JP2013132116A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁石を配置されたロータを備える回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine including a rotor on which magnets are arranged.
ハイブリッド車両や電気自動車に搭載される回転電機には、コイルが巻装されたステータと、永久磁石を有するロータがステータの内周側に配置された磁石埋込型モータがある。このような回転電機において、ロータが回転すると磁束密度の変化により永久磁石に渦電流が発生する。そうすると、この渦電流により永久磁石が発熱し、永久磁石が減磁して磁気特性が低下するおそれがある。そこで、例えば特許文献1には、永久磁石を複数の分割磁石により構成することにより、永久磁石における渦電流の発生を抑制する回転電機が開示されている。さらに、例えば特許文献2には、渦電流が永久磁石の表面付近に発生することから、それぞれの分割磁石において表面近傍の保磁力を永久磁石内部の保磁力より高くし、発熱による磁気特性の低下を抑制する回転電機が開示されている。
2. Description of the Related Art A rotating electric machine mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle includes a stator around which a coil is wound and a magnet embedded motor in which a rotor having a permanent magnet is arranged on the inner peripheral side of the stator. In such a rotating electrical machine, when the rotor rotates, an eddy current is generated in the permanent magnet due to a change in magnetic flux density. If it does so, a permanent magnet will generate | occur | produce a heat | fever with this eddy current, and there exists a possibility that a permanent magnet may demagnetize and a magnetic characteristic may fall. Thus, for example, Patent Document 1 discloses a rotating electrical machine that suppresses the generation of eddy currents in a permanent magnet by configuring the permanent magnet with a plurality of divided magnets. Further, for example, in
このような回転電機の駆動中においては、コイルや鉄心の発熱なども加わり回転電機の内部が高温となるため、潤滑油や放熱フィンなどによりロータの冷却を図っている。ところが、回転電機の構造上、放熱が困難な部位もあることから、永久磁石が高温となっても磁気特性の低下を防止するために、例えばより高い保磁力の分割磁石により永久磁石を構成することが考えられる。しかしながら、永久磁石の保磁力を高くすると、永久磁石のコストが増大してしまうことが懸念される。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ステータとロータを備える回転電機において、永久磁石に発生した渦電流による永久磁石の磁気特性の低下を防止することが可能な回転電機を提供することを目的とする。
During driving of such a rotating electrical machine, the coil and iron core generate heat and the interior of the rotating electrical machine becomes hot, so the rotor is cooled by lubricating oil, heat radiating fins, or the like. However, due to the structure of the rotating electrical machine, there are some parts that are difficult to dissipate. Therefore, in order to prevent deterioration of the magnetic characteristics even when the permanent magnet becomes high temperature, for example, the permanent magnet is constituted by a split magnet having a higher coercive force. It is possible. However, if the coercive force of the permanent magnet is increased, there is a concern that the cost of the permanent magnet will increase.
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a rotating electrical machine that can prevent a decrease in magnetic characteristics of a permanent magnet due to an eddy current generated in the permanent magnet in a rotating electrical machine including a stator and a rotor. For the purpose.
上述した課題を解決するために、請求項1に係る発明は、ステータと、当該ステータに対して回転可能に支持されたロータとを備える回転電機であって、
前記ロータは、前記ロータの周方向に等間隔で形成された複数の挿入孔と、複数の前記挿入孔にそれぞれ挿入され、保磁力の異なる複数種の分割磁石により構成される永久磁石と、を有し、
前記ロータにおいて放熱性が低い部位に配置される前記分割磁石の保磁力は、前記ロータにおいて放熱性が高い部位に配置される前記分割磁石の保磁力よりも高い。
In order to solve the above-described problem, an invention according to claim 1 is a rotating electrical machine including a stator and a rotor supported rotatably with respect to the stator,
The rotor includes a plurality of insertion holes formed at equal intervals in the circumferential direction of the rotor, and a permanent magnet that is inserted into each of the plurality of insertion holes and includes a plurality of types of divided magnets having different coercive forces. Have
The coercive force of the divided magnet disposed at a portion having low heat dissipation in the rotor is higher than the coercive force of the divided magnet disposed at a portion having high heat dissipation in the rotor.
請求項2に係る発明は、請求項1において、各前記分割磁石は、前記ロータの軸方向に沿って配置される。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the divided magnets are arranged along the axial direction of the rotor.
請求項3に係る発明は、請求項1または2において、前記ロータは環状をなし、各前記分割磁石は、前記ロータの周方向および径方向のうち少なくとも一方向に沿って配置される。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the rotor has an annular shape, and each of the divided magnets is disposed along at least one of a circumferential direction and a radial direction of the rotor.
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか一項において、前記永久磁石は、各前記分割磁石の間に不導体を介在させて連結することにより構成されている。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the permanent magnet is configured by connecting a non-conductor between the divided magnets.
請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか一項において、各前記分割磁石は、互いに異なる磁性材料により形成されている。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the divided magnets are formed of different magnetic materials.
