JP2014113052A - Permanent magnet rotating machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転子に設けられた磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石回転機に関し、特に、永久磁石回転機の効率を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a permanent magnet rotating machine in which a permanent magnet is housed in a magnet housing hole provided in a rotor, and more particularly to a technique for improving the efficiency of the permanent magnet rotating machine.
エアコン(空調装置)や冷蔵庫等の圧縮機を駆動する電動機、車両や車載装置等を駆動する電動機等として、回転子に設けられた磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石電動機(「永久磁石埋込型電動機」と呼ばれている)が用いられている。この種の永久磁石電動機は、例えば、ティース部が設けられている固定子と、ティース部のティース先端面と間隙を介して回転可能に配置された回転子を備えている。回転子には、回転子の軸方向と直交する断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には磁石収容孔が設けられており、磁石収容孔に永久磁石が収容されている。この永久磁石電動機は、主磁極部の磁石収容孔に収容されている永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、補助磁極部の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用することができる。特許文献1には、回転子の主磁極部に第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔が中間ブリッジ部を挟んで配置されているとともに、第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔が、主磁極部のd軸線上の共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている永久磁石電動機が記載されている。 As an electric motor for driving a compressor such as an air conditioner (air conditioner) or a refrigerator, an electric motor for driving a vehicle, an in-vehicle device, or the like, a permanent magnet electric motor (“permanent”) in which a permanent magnet is accommodated in a magnet accommodating hole provided in a rotor. It is called a “magnet embedded motor”. This type of permanent magnet motor includes, for example, a stator provided with a tooth portion, and a rotor that is rotatably arranged through a gap between a tooth tip surface of the tooth portion and a tooth. In the rotor, when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction of the rotor, main magnetic pole portions and auxiliary magnetic pole portions are alternately arranged in the circumferential direction. The main magnetic pole portion is provided with a magnet accommodation hole, and a permanent magnet is accommodated in the magnet accommodation hole. This permanent magnet motor can utilize both the magnet torque due to the magnetic flux of the permanent magnet accommodated in the magnet accommodation hole of the main magnetic pole part and the reluctance torque due to the saliency of the auxiliary magnetic pole part. In Patent Document 1, a first magnet accommodation hole and a second magnet accommodation hole are arranged on the main magnetic pole portion of a rotor with an intermediate bridge portion interposed therebetween, and the first magnet accommodation hole and the second magnet are arranged. A permanent magnet motor is described in which the housing hole is formed in an arc shape centering on a common center point on the d-axis line of the main magnetic pole portion.
従来、永久磁石電動機では、磁束密度が高い希土類磁石が用いられている。特に、Nd(ネオジウム)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、B(ボロン)等を構成成分とするネオジウム磁石が用いられている。しかしながら、ネオジウム磁石等の希土類磁石は高価であるため、安価な永久磁石を用いた永久磁石電動機、例えば、磁束密度は希土類磁石に比べて低いが安価であるフェライト磁石等を用いた永久磁石電動機の開発が要望されている。
回転子の主磁極部に設けられている磁石収容孔に永久磁石が収容されている永久磁石電動機では、磁束量は、磁石収容孔の外側の壁(固定子のティース部と対向する側の壁)の長さによって定まる。このため、フェライト磁石等の磁束密度が低い磁石を用いて、磁束密度が高い希土類磁石を用いた場合と同程度の効率を有する永久磁石電動機を得るためには、外側の壁の長さが長い磁石収容孔が設けられている回転子を用いる必要がある。
そこで、直線形状に形成された第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔を中間ブリッジ部を挟んでV字形に配置した回転子に比べて磁石収容孔の外側の壁の長さが長い特許文献1に記載されている回転子を用いることが考えられる。しかしながら、特許文献1に記載の回転子の磁石収容孔にフェライト磁石等の磁束密度が低い永久磁石を収容して永久磁石電動機を構成しても、磁束密度が高い希土類磁石を用いて構成した永久磁石電動機と同等の効率を得ることができない。なお、希土類磁石は、製造コストの点で、一般的には、断面形状が長方形形状に形成されたものが用いられる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、主磁極部に設けられる磁石収容孔の外側の壁の長さを長くして永久磁石回転機の効率を向上させること、特に、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石を用いた場合でも希土類磁石を用いた場合と同程度の効率を有する永久磁石回転機を得ることを目的とする。
Conventionally, in a permanent magnet motor, a rare earth magnet having a high magnetic flux density has been used. In particular, neodymium magnets containing Nd (neodymium), Fe (iron), Co (cobalt), B (boron), etc. as constituent components are used. However, since rare earth magnets such as neodymium magnets are expensive, permanent magnet motors using inexpensive permanent magnets, for example, permanent magnet motors using ferrite magnets, etc., whose magnetic flux density is lower than rare earth magnets but are cheaper Development is desired.
In the permanent magnet motor in which the permanent magnet is accommodated in the magnet accommodation hole provided in the main magnetic pole portion of the rotor, the amount of magnetic flux is the outer wall of the magnet accommodation hole (the wall on the side facing the teeth portion of the stator) ) Is determined by the length. For this reason, in order to obtain a permanent magnet motor having the same efficiency as the case where a rare earth magnet having a high magnetic flux density is used using a magnet having a low magnetic flux density such as a ferrite magnet, the length of the outer wall is long. It is necessary to use a rotor provided with a magnet housing hole.
Therefore, the length of the outer wall of the magnet accommodation hole is longer than that of a rotor in which the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole formed in a linear shape are arranged in a V shape with the intermediate bridge portion interposed therebetween. It is conceivable to use the rotor described in Patent Document 1. However, even if a permanent magnet electric motor is configured by accommodating a permanent magnet having a low magnetic flux density such as a ferrite magnet in the magnet housing hole of the rotor described in Patent Document 1, a permanent magnet configured using a rare earth magnet having a high magnetic flux density is used. The same efficiency as a magnet motor cannot be obtained. In general, a rare earth magnet having a rectangular cross section is used in terms of manufacturing cost.
The present invention was devised in view of such points, and by increasing the length of the outer wall of the magnet housing hole provided in the main magnetic pole portion, the efficiency of the permanent magnet rotating machine is improved. An object of the present invention is to obtain a permanent magnet rotating machine having the same efficiency as the case of using a rare earth magnet even when a ferrite magnet having a magnetic flux density lower than that of a rare earth magnet is used.
前記目的を達成するために、本発明の第1発明は、以下の構成を備えている。
本発明の永久磁石回転機は、固定子と回転子を備えている。回転子には、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には磁石収容孔が設けられ、磁石収容孔には永久磁石が収容されている。この時、周方向に隣接する主磁極部の極性が逆極性となるように永久磁石が磁石収容孔に収容される。本発明の永久磁石回転機は、典型的には、永久磁石埋込型電動機として構成される。
回転子の外周面は、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部のd軸線と交差し、突部が外方向に向いている第1の曲線形状に形成されている第1の曲線部分と、補助磁極部のq軸線と交差し、突部が外方向に向いている第2の曲線形状に形成されている第2の曲線部分により構成されている。そして、第2の曲線形状の曲率半径は、第1の曲線形状の曲率半径より大きく設定されている。「外方向」は、回転子の軸方向に直交する断面で見て、回転子の中心点から離れる方向(固定子と対向する方向)を表している。「d軸線」は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、回転子の中心点と主磁極部の周方向の中心点とを結ぶ線を表し、「q軸線」は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、回転子の中心点と補助磁極部の周方向の中心点とを結ぶ線を表している。
回転子位置検出センサを用いないで、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に基づいて回転子の位置を検出するセンサレス制御方式を用いて永久磁石電動機を制御する場合には、起電力波形に含まれる高調波成分が増大すると最適な制御を行うことができなくなって効率が低下する。本発明では、第1の曲線部分と第2の曲線部分の切り換え部分がティース部と対向する箇所を通過する時に、ティース部に流れる磁束量の急激な変化を抑制することができるため、ティース部を流れる磁束量の急激な変化によって固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に含まれる高調波成分が増大するのを防止することができる。これにより、センサレス制御方式を用いて永久磁石電動機を制御する場合に、起電力波形に含まれる高調波成分による効率の低下を防止することができる。
主磁極部には、第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔が設けられている。この第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔によって、第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔の間に中間ブリッジ部が形成され、第1の磁石収容孔と回転子の外周面の間に第1の外周ブリッジ部が形成され、第2の磁石収容孔と回転子の外周面の間に第2の外周ブリッジ部が形成されている。本発明では、第1および第2の磁石収容孔は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、外方向に凹状である外側の壁、内方向に突状である内側の壁、中央側の壁、外周面側の壁を有している。「外側の壁」と「内側の壁」は、回転子の軸方向に直交する断面で見て、長手方向に沿った両側の壁のうち、回転子の中心点から遠い方の壁と近い方の壁を表している。「中央側の壁」は、主磁極部に設けられている他の磁石収容孔と対向する位置に配置されている壁(中間ブリッジ部を形成している壁)を表し、「外周面側の壁」は、回転子の外周面と対向する位置に配置されている壁(第1あるいは第2の外周ブリッジ部を形成している壁)を表している。中間ブリッジ部と第1及び第2の外周ブリッジ部によって、回転子の強度を高めることができる。
中間ブリッジ部と第1の外周ブリッジ部の間に形成されている第1の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁は、第1の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。また、中間ブリッジ部と第2の外周ブリッジ部の間に形成されている第2の磁石収容孔の外側の壁は、第1の曲率中心点と異なる第2の曲率中心点を中心とし、それぞれ第1の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁の半径と等しい半径の円弧形状に形成されている。「円弧形状に形成されている」構成には、略円弧形状に形成されている態様が包含される。第1の曲率中心点および第2の曲率中心点の位置は、第1の磁石収容孔の外側の壁および第2の磁石収容孔の外側の壁の長さが、同じ直径の回転子および同じ厚さの永久磁石を用いて、第1の磁石収容孔の外側の壁および第2の磁石収容孔の外側の壁をd軸線上の共通の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成した場合の当該第1の磁石収容孔の外側の壁および当該第2の磁石収容孔の外側の壁の長さの最大値より長くなるように設定される。第1の曲率中心点および第2の曲率中心点の位置は、回転子の大きさ、中間ブリッジ部や第1及び第2のブリッジ部の幅、第1および第2の磁石収容孔の大きさ等によって決定される。
第1の磁石収容孔には、第1の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状に対応する円弧形状に形成された外側の面と、第1の磁石収容孔の内側の壁の円弧形状に対応する円弧形状に形成された内側の面を有する第1の永久磁石が収容される。また、第2の磁石収容孔には、第2の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状に対応する円弧形状に形成された外側の面と、第2の磁石収容孔の内側の壁の円弧形状に対応する円弧形状に形成された内側の面を有する第2の永久磁石が収容される。
第1の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁の円弧形状と第2の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁の円弧形状を、それぞれ異なる第1の曲率中心点と第2の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成しているため、第1の曲率中心点と第2の曲率中心点を設定することによって第1の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁および第2の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁の長さを長くすることができる。これにより、磁束量を増加させることができ、効率を向上させることができる。また、第1の磁石収容孔からの磁束量と第2の磁石収容孔からの磁束量が略等しくなり、磁束量の脈動を防止することができる。また、永久磁石の厚さを一定にすることができ、減磁特性のバラツキを防止することができる。また、第1の磁石収容孔の内側の壁と回転軸挿入孔の間および第2の磁石収容孔の内側の壁と回転軸挿入孔との間の回転子コアによるリラクタンストルクが均一となり、コギングトルクを低減することができる。これにより、コギングトルクによる音や振動の発生を低減することができる。
本発明では、回転子の外周面を曲率半径が異なる第1の曲線部分と第2の曲線部分によって形成する構成と、主磁極部に設けられる第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔の外側の壁の長さを長くする構成を用いることによって効率を向上させている。これにより、例えば、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を得ることができる。
In order to achieve the above object, the first invention of the present invention comprises the following arrangement.
The permanent magnet rotating machine of the present invention includes a stator and a rotor. In the rotor, main magnetic pole portions and auxiliary magnetic pole portions are alternately arranged in the circumferential direction when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction. A magnet accommodation hole is provided in the main magnetic pole portion, and a permanent magnet is accommodated in the magnet accommodation hole. At this time, the permanent magnet is accommodated in the magnet accommodation hole so that the polarities of the main magnetic pole portions adjacent in the circumferential direction are reversed. The permanent magnet rotating machine of the present invention is typically configured as a permanent magnet embedded electric motor.
The outer peripheral surface of the rotor is a first curve formed in a first curved shape that intersects with the d-axis line of the main magnetic pole portion and has a protrusion facing outward when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction. And a second curved portion formed in a second curved shape that intersects with the q-axis line of the auxiliary magnetic pole portion and has a protruding portion facing outward. The curvature radius of the second curved shape is set larger than the curvature radius of the first curved shape. The “outward direction” represents a direction away from the center point of the rotor (a direction facing the stator) when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction of the rotor. “D-axis” represents a line connecting the center point of the rotor and the center point in the circumferential direction of the main magnetic pole portion when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction of the rotor, and “q-axis” represents the rotor A line connecting the center point of the rotor and the center point in the circumferential direction of the auxiliary magnetic pole portion is shown in a cross section orthogonal to the axial direction.
When controlling a permanent magnet motor using a sensorless control system that detects a rotor position based on an electromotive force waveform of an electromotive force induced in a stator winding without using a rotor position detection sensor, When the harmonic component contained in the electromotive force waveform increases, optimal control cannot be performed and the efficiency decreases. In the present invention, when the switching portion between the first curved portion and the second curved portion passes through the portion facing the tooth portion, a rapid change in the amount of magnetic flux flowing through the tooth portion can be suppressed. It is possible to prevent an increase in harmonic components contained in the electromotive force waveform of the electromotive force induced in the stator winding due to a sudden change in the amount of magnetic flux flowing through the stator coil. Thereby, when controlling a permanent-magnet motor using a sensorless control system, the fall of the efficiency by the harmonic component contained in an electromotive force waveform can be prevented.
