、これに限られない。本実施形態に係る回転電機は、発電機であってもよい。この場合、回転子2が回転することで、コイル13に電圧が誘起する。
Further, for example, in the above embodiment, the rotating electrical machine is an electric motor, but the present invention is not limited to this. The rotating electrical machine according to the present embodiment may be a generator. In this case, a voltage is induced in the
また例えば、上記実施形態では、凹部222aの形状は、円弧状としていたが、これに限らない。凹部222aの形状は、U字状、V字状などであってもよい。
Further, for example, in the above embodiment, the shape of the
また例えば、上記実施形態では、周方向における主突起部222の幅が回転子コア22の外周側に向かうにつれて広くなっており、主突起部222を間に挟んで周方向に隣り合う永久磁石22の両端面23aおよび23bの間隔も、回転子コア22の外周側に向かうにつれて広くなっているとしたが、これに限られない。例えば、周方向における主突起部222の幅が回転子コア22の径方向において一定であり、主突起部222を間に挟んで周方向に隣り合う永久磁石22の両端面の間隔も、回転子コア22の径方向において一定であってもよい。この場合、さらに、永久磁石23の飛散防止のために、周方向に並んだ永久磁石23の外周を覆う保護カバーを別途設けてもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, the width of the
1 固定子
2 回転子
3 フレーム
4、5 ブラケット
6、7 軸受
8 エンコーダ
9 エンコーダカバー
11 固定子コア
12 ボビン
13 コイル
111 ティース部
21 シャフト
22 回転子コア
23 永久磁石
221 溝
222 主突起部
222a 凹部
222b、222c 副突起部
100 治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
回転子コアと、当該回転子コアの外周に並べられた複数の永久磁石と、を有し、前記固定子の内側に設けられた回転子と、を備え、
前記回転子コアの周方向に隣り合う前記永久磁石間には、前記回転子コアの外周側に突出する主突起部が形成され、
各前記主突起部は、
前記周方向のうちの第1方向の端側に形成された、前記回転子コアの外周側に突出する第1副突起部と、
前記第1方向の反対方向である第2方向の端側に形成された、前記回転子コアの外周側に突出する第2副突起部と、をそれぞれ有し、
前記周方向における前記第1副突起部の幅は、前記周方向における前記第2副突起部の幅よりも狭く、
前記第1副突起部がその前記第1方向側に設けられた前記永久磁石に当接し、前記第2副突起部がその前記第2方向側に設けられた前記永久磁石に当接することにより、各前記永久磁石が前記回転子コアの外周に固定される、回転電機。 A stator,
A rotor core, and a plurality of permanent magnets arranged on the outer periphery of the rotor core, the rotor provided inside the stator, and
Between the permanent magnets adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core, a main projection that protrudes to the outer circumferential side of the rotor core is formed,
Each main projection is
A first sub-projection formed on the end side of the first direction in the circumferential direction and projecting to the outer peripheral side of the rotor core;
Each having a second sub-projection formed on an end side in a second direction that is opposite to the first direction and projecting to the outer peripheral side of the rotor core;
The width of the first sub projection in the circumferential direction is narrower than the width of the second sub projection in the circumferential direction,
The first sub projection is in contact with the permanent magnet provided on the first direction side, and the second sub projection is in contact with the permanent magnet provided on the second direction side. A rotating electrical machine in which each of the permanent magnets is fixed to the outer periphery of the rotor core.
前記回転子の回転軸方向に並べられた複数の前記回転子コアと、
前記複数の回転子コアの各々の外周に並べられた前記複数の永久磁石と、を有し、
前記複数の回転子コアの各々における前記第1方向は互いに同一方向である、請求項1に記載の回転電機。 The rotor is
A plurality of the rotor cores arranged in the direction of the rotation axis of the rotor;
The plurality of permanent magnets arranged on the outer periphery of each of the plurality of rotor cores,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the first directions in each of the plurality of rotor cores are the same direction.
前記主突起部を間に挟んで前記周方向に隣り合う前記永久磁石の両端面の間隔は、前記回転子コアの外周側に向かうにつれて広くなっている、請求項1または2に記載の回転電機。 The width of the main projection in the circumferential direction is wider toward the outer peripheral side of the rotor core,
3. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein an interval between both end faces of the permanent magnets adjacent in the circumferential direction with the main protrusion interposed therebetween is increased toward an outer peripheral side of the rotor core. .
前記回転子コアには、外周側に突出し、周方向に並んだ主突起部が形成されており、
各前記主突起部は、
前記周方向のうちの第1方向の端側に形成された、前記回転子コアの外周側に突出する第1副突起部と、
前記周方向のうちの第2方向の端側に形成された、前記回転子コアの外周側に突出する第2副突起部と、をそれぞれ有し、
前記周方向における前記第1副突起部の幅は、前記周方向における前記第2副突起部の幅よりも狭くなっており、
前記周方向に隣り合う前記主突起部間に前記永久磁石を設ける第1工程と、
各前記主突起部において、前記第1および第2副突起部間の凹部に前記回転子コアの外周側から力を与えることにより、前記第1および第2副突起部を変形させて前記永久磁石に当接させる第2工程と、を含む、回転電機の製造方法。 A method of manufacturing a rotating electrical machine comprising a rotor having a rotor core and a plurality of permanent magnets, and a stator,
The rotor core is formed with a main protrusion that protrudes on the outer peripheral side and is arranged in the circumferential direction.
Each main projection is
A first sub-projection formed on the end side of the first direction in the circumferential direction and projecting to the outer peripheral side of the rotor core;
Each having a second sub-projection formed on the end side in the second direction of the circumferential direction and projecting to the outer circumferential side of the rotor core,
The width of the first sub projection in the circumferential direction is narrower than the width of the second sub projection in the circumferential direction,
A first step of providing the permanent magnet between the main projections adjacent in the circumferential direction;
In each of the main projections, the first and second sub-projections are deformed by applying a force from the outer peripheral side of the rotor core to the recess between the first and second sub-projections. A method of manufacturing a rotating electrical machine, comprising: a second step of contacting the rotor.
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