請求項1に係る発明によれば、永久磁石が保磁力の異なる複数種の分割磁石により構成されている。そして、ロータにおいて放熱性が低い部位に配置される分割磁石の保磁力は、放熱性が高い部位に配置される分割磁石の保磁力よりも高いものとしている。これにより、ロータにおいて放熱性が低い部位に配置された分割磁石は、渦電流により発熱し温度上昇しても分割磁石の保磁力が比較的高いため磁気特性の低下を防止できる。一方で、ロータにおいて放熱性が高い部位に配置された分割磁石は、渦電流により発熱しても放熱しやすいことから温度上昇が抑制される。よって、保磁力が比較的低い分割磁石であっても磁気特性の低下を防止できる。また、分割磁石は、配置されるロータの部位の放熱性に応じて保磁力を設定される。これにより、過剰に高い保磁力の分割磁石により永久磁石が構成されることを防止できる。よって、放熱性の低い部位に配置する分割磁石を基準として高い保磁力の分割磁石により構成された永久磁石と比較して製造コストを低減することができる。本発明の回転電機は、永久磁石に発生した渦電流による永久磁石の磁気特性の低下を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, the permanent magnet is composed of a plurality of types of divided magnets having different coercive forces. And the coercive force of the split magnet arrange | positioned in a site | part with low heat dissipation in a rotor shall be higher than the coercive force of the split magnet arrange | positioned in a site | part with high heat dissipation. As a result, the divided magnets arranged in the portion having low heat dissipation in the rotor generate heat due to eddy currents, and even if the temperature rises, the divided magnets have a relatively high coercive force, so that the magnetic characteristics can be prevented from being lowered. On the other hand, since the divided magnets arranged in the portion with high heat dissipation in the rotor are easy to dissipate heat even if they generate heat due to eddy current, temperature rise is suppressed. Therefore, even if it is a divided magnet with a comparatively low coercive force, the fall of a magnetic characteristic can be prevented. Further, the coercive force of the split magnet is set according to the heat dissipation property of the portion of the rotor to be arranged. Thereby, it can prevent that a permanent magnet is comprised by the division | segmentation magnet of an excessively high coercive force. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost as compared with a permanent magnet constituted by a divided magnet having a high coercive force with reference to a divided magnet arranged at a portion having low heat dissipation. The rotating electrical machine of the present invention can prevent deterioration of the magnetic characteristics of the permanent magnet due to the eddy current generated in the permanent magnet.
請求項2に係る発明によれば、各分割磁石は、ロータの軸方向に沿って配置される。ここで、回転電機におけるロータは、回転電機に収容される潤滑油や放熱フィンなどにより冷却を図っている。また、ロータは、その周面をステータの周面と対向して配置されるため、ステータと対向する軸方向範囲は放熱性が低いことがある。または、回転電機がクラッチ装置とともにハウジングに収容されている場合などにおいては、回転電機の他に多くの発熱体が近接して配置されることがある。そうすると、ロータは、発熱体に近接する部位の放熱性が低くなることがある。そこで、上記のような放熱性の低い部位との位置関係を勘案し、本発明のような構成とすることにより、ロータの周辺に位置する各部材の放熱性に適応し、永久磁石の磁気特性の低下を効率的に防止することができる。
According to the invention which concerns on
請求項3に係る発明によれば、各分割磁石は、環状をなすロータの周方向および径方向のうち少なくとも一方向に沿って配置される。回転電機におけるロータは、回転電機を構成するコイルや鉄心などの発熱によっても永久磁石が温度上昇するおそれがある。また、永久磁石が固定される挿入孔を形成されるロータコアは、当該挿入孔に対する永久磁石の固定位置によっても異なるが、永久磁石の周方向端部と周方向中央部、および径方向外側と径方向内側では放熱性が異なる。そこで、上記のような構成とすることにより、ロータにおける各部位の放熱性に適応し、永久磁石の磁気特性の低下を効率的に防止することができる。
According to the invention which concerns on
請求項4に係る発明によれば、永久磁石は、各分割磁石の間に不導体を介在させて連結することにより構成されている。ここで、永久磁石を構成する複数の分割磁石は、隣接する分割磁石に跨って渦電流が流れないようにすることによって、それぞれの分割磁石における渦電流の発生をより効果的に防ぐことができる。そのため、隣接する分割磁石は、電気的に絶縁されている構成が好適である。そこで、上記のように各分割磁石の間に不導体を介在させて連結することにより、複数の磁石に跨って流れる渦電流の発生を防止することができる。従って、渦電流による発熱量を低下できるので、分割磁石の温度上昇を抑制することにより永久磁石の磁気特性が低下することを防止できる。 According to the invention which concerns on Claim 4, the permanent magnet is comprised by interposing a nonconductor between each division | segmentation magnet. Here, the plurality of divided magnets constituting the permanent magnet can more effectively prevent the generation of eddy currents in the respective divided magnets by preventing the eddy current from flowing across the adjacent divided magnets. . Therefore, it is preferable that the adjacent divided magnets are electrically insulated. Therefore, as described above, by connecting a non-conductor between the divided magnets, generation of an eddy current flowing across a plurality of magnets can be prevented. Accordingly, since the amount of heat generated by the eddy current can be reduced, it is possible to prevent the magnetic characteristics of the permanent magnet from being lowered by suppressing the temperature rise of the divided magnets.