The main magnetic pole part is provided with a first magnet accommodation hole and a second magnet accommodation hole. An intermediate bridge portion is formed between the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole by the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole, and the outer circumference of the first magnet accommodation hole and the rotor A first outer bridge portion is formed between the surfaces, and a second outer bridge portion is formed between the second magnet housing hole and the outer peripheral surface of the rotor. In the present invention, the first and second magnet housing holes have an outer wall that is concave outward, an inner wall that is convex inward, and a center when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction of the rotor. Side wall, outer peripheral surface side wall. The “outer wall” and “inner wall” are the walls on both sides along the longitudinal direction that are closer to the farthest from the center of the rotor, as viewed in the cross section perpendicular to the axial direction of the rotor. Represents the wall. “Center-side wall” represents a wall (a wall forming an intermediate bridge portion) disposed at a position facing another magnet housing hole provided in the main magnetic pole portion. The “wall” represents a wall (a wall forming the first or second outer peripheral bridge portion) disposed at a position facing the outer peripheral surface of the rotor. The strength of the rotor can be increased by the intermediate bridge portion and the first and second outer peripheral bridge portions.
The outer wall and the inner wall of the first magnet housing hole formed between the intermediate bridge portion and the first outer peripheral bridge portion are formed in an arc shape centered on the first curvature center point. . Further, the outer wall of the second magnet housing hole formed between the intermediate bridge portion and the second outer peripheral bridge portion is centered on a second curvature center point different from the first curvature center point, respectively. It is formed in an arc shape having a radius equal to the radius of the outer wall and the inner wall of the first magnet housing hole. The configuration “formed in an arc shape” includes a mode in which the arc shape is formed. The positions of the first curvature center point and the second curvature center point are such that the length of the outer wall of the first magnet accommodation hole and the outer wall of the second magnet accommodation hole is the same as that of the rotor having the same diameter. When the outer wall of the first magnet housing hole and the outer wall of the second magnet housing hole are formed in an arc shape centered on the common center of curvature on the d-axis, using a thick permanent magnet The outer wall of the first magnet housing hole and the outer wall of the second magnet housing hole are set to be longer than the maximum value. The positions of the first curvature center point and the second curvature center point are the size of the rotor, the width of the intermediate bridge portion and the first and second bridge portions, and the size of the first and second magnet housing holes. Determined by etc.
The first magnet housing hole has an outer surface formed in an arc shape corresponding to the arc shape of the outer wall of the first magnet housing hole, and an arc shape of the inner wall of the first magnet housing hole. A first permanent magnet having an inner surface formed in a corresponding arc shape is accommodated. The second magnet housing hole includes an outer surface formed in an arc shape corresponding to the arc shape of the outer wall of the second magnet housing hole, and an arc of the inner wall of the second magnet housing hole. A second permanent magnet having an inner surface formed in an arc shape corresponding to the shape is accommodated.
A first curvature center point and a second curvature that are different from each other in the arc shape of the outer wall and the inner wall of the first magnet accommodation hole and the arc shape of the outer wall and the inner wall of the second magnet accommodation hole, respectively. Since it is formed in the circular arc shape centering on the center point, the outer wall and the inner wall of the first magnet housing hole and the second wall are set by setting the first curvature center point and the second curvature center point. The length of the outer wall and the inner wall of the magnet housing hole can be increased. Thereby, the amount of magnetic flux can be increased and the efficiency can be improved. In addition, the amount of magnetic flux from the first magnet housing hole and the amount of magnetic flux from the second magnet housing hole become substantially equal, and pulsation of the magnetic flux amount can be prevented. Further, the thickness of the permanent magnet can be made constant, and variations in demagnetization characteristics can be prevented. Further, the reluctance torque by the rotor core between the inner wall of the first magnet housing hole and the rotating shaft insertion hole and between the inner wall of the second magnet housing hole and the rotating shaft insertion hole becomes uniform, and cogging is achieved. Torque can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the sound and vibration by a cogging torque can be reduced.
In the present invention, the outer peripheral surface of the rotor is formed by the first curved portion and the second curved portion having different radii of curvature, and the first magnet receiving hole and the second magnet receiving hole provided in the main magnetic pole portion. Efficiency is improved by using the structure which lengthens the length of the outer wall of. Thereby, for example, even when a ferrite magnet having a magnetic flux density lower than that of the rare earth magnet is used, the same efficiency as that when the rare earth magnet is used can be obtained.
本発明の第2発明では、第1の曲線部分は、d軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、第2の曲線部分は、q軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。これにより、第1の曲線部分と第2の曲線部分を容易に形成することができる。 In the second invention of the present invention, the first curved portion is formed in an arc shape centered on the center of curvature on the d-axis, and the second curved portion is centered on the center of curvature on the q-axis. It is formed in an arc shape. Thereby, a 1st curve part and a 2nd curve part can be formed easily.
本発明の第3発明では、第1の曲線部分は、回転子の中心点を曲率中心点とする円弧形状に形成され、第2の曲線部分は、回転子の中心点より第2の外周面と反対方向に離れた点を曲率中心点とする円弧形状に形成されている。これにより、第1の曲線部分と第2の曲線部分の切り換わり部分が固定子のティース部に対向する箇所を通過する時に、ティース部を流れる磁束量が急激に変化するのをより効果的に抑制することができ、効率をより向上させることができる。 In the third invention of the present invention, the first curved portion is formed in an arc shape with the center point of the rotor as the center point of curvature, and the second curved portion is the second outer peripheral surface from the center point of the rotor. Are formed in a circular arc shape having a center of curvature at a point separated in the opposite direction. Thereby, when the switching portion between the first curved portion and the second curved portion passes through the portion facing the teeth portion of the stator, the amount of magnetic flux flowing through the teeth portion is more effectively changed. Therefore, the efficiency can be further improved.
本発明の第4発明では、第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔の組が多層に設けられている。「多層に設ける」構成は、各層を構成する第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔の組を回転子の径方向に複数設ける構成が対応する。各層の第1の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁は、第1の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第2の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁は、第2の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成される。
多層構造とすることにより、層間の回転子コアによるリラクタンストルクを利用することができるため、効率をより向上させることができる。また、多層構造とすることにより、主磁極部と補助磁極部の切り換わり部分が固定子のティース部に対向する箇所を通過する時にティース部を流れる磁束量が段階的に変化するため、ティース部を流れる磁束が急激に変化するのを防止することができる。
In the fourth aspect of the present invention, the set of the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole is provided in multiple layers. The “provided in multiple layers” configuration corresponds to a configuration in which a plurality of sets of first magnet accommodation holes and second magnet accommodation holes constituting each layer are provided in the radial direction of the rotor. The outer wall and the inner wall of the first magnet accommodation hole of each layer are formed in an arc shape centering on the first curvature center point, and the outer wall and the inner wall of the second magnet accommodation hole of each layer are formed. Is formed in an arc shape centered on the second center of curvature.
By adopting a multilayer structure, the reluctance torque due to the rotor core between the layers can be used, so that the efficiency can be further improved. In addition, since the multi-layer structure allows the amount of magnetic flux flowing through the teeth portion to change stepwise when the switching portion between the main magnetic pole portion and the auxiliary magnetic pole portion passes through the portion facing the teeth portion of the stator, the teeth portion It is possible to prevent the magnetic flux flowing through the abrupt change.
第1発明〜第4発明を用いることにより、磁束量を増大させて効率を向上させることができる。これにより、希土類磁石に比べて磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を有する永久磁石回転機を得ることができる。 By using the first to fourth inventions, the amount of magnetic flux can be increased to improve the efficiency. Thereby, even when a ferrite magnet having a magnetic flux density lower than that of the rare earth magnet is used, a permanent magnet rotating machine having the same efficiency as that when the rare earth magnet is used can be obtained.
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の第1の実施の形態を図1及び図2に示す。第1の実施の形態は、本発明を、回転子の主磁極部に設けられている磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石電動機(「永久磁石埋込型電動機」と呼ばれている)として構成したものである。なお、図1は、第1の実施の形態の永久磁石電動機10を軸方向に直交する方向から見た断面図であり、図2は、回転子30を軸方向に直交する方向から見た断面図である。なお、回転子30は、磁極数が4(極対数が2)の場合を示している。
本実施の形態の永久磁石電動機10は、固定子20と回転子30により構成されている。
固定子20は、例えば、電磁鋼板を積層して形成された固定子コアによって構成される。固定子20は、ヨーク部21と、ティース部22を有している。ティース部22によってスロット23が形成されており、スロット23には、分布巻方式あるいは集中巻方式によって固定子巻線が収容される。ティース部22は、図3に示されているように、基部22aと、基部22aの回転方向の両側に設けられているティース端部22bおよび22cを有している。そして、基部22aとティース端部22bおよび22cの回転子30と対向する側の面によってティース先端面22dが形成されている。回転子30は、回転子30の外周面と固定子20のティース部22のティース先端面22dとの間隙(ギャップ)がgに設定された状態で回転可能に配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the first embodiment, the present invention is referred to as a permanent magnet motor in which a permanent magnet is accommodated in a magnet accommodation hole provided in a main magnetic pole portion of a rotor ("embedded permanent magnet motor"). ). 1 is a cross-sectional view of the
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回転子30は、例えば、電磁鋼板を積層して形成された回転子コア31によって構成される。回転子コア31には、回転軸が挿入される回転軸挿入孔40が形成されているとともに、主磁極部a、b、c、dと補助磁極部ab、bc、cd、daが周方向に交互に配置されている。回転軸は、例えば、圧入方法や焼きバメ方法等によって回転軸挿入孔40に挿入される。
また、回転子コア31には、積層された電磁鋼板を固定するカシメピンが挿入されるカシメピン挿入孔38a〜38dが形成されている。カシメピンとしては、磁性体で形成されたカシメピンを用いるのが好ましい。
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回転子コア31(以下では、「回転子30」という)の外周面は、主磁極部a〜dに対応する第1の曲線部分(第1の外周部分)30a、30b、30c、30dと補助磁極部ab〜daに対応する第2の曲線部分(第2の外周部分)30ab、30bc、30cd、30daが交互に配置されて構成されている。