請求項5に係る発明によれば、各分割磁石は、互いに異なる磁性材料により形成されている。永久磁石の保磁力は、外部磁場による磁壁への影響度を示す磁気異方性によって定まることから、磁性材料の組成などにより変化する。そこで、複数種の分割磁石を互いに異なる磁性材料、即ち高い保磁力の分割磁石には硬質磁性材料とし、低い保持力の分割磁石には軟質磁性材料とにより形成する。永久磁石は、このような分割磁石に対して着磁することにより、ロータにおける放熱性の相違に適応することができる。また、放熱性の低い部位にのみ一般に高価な硬質磁性材料を用いることにより、永久磁石としての製造コストの増加を抑制できる。 According to the invention which concerns on Claim 5, each division | segmentation magnet is formed with the mutually different magnetic material. The coercive force of the permanent magnet is determined by the magnetic anisotropy indicating the degree of influence of the external magnetic field on the domain wall, and thus changes depending on the composition of the magnetic material. Therefore, a plurality of types of divided magnets are formed of different magnetic materials, that is, a hard magnetic material for a divided magnet having a high coercive force, and a soft magnetic material for a divided magnet having a low coercive force. The permanent magnet can adapt to the difference in heat dissipation in the rotor by magnetizing such a divided magnet. Further, by using a generally expensive hard magnetic material only in a portion having low heat dissipation, an increase in manufacturing cost as a permanent magnet can be suppressed.
<実施形態>
(フロントモジュール1の構成)
以下、本発明の回転電機を具体化した実施形態に係るフロントモジュール1について図面を参照しつつ説明する。また、本発明の回転電機は、永久磁石埋込型モータ(以下、「IPM(Interior Permanent Magnet)モータ」と称する)であって、搭載される車両における駆動用の同期モータとして説明する。フロントモジュール1は、この車両の前方部におけるパワートレーンに適用された装置であって、IPMモータ2、クラッチ装置3、図示しないコントロール弁などから構成されている。また、このハイブリッド車両は、IPMモータ2およびエンジンを駆動源とするハイブリッド車両としている。エンジンは、炭化水素系の燃料により出力を発生させる通常の内燃機関である。
<Embodiment>
(Configuration of front module 1)
Hereinafter, a front module 1 according to an embodiment embodying a rotating electrical machine of the present invention will be described with reference to the drawings. The rotating electrical machine of the present invention is a permanent magnet embedded motor (hereinafter referred to as an “IPM (Interior Permanent Magnet) motor”), and will be described as a synchronous motor for driving in a vehicle on which it is mounted. The front module 1 is a device applied to the power train in the front portion of the vehicle, and includes an
そして、フロントモジュール1のIPMモータ2は、図1に示すように、湿式多板クラッチであるクラッチ装置3と一体的に構成され、クラッチ装置3によりエンジンとの間において駆動力の伝達または遮断を切り換えられている。なお、説明中において、「回転軸方向」あるいは「軸方向」とは、クラッチ装置3の回転軸Crに沿った方向、即ち図1における左右方向を意味する。また、ハイブリッド車両における駆動用のIPMモータ2には、車両のトランスミッションが直列に接続されている。このトランスミッションは、通常の自動変速機であり、デファレンシャル装置を介して車両の左右の駆動輪に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
フロントモジュール1をパワートレーンの一部として用いたハイブリッド車両は、発進時にはクラッチ装置3の接続を解除し、主にIPMモータ2によりトランスミッションを介して左右の駆動輪を回転させる。また、車両の走行中において加速する必要が生じた場合、クラッチ装置3を接続し、IPMモータ2に加えてエンジンの駆動力により走行する。車両のブレーキ操作が行われた場合、クラッチ装置3の接続が解除された上で回生制動が行われる。さらに、IPMモータ2は、クラッチ装置3を介してエンジンにより駆動され、発電機としても機能する。
In a hybrid vehicle using the front module 1 as a part of the power train, the
IPMモータ2は、ステータ11と、当該ステータ11に対して回転可能に支持されたロータ12とを備える。また、IPMモータ2のモータハウジング13は、アルミニウム合金等により一体に形成され、ステータ11およびロータ12を内蔵した状態で、前方をモータカバー14により封止されている。このモータカバー14の前方にはエンジンが取り付けられ、モータハウジング13の後方にはトランスミッションが配置されている。また、クラッチ装置3は、IPMモータ2を構成するロータ12とエンジンとの間に介装されている。IPMモータ2、エンジン、およびクラッチ装置3は、それぞれの回転軸が同軸となるように配置されている。
The
エンジンのフライホイールには、ダンパを介してインプットシャフト21が連結されている(フライホイールおよびダンパはともに図示せず)。インプットシャフト21の外周面には、クラッチ装置3を形成するクラッチインナ21aが一体に形成されている。クラッチ装置3は、クラッチインナ21aに対しエンジンの駆動力が入力可能に形成されている。インプットシャフト21は、ベアリング14aを介してモータカバー14に回転可能に支承され、エンジンの駆動力をクラッチ装置3に伝達可能な入力部材である。また、モータハウジング13およびモータカバー14により構成される内部空間には、図1に示すように、オイルを貯留するリザーバ15が形成されている。リザーバ15は、フロントモジュール1の稼動状態において少なくともIPMモータ2のロータ12の一部がオイルに浸漬するようにオイルを貯留している。
An
クラッチインナ21aは、外周面に形成された複数のスプライン溝に複数枚の摩擦プレート22を回転軸方向に重ねた状態で支承している。各々の摩擦プレート22は、リング状に形成され、その内周端に形成された突部がクラッチインナ21aのスプライン溝に係合している。これにより、各々の摩擦プレート22は、クラッチインナ21aに相対回転を規制して係合している。つまり、各々の摩擦プレート22は、クラッチインナ21aに対し回転軸Cr方向に移動可能で、かつ、クラッチインナ21aとともに回転可能に形成されている。摩擦プレート22の表裏面には、図示しない摩擦材が形成されている。
The clutch inner 21a is supported in a state where a plurality of
また、IPMモータ2のステータ11は、モータハウジング13の内周部にスクリューにより取り付けられている。このステータ11は、円筒状のステータコア31とコイル32を有する。ステータコア31は、電磁鋼板を回転軸方向に積層して形成されている。このステータコア31は、図2に示すように、周方向に所定ピッチで複数のティース31aが形成されている。そして、ステータ11は、各ティース31aに巻装されたコイル32に電流を流すことにより、ステータ11の内部に磁界を発生可能としている。
The
ロータ12は、全体形状としては環状をなし、ロータコア41と、接着シート42と、エンドプレート43と、固定ピン44と、永久磁石50を有する。ロータ12は、ステータ11の内側にエアギャップを介在させ、ステータ11に対して回転自在に設けられている。ロータ12は、ステータ11のコイル32に電流が流されることにより磁極となったステータコア31のティース31aから磁力を受けて、図示しない回転軸の軸心を中心に回転する。これにより、IPMモータ2は、所定のトルクを回転軸から出力する。
The
ロータコア41は、電磁鋼板を回転軸方向に積層して形成されている。ロータコア41は、ロータコア41においてロータ12の周方向に所定ピッチで軸方向に複数の磁石挿入孔41aが貫設されている。磁石挿入孔41aは、後述する永久磁石50が挿入され、接着シート42により内周面に接着される。これにより、ロータコア41のうち磁石挿入孔41aの径方向外側に位置する部位が磁極となる。
The
接着シート42は、磁石挿入孔41aの内周面に永久磁石50の外側面を接着し、磁石挿入孔41aに永久磁石50を固定する固定手段である。この接着シート42は、磁石挿入孔41aに挿入される前に永久磁石50の外周面に貼付される。そして、磁石挿入孔41aに永久磁石50を挿入した後に、ロータコア41を加熱して接着シート42を発泡させることにより接着している。
The
エンドプレート43は、図3に示すように、ロータコア41の軸方向両端において、ロータコア41を支持するように取り付けられる板状部材である。このエンドプレート43は、ステータ11から生じるロータコア41の軸方向への磁力線の漏れを防ぐために非磁性材料からなる。そして、両端のエンドプレート43は、ロータコア41を挿通する固定ピン44により一体的に固定される。
As shown in FIG. 3, the
永久磁石50は、全体形状としては平板形状に形成され、厚み方向に磁化されている磁石である。この永久磁石50は、ロータコア41の複数の磁石挿入孔41aに、隣り合う磁石挿入孔41aに挿入される永久磁石50に対して極性が反転するようにそれぞれ挿入される。また、永久磁石50は、保磁力の異なる複数種の分割磁石により構成されている。本実施形態において、永久磁石50は、回転軸方向に6個の分割磁石51a〜51fを不導体の接着剤52により連結して形成されている。そして、各分割磁石は、図1,3に示すように、ロータ12の軸方向に沿って配置され、当該ロータ12における回転軸Crの一側(図1の左側)に位置するものを分割磁石51aとし、回転軸Crの他側に向かって順に分割磁石51b〜51fとしている。
The
また、永久磁石50は、ロータ12の各部位の放熱性に応じて保磁力の異なる分割磁石を配置して構成される。換言すると、複数種の分割磁石51a〜51fは、ロータ12において配置される部位の放熱性に応じてその保磁力が設定されることになる。そして、本実施形態においては、IPMモータ2のモータハウジング13の内部におけるロータ12の放熱性が回転軸方向に異なることから、永久磁石50は、保磁力の異なる複数種の分割磁石51a〜51fを回転軸方向に連結して構成される。ここで、これらの各分割磁石51a〜51fは、ロータ12の放熱性に応じた保磁力とするために、互いに異なる磁性材料により形成されている。つまり、永久磁石の保磁力は磁性材料の組成などにより変化することから、分割磁石51a〜51fは、異なる磁性材料を所定の形状に成形した後に着磁して形成されている。それぞれの分割磁石51a〜51fの保磁力の設定の詳細については後述する。
In addition, the
上述した構成を備えたIPMモータ2において、例えば、車両バッテリからインバータを介してコイル32に対して三相の交流電流が供給される。これにより、ステータ11において回転磁界が発生し、回転磁界に起因する吸引力または反発力によって、ステータ11に対してロータ12が回転される。この回転による駆動力を伝達するように、ロータ12の一側のエンドプレート43の内端には、クラッチアウタ23の軸方向の一端部がボルトにより取り付けられている。クラッチアウタ23は、回転軸Crを中心に、クラッチインナ21aに対し相対回転可能に形成されている。
In the
また、クラッチアウタ23の径方向外側に形成された円筒部の内周面側には、略リング状に形成された複数のセパレートプレート24が配置されている。そして、クラッチアウタ23の円筒部の内周面に形成された複数のスプライン溝に、セパレートプレート24の外周部に形成された突部が係合している。これによりセパレートプレート24は、クラッチアウタ23に対して回転軸Cr方向に移動可能で、かつ、クラッチアウタ23とともに回転可能に形成されている。各セパレートプレート24は、それぞれ上述した複数の摩擦プレート22の間に、交互に介装されている。
A plurality of