第1の曲線部分30a〜30dは、回転子30の中心点Oと主磁極部a〜dの周方向中心点を結ぶ線(以下、「d軸線」という)と交差し、突部が外方向に向いている第1の曲線形状に形成されている。また、第2の曲線部分30ab〜30daは、回転子30の中心点Oと補助磁極部ab〜daの周方向中心点とを結ぶ線(以下「q軸線」という)と交差し、突部が外方向に向いている第2の曲線形状に形成されている。そして、第2の曲線部分30ab〜30daの第2の曲線形状の曲率半径[Rq]は、第1の曲線部分30a〜30dの第1の曲線形状の曲率半径[Rd]より大きく設定されている(Rq>Rd)。第1の曲線部分30a〜30dと第2の曲線部分30ab〜30daは、接続点30a1〜30d1、30a2〜30d2で接続されている。「外方向」という記載は、回転子の中心点から離れる方向を表す。
本実施の形態では、第1の曲線部分30a〜30dは、回転子30の中心点Oを中心とする半径[Rd]の円弧形状に形成されている。また、第2の曲線部分30ab〜30daは、q軸線上の、回転子30の中心点Oより第2の曲線部分30ab〜30daと反対方向に離れた点を中心とする半径[Rq]の円弧形状に形成されている。図1には、第2の曲線部分30abの円弧形状の中心点(曲率中心点)Pabが示され、図2では、第2の曲線部分30bcの円弧形状の中心点(曲率中心点)Pbcと第2の曲線部分30cdの円弧形状の中心点(曲率中心点)Pcdが示されている。
第1の曲線部分30a〜30dの開角θは、高い効率を得ることができる範囲に設定される。
なお、第1の曲線部分30a〜30dや第2の曲線部分30ab〜30daの曲線形状は、円弧形状や楕円形状等の突型形状であればよい。また、第1の曲線部分30a〜30dの曲線形状の中心点(曲率中心点)や第2の曲線部分30ab〜30daの中心点(曲率中心点)の位置は、適宜変更可能である。例えば、第1の曲線部分30a〜30dの中心点を、d軸線上の、回転子30の中心点Oより第1の曲線部分30a〜30d方向に離れた点に設定してもよい。
本実施の形態では、第1の曲線部分30a〜30dが本発明の「第1の曲線部分」に対応し、回転子30の中心点Oが本発明の「第1の曲線形状の第1の曲率中心点」に対応し、[Rd]が本発明の「第1の曲線形状の曲率半径」に対応する。また、第2の曲線部分30ab〜30daが本発明の「第2の曲線部分」に対応し、点Pab、Pbc、Pcdが本発明の「第2の曲線形状の第2の曲率中心点」に対応し、[Rq]が本発明の「第2の曲線形状の曲率半径」に対応する。
The outer peripheral surface of the rotor core 31 (hereinafter referred to as “
The first
In the present embodiment, the first
The opening angle θ of the first
The curved shapes of the first
In the present embodiment, the
第1の曲線部分30a〜30dと第2の曲線部分30ab〜30daの切り換わり部分(接続点30a1〜30d1、30a2〜30d2の部分)がティース部22に対向する箇所を通過する時に、ティース部22に流れる磁束量が急激に変化するのを防止することができ、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に含まれる高調波成分の増大を防止することができる。これにより、例えば、回転子の位置検出センサを用いずに、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に基づいて回転子の位置を検出するセンサレス制御装置を用いて永久磁石電動機を制御する場合に、起電力波形に含まれている高調波成分による回転子の位置検出精度の低下を防止することができる。したがって、回転子の位置検出精度の低下による効率の低下を防止することができる。また、固定子巻線に充分な起電力を誘起させることができるため、固定子巻線の巻数を増加させる必要がない。これにより、固定子巻線の銅損による効率の低下を防止することができる。
When the
主磁極部a〜dには、第1の磁石収容孔32a〜32dと第2の磁石収容孔34a〜34dが設けられている。第1の磁石収容孔32a〜32dには第1の永久磁石33a〜33dが収容され、第2の磁石収容孔34a〜34dには第2の永久磁石35a〜35dが収容されている。第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)は、例えば、隙間ばめ方法によって第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)に収容される。第1の永久磁石33a〜33dおよび第2の永久磁石35a〜35dは、周方向に隣接する主磁極部a〜dの極性が逆極性となるように磁化されている。図2では、主磁極部aの第1の永久磁石33aおよび第2の永久磁石35a、主磁極部cの第1の永久磁石33cおよび第2の永久磁石35cは、外周面側がN極、中心側がS極となるように磁化され、主磁極aとcに隣接する主磁極部b第1の永久磁石33bおよび第2の永久磁石35b。主磁極部dの第1の永久磁石33dおよび第2の永久磁石35dは、外周面側がS極、中心側がN極となるように磁化されている。
本実施の形態では、第1の磁石収容孔32a〜32dは、外側の壁(外壁)32a1〜32d1、内側の壁(内壁)32a2〜32d3、外周面側の壁(外周側端壁)32a3〜32d3、中央側の壁(中央側端壁)32a4〜32d4によって形成されている。同様に、第2の磁石収容孔34a〜34dは、外側の壁(外壁)34a1〜34d1、内側の壁(内壁)34a2〜34d2、外周面側の壁(外周側端壁)34a3〜34d3、中心側の壁(中心側端壁)34a4〜34d4によって形成されている。「外側の壁」と「内側の壁」は、回転子30を軸方向に直角な断面で見て、長手方向に沿った両側の壁のうち、回転子30(回転子コア31)の中心点Oから遠い方の壁と近い方の壁を表している。また、「外周面側の壁」と「中心側の壁」は、回転子30の外周面と対向する位置に配置される壁と主磁極部a〜dに設けられている他の磁石収容孔と対向する位置に配置される壁を表している。第1の永久磁石33a〜33dの軸方向に直交する断面の形状は、第1の磁石収容孔32a〜32dに収容可能な程度に、第1の磁石収容孔32a〜32dの軸方向に直交する断面の形状に対応した形状に形成される。同様に、第2の永久磁石35a〜35dの軸方向に直交する断面の形状も、第2の磁石収容孔34a〜34dに収容可能な程度に、第2の磁石収容孔34a〜34dの軸方向に直交する断面の形状に対応した形状に形成される。典型的には、第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)は、軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)の外側の壁32a1〜32d1(34a1〜34d1)に対応する形状に形成されている外側の面と、内側の壁32a2〜32d2(34a2〜34d2)に対応する形状に形成されている内側の面と、外周面側の壁32a3〜32d3(34a3〜34d3)に対応する形状に形成されている外周面側の面と、中心側の壁32a4〜32d4(34a4〜34d4)に対応する形状に形成されている中心側の面を有している。
本実施の形態では、磁束量を増大させるために、第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)の外周面側の壁32a3〜32d3(34a3〜34d3)、第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)に収容される第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)の外周面側の面は、回転子コア31(回転子30)の外周面に平行(略平行を含む)に形成されている。また、第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)の中心側の壁32a4〜32d4(34a4〜34d4)、第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)に収容される第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)の中心側の面は、d軸線に平行(略平行を含む)に形成されている。
第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)、第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)の軸方向に直交する断面の形状については後述する。
The main magnetic pole portions a to d are provided with first
In the present embodiment, the first
In the present embodiment, in order to increase the amount of magnetic flux, the walls 32a3 to 32d3 (34a3 to 34d3) on the outer peripheral surface side of the first
About the shape of the cross section orthogonal to the axial direction of 1st
回転子コア31には、第1の磁石収容孔32a〜32dと第2の磁石収容孔34a〜34dとの間に中間ブリッジ部36a〜36dが形成され、第1の磁石収容孔32a〜32dと回転子30の外周面(前述した第2の曲線部分30ab〜30da)との間に第1の外周ブリッジ部37a1〜37d1が形成され、第2の磁石収容孔34a〜34dと回転子30の外周面(前述した第2の曲線部分30ab〜30da)との間に第2の外周ブリッジ部37a2〜37d2が形成されている。すなわち、第1の磁石収容孔32a〜32dの中心側の壁32a4〜32d4と第2の磁石収容孔34a〜34dの中心側の壁34a4〜34d4によって中間ブリッジ部36a〜36dが形成され、第1の磁石収容孔32a〜32dの外周面側の壁32a3〜32d3と回転子30の外周面によって第1の外周ブリッジ部37a1〜37d1が形成され、第2の磁石収容孔34a〜34dの外周面側の壁34a3〜34d3と回転子30の外周面によって第2の外周ブリッジ部37a2〜37d2が形成されている。
中間ブリッジ部36a〜36d、第1の外周ブリッジ部37a1〜37d1および第2の外周ブリッジ部37a2〜37d2によって、回転子30の強度が高められている。
In the
The strength of the
次に、第1の磁石収容孔32a〜32dおよび第2の磁石収容孔34a〜34dの構成について説明する。
先ず、特許文献1に記載されている従来の永久磁石電動機の磁石収容孔の構成を図6により説明する。図6は、従来の永久磁石電動機の回転子830を軸方向に直交する方向から見た断面図であり、主磁極部cの部分を示している。主磁極部cには、第1の磁石収容孔832cと第2の磁石収容孔834cが設けられている。第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)は、外側の壁(外壁)832c1(834c1)、内側の壁(内壁)832c2(834c2)、外周面側の壁(外周側端壁)832c3(834c3)、中心側の壁(中心側端壁)832c4(834c4)によって形成されている。また、第1の磁石収容孔832cと第2の磁石収容孔834cの間に中間ブリッジ部836cが形成され、第1の磁石収容孔832cと回転子830の外周面830Aとの間に第1の外周ブリッジ部837c1が形成され、第2の磁石収容孔834cと回転子830の外周面830Aの間に第2の外周ブリッジ部837c2が形成されている。第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)には、第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)の断面形状に対応する断面形状を有する第1の永久磁石833c(第2の永久磁石835c)が収容される。
従来の永久磁石電動機では、軸方向に直交する断面で見て、主磁極部cに設けられている第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)の外側の壁832c1(834c1)と内側の壁832c2(834c2)は、d軸線上の共通の中心点c811を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁832c1と834c1は、d軸線上の中心点c811を中心とする半径[R811]の円弧形状に形成され、内側の壁832c2と834c2は、d軸線上の中心点c811を中心とする半径[R812]の円弧形状に形成されている。
このような構成の永久磁石電動機に希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石を用いた場合、軸方向に直交する方向から見た断面の形状が長方形形状に形成されている第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔を用いた場合に比べて、外側の壁832c1および834c1の長さが長くなる。これにより、図6に示す軸方向に直交する断面において、第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)に収容される第1の永久磁石833c(第2の永久磁石835c)の、第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)の外側の壁832c1(834c1)に対応する外側の壁の長さが長くなり、磁束量が増大する。しかしながら、第1の磁石収容孔832cの外側の壁832c1と第2の磁石収容孔834cの外側の壁834c1が共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている場合には、外側の壁832c1および834c1の長さを長くするには限界がある。このため、磁束密度が高い希土類磁石を用いた場合と同等の効率を得ることができない。
Next, the configuration of the first
First, the structure of the magnet accommodation hole of the conventional permanent magnet motor described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a
In the conventional permanent magnet motor, the wall 832c1 (834c1) outside the first
When a ferrite magnet having a magnetic flux density lower than that of a rare earth magnet is used for the permanent magnet motor having such a configuration, a first magnet housing hole in which a cross-sectional shape viewed from a direction orthogonal to the axial direction is formed in a rectangular shape, and The lengths of the outer walls 832c1 and 834c1 are longer than when the second magnet accommodation hole is used. Accordingly, the first
本実施の形態では、主磁極部に設けられる第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔の外側の長さを長くするために、第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔の外側の壁を異なる中心点を中心とする円弧形状に形成している。
本実施の形態の磁石収容孔および永久磁石の構成を、図2により説明する。なお、主磁極部a〜dに設けられる第1の磁石収容孔32a〜32dおよび第2の磁石収容孔34a〜34dは同じ構成であり、また、第1の磁石収容孔32a〜32dおよび第2の磁石収容孔34a〜34dそれぞれに収容される第1の永久磁石33a〜33dおよび第2の永久磁石35a〜35dは同じ構成である。このため、以下では、主磁極部cに設けられる第1の磁石収容孔32cおよび第2の磁石収容孔34cと、第1の磁石収容孔32cおよび第2の磁石収容孔34cそれぞれに収容される第1の永久磁石33cおよび第2の永久磁石35cについて説明する。
軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔32cの外側の壁32c1と内側の壁32c2は、中心点c11を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁32c1は、外方向に凹状である、中心点c11を中心とする半径[R11]の円弧形状に形成され、内側の壁32c2は、内方向(中心方向)に突状である、中心点c11を中心とする半径[R12]の円弧形状に形成されている。また、第2の磁石収容孔34cの外側の壁34c1と内側の壁34c2は、中心点c21を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁34c1は、外方向に凹状である、中心点c21を中心とする半径[R21]の円弧形状に形成され、内側の壁34c2は、内方向に突状である、中心点c21を中心とする半径[R22]の円弧形状に形成されている。
そして、軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔32c(第2の磁石収容孔34c)に収容される第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)は、第1の磁石収容孔32c(第2の磁石収容孔34c)の外側の壁32c1(34c1)に対応する形状に形成されている外側の面、内側の壁32c2(34c2)に対応する形状に形成されている内側の面、外周面側の壁32c3(34c3)に対応する形状に形成されている外周面側の面、中心側の壁32c4(34c4)に対応する形状に形成されている中心側の面を有している。すなわち、第1の永久磁石33cは、第1の磁石収容孔32cに収容された状態で見て、外方向に凹状である中心点c11を中心とする円弧形状に形成されている外側の面と、内方向に突状である中心点c11を中心とする円弧形状に形成されている内側の面を有している。また、第2の永久磁石35cは、第2の磁石収容孔34cに収容された状態で見て、外方向に凹状である中心点c21を中心とする円弧形状に形成されている外側の面と、内方向に突状である中心点c21を中心とする円弧形状に形成されている内側の面を有している。
In the present embodiment, in order to increase the outside length of the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole provided in the main magnetic pole portion, the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole The outer wall is formed in an arc shape centered on a different center point.
The configuration of the magnet housing hole and the permanent magnet according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The first
When viewed in a cross section orthogonal to the axial direction, the outer wall 32c1 and the inner wall 32c2 of the first
The first
中心点c11とc12、半径[R11]、[R12]、[R21]、[R22]は、回転子30の大きさ(直径あるいは半径)、永久磁石の特性や厚さ、中心ブリッジ部36cや第1の外周ブリッジ部37c1および第2の外周ブリッジ部37c2の幅、所望の効率等に応じて設定される。本実施の形態では、半径[R11]と半径[R21]が等しく設定され、半径[R12]と半径[R22]が等しく設定されている。すなわち、第1の磁石収容孔32cと第2の磁石収容孔34c、第1の永久磁石33cと第2の永久磁石35cは、円弧状(弓状)に形成されている。なお、本明細書では、「円弧形状」という記載は、概略円弧形状を包含するものとして用いられている。
本実施の形態では、中間ブリッジ部36a〜36dが本発明の「中間ブリッジ部」に対応し、第1の外周ブリッジ部37a1〜37d1が本発明の「第1の外周ブリッジ部」に対応し、第2の外周ブリッジ部37a2〜37d2が本発明の「第2の外周ブリッジ部」に対応し、中心点c11が本発明の「第1の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状の第1の曲率中心点」に対応し、中心点c21が本発明の「第2の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状の第2の曲率中心点」に対応する。
The center points c11 and c12 and the radii [R11], [R12], [R21], and [R22] are the size (diameter or radius) of the
In the present embodiment, the
このように、本実施の形態では、軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁と、第2の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁を、異なる中心点を中心とする円弧形状に形成している。これにより、軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁、第2の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁がd軸上の共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている場合に比べて、第1の磁石収容孔の外側の壁および第2の磁石収容孔の外側の壁の長さを長くすることができる。すなわち、第1の磁石収容孔に収容される第1の永久磁石の、第1の磁石収容孔の外側の壁に対応する外側の面の長さ、第2の磁石収容孔に収容される第2の永久磁石の、第2の磁石収容孔の外側の壁に対応する外側の面の長さを長くすることができる。したがって、磁束量を増大することができ、効率を向上させることができる。 Thus, in the present embodiment, the outer wall and the inner wall of the first magnet housing hole and the outer wall and the inner wall of the second magnet housing hole are viewed in a cross section orthogonal to the axial direction. Are formed in an arc shape centered on different center points. Thus, when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction, the outer wall and the inner wall of the first magnet housing hole, the outer wall and the inner wall of the second magnet housing hole are the common center on the d axis. The length of the outer wall of the first magnet housing hole and the outer wall of the second magnet housing hole can be increased as compared with the case where the arc shape is centered on the point. That is, the length of the outer surface corresponding to the outer wall of the first magnet accommodation hole of the first permanent magnet accommodated in the first magnet accommodation hole, the first permanent magnet accommodated in the second magnet accommodation hole. The length of the outer surface corresponding to the outer wall of the second magnet housing hole of the second permanent magnet can be increased. Therefore, the amount of magnetic flux can be increased and the efficiency can be improved.