クラッチアウタ23は、径方向内側に延びており、内端において車両のトランスミッションに含まれるトルクコンバータのタービンシャフト25とスプライン嵌合している。このトルクコンバータは、タービンシャフトの回転に伴う油流により回転力を伝達する装置である。また、タービンシャフト25の軸方向端部には、ポンプインペラーに連結された連結メンバが一体回転可能なように取り付けられている。これにより、クラッチアウタ23の駆動力が、トランスミッションのトルクコンバータに入力可能に形成されている。クラッチアウタ23は、その内端部において軸受26を介してモータハウジング13に支承されている。
The clutch outer 23 extends radially inward and is spline-fitted with a
さらに、クラッチアウタ23には、コの字状に屈曲した凹部が形成され、この凹部の径方向内側に位置する外周面に筒状部材27の内周面が液密的に嵌合されている。この筒状部材27は、クラッチアウタ23の凹部の外周面に嵌装されたスナップリングによって、回転軸Cr方向の所定位置よりも一側(図1における左側)に移動しないように規制されている。ここで、クラッチ装置3は、上述したクラッチアウタ23の凹部の一部と筒状部材27の他側(図1の右側)の面によって、図1の太点線で示すように、シリンダ部Cylが形成されている。シリンダ部Cylの内部には、ピストン部材28が回転軸Cr方向に摺動可能に収容されている。ピストン部材28は、略円環状に形成され、内周端においてシリンダ部Cylに対して液密的に嵌合している。
Further, the clutch outer 23 is formed with a concave portion bent in a U-shape, and the inner peripheral surface of the
そして、ピストン部材28において、回転軸Cr方向の一側(図1の左側)に位置するピストン上面28aとシリンダ部Cylの内面が対向している。これにより、シリンダ部Cylとピストン部材28のピストン上面28aとの間にオイルが供給される圧力室PCが区画形成される。ピストン部材28における回転軸Cr方向の他側(図1の右側)に位置するピストン下面28bとシリンダ部Cylの内面との間には、図1に示すように、ピストンスプリング29が介装されている。ピストンスプリング29は、ピストン部材28において圧力室PCが形成された側と回転軸Cr方向の反対側のピストン下面28bに当接している。これにより、ピストンスプリング29は、ピストン部材28を筒状部材27が位置する方向に付勢している。
In the
(フロントモジュール1の作動と分割磁石の保磁力の設定)
続いて、上記の構成からなるフロントモジュール1の作動について説明する。モータハウジング13およびクラッチアウタ23には、図示しない電動オイルポンプと圧力室PCを連通するオイル通路が形成されている。そして、電動オイルポンプによりリザーバ15からオイルが吸引されて、オイル通路を介して圧力室PCにオイルが供給されると、圧力室PCの油圧が上昇することになる。そうすると、ピストン部材28がピストンスプリング29の付勢力に抗してシリンダ部Cylの底部が位置する方向に移動する。これにより、摩擦プレート22およびセパレートプレート24が離間してクラッチ切離の状態となる。よって、クラッチインナ21aからクラッチアウタ23への駆動力の伝達が遮断される。
(Operation of front module 1 and setting of coercivity of split magnet)
Next, the operation of the front module 1 having the above configuration will be described. The
一方で、電動オイルポンプによる圧力室PCへのオイルの供給が停止すると、ピストン部材28がピストンスプリング29により筒状部材27側へ付勢され、圧力室PCからオイルが排出される。これにより、圧力室PCの油圧が下降することになり、ピストン部材28がピストンスプリング29の付勢力により摩擦プレート22およびセパレートプレート24を回転軸Cr方向の一側に向けて押圧する。そうすると、摩擦プレート22およびセパレートプレート24が圧接してクラッチ接続の状態となる。よって、摩擦プレート22とセパレートプレート24は一体的に回転し、クラッチインナ21aからクラッチアウタ23へ駆動力を伝達可能となる。
On the other hand, when the supply of oil to the pressure chamber PC by the electric oil pump is stopped, the
ここで、このような構成からなるフロントモジュール1において、電動オイルポンプにより吐出されるオイルは、圧力室PCへ供給されるだけではなく、潤滑油あるいは冷却油としてモータハウジング13に収容された各部材に供給される。また、リザーバ15に貯留されているオイルは、ロータ12の回転によってかき上げられ、潤滑油あるいは冷却油としてモータハウジング13に収容された各部材に供給される。しかしながら、フロントモジュール1は、その構成または運用上、各部位の冷却性に差が生じることがある。例えば、ステータ11のコイル32など稼動状態に発熱体となる得る部材と近接しているか、または他部材と離間し冷却油としてのオイルが循環しやすいかによってその部位の冷却性が変化する。
Here, in the front module 1 having such a configuration, the oil discharged by the electric oil pump is not only supplied to the pressure chamber PC, but also each member accommodated in the
ここで、IPMモータ2において、ロータ12が回転すると磁束密度の変化により永久磁石50に渦電流が発生し、永久磁石50が発熱することになる。つまり、永久磁石50は、IPMモータ2が駆動している状態では発熱体となり得る部材である。また、永久磁石50は、高温となると減磁して磁気特性が低下するおそれがあるため、好適に冷却を促す必要がある。しかしながら、上述したようにフロントモジュール1における冷却性には各部位により高低差があることから、永久磁石50を保持するロータ12の各部位には放熱性の高い部位と低い部位が生じ、永久磁石50の冷却性を向上させることが困難な場合がある。上記の構成からなる本実施形態のフロントモジュール1においては、ロータ12は、回転軸Crの一側から他側(図1の左側から右側)に向かって徐々に放熱性が高くなっている。即ち、ロータ12の各部位のうちフロントモジュール1の前方側に位置する部位は、放熱性が低いことからフロントモジュール1が稼動すると高温になりやすい。
Here, in the
そこで、永久磁石50を複数の分割磁石により構成することによって渦電流の発生を抑制し、そもそも永久磁石50の温度上昇を抑制するようにしている。しかし、永久磁石50を細分化するほど渦電流の経路が断たれやすくなることから渦電流の発生を抑制することができるが、一方で製造コストの増大および磁石体積の減少による磁気特性の低下が懸念される。これに対して、永久磁石50をある程度の分割数に設定した状態で、保磁力の高い分割磁石を配置することにより高温になっても磁気特性の低下を防止することができる。ところが、一般に保磁力の高い磁石は、保磁力の低い磁石と比較して高価であることから、やはり製造コストの増大となるおそれがある。そこで、本実施形態のフロントモジュール1のIPMモータ2は、図3に示すように、回転軸方向に保磁力の異なる複数の分割磁石51a〜51fにより永久磁石50を構成している。
Therefore, by forming the
より具体的には、分割磁石51a〜51fは、回転軸Crの一側から他側に向かって徐々にロータ12の放熱性が高くなっていることから、放熱性に応じた保磁力にそれぞれ設定されている。つまり、ロータ12において放熱性が低い部位(回転軸Crの一側)に配置される分割磁石51aの保磁力は、ロータ12において放熱性が高い部位(回転軸Crの他側)に配置される分割磁石51fの保磁力よりも高い。従って、本実施形態では、永久磁石50のうちロータ12の一側に配置される分割磁石51aには硬質磁性材料を着磁し保磁力が最も高くなるようにし、反対にロータ12の他側に配置される分割磁石51fには軟質磁性材料を着磁し保磁力が最も低くなるようにしている。
More specifically, each of the divided
(フロントモジュール1による効果)
本実施形態のフロントモジュール1のIPMモータ2によれば、永久磁石50が保磁力の異なる複数種の分割磁石51a〜51fにより構成されている。そして、ロータ12において放熱性が低い部位に配置される分割磁石の保磁力は、放熱性が高い部位に配置される分割磁石の保磁力よりも高いものとした。これにより、ロータ12において放熱性が低い部位に配置された分割磁石51a〜51fは、渦電流により発熱し温度上昇しても分割磁石51a〜51fの保磁力が比較的高いため磁気特性の低下を防止できる。一方で、ロータ12において放熱性が高い部位に配置された分割磁石51fは、渦電流により発熱しても放熱しやすいことから温度上昇が抑制される。よって、保磁力が比較的低い分割磁石51a〜51fであっても磁気特性の低下を防止できる。
(Effects of front module 1)
According to the
また、分割磁石51a〜51fは、配置されるロータ12の部位の放熱性に応じて保磁力を設定される。これにより、過剰に高い保磁力の分割磁石により永久磁石50が構成されることを防止できる。よって、放熱性の低い部位に配置する分割磁石51aを基準として保磁力を設定した分割磁石により構成された場合と比較して製造コストを低減することができる。よって、本発明のIPMモータ2は、永久磁石50に発生した渦電流による永久磁石50の磁気特性の低下を従来と比較して効率的に防止することができる。
The divided
各分割磁石51a〜51fは、ロータ12の軸方向に沿って配置される。ここで、IPMモータ2におけるロータ12は、IPMモータ2に貯留されるオイルにより冷却を図っている。また、ロータ12は、その周面をステータ11の周面と対向して配置されるため、ステータ11と対向する軸方向範囲は放熱性が低いことがある。また、IPMモータ2がクラッチ装置3とともにモータハウジング13に収容されていることから、IPMモータ2の他に多くの発熱体が近接して配置されることになる。そうすると、ロータ12は、発熱体に近接する部位の放熱性が低くなることがある。そこで、上記のような放熱性の低い部位との位置関係を勘案し、本発明のような構成とすることにより、ロータ12の周辺に位置する各部材の放熱性に適応し、永久磁石50の磁気特性の低下を効率的に防止することができる。
Each of the divided
さらに、永久磁石50は、各分割磁石51a〜51fの間に不導体の接着剤52を介在させて連結することにより構成されている。ここで、永久磁石50を構成する複数の分割磁石51a〜51fは、隣接する分割磁石51a〜51fに跨って渦電流が流れないようにすることによって、それぞれの分割磁石51a〜51fにおける渦電流の発生をより効果的に防ぐことができる。そのため、隣接する分割磁石51a〜51fは、電気的に絶縁されている構成が好適である。そこで、上記のように各分割磁石51a〜51fの間に不導体を介在させて連結することにより、複数の磁石に跨って流れる渦電流の発生を防止することができる。従って、渦電流による発熱量を低下できるので、分割磁石51a〜51fの温度上昇を抑制することにより永久磁石50の磁気特性が低下することを防止できる。
Furthermore, the
各分割磁石51a〜51fは、互いに異なる磁性材料により形成されている。永久磁石50の保磁力は、外部磁場による磁壁への影響度を示す磁気異方性によって定まることから、磁性材料の組成などにより変化する。そこで、複数種の分割磁石51a〜51fを互いに異なる磁性材料、即ち最も高い保磁力の分割磁石51aには硬質磁性材料とし、最も低い保持力の分割磁石51fには軟質磁性材料とにより形成する。そして、分割磁石51aと分割磁石51fの間に位置する分割磁石51b〜51eについては、その材料比率を徐々に変化させている。永久磁石50は、このような分割磁石51a〜51fに対して着磁することにより、ロータ12における放熱性の相違に適応することができる。また、放熱性の低い部位にのみ一般に高価な硬質磁性材料を用いることにより、永久磁石50としての製造コストの増加を抑制できる。
Each of the divided
<実施形態の変形態様>
以上、本発明の回転電機の実施形態に係るフロントモジュール1について説明した。続いて、実施形態の変形態様について、図4〜図7を参照して説明する。本実施形態において、永久磁石50は、6種6個の分割磁石51a〜51fから構成されるものとした。これに対して、永久磁石50は、同じ保磁力の分割磁石が含まれるように構成してもよい。例えば、図4に示すように、永久磁石50が3種6個の分割磁石51b,51d,51fを有するものとする。この時、分割磁石51b,51d,51fの保磁力が徐々に低くなるようにそれぞれ設定されている。このような構成においても同様の効果を奏する。また、分割磁石の種類の数を減らすことにより製造コストを低減することができる。
<Modification of Embodiment>
The front module 1 according to the embodiment of the rotating electrical machine of the present invention has been described above. Then, the deformation | transformation aspect of embodiment is demonstrated with reference to FIGS. In the present embodiment, the