前記した構成の回転子では、第1の磁石収容孔32a〜32dに収容されている第1の永久磁石33a〜33dから発生する磁束が、中間ブリッジ部36c〜36dや第1の外周ブリッジ部37a1〜37d1を介して短絡され、また、第2の磁石収容孔34a〜34dに収容されている第2の永久磁石35a〜35dから発生する磁束が、中間ブリッジ部36c〜36dや第2の外周ブリッジ部37a2〜37d2を介して短絡される(短絡磁束が発生する)。
ここで、従来の永久磁石電動機では、図6に示されているように、第1の磁石収容孔832cおよび第2の磁石収容孔834cの外周面側の壁、第1の磁石収容孔832cに収容される永久磁石833cおよび第2の磁石収容孔834cに収容される第2の永久磁石835cの外側の面(磁石収容孔の外側の壁に対向する面)が、回転子830の外周面に平行(略平行を含む)に形成されている。また、第1の永久磁石833cおよび第2の永久磁石835cの磁気配向方向が、d軸上の共通の配向中心点c811を通る線に沿って設定されている(「ラジアル配向」と呼ばれている)。このため、図6に示すように、第1の磁石収容孔832cの外側の壁832c1の中心側の部分(第1の永久磁石833cの、N極に磁化された外側の面の中心側の部分)から発生した磁束が、中間ブリッジ部836cを介して、第1の磁石収容孔832cの内側の壁832c2の中心側の部分(第1の永久磁石833cの、S極に磁化された内側の面の中心側の部分)に流れて短絡される。あるいは、第1の磁石収容孔832cの外側の壁832c1の外周面側の部分(第1の永久磁石833cの、N極に磁化された外側の面の外周面側の部分)から発生した磁束が、第1の外周ブリッジ部837c1を介して、第1の磁石収容孔832cの内側の壁832c2の外周面側の部分(第1の永久磁石833cの、S極に磁化された内側の面の外周面側の部分)に流れて短絡される。第2の外周ブリッジ部837c2も同様である。
中間ブリッジ部836cや第1の外周ブリッジ部837c1および第2の外周ブリッジ部837c2を介して、第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔の外側の壁から内側の壁(あるいは、内側の壁から外側の壁)に磁束(短絡磁束)が流れると、主磁極部a〜dと固定子20のティース部22の間に流れる磁束量(有効磁束量)が減少し、効率が低下する。
In the rotor having the above-described configuration, the magnetic flux generated from the first
Here, in the conventional permanent magnet electric motor, as shown in FIG. 6, the first
Via the
本実施の形態では、第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁の間を流れる磁束(短絡磁束)を減少させて有効磁束量を増加させるために、第1の永久磁石および第2の永久磁石の端部の磁気配向方が中央部の磁気配向方と異なっている。
本実施の形態の永久磁石の磁気配向方向を、図3〜図5により説明する。なお、図3は、本実施の形態の磁束の流れを示す図であり、図4は、第1および第2の永久磁石の磁気配向方向を説明する図であり、図5は、中間ブリッジ部を介して流れる磁束(短絡磁束)を説明する図である。
第1の永久磁石33a〜33dおよび第2の永久磁石35a〜35dの磁気配向方向は同様であるため、以下では、主磁極部cの第1の磁石収容孔32cに収容される第1の永久磁石33cおよび第2の磁石収容孔34cに収容される第2の永久磁石35cの磁気配向方向を、軸方向に直交する方向から見た断面図を示している図4を用いて説明する。第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)は、軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔32c(第2の磁石収容孔34c)の外側の壁32c1(34c1)に対向する外側の面と内側の壁32c2(34c2)に対向する内側の面の一方がN極、他方がS極となるように(外側の面および内側の面に交差する方向に)磁化される。以下では、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部および端部は、軸方向に直交する断面で見て、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の外側の面に沿った中央部および端部を表す。
第1の永久磁石33cの中央部の磁気配向方向33Aは、第1の永久磁石33cの外側の面より外側の位置に配置されている中央部の配向中心点c11に収束している。すなわち、第1の永久磁石33cの中央部では、中央部の磁気配向方向33Aを示す線(図4に実線で示されている)が中央部の配向中心点c11を通る様に設定されている。また、第1の永久磁石33cの端部の磁気配向方向33Cは、中央部の配向中心点c11より遠方に配置されている端部の配向中心点c13に収束している。すなわち、第1の永久磁石33cの端部では、端部の磁気配向方向33Cを示す線(図4に二点差線で示されている)が端部の配向中心点c13を通る様に設定されている。そして、第1の永久磁石33cの中央部と端部の間の中間部の磁気配向方向33Bは、中央部の配向中心点c11と端部の配向中心点c13の間に配置されている中間部の配向中心点c12に収束している。すなわち、第1の永久磁石33cの中間部では、中間部の磁気配向方向33Bを示す線(図4に破線で示されている)が中間部の配向中心点c12を通る様に設定されている。
同様に、第2の永久磁石35cの中央部の磁気配向方向35Aは、第2の永久磁石35cの外側の面より外側の位置に配置されている中央部の配向中心点c21に収束している。すなわち、第2の永久磁石35cの中央部では、中央部の磁気配向方向35Aを示す線(図4に実線で示されている)が中央部の配向中心点c21を通る様に設定されている。また、第2の永久磁石35cの端部の磁気配向方向35Cは、中央部の配向中心点c21より遠方に配置されている端部の配向中心点c23に収束している。すなわち、第2の永久磁石35cの端部では、端部の磁気配向方向35Cを示す線(図4に二点鎖線で示されている)が端部の配向中心点c23を通る様に設定されている。そして、第2の永久磁石35cの中央部と端部の間の中間部の磁気配向方向35Bは、中央部の配向中心点c21と端部の配向中心点c23の間に配置されている中間部の配向中心点c22に収束している。すなわち、第2の永久磁石の中間部では、中間部の磁気配向方向35Bを示す線(図4に破線で示されている)が中間部の配向中心点c22を通る様に設定されている。
なお、第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)は、磁気配向方向33A〜33C(35A〜35C)の一方側がN極、他方側がS極となるように磁化される。
本実施の形態では、磁気配向方向33Aが本発明の「第1の永久磁石の中央部の磁気配向方向」に対応し、中央部の配向中心点c11が本発明の「第1の永久磁石の中央部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向33Cが本発明の「第1の永久磁石の端部の磁気配向方向」に対応し、端部の配向中心点c13が本発明の「第1の永久磁石の端部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向35Aが本発明の「第2の永久磁石の中央部の磁気配向方向」に対応し、中央部の配向中心点c21が本発明の「第2の永久磁石の中央部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向35Cが本発明の「第2の永久磁石の端部の磁気配向方向」に対応し、端部の配向中心点c23が本発明の「第2の永久磁石の端部の配向中心点」に対応する。
In the present embodiment, in order to decrease the magnetic flux (short-circuit magnetic flux) flowing between the outer wall and the inner wall of the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole and increase the effective magnetic flux amount, The magnetic orientation of the end portions of the first permanent magnet and the second permanent magnet is different from the magnetic orientation of the central portion.
The magnetic orientation direction of the permanent magnet of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing the flow of magnetic flux of the present embodiment, FIG. 4 is a diagram for explaining the magnetic orientation directions of the first and second permanent magnets, and FIG. 5 is the intermediate bridge portion. It is a figure explaining the magnetic flux (short-circuit magnetic flux) which flows through.
Since the magnetic orientation directions of the first
The
Similarly, the
The first
In the present embodiment, the
ここで、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中間部の配向中心点c12(c22)、端部の配向中心点c13(c23)は、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部の配向中心点c11(c21)より遠方に設定されていればよいが、図5に示すように、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の外側の面の中心点(周方向中心点)c32(c34)と中央部の配向中心点c11(c21)を結ぶ線c1(c2)(図4および図5に一点鎖線で示されている)上に設定するのが好ましい(概略線c1上に設定する態様を包含する)。
また、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の端部の磁気配向方向33C(35C)は、無限遠方に配置されている端部の配向中心点c13(c23)に収束していてもよい。すなわち、本実施の形態では、「第1の永久磁石(第2の永久磁石)の端部の配向中心点」は、無限遠方に配置されている配向中心点を包含する。この場合、例えば、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の端部の磁気配向方向33C(35C)は、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の外側の面の中心点(周方向中心点)c32(c34)と中央部の配向中心点c11(c21)を結ぶ線c1(c2)に平行(略平行を含む)となる。
なお、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中間部の磁気配向方向33B(35B)は、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部の配向中心点c11(c21)から第1の永久磁石33c(第2の永久磁石ア35c)の端部の配向中心点c13(c23)の間で連続的あるいは段階的に配置された中間部の配向中心点c12(c22)に収束する様に構成されていてもよい。すなわち、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部の配向方向33A(35A)から第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の端部の配向方向33C(35C)の間で連続的あるいは段階的に変化していてもよい。また、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の磁気配向方向は、中央部の磁気配向方向33A(35A)と端部の磁気配向33C(35C)のみであってもよい(中間部の磁気配向方向は省略されていてもよい)。
また、図4では、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部の配向中心点を、第1の磁石収容孔32c(第2の磁石収容孔34c)の外側の壁32c1(34c1)の円弧形状の中心点c11(c21)に配置したが、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部の配向中心点は適宜の位置に配置することができる。
Here, the orientation center point c12 (c22) of the intermediate portion of the first
Further, the
In addition, the
In FIG. 4, the center of orientation of the central portion of the first
以上のように、本実施の形態では、第1の磁石収容孔32a〜32dに収容される第1の永久磁石33a〜33d(第2の磁石収容孔34a〜34dに収容される第2の永久磁石35a〜35d)の中央部の磁気配向方向33A(35A)は、中央部の配向中心点c11(c21)に収束している。これにより、空隙磁束密度分布を正弦波形状に近づけることができ、コギングトルクによる振動や音の発生を抑制することができる。
また、第1の磁石収容孔32a〜32dに収容される第1の永久磁石33a〜33d(第2の磁石収容孔34a〜34dに収容される第2の永久磁石35a〜35d)の端部の磁気配向方向33C(35C)は、中央部の配向中心点c11(c21)より遠方(無限遠方を含む)に配置された端部の配向中心点c13(c23)に収束している。これにより、図5に示すように、中間ブリッジ部36cを介して、第1の磁石収容孔32cの中心側の壁32c4(第1の永久磁石33cのN極に磁化されている中心側の面)と第1の磁石収容孔32cの内側の壁32c2(第1の永久磁石33cのS極に磁化されている内側の面)との間で磁束(短絡磁束)は流れるが、第1の磁石収容孔32cの外側の壁32c1(第1の永久磁石33cのN極に磁化されている外側の面)と第1の磁石収容孔32cの内側の壁32c2(第1の永久磁石33cのS極に磁化されている内側の面)との間では磁束(短絡磁束)が流れ難くなる。また、中間ブリッジ部36cを介して、第2の磁石収容孔34cの中心側の壁34c4(第2の永久磁石35cのN極に磁化されている中心側の面)と第2の磁石収容孔34cの内側の壁34c2(第2の永久磁石35cのS極に磁化されている内側の面)との間で磁束(短絡磁束)は流れるが、第2の磁石収容孔34cの外側の壁34c1(第2の永久磁石35cのN極に磁化されている外側の面)と第2の磁石収容孔34cの内側の壁34c2(第2の永久磁石35cのS極に磁化されている内側の面)との間では磁束(短絡磁束)が流れ難くなる。同様に、図3に示すように、第1および第2の外周ブリッジ部37a1〜37d1および37a2〜37d2を介して、第1および第2の磁石収容孔32a〜32dおよび34a〜34dの外側の壁32a1〜32d1および34a1〜34d1(第1および第2の永久磁石33a〜33dおよび35a〜35dの外側の面)と第1および第2の磁石収容孔32a〜32dおよび34a〜34dの内側の壁32a2〜32d2および34a2〜34d2(第1および第2の永久磁石33a〜33dおよび35a〜35dの内側の面)との間で磁束(短絡磁束)が流れ難くなる。
したがって、主磁極部a〜dと固定子20のティース部22との間を流れる磁束量(有効磁束量)の減少を防止することができ、効率を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the first
Further, end portions of the first
Therefore, a decrease in the amount of magnetic flux (effective magnetic flux) flowing between the main magnetic pole portions a to d and the
第1の実施の形態では、各主磁極部a〜dに第1および第2の磁石収容孔の組(第1および第2の永久磁石の組)を1組だけ設けた1層構造の永久磁石電動機について説明したが、本発明は、多層構造の永久磁石電動機として構成することもできる。以下に、多層構造の永久磁石電動機として構成した第2の実施の形態を説明する。
第2の実施の形態の永久磁石電動機は、図1に示されている第1の実施の形態の固定子20と、図7に示されている回転子130により構成される。本実施の形態は、2層構造の永久磁石電動機として構成されている。
本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、回転子130(回転子コア131)の外周面は、d軸上の回転子の中心点Oを中心とする半径[Rd]の円弧形状に形成されている第1の曲線部分130a〜130dと、q軸上の回転子130の中心点Oより反対方向に離れた中心点(Pbc、Pcd)を中心とする半径[Rq]の円弧形状に形成されている第2の曲線部分130ab〜130daが交互に接続されて構成されている。
回転子130(回転子コア131)には、各主磁極部a〜dに、第1層の磁石収容孔を構成する、第1層の第1の磁石収容孔142a〜142dと第1層の第2の磁石収容孔144a〜144dの組が設けられている。また、第1層の磁石収容孔より内側(中心側)に、第2層の磁石収容孔を構成する、第2層の第1の磁石収容孔146a〜146dと第2層の第2の磁石収容孔148a〜148dが設けられている。各磁石収容孔には、それぞれ第1の永久磁石143a〜143d、145a〜145d、147a〜147d、149a〜149dが収容される。第1層の第1の磁石収容孔142a〜142dと第1層の第2の磁石収容孔144a〜144dの間には第1層の中間ブリッジ部136a1〜136d1が形成され、第1層の第1の磁石収容孔142a〜142dと回転子130の外周面の間には第1層の第1の外周ブリッジ部137a1〜137d1が形成され、第1層の第2の磁石収容孔144a〜144dと回転子130の外周面との間には第1層の第2の外周ブリッジ部137a2〜137d2が形成されている。第2層の第1の磁石収容孔146a〜146dと第2層の第2の磁石収容孔148a〜148dの間には第2層の中間ブリッジ部136a2〜136d2が形成され、第2層の第1の磁石収容孔146a〜146dと回転子130の外周面の間には第2層の第1の外周ブリッジ部137a3〜137d3が形成され、第2層の第2の磁石収容孔148a〜148dと回転子130の外周面との間には第2層の第2の外周ブリッジ部137a4〜137d4が形成されている。
各磁石収容孔は、第1の実施の形態と同様に、外側の壁、内側の壁、外周面側の壁、中心側の壁によって形成されている。また、各永久磁石は、磁石収容孔の外側の壁、内側の壁、外周面側の壁、中心側の壁に対応する形状に形成された外側の面、内側の面、外周面側の面、中心側の面を有している。
In the first embodiment, each of the main magnetic pole portions a to d has a one-layer structure permanent in which only one set of first and second magnet accommodation holes (a set of first and second permanent magnets) is provided. Although the magnet motor has been described, the present invention can also be configured as a multi-layered permanent magnet motor. A second embodiment configured as a permanent magnet motor having a multilayer structure will be described below.
The permanent magnet motor of the second embodiment is configured by the
In the present embodiment, as in the first embodiment, the outer circumferential surface of the rotor 130 (rotor core 131) is an arc having a radius [Rd] centered on the center point O of the rotor on the d axis. Arcs having a radius [Rq] centered on center points (Pbc, Pcd) separated in the opposite direction from the center point O of the
In the rotor 130 (rotor core 131), a first layer first
Each magnet accommodation hole is formed by the outer wall, the inner wall, the outer peripheral surface side wall, and the center side wall, as in the first embodiment. In addition, each permanent magnet includes an outer wall, an inner wall, an outer peripheral surface side wall, an outer surface formed in a shape corresponding to the central wall, an inner surface, and an outer peripheral surface surface. And has a central surface.
本実施の形態では、各層の第1の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第1の中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第2の磁石収容孔は、第1の中心点と異なる第2の中心点を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、図7に示されているように、主磁極部cに設けられている、第1層の第1の磁石収容孔142cの外側の壁と内側の壁および第2層の第1の磁石収容孔146cの外側の壁と内側の壁は、それぞれ、中心点c111を中心とする半径[R111]、[R112]、[R113]、[R114]の円弧形状に形成されている。また、主磁極部cに設けられている、第1層の第2の磁石収容孔144cの外側の壁と内側の壁および第2層の第2の磁石収容孔148cの外側の壁と内側の壁は、それぞれ、中心点c121を中心とする半径[R121]、[R122]、[R123]、[R124]の円弧形状に形成されている。
なお、各永久磁石の磁気配向方向を第1の実施の形態のように設定することもできる。また、3層以上の多層構造に構成することもできる。
In the present embodiment, the outer wall and the inner wall of the first magnet accommodation hole of each layer are formed in an arc shape centering on the first center point, and the second magnet accommodation hole of each layer is It is formed in an arc shape centering on a second center point different from the center point of one. That is, as shown in FIG. 7, the outer and inner walls of the first
The magnetic orientation direction of each permanent magnet can also be set as in the first embodiment. Moreover, it can also comprise in the multilayered structure of three or more layers.
本実施の形態では、多層構造としているため、層間の回転子コアによるリラクタンストルクを利用することができ、効率を向上させることができる。また、多層構造とすることにより、主磁極部a〜dと補助磁極部ab〜daの切り換わり部分(接続点の部分)が固定子のティース部を通過する時に、ティース部を流れる磁束量が急激に変化するのを防止することができる。
また、第1の実施の形態と同様に、外周側に設けられている磁石収容孔(図7では、第1層を構成している第1層の第1の磁石収容孔142a〜142dおよび第1層の第2の磁石収容孔144a〜144d)の外側の壁の長さを長くすることができるため、磁束量を増大させることができる。
また、第1の実施の形態のように永久磁石の磁気配向方向を設定した場合には、中間ブリッジ部や第1の外周ブリッジ部および第2の外周ブリッジ部を介する短絡磁束を低減することができ、有効磁束量を増大させることができる。
また、外周面を曲率半径が異なる第1の曲線部分と第2の曲線部分を接続することによって構成することによって第1の実施の形態と同様の効果を有している。
したがって、本実施の形態を用いることによって、第1の実施の形態と同様に、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を有する永久磁石電動機を得ることができる。
In this embodiment, since it has a multilayer structure, the reluctance torque due to the rotor core between layers can be used, and the efficiency can be improved. Further, by adopting a multilayer structure, the amount of magnetic flux flowing through the teeth portion when the switching portion (connection point portion) of the main magnetic pole portions a to d and the auxiliary magnetic pole portions ab to da passes through the teeth portion of the stator. A sudden change can be prevented.
Further, similarly to the first embodiment, the magnet housing holes provided on the outer peripheral side (in FIG. 7, the first
Further, when the magnetic orientation direction of the permanent magnet is set as in the first embodiment, the short-circuit magnetic flux through the intermediate bridge portion, the first outer peripheral bridge portion, and the second outer peripheral bridge portion can be reduced. And the amount of effective magnetic flux can be increased.
Further, by configuring the outer peripheral surface by connecting the first curved portion and the second curved portion having different radii of curvature, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
Therefore, by using this embodiment, as in the first embodiment, even when a ferrite magnet or the like having a lower magnetic flux density than a rare earth magnet is used, the permanent magnet has the same efficiency as that using a rare earth magnet. A magnet motor can be obtained.
回転子の外周面を曲率半径が異なる第1の曲線部分と第2の曲線部分により構成する方法としては、第1および第2の実施の形態の方法に限定されない。以下に、本発明の第3の実施の形態を説明する。
第3の実施の形態は、図1に示されている第1の実施の形態の固定子20と、図8に示す回転子230により構成されている。回転子230は、外周面を構成する方法が第1の実施の形態の回転子30と異なるだけで、他の構成は第1の実施の形態と同様である。
本実施の形態では、回転子230の主磁極部a〜dに対応する第1の曲線部分230a〜230dは、回転子230(回転子コア231)の中心点Oを中心とする半径[R1]の円弧形状に形成され、補助磁極部ab〜daに対応する第2の曲線部分230ab〜230daは、回転子230(回転子コア231)の中心点Oを中心とする半径[R2(<R1)]の円弧形状に形成されている。
The method of configuring the outer peripheral surface of the rotor by the first curved portion and the second curved portion having different curvature radii is not limited to the methods of the first and second embodiments. The third embodiment of the present invention will be described below.
The third embodiment includes the
In the present embodiment, the first
磁石収容孔に収容されている永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡されると、ティース部を流れる磁束が変動し、コギングトルクが発生する。コギングトルクが発生すると、音や振動が発生する。以下に、永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡されるのを防止する第4の実施を説明する。
第4の実施の形態は、図1に示されている第1の実施の形態の固定子20と、図9に示す回転子330により構成されている。回転子330は、第1および第2の外周ブリッジ部に切欠部が形成されている点を除いて、第1の実施の形態の回転子30と同様の構成である。
本実施の形態では、回転子330の外周面は、主磁極部a〜dに対応する第1の曲線部分330a〜330dと補助磁極部ab〜daに対応する第2の曲線部分330ab〜330daによって構成されている。
また、回転子330には、第1の磁石収容孔332a〜332dおよび第2の磁石収容孔334a〜334dが設けられている。第1の磁石収容孔332a〜332dと第2の磁石収容孔334a〜334dとの間に中間ブリッジ部336a〜336dが形成され、第1の磁石収容孔332a〜332dと回転子330(回転子コア331)の外周面(図9では、第2の曲線部分330ab〜330da)との間に第1の外周ブリッジ部337a1〜337d1が形成され、第2の磁石収容孔334a〜334dと回転子330(回転子コア331)との間に第2の外周ブリッジ部337a2〜337d2が形成されている。
さらに、本実施の形態では、第1の外周ブリッジ部337a1〜337d1(第2の外周ブリッジ部337a2〜337d2)には、第1の磁石収容孔332a〜332d(第2の磁石収容孔334a〜334d)の外周面側の壁に対向する箇所に切欠部331a1〜331d1(331a2〜331d2)が形成されている。切欠部331a1〜331d1および331a2〜331d2は、第2の曲線部分330ab〜330daに沿った線から中心側に切り欠いて外方向の凹状に形成される。
切欠部331a1〜331d1および331a2〜331d2の周方向の長さは、固定子のティース部22の基部22aの幅以上、好適にはティース部22のティース先端面22dの周方向の長さ以上に設定するが好ましい。
When the magnetic flux generated from the permanent magnet accommodated in the magnet accommodation hole is short-circuited through the teeth portion of the stator, the magnetic flux flowing through the teeth portion fluctuates and cogging torque is generated. When cogging torque is generated, sound and vibration are generated. Below, 4th implementation which prevents that the magnetic flux which generate | occur | produces from a permanent magnet is short-circuited via the teeth part of a stator is demonstrated.
The fourth embodiment includes the
In the present embodiment, the outer peripheral surface of the
The
Further, in the present embodiment, the first outer peripheral bridge portions 337a1 to 337d1 (second outer peripheral bridge portions 337a2 to 337d2) have first
The circumferential lengths of the notches 331a1 to 331d1 and 331a2 to 331d2 are set to be equal to or larger than the width of the
第4の実施の形態では。第1および第2の外周ブリッジ部に切欠部を形成したが、孔を形成することもできる。第1および第2の外周ブリッジ部に孔を形成した第5の実施の形態を図10に示す。
第5の実施の形態は、図1に示されている第1の実施の形態の固定子20と、図10に示す回転子430により構成されている。回転子430は、第1および第2の外周ブリッジ部に孔が形成されている点を除いて、第1の実施の形態の回転子30と同様の構成である。
本実施の形態では、第1の外周ブリッジ部437a1〜437d1(第2の外周ブリッジ部437a2〜437d2)には、第1の磁石収容孔432a〜432d(第2の磁石収容孔434a〜434d)の外周面側の壁に対向する箇所に孔431a1〜431d1(431a2〜431d2)が形成されている。孔431a1〜431d1および431a2〜431d2は、空隙として構成してもよいし、非磁性体を充填して構成してもよい。
孔431a1〜431d1および431a2〜431d2の周方向の長さは、固定子のティース部22の基部22aの幅以上、好適にはティース部22のティース先端面22dの周方向の長さ以上に設定するが好ましい。
In the fourth embodiment. Although notches are formed in the first and second outer bridge portions, holes can also be formed. FIG. 10 shows a fifth embodiment in which holes are formed in the first and second outer peripheral bridge portions.
The fifth embodiment includes the
In the present embodiment, the first outer peripheral bridge portions 437a1 to 437d1 (second outer peripheral bridge portions 437a2 to 437d2) have first
The circumferential lengths of the holes 431a1 to 431d1 and 431a2 to 431d2 are set to be not less than the width of the
第4の実施の形態および第5の実施の形態では、第1および第2の磁石収容孔に収容されている第1および第2の永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡するのを防止することができる。これにより、有効磁束量を増大させて効率を向上させることができる。
また、リラクタンストルクの変動の低減によってトルク脈動が低減し、あるいは、永久磁石の端部での磁束短絡量の低減によって回転子と固定子との間のラジアル方向の磁気吸引力が低減するため、騒音や振動を低減することができる。
In the fourth and fifth embodiments, the magnetic flux generated from the first and second permanent magnets housed in the first and second magnet housing holes is passed through the teeth portion of the stator. A short circuit can be prevented. Thereby, the amount of effective magnetic flux can be increased and efficiency can be improved.
In addition, the torque pulsation is reduced by reducing the fluctuation of the reluctance torque, or the magnetic attraction force in the radial direction between the rotor and the stator is reduced by reducing the magnetic flux short circuit amount at the end of the permanent magnet. Noise and vibration can be reduced.
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
磁石収容孔および磁石収容孔に収容される永久磁石としては、少なくとも外側の壁が円弧形状に形成された磁石収容孔および磁石収容孔の外側の壁に対応する形状に形成された外側の面を有する永久磁石であればよい。
また、永久磁石の端部の磁気配向方を、中央部の配向中心点より遠方の端部の配向中心点を通る線に沿う様に設定する構成は省略することもできる。
また、外周ブリッジ部に、磁石収容孔の外周面側の壁に対向する箇所に切欠部や孔を形成する構成は省略することもできる。
実施の形態説明した各構成は単独で用いることもできるし、適宜選択した複数を組み合わせて用いることもできる。
本発明は、永久磁石電動機に限定されず種々の構成の永久磁石回転機として構成することができる。
The present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and various changes, additions, and deletions are possible.
The magnet housing hole and the permanent magnet housed in the magnet housing hole include a magnet housing hole in which at least the outer wall is formed in an arc shape and an outer surface formed in a shape corresponding to the outer wall of the magnet housing hole. Any permanent magnet may be used.
In addition, the configuration in which the magnetic orientation at the end of the permanent magnet is set so as to be along a line passing through the orientation center at the end far from the center at the center can be omitted.
Moreover, the structure which forms a notch part and a hole in the location which opposes the wall by the side of the outer peripheral surface of a magnet accommodation hole in an outer periphery bridge part can also be abbreviate | omitted.
Each configuration described in the embodiment can be used alone, or a plurality selected as appropriate can be used in combination.
The present invention is not limited to a permanent magnet motor, and can be configured as a permanent magnet rotating machine having various configurations.