また、本実施形態のフロントモジュール1においては、回転軸Crの一側から他側(図1の左側から右側)に向かって徐々にロータ12の放熱性が高くなっていることから、分割磁石51a〜51fの保磁力を徐々に低くするように設定した。しかしながら、フロントモジュール1やIPMモータ2の構成によっては、例えば回転軸Crの両端側に位置する部位の放熱性が高く、中央側に位置する部位の放熱性が低い場合やその逆の場合も想定される。このような場合には、ロータ12の回転軸Crの両端側から中央側に向かって分割磁石の保磁力を徐々に高くするように設定してもよい。例えば、図5に示すように、永久磁石50が4種8個の分割磁石51g〜51jを有するものとする。そして、保磁力が最も低い分割磁石51jを回転軸Crの両端側に配置し、保磁力が最も高い分割磁石51gを中央側に配置する。これにより、回転軸方向の両端側と中央側で放熱性の異なるロータ12に適応し、永久磁石50の磁気特性の低下を効率的に防止することができる。
Moreover, in the front module 1 of this embodiment, since the heat dissipation of the
このように、永久磁石50は、ロータ12の軸方向に分割した複数の分割磁石の保磁力が互いに異なるように構成されるものとした。ここで、ロータ12は、ロータコア41に貫設された磁石挿入孔41aにおいて挿入された永久磁石50を支持している。ロータコア41は、ロータ12の回転駆動に寄与しない漏れ磁束を低減させるために磁石挿入孔41aを含めた形状が設定されることがある。漏れ磁束とは、磁石挿入孔41aに挿入された永久磁石50による磁束のうち、隣の磁石挿入孔41aに挿入された永久磁石50による磁束の一部と短絡する磁束である。
As described above, the
そのため、ロータコア41における周方向の各部位において肉厚が異なると熱伝導性に差異が生じることがある。このような場合に、ロータ12の放熱性が周方向に異なることから、永久磁石50は、ロータ12の周方向に分割された複数の分割磁石により構成されるものとしてもよい。例えば、図6に示すように、4種8個の分割磁石51k〜51nを有するものとする。この時、分割磁石51k〜51nの保磁力が、磁石挿入孔41aの周方向中央部から周方向両端部に向かって徐々に低くなるように設定されている。これにより、ロータコア41の周方向に放熱性の異なるロータ12に適応し、永久磁石50の磁気特性の低下を効率的に防止することができる。
For this reason, if the thickness is different at each circumferential portion of the
また、永久磁石50に発生する渦電流の経路は、永久磁石50の磁化方向に垂直な面内である。よって、永久磁石50の径方向の各部位うち電流密度が高くなる外周面付近の部位は、渦電流により発熱しやすいことになる。さらに、IPMモータ2におけるロータ12は、IPMモータ2を構成するコイル32やステータコア31などの発熱によっても永久磁石50が温度上昇するおそれがある。このように、ロータ12の放熱性が径方向に異なることから、永久磁石50は、ロータ12の径方向に分割された複数の分割磁石により構成されるものとしてもよい。例えば、図7に示すように、4種4個の分割磁石51o〜51rを有するものとする。この時、分割磁石51o〜51rの保磁力が、ロータ12の径方向外側から径方向内側に向かって徐々に低くように設定されている。これにより、ロータコア41の径方向に放熱性の異なるロータ12に適応し、永久磁石50の磁気特性の低下を効率的に防止することができる。
Further, the path of eddy current generated in the
上述したように、永久磁石50は、ロータ12の軸方向、周方向、および径方向のうち何れかの方向に分割された複数の分割磁石により構成されるものとした。これに対して、フロントモジュール1やIPMモータ2の構成または運用上からそれぞれの方向にロータ12の放熱性が異なる場合には、これに適応するように分割する方向および保磁力を設定するものとしてもよい。このような構成においても同様の効果を奏する。
As described above, the
その他に、隣接する分割磁石に跨って流れる渦電流を低減するために、永久磁石50は、分割磁石51a〜51fを不導体の接着剤52を介在させて連結して形成されるものとした。しかし、上述したように、永久磁石を複数の分割磁石により構成することにより、単体の永久磁石と比較して渦電流の発生を低減できる。よって、本発明の回転電機は、不導体の接着剤52により複数の分割磁石を連結することを必ずしも要するものではなく、それぞれの分割磁石を連結する他の連結手段を適用することが可能である。
In addition, in order to reduce the eddy current flowing across the adjacent divided magnets, the
1:フロントモジュール、 2:IPMモータ(回転電機)、 3:クラッチ装置
11:ステータ、 12:ロータ、 13:モータハウジング
14:モータカバー、 14a:ベアリング、 15:リザーバ
21:インプットシャフト、 21a:クラッチインナ、 22:摩擦プレート
23:クラッチアウタ、 24:セパレートプレート、 25:タービンシャフト
26:軸受、 27:筒状部材、 28:ピストン部材、 28a:ピストン上面
28b:ピストン下面、 29:ピストンスプリング
31:ステータコア、 31a:ティース、 32:コイル
41:ロータコア、 41a:磁石挿入孔、 42:接着シート
43:エンドプレート、 44:固定ピン
50:永久磁石、 51a〜51f:分割磁石、 52:接着剤
Cyl:シリンダ部、 PC:圧力室、 Cr:回転軸
1: Front module 2: IPM motor (rotary electric machine) 3: Clutch device 11: Stator 12: Rotor 13: Motor housing 14:
Claims (5)
前記ロータは、
前記ロータの周方向に等間隔で形成された複数の挿入孔と、
複数の前記挿入孔にそれぞれ挿入され、保磁力の異なる複数種の分割磁石により構成される永久磁石と、
を有し、
前記ロータにおいて放熱性が低い部位に配置される前記分割磁石の保磁力は、前記ロータにおいて放熱性が高い部位に配置される前記分割磁石の保磁力よりも高い回転電機。 A rotating electrical machine comprising a stator and a rotor supported rotatably with respect to the stator,
The rotor is
A plurality of insertion holes formed at equal intervals in the circumferential direction of the rotor;