10 永久磁石電動機
20 固定子
21 ヨーク部
22 ティース部
23 スロット
30、130、230、330、430、830 回転子
30a〜30d、130a〜130d、230a〜230d、330a〜330d、430a〜430d 第1の曲線部分
30ab〜30da、130ab〜130da、230ab〜230da、330ab〜330da、430ab〜430da 第2の曲線部分
31、131、231、431 回転子コア
32a〜32d、34a〜34d、142a〜142d、144a〜144d、146a〜146d、148a〜148d、232a〜232d、234a〜234d、332a〜332d、334a〜334d、432a〜432d、434a〜434d、832c、834c 磁石収容孔
32a1〜32d1、142a1、144a1、146a1、148a1、832c1、834c1 外側の壁
32a2〜32d2、142a2、144a2、146a2、148a2、832c2、834c2 内側の壁
32a3〜32d3、142a3、144a3、146a3、148a3、832c3、834c3 外周面側の壁
32a4〜32d4、142a4、144a4、146a4、148a4、832c4、834c4 中央側の壁
33a〜33d、35a〜35d、143a〜143d、145a〜145d、147a〜147d、149a〜149d、233a〜233d、235a〜235d、333a〜333d、335a〜335d、433a〜433d、435a〜435d、833c、835c 永久磁石
36a〜36d、136a1〜136d1、136a2〜136d2、236a〜236d、336a〜336d、436a〜436d、836c 中間ブリッジ部
37a1〜37d1、37a2〜37d2、137a1〜137d1、137a2〜137d2、137a3〜137d3、137a4〜137d4、237a1〜237d1、237a2〜237d2、337a1〜337d1、337a2〜337d2、437a1〜437d1、437a2〜437d2、837c1、837c2 外周ブリッジ部
38a〜38d、138a〜138d、238a〜238d、338a〜338d、438a〜438d カシメピン挿入孔
40、140、240、340、440 回転軸挿入孔
331a1〜331d1、331a2〜331d2 切欠部
431a1〜431d1、431a2〜431d2 孔
830A 外周面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Permanent magnet motor 20 Stator 21 Yoke part 22 Teeth part 23 Slot 30, 130, 230, 330, 430, 830 Rotor 30a-30d, 130a-130d, 230a-230d, 330a-330d, 430a-430d 1st Curved portions 30ab-30da, 130ab-130da, 230ab-230da, 330ab-330da, 430ab-430da Second curved portions 31, 131, 231, 431 Rotor cores 32a-32d, 34a-34d, 142a-142d, 144a- 144d, 146a-146d, 148a-148d, 232a-232d, 234a-234d, 332a-332d, 334a-334d, 432a-432d, 434a-434d, 832c, 834c Magnet receiving holes 32a1- 32d1, 142a1, 144a1, 146a1, 148a1, 832c1, 834c1 Outer walls 32a2 to 32d2, 142a2, 144a2, 146a2, 148a2, 832c2, 834c2 Inner walls 32a3 to 32d3, 142a3, 144a3, 146a3, 148a3, 832c3 Surface side walls 32a4 to 32d4, 142a4, 144a4, 146a4, 148a4, 832c4, 834c4 Central side walls 33a to 33d, 35a to 35d, 143a to 143d, 145a to 145d, 147a to 147d, 149a to 149d, 233a to 233d 235a-235d, 333a-333d, 335a-335d, 433a-433d, 435a-435d, 833c, 835c permanent magnets 36a-36d, 36a1-136d1, 136a2-136d2, 236a-236d, 336a-336d, 436a-436d, 836c Intermediate bridge portions 37a1-37d1, 37a2-37d2, 137a1-137d1, 137a2-137d2, 137a3-137d3, 137a4-137d4, 237a1- 237d1, 237a2 to 237d2, 337a1 to 337d1, 337a2 to 337d2, 437a1 to 437d1, 437a2 to 437d2, 837c1, 837c2 outer peripheral bridge portions 38a to 38d, 138a to 138d, 238a to 238d, 338a to 338d, 438a to 438d caulking pin insertion holes 40, 140, 240, 340, 440 Rotating shaft insertion holes 331a1-331d1, 331a2-331d2 Notch 431a ~431d1,431a2~431d2 hole 830A peripheral surface
本発明は、回転子に設けられた磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石回転機に関し、特に、永久磁石回転機の効率を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a permanent magnet rotating machine in which a permanent magnet is housed in a magnet housing hole provided in a rotor, and more particularly to a technique for improving the efficiency of the permanent magnet rotating machine.
エアコン(空調装置)や冷蔵庫等の圧縮機を駆動する電動機、車両や車載装置等を駆動する電動機等として、回転子に設けられた磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石電動機(「永久磁石埋込型電動機」と呼ばれている)が用いられている。この種の永久磁石電動機は、例えば、ティース部が設けられている固定子と、ティース部のティース先端面と間隙を介して回転可能に配置された回転子を備えている。回転子には、回転子の軸方向と直交する断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には磁石収容孔が設けられており、磁石収容孔に永久磁石が収容されている。この永久磁石電動機は、主磁極部の磁石収容孔に収容されている永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、補助磁極部の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用することができる。特許文献1には、回転子の主磁極部に第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔が中間ブリッジ部を挟んで配置されているとともに、第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔が、主磁極部のd軸線上の共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている永久磁石電動機が記載されている。 As an electric motor for driving a compressor such as an air conditioner (air conditioner) or a refrigerator, an electric motor for driving a vehicle, an in-vehicle device, or the like, a permanent magnet electric motor (“permanent”) in which a permanent magnet is accommodated in a magnet accommodating hole provided in a rotor. It is called a “magnet embedded motor”. This type of permanent magnet motor includes, for example, a stator provided with a tooth portion, and a rotor that is rotatably arranged through a gap between a tooth tip surface of the tooth portion and a tooth. In the rotor, when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction of the rotor, main magnetic pole portions and auxiliary magnetic pole portions are alternately arranged in the circumferential direction. The main magnetic pole portion is provided with a magnet accommodation hole, and a permanent magnet is accommodated in the magnet accommodation hole. This permanent magnet motor can utilize both the magnet torque due to the magnetic flux of the permanent magnet accommodated in the magnet accommodation hole of the main magnetic pole part and the reluctance torque due to the saliency of the auxiliary magnetic pole part. In Patent Document 1, a first magnet accommodation hole and a second magnet accommodation hole are arranged on the main magnetic pole portion of a rotor with an intermediate bridge portion interposed therebetween, and the first magnet accommodation hole and the second magnet are arranged. A permanent magnet motor is described in which the housing hole is formed in an arc shape centering on a common center point on the d-axis line of the main magnetic pole portion.
従来、永久磁石電動機では、磁束密度が高い希土類磁石が用いられている。特に、Nd(ネオジウム)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、B(ボロン)等を構成成分とするネオジウム磁石が用いられている。しかしながら、ネオジウム磁石等の希土類磁石は高価であるため、安価な永久磁石を用いた永久磁石電動機、例えば、磁束密度は希土類磁石に比べて低いが安価であるフェライト磁石等を用いた永久磁石電動機の開発が要望されている。
回転子の主磁極部に設けられている磁石収容孔に永久磁石が収容されている永久磁石電動機では、磁束量は、磁石収容孔の外側の壁(固定子のティース部と対向する側の壁)の長さによって定まる。このため、フェライト磁石等の磁束密度が低い磁石を用いて、磁束密度が高い希土類磁石を用いた場合と同程度の効率を有する永久磁石電動機を得るためには、外側の壁の長さが長い磁石収容孔が設けられている回転子を用いる必要がある。
そこで、直線形状に形成された第1の磁石収容孔と第2の磁石収容孔を中間ブリッジ部を挟んでV字形に配置した回転子に比べて磁石収容孔の外側の壁の長さが長い特許文献1に記載されている回転子を用いることが考えられる。しかしながら、特許文献1に記載の回転子の磁石収容孔にフェライト磁石等の磁束密度が低い永久磁石を収容して永久磁石電動機を構成しても、磁束密度が高い希土類磁石を用いて構成した永久磁石電動機と同等の効率を得ることができない。なお、希土類磁石は、製造コストの点で、一般的には、断面形状が長方形形状に形成されたものが用いられる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、主磁極部に設けられる磁石収容孔の外側の壁の長さを長くして永久磁石回転機の効率を向上させること、特に、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石を用いた場合でも希土類磁石を用いた場合と同程度の効率を有する永久磁石回転機を得ることを目的とする。
Conventionally, in a permanent magnet motor, a rare earth magnet having a high magnetic flux density has been used. In particular, neodymium magnets containing Nd (neodymium), Fe (iron), Co (cobalt), B (boron), etc. as constituent components are used. However, since rare earth magnets such as neodymium magnets are expensive, permanent magnet motors using inexpensive permanent magnets, for example, permanent magnet motors using ferrite magnets, etc., whose magnetic flux density is lower than rare earth magnets but are cheaper Development is desired.
In the permanent magnet motor in which the permanent magnet is accommodated in the magnet accommodation hole provided in the main magnetic pole portion of the rotor, the amount of magnetic flux is the outer wall of the magnet accommodation hole (the wall on the side facing the teeth portion of the stator) ) Is determined by the length. For this reason, in order to obtain a permanent magnet motor having the same efficiency as the case where a rare earth magnet having a high magnetic flux density is used using a magnet having a low magnetic flux density such as a ferrite magnet, the length of the outer wall is long. It is necessary to use a rotor provided with a magnet housing hole.
Therefore, the length of the outer wall of the magnet accommodation hole is longer than that of a rotor in which the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole formed in a linear shape are arranged in a V shape with the intermediate bridge portion interposed therebetween. It is conceivable to use the rotor described in Patent Document 1. However, even if a permanent magnet electric motor is configured by accommodating a permanent magnet having a low magnetic flux density such as a ferrite magnet in the magnet housing hole of the rotor described in Patent Document 1, a permanent magnet configured using a rare earth magnet having a high magnetic flux density is used. The same efficiency as a magnet motor cannot be obtained. In general, a rare earth magnet having a rectangular cross section is used in terms of manufacturing cost.
The present invention was devised in view of such points, and by increasing the length of the outer wall of the magnet housing hole provided in the main magnetic pole portion, the efficiency of the permanent magnet rotating machine is improved. An object of the present invention is to obtain a permanent magnet rotating machine having the same efficiency as the case of using a rare earth magnet even when a ferrite magnet having a magnetic flux density lower than that of a rare earth magnet is used.
本発明の第1発明は、
固定子と、回転子を備え、前記回転子には、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されているとともに、前記主磁極部には永久磁石が配置されている永久磁石回転機であって、
前記回転子の外周面は、軸方向と直交する断面で見て、第1の曲線部分と第2の曲線部分により構成され、前記第1の曲線部分は、前記主磁極部のd軸線と交差し、突部が外方向に向いている第1の曲線形状に形成され、前記第2の曲線部分は、前記補助磁極部のq軸線と交差し、突部が外方向に向いており、曲率半径が前記第1の曲率形状の曲率半径と異なる第2の曲線形状に形成されており、
前記主磁極部には、軸方向と直交する断面で見て、外方向に凹状である外側の面、内方向に突状である内側の面、外周面側の面と中心側の面を有する第1の永久磁石および第2の永久磁石が、前記第1の永久磁石の中心側の面と前記第2の永久磁石の中心側の面の間に中間ブリッジ部が形成され、前記第1の永久磁石の外周面側の面と前記回転子の外周面の間に第1の外周ブリッジ部が形成され、前記第2の永久磁石の外周面側の面と前記回転子の外周面の間に第2の外周ブリッジ部が形成されるように配置され、前記第1の永久磁石の外側の面および内側の面は、第1の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、前記第2の永久磁石の外側の面および内側の面は、前記第1の曲率中心点と異なる第2の曲率中心点を中心とし、それぞれ前記第1の永久磁石の外側の面および内側の面の半径と等しい半径の円弧形状に形成されており、
前記第1の曲率中心点および前記第2の曲率中心点の位置は、前記第1の永久磁石の外側の面および前記第2の永久磁石の外側の面の長さが、同じ直径の回転子および同じ厚さの永久磁石を用いて、第1の永久磁石の外側の面および第2の永久磁石の外側の面をd軸線上の共通の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成した場合の当該第1の永久磁石の外側の面および当該第2の永久磁石の外側の面の長さの最大値より長くなるように設定されていることを特徴とする永久磁石回転機である。
本発明の永久磁石回転機は、典型的には、永久磁石埋込型電動機として構成される。
「外方向」は、回転子の軸方向に直交する断面で見て、回転子の中心点から離れる方向(固定子と対向する方向)を表している。「d軸線」は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、回転子の中心点と主磁極部の周方向の中心点とを結ぶ線を表し、「q軸線」は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、回転子の中心点と補助磁極部の周方向の中心点とを結ぶ線を表している。
「外側の面」と「内側の面」は、回転子の軸方向に直交する断面で見て、長手方向に沿った両側の面のうち、回転子の中心点から遠い方の面と近い方の面を表している。「中心側の面」は、主磁極部に設けられている他の永久磁石と対向する位置に配置されている面を表し、「外周面側の面」は、回転子の外周面と対向する位置に配置されている面を表している。
「円弧形状に形成されている」構成には、略円弧形状に形成されている態様が包含される。
第1の永久磁石の外側の面と内側の面の円弧形状と第2の永久磁石の外側の面と内側の面の円弧形状を、それぞれ異なる第1の曲率中心点と第2の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成しているため、第1の曲率中心点と第2の曲率中心点を設定することによって第1の永久磁石の外側の面と内側の面および第2の永久磁石の外側の面と内側の面の長さを長くすることができる。これにより、磁束量を増加させることができ、効率を向上させることができる。また、第1の永久磁石からの磁束量と第2の永久磁石からの磁束量が略等しくなり、磁束量の脈動を防止することができる。また、永久磁石の厚さを一定にすることができ、減磁特性のバラツキを防止することができる。また、第1の永久磁石の内側の面と回転軸挿入孔の間および第2の永久磁石の内側の面と回転軸挿入孔との間の回転子コアによるリラクタンストルクが均一となり、コギングトルクを低減することができる。これにより、コギングトルクによる音や振動の発生を低減することができる。
本発明では、回転子の外周面を曲率半径が異なる第1の曲線部分と第2の曲線部分によって形成する構成と、主磁極部に設けられる第1の永久磁石および第2の永久磁石の外側の面の長さを長くする構成を用いることによって効率を向上させている。これにより、例えば、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を得ることができる。
The first invention of the present invention is:
The rotor includes a stator and a rotor, and the rotor is alternately arranged with a main magnetic pole portion and an auxiliary magnetic pole portion in a circumferential direction when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction. A permanent magnet rotating machine in which a permanent magnet is arranged,
The outer peripheral surface of the rotor is composed of a first curved portion and a second curved portion when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction, and the first curved portion intersects the d-axis line of the main magnetic pole portion. The second curved portion intersects with the q-axis line of the auxiliary magnetic pole portion, the convex portion faces the outward direction, and the curvature is curved. A radius is formed in a second curved shape different from the curvature radius of the first curvature shape;
The main magnetic pole portion has an outer surface that is concave outward, an inner surface that protrudes inward, an outer peripheral surface, and a central surface when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction. In the first permanent magnet and the second permanent magnet, an intermediate bridge portion is formed between a center-side surface of the first permanent magnet and a center-side surface of the second permanent magnet, and the first permanent magnet A first outer bridge portion is formed between the outer peripheral surface of the permanent magnet and the outer peripheral surface of the rotor, and between the outer peripheral surface of the second permanent magnet and the outer peripheral surface of the rotor. Arranged so as to form a second outer peripheral bridge portion, an outer surface and an inner surface of the first permanent magnet are formed in an arc shape centered on a first curvature center point, and the second The outer surface and the inner surface of the permanent magnet are centered on a second curvature center point different from the first curvature center point, Serial is formed radially equal radius of the arc shape of the outer surface and inner surface of the first permanent magnet,
The position of the first curvature center point and the second curvature center point is such that the length of the outer surface of the first permanent magnet and the outer surface of the second permanent magnet is the same diameter. When the outer surface of the first permanent magnet and the outer surface of the second permanent magnet are formed in an arc shape centered on the common center of curvature on the d-axis, using permanent magnets of the same thickness The permanent magnet rotating machine is set to be longer than the maximum length of the outer surface of the first permanent magnet and the outer surface of the second permanent magnet.
The permanent magnet rotating machine of the present invention is typically configured as a permanent magnet embedded electric motor.
“Outward direction” represents a direction away from the center point of the rotor (a direction facing the stator) when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction of the rotor. “D-axis” represents a line connecting the center point of the rotor and the center point in the circumferential direction of the main magnetic pole portion when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction of the rotor, and “q-axis” represents the rotor A line connecting the center point of the rotor and the center point in the circumferential direction of the auxiliary magnetic pole portion is shown in a cross section orthogonal to the axial direction.
The “outer surface” and “inner surface” are the ones on both sides along the longitudinal direction that are closer to the surface farther from the center of the rotor, as viewed in the cross section perpendicular to the axial direction of the rotor. Represents the surface. The “center side surface” represents a surface disposed at a position facing other permanent magnets provided in the main magnetic pole portion, and the “outer surface side surface” faces the outer peripheral surface of the rotor. The surface arranged at the position is shown.
The configuration “formed in an arc shape” includes a mode in which the arc shape is formed.
A first curvature center point and a second curvature center point different from each other in the arc shape of the outer surface and the inner surface of the first permanent magnet and the arc shape of the outer surface and the inner surface of the second permanent magnet, respectively. Are formed in a circular arc shape with the center at the center, and by setting the first curvature center point and the second curvature center point, the outer surface and the inner surface of the first permanent magnet and the second permanent magnet The length of the outer surface and the inner surface can be increased. Thereby, the amount of magnetic flux can be increased and the efficiency can be improved. Further, the amount of magnetic flux from the first permanent magnet and the amount of magnetic flux from the second permanent magnet become substantially equal, and pulsation of the amount of magnetic flux can be prevented. Further, the thickness of the permanent magnet can be made constant, and variations in demagnetization characteristics can be prevented. In addition, the reluctance torque by the rotor core between the inner surface of the first permanent magnet and the rotation shaft insertion hole and between the inner surface of the second permanent magnet and the rotation shaft insertion hole becomes uniform, and the cogging torque is reduced. Can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the sound and vibration by a cogging torque can be reduced.
In the present invention, the outer peripheral surface of the rotor is formed by the first curved portion and the second curved portion having different radii of curvature, and the outer sides of the first permanent magnet and the second permanent magnet provided in the main magnetic pole portion. Efficiency is improved by using the structure which lengthens the length of this surface. Thereby, for example, even when a ferrite magnet having a magnetic flux density lower than that of the rare earth magnet is used, the same efficiency as that when the rare earth magnet is used can be obtained.
本発明の第2発明では、第1の永久磁石と第2の永久磁石の組が、回転子の径方向に多層に設けられ、各層の第1の永久磁石の外側の面および内側の面は、第1の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第2の永久磁石の外側の面および内側の面は、第2の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。
多層構造とすることにより、層間の回転子コアによるリラクタンストルクを利用することができるため、効率をより向上させることができる。
In the second invention of the present invention, a set of the first permanent magnet and the second permanent magnet is provided in multiple layers in the radial direction of the rotor, and the outer surface and the inner surface of the first permanent magnet of each layer are The outer surface and the inner surface of the second permanent magnet of each layer are formed in an arc shape centered on the second curvature center point. Yes.
By adopting a multilayer structure, the reluctance torque due to the rotor core between the layers can be used, so that the efficiency can be further improved.
第1発明および第2発明を用いることにより、磁束量を増大させて効率を向上させることができる。これにより、希土類磁石に比べて磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を有する永久磁石回転機を得ることができる。 By using the first invention and the second invention , the amount of magnetic flux can be increased to improve the efficiency. Thereby, even when a ferrite magnet having a magnetic flux density lower than that of the rare earth magnet is used, a permanent magnet rotating machine having the same efficiency as that when the rare earth magnet is used can be obtained.
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の第1の実施の形態を図1及び図2に示す。第1の実施の形態は、本発明を、回転子の主磁極部に設けられている磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石電動機(「永久磁石埋込型電動機」と呼ばれている)として構成したものである。なお、図1は、第1の実施の形態の永久磁石電動機10を軸方向に直交する方向から見た断面図であり、図2は、回転子30を軸方向に直交する方向から見た断面図である。なお、回転子30は、磁極数が4(極対数が2)の場合を示している。
本実施の形態の永久磁石電動機10は、固定子20と回転子30により構成されている。
固定子20は、例えば、電磁鋼板を積層して形成された固定子コアによって構成される。固定子20は、ヨーク部21と、ティース部22を有している。ティース部22によってスロット23が形成されており、スロット23には、分布巻方式あるいは集中巻方式によって固定子巻線が収容される。ティース部22は、図3に示されているように、基部22aと、基部22aの回転方向の両側に設けられているティース端部22bおよび22cを有している。そして、基部22aとティース端部22bおよび22cの回転子30と対向する側の面によってティース先端面22dが形成されている。回転子30は、回転子30の外周面と固定子20のティース部22のティース先端面22dとの間隙(ギャップ)がgに設定された状態で回転可能に配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the first embodiment, the present invention is referred to as a permanent magnet motor in which a permanent magnet is accommodated in a magnet accommodation hole provided in a main magnetic pole portion of a rotor ("embedded permanent magnet motor"). ). 1 is a cross-sectional view of the
The
The
回転子30は、例えば、電磁鋼板を積層して形成された回転子コア31によって構成される。回転子コア31には、回転軸が挿入される回転軸挿入孔40が形成されているとともに、主磁極部a、b、c、dと補助磁極部ab、bc、cd、daが周方向に交互に配置されている。回転軸は、例えば、圧入方法や焼きバメ方法等によって回転軸挿入孔40に挿入される。
また、回転子コア31には、積層された電磁鋼板を固定するカシメピンが挿入されるカシメピン挿入孔38a〜38dが形成されている。カシメピンとしては、磁性体で形成されたカシメピンを用いるのが好ましい。
The
The
回転子コア31(以下では、「回転子30」という)の外周面は、主磁極部a〜dに対応する第1の曲線部分(第1の外周部分)30a、30b、30c、30dと補助磁極部ab〜daに対応する第2の曲線部分(第2の外周部分)30ab、30bc、30cd、30daが交互に配置されて構成されている。
第1の曲線部分30a〜30dは、回転子30の中心点Oと主磁極部a〜dの周方向中心点を結ぶ線(以下、「d軸線」という)と交差し、突部が外方向に向いている第1の曲線形状に形成されている。また、第2の曲線部分30ab〜30daは、回転子30の中心点Oと補助磁極部ab〜daの周方向中心点とを結ぶ線(以下「q軸線」という)と交差し、突部が外方向に向いている第2の曲線形状に形成されている。そして、第2の曲線部分30ab〜30daの第2の曲線形状の曲率半径[Rq]は、第1の曲線部分30a〜30dの第1の曲線形状の曲率半径[Rd]より大きく設定されている(Rq>Rd)。第1の曲線部分30a〜30dと第2の曲線部分30ab〜30daは、接続点30a1〜30d1、30a2〜30d2で接続されている。「外方向」という記載は、回転子の中心点から離れる方向を表す。
本実施の形態では、第1の曲線部分30a〜30dは、回転子30の中心点Oを中心とする半径[Rd]の円弧形状に形成されている。また、第2の曲線部分30ab〜30daは、q軸線上の、回転子30の中心点Oより第2の曲線部分30ab〜30daと反対方向に離れた点を中心とする半径[Rq]の円弧形状に形成されている。図1には、第2の曲線部分30abの円弧形状の中心点(曲率中心点)Pabが示され、図2では、第2の曲線部分30bcの円弧形状の中心点(曲率中心点)Pbcと第2の曲線部分30cdの円弧形状の中心点(曲率中心点)Pcdが示されている。
第1の曲線部分30a〜30dの開角θは、高い効率を得ることができる範囲に設定される。
なお、第1の曲線部分30a〜30dや第2の曲線部分30ab〜30daの曲線形状は、円弧形状や楕円形状等の突型形状であればよい。また、第1の曲線部分30a〜30dの曲線形状の中心点(曲率中心点)や第2の曲線部分30ab〜30daの中心点(曲率中心点)の位置は、適宜変更可能である。例えば、第1の曲線部分30a〜30dの中心点を、d軸線上の、回転子30の中心点Oより第1の曲線部分30a〜30d方向に離れた点に設定してもよい。
本実施の形態では、第1の曲線部分30a〜30dが本発明の「第1の曲線部分」に対応し、回転子30の中心点Oが本発明の「第1の曲線形状の第1の曲率中心点」に対応し、[Rd]が本発明の「第1の曲線形状の曲率半径」に対応する。また、第2の曲線部分30ab〜30daが本発明の「第2の曲線部分」に対応し、点Pab、Pbc、Pcdが本発明の「第2の曲線形状の第2の曲率中心点」に対応し、[Rq]が本発明の「第2の曲線形状の曲率半径」に対応する。
The outer peripheral surface of the rotor core 31 (hereinafter referred to as “
The first
In the present embodiment, the first
The opening angle θ of the first
The curved shapes of the first
In the present embodiment, the
第1の曲線部分30a〜30dと第2の曲線部分30ab〜30daの切り換わり部分(接続点30a1〜30d1、30a2〜30d2の部分)がティース部22に対向する箇所を通過する時に、ティース部22に流れる磁束量が急激に変化するのを防止することができ、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に含まれる高調波成分の増大を防止することができる。これにより、例えば、回転子の位置検出センサを用いずに、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に基づいて回転子の位置を検出するセンサレス制御装置を用いて永久磁石電動機を制御する場合に、起電力波形に含まれている高調波成分による回転子の位置検出精度の低下を防止することができる。したがって、回転子の位置検出精度の低下による効率の低下を防止することができる。また、固定子巻線に充分な起電力を誘起させることができるため、固定子巻線の巻数を増加させる必要がない。これにより、固定子巻線の銅損による効率の低下を防止することができる。
When the
主磁極部a〜dには、第1の磁石収容孔32a〜32dと第2の磁石収容孔34a〜34dが設けられている。第1の磁石収容孔32a〜32dには第1の永久磁石33a〜33dが収容され、第2の磁石収容孔34a〜34dには第2の永久磁石35a〜35dが収容されている。第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)は、例えば、隙間ばめ方法によって第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)に収容される。第1の永久磁石33a〜33dおよび第2の永久磁石35a〜35dは、周方向に隣接する主磁極部a〜dの極性が逆極性となるように磁化されている。図2では、主磁極部aの第1の永久磁石33aおよび第2の永久磁石35a、主磁極部cの第1の永久磁石33cおよび第2の永久磁石35cは、外周面側がN極、中心側がS極となるように磁化され、主磁極aとcに隣接する主磁極部b第1の永久磁石33bおよび第2の永久磁石35b。主磁極部dの第1の永久磁石33dおよび第2の永久磁石35dは、外周面側がS極、中心側がN極となるように磁化されている。
本実施の形態では、第1の磁石収容孔32a〜32dは、外側の壁(外壁)32a1〜32d1、内側の壁(内壁)32a2〜32d3、外周面側の壁(外周側端壁)32a3〜32d3、中央側の壁(中央側端壁)32a4〜32d4によって形成されている。同様に、第2の磁石収容孔34a〜34dは、外側の壁(外壁)34a1〜34d1、内側の壁(内壁)34a2〜34d2、外周面側の壁(外周側端壁)34a3〜34d3、中心側の壁(中心側端壁)34a4〜34d4によって形成されている。「外側の壁」と「内側の壁」は、回転子30を軸方向に直角な断面で見て、長手方向に沿った両側の壁のうち、回転子30(回転子コア31)の中心点Oから遠い方の壁と近い方の壁を表している。また、「外周面側の壁」と「中心側の壁」は、回転子30の外周面と対向する位置に配置される壁と主磁極部a〜dに設けられている他の磁石収容孔と対向する位置に配置される壁を表している。第1の永久磁石33a〜33dの軸方向に直交する断面の形状は、第1の磁石収容孔32a〜32dに収容可能な程度に、第1の磁石収容孔32a〜32dの軸方向に直交する断面の形状に対応した形状に形成される。同様に、第2の永久磁石35a〜35dの軸方向に直交する断面の形状も、第2の磁石収容孔34a〜34dに収容可能な程度に、第2の磁石収容孔34a〜34dの軸方向に直交する断面の形状に対応した形状に形成される。典型的には、第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)は、軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)の外側の壁32a1〜32d1(34a1〜34d1)に対応する形状に形成されている外側の面と、内側の壁32a2〜32d2(34a2〜34d2)に対応する形状に形成されている内側の面と、外周面側の壁32a3〜32d3(34a3〜34d3)に対応する形状に形成されている外周面側の面と、中心側の壁32a4〜32d4(34a4〜34d4)に対応する形状に形成されている中心側の面を有している。
本実施の形態では、磁束量を増大させるために、第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)の外周面側の壁32a3〜32d3(34a3〜34d3)、第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)に収容される第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)の外周面側の面は、回転子コア31(回転子30)の外周面に平行(略平行を含む)に形成されている。また、第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)の中心側の壁32a4〜32d4(34a4〜34d4)、第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)に収容される第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)の中心側の面は、d軸線に平行(略平行を含む)に形成されている。