A permanent magnet that is inserted into each of the plurality of insertion holes and is composed of a plurality of types of divided magnets having different coercive forces;
Have
A rotating electrical machine in which the coercive force of the divided magnet disposed in a portion having low heat dissipation in the rotor is higher than the coercive force of the divided magnet disposed in a portion having high heat dissipation in the rotor.
各前記分割磁石は、前記ロータの軸方向に沿って配置される回転電機。 In claim 1,
Each said divided magnet is a rotary electric machine arrange | positioned along the axial direction of the said rotor.
前記ロータは環状をなし、
各前記分割磁石は、前記ロータの周方向および径方向のうち少なくとも一方向に沿って配置される回転電機。 In claim 1 or 2,
The rotor is annular,
Each said split magnet is a rotary electric machine arrange | positioned along at least one direction among the circumferential direction and radial direction of the said rotor.
前記永久磁石は、各前記分割磁石の間に不導体を介在させて連結することにより構成されている回転電機。 In any one of Claims 1-3,
The said permanent magnet is a rotary electric machine comprised by interposing a nonconductor between each said division magnet.
各前記分割磁石は、互いに異なる磁性材料により形成されている回転電機。 In any one of Claims 1-4,
Each of the divided magnets is a rotating electrical machine formed of different magnetic materials.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015035888A (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 日産自動車株式会社 | Rotor for rotary electric machine and manufacturing method therefor |
JP2015204693A (en) * | 2014-04-14 | 2015-11-16 | 株式会社三井ハイテック | Rotor lamination core and manufacturing method of rotor lamination core |
CN111064289A (en) * | 2019-12-30 | 2020-04-24 | 智车优行科技(上海)有限公司 | Permanent magnet synchronous motor, rotor magnetic steel and vehicle |
CN111146886A (en) * | 2018-11-05 | 2020-05-12 | 罗伯特·博世有限公司 | Permanent magnet motor and vehicle comprising same |
RU206453U1 (en) * | 2020-05-20 | 2021-09-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая компания "Система-Сервис" (ООО "УК "Система-Сервис") | Submersible valve motor |
JP7047433B2 (en) | 2018-02-13 | 2022-04-05 | トヨタ自動車株式会社 | motor |
-
2011
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015035888A (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 日産自動車株式会社 | Rotor for rotary electric machine and manufacturing method therefor |
JP2015204693A (en) * | 2014-04-14 | 2015-11-16 | 株式会社三井ハイテック | Rotor lamination core and manufacturing method of rotor lamination core |
JP7047433B2 (en) | 2018-02-13 | 2022-04-05 | トヨタ自動車株式会社 | motor |
CN111146886A (en) * | 2018-11-05 | 2020-05-12 | 罗伯特·博世有限公司 | Permanent magnet motor and vehicle comprising same |
CN111064289A (en) * | 2019-12-30 | 2020-04-24 | 智车优行科技(上海)有限公司 | Permanent magnet synchronous motor, rotor magnetic steel and vehicle |
CN111064289B (en) * | 2019-12-30 | 2022-05-17 | 智车优行科技(上海)有限公司 | Permanent magnet synchronous motor, rotor magnetic steel and vehicle |
RU206453U1 (en) * | 2020-05-20 | 2021-09-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая компания "Система-Сервис" (ООО "УК "Система-Сервис") | Submersible valve motor |
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