第1の磁石収容孔32a〜32d(第2の磁石収容孔34a〜34d)、第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)の軸方向に直交する断面の形状については後述する。
The main magnetic pole portions a to d are provided with first
In the present embodiment, the first
In the present embodiment, in order to increase the amount of magnetic flux, the walls 32a3 to 32d3 (34a3 to 34d3) on the outer peripheral surface side of the first
About the shape of the cross section orthogonal to the axial direction of 1st
回転子コア31には、第1の磁石収容孔32a〜32dと第2の磁石収容孔34a〜34dとの間に中間ブリッジ部36a〜36dが形成され、第1の磁石収容孔32a〜32dと回転子30の外周面(前述した第2の曲線部分30ab〜30da)との間に第1の外周ブリッジ部37a1〜37d1が形成され、第2の磁石収容孔34a〜34dと回転子30の外周面(前述した第2の曲線部分30ab〜30da)との間に第2の外周ブリッジ部37a2〜37d2が形成されている。すなわち、第1の磁石収容孔32a〜32dの中心側の壁32a4〜32d4と第2の磁石収容孔34a〜34dの中心側の壁34a4〜34d4によって中間ブリッジ部36a〜36dが形成され、第1の磁石収容孔32a〜32dの外周面側の壁32a3〜32d3と回転子30の外周面によって第1の外周ブリッジ部37a1〜37d1が形成され、第2の磁石収容孔34a〜34dの外周面側の壁34a3〜34d3と回転子30の外周面によって第2の外周ブリッジ部37a2〜37d2が形成されている。
中間ブリッジ部36a〜36d、第1の外周ブリッジ部37a1〜37d1および第2の外周ブリッジ部37a2〜37d2によって、回転子30の強度が高められている。
In the
The strength of the
次に、第1の磁石収容孔32a〜32dおよび第2の磁石収容孔34a〜34dの構成について説明する。
先ず、特許文献1に記載されている従来の永久磁石電動機の磁石収容孔の構成を図6により説明する。図6は、従来の永久磁石電動機の回転子830を軸方向に直交する方向から見た断面図であり、主磁極部cの部分を示している。主磁極部cには、第1の磁石収容孔832cと第2の磁石収容孔834cが設けられている。第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)は、外側の壁(外壁)832c1(834c1)、内側の壁(内壁)832c2(834c2)、外周面側の壁(外周側端壁)832c3(834c3)、中心側の壁(中心側端壁)832c4(834c4)によって形成されている。また、第1の磁石収容孔832cと第2の磁石収容孔834cの間に中間ブリッジ部836cが形成され、第1の磁石収容孔832cと回転子830の外周面830Aとの間に第1の外周ブリッジ部837c1が形成され、第2の磁石収容孔834cと回転子830の外周面830Aの間に第2の外周ブリッジ部837c2が形成されている。第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)には、第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)の断面形状に対応する断面形状を有する第1の永久磁石833c(第2の永久磁石835c)が収容される。
従来の永久磁石電動機では、軸方向に直交する断面で見て、主磁極部cに設けられている第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)の外側の壁832c1(834c1)と内側の壁832c2(834c2)は、d軸線上の共通の中心点c811を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁832c1と834c1は、d軸線上の中心点c811を中心とする半径[R811]の円弧形状に形成され、内側の壁832c2と834c2は、d軸線上の中心点c811を中心とする半径[R812]の円弧形状に形成されている。
このような構成の永久磁石電動機に希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石を用いた場合、軸方向に直交する方向から見た断面の形状が長方形形状に形成されている第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔を用いた場合に比べて、外側の壁832c1および834c1の長さが長くなる。これにより、図6に示す軸方向に直交する断面において、第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)に収容される第1の永久磁石833c(第2の永久磁石835c)の、第1の磁石収容孔832c(第2の磁石収容孔834c)の外側の壁832c1(834c1)に対応する外側の壁の長さが長くなり、磁束量が増大する。しかしながら、第1の磁石収容孔832cの外側の壁832c1と第2の磁石収容孔834cの外側の壁834c1が共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている場合には、外側の壁832c1および834c1の長さを長くするには限界がある。このため、磁束密度が高い希土類磁石を用いた場合と同等の効率を得ることができない。
Next, the configuration of the first
First, the structure of the magnet accommodation hole of the conventional permanent magnet motor described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a
In the conventional permanent magnet motor, the wall 832c1 (834c1) outside the first
When a ferrite magnet having a magnetic flux density lower than that of a rare earth magnet is used for the permanent magnet motor having such a configuration, a first magnet housing hole in which a cross-sectional shape viewed from a direction orthogonal to the axial direction is formed in a rectangular shape, and The lengths of the outer walls 832c1 and 834c1 are longer than when the second magnet accommodation hole is used. Accordingly, the first
本実施の形態では、主磁極部に設けられる第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔の外側の長さを長くするために、第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔の外側の壁を異なる中心点を中心とする円弧形状に形成している。
本実施の形態の磁石収容孔および永久磁石の構成を、図2により説明する。なお、主磁極部a〜dに設けられる第1の磁石収容孔32a〜32dおよび第2の磁石収容孔34a〜34dは同じ構成であり、また、第1の磁石収容孔32a〜32dおよび第2の磁石収容孔34a〜34dそれぞれに収容される第1の永久磁石33a〜33dおよび第2の永久磁石35a〜35dは同じ構成である。このため、以下では、主磁極部cに設けられる第1の磁石収容孔32cおよび第2の磁石収容孔34cと、第1の磁石収容孔32cおよび第2の磁石収容孔34cそれぞれに収容される第1の永久磁石33cおよび第2の永久磁石35cについて説明する。
軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔32cの外側の壁32c1と内側の壁32c2は、中心点c11を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁32c1は、外方向に凹状である、中心点c11を中心とする半径[R11]の円弧形状に形成され、内側の壁32c2は、内方向(中心方向)に突状である、中心点c11を中心とする半径[R12]の円弧形状に形成されている。また、第2の磁石収容孔34cの外側の壁34c1と内側の壁34c2は、中心点c21を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁34c1は、外方向に凹状である、中心点c21を中心とする半径[R21]の円弧形状に形成され、内側の壁34c2は、内方向に突状である、中心点c21を中心とする半径[R22]の円弧形状に形成されている。
そして、軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔32c(第2の磁石収容孔34c)に収容される第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)は、第1の磁石収容孔32c(第2の磁石収容孔34c)の外側の壁32c1(34c1)に対応する形状に形成されている外側の面、内側の壁32c2(34c2)に対応する形状に形成されている内側の面、外周面側の壁32c3(34c3)に対応する形状に形成されている外周面側の面、中心側の壁32c4(34c4)に対応する形状に形成されている中心側の面を有している。すなわち、第1の永久磁石33cは、第1の磁石収容孔32cに収容された状態で見て、外方向に凹状である中心点c11を中心とする円弧形状に形成されている外側の面と、内方向に突状である中心点c11を中心とする円弧形状に形成されている内側の面を有している。また、第2の永久磁石35cは、第2の磁石収容孔34cに収容された状態で見て、外方向に凹状である中心点c21を中心とする円弧形状に形成されている外側の面と、内方向に突状である中心点c21を中心とする円弧形状に形成されている内側の面を有している。
In the present embodiment, in order to increase the outside length of the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole provided in the main magnetic pole portion, the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole The outer wall is formed in an arc shape centered on a different center point.
The configuration of the magnet housing hole and the permanent magnet according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The first
When viewed in a cross section orthogonal to the axial direction, the outer wall 32c1 and the inner wall 32c2 of the first
The first
中心点c11とc12、半径[R11]、[R12]、[R21]、[R22]は、回転子30の大きさ(直径あるいは半径)、永久磁石の特性や厚さ、中心ブリッジ部36cや第1の外周ブリッジ部37c1および第2の外周ブリッジ部37c2の幅、所望の効率等に応じて設定される。本実施の形態では、半径[R11]と半径[R21]が等しく設定され、半径[R12]と半径[R22]が等しく設定されている。すなわち、第1の磁石収容孔32cと第2の磁石収容孔34c、第1の永久磁石33cと第2の永久磁石35cは、円弧状(弓状)に形成されている。なお、本明細書では、「円弧形状」という記載は、概略円弧形状を包含するものとして用いられている。
本実施の形態では、中間ブリッジ部36a〜36dが本発明の「中間ブリッジ部」に対応し、第1の外周ブリッジ部37a1〜37d1が本発明の「第1の外周ブリッジ部」に対応し、第2の外周ブリッジ部37a2〜37d2が本発明の「第2の外周ブリッジ部」に対応し、中心点c11が本発明の「第1の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状の第1の曲率中心点」に対応し、中心点c21が本発明の「第2の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状の第2の曲率中心点」に対応する。
The center points c11 and c12 and the radii [R11], [R12], [R21], and [R22] are the size (diameter or radius) of the
In the present embodiment, the
このように、本実施の形態では、軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁と、第2の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁を、異なる中心点を中心とする円弧形状に形成している。これにより、軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁、第2の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁がd軸上の共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている場合に比べて、第1の磁石収容孔の外側の壁および第2の磁石収容孔の外側の壁の長さを長くすることができる。すなわち、第1の磁石収容孔に収容される第1の永久磁石の、第1の磁石収容孔の外側の壁に対応する外側の面の長さ、第2の磁石収容孔に収容される第2の永久磁石の、第2の磁石収容孔の外側の壁に対応する外側の面の長さを長くすることができる。したがって、磁束量を増大することができ、効率を向上させることができる。 Thus, in the present embodiment, the outer wall and the inner wall of the first magnet housing hole and the outer wall and the inner wall of the second magnet housing hole are viewed in a cross section orthogonal to the axial direction. Are formed in an arc shape centered on different center points. Thus, when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction, the outer wall and the inner wall of the first magnet housing hole, the outer wall and the inner wall of the second magnet housing hole are the common center on the d axis. The length of the outer wall of the first magnet housing hole and the outer wall of the second magnet housing hole can be increased as compared with the case where the arc shape is centered on the point. That is, the length of the outer surface corresponding to the outer wall of the first magnet accommodation hole of the first permanent magnet accommodated in the first magnet accommodation hole, the first permanent magnet accommodated in the second magnet accommodation hole. The length of the outer surface corresponding to the outer wall of the second magnet housing hole of the second permanent magnet can be increased. Therefore, the amount of magnetic flux can be increased and the efficiency can be improved.
前記した構成の回転子では、第1の磁石収容孔32a〜32dに収容されている第1の永久磁石33a〜33dから発生する磁束が、中間ブリッジ部36c〜36dや第1の外周ブリッジ部37a1〜37d1を介して短絡され、また、第2の磁石収容孔34a〜34dに収容されている第2の永久磁石35a〜35dから発生する磁束が、中間ブリッジ部36c〜36dや第2の外周ブリッジ部37a2〜37d2を介して短絡される(短絡磁束が発生する)。
ここで、従来の永久磁石電動機では、図6に示されているように、第1の磁石収容孔832cおよび第2の磁石収容孔834cの外周面側の壁、第1の磁石収容孔832cに収容される永久磁石833cおよび第2の磁石収容孔834cに収容される第2の永久磁石835cの外側の面(磁石収容孔の外側の壁に対向する面)が、回転子830の外周面に平行(略平行を含む)に形成されている。また、第1の永久磁石833cおよび第2の永久磁石835cの磁気配向方向が、d軸上の共通の配向中心点c811を通る線に沿って設定されている(「ラジアル配向」と呼ばれている)。このため、図6に示すように、第1の磁石収容孔832cの外側の壁832c1の中心側の部分(第1の永久磁石833cの、N極に磁化された外側の面の中心側の部分)から発生した磁束が、中間ブリッジ部836cを介して、第1の磁石収容孔832cの内側の壁832c2の中心側の部分(第1の永久磁石833cの、S極に磁化された内側の面の中心側の部分)に流れて短絡される。あるいは、第1の磁石収容孔832cの外側の壁832c1の外周面側の部分(第1の永久磁石833cの、N極に磁化された外側の面の外周面側の部分)から発生した磁束が、第1の外周ブリッジ部837c1を介して、第1の磁石収容孔832cの内側の壁832c2の外周面側の部分(第1の永久磁石833cの、S極に磁化された内側の面の外周面側の部分)に流れて短絡される。第2の外周ブリッジ部837c2も同様である。
中間ブリッジ部836cや第1の外周ブリッジ部837c1および第2の外周ブリッジ部837c2を介して、第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔の外側の壁から内側の壁(あるいは、内側の壁から外側の壁)に磁束(短絡磁束)が流れると、主磁極部a〜dと固定子20のティース部22の間に流れる磁束量(有効磁束量)が減少し、効率が低下する。
In the rotor having the above-described configuration, the magnetic flux generated from the first
Here, in the conventional permanent magnet electric motor, as shown in FIG. 6, the first
Via the
本実施の形態では、第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁の間を流れる磁束(短絡磁束)を減少させて有効磁束量を増加させるために、第1の永久磁石および第2の永久磁石の端部の磁気配向方が中央部の磁気配向方と異なっている。
本実施の形態の永久磁石の磁気配向方向を、図3〜図5により説明する。なお、図3は、本実施の形態の磁束の流れを示す図であり、図4は、第1および第2の永久磁石の磁気配向方向を説明する図であり、図5は、中間ブリッジ部を介して流れる磁束(短絡磁束)を説明する図である。
第1の永久磁石33a〜33dおよび第2の永久磁石35a〜35dの磁気配向方向は同様であるため、以下では、主磁極部cの第1の磁石収容孔32cに収容される第1の永久磁石33cおよび第2の磁石収容孔34cに収容される第2の永久磁石35cの磁気配向方向を、軸方向に直交する方向から見た断面図を示している図4を用いて説明する。第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)は、軸方向に直交する断面で見て、第1の磁石収容孔32c(第2の磁石収容孔34c)の外側の壁32c1(34c1)に対向する外側の面と内側の壁32c2(34c2)に対向する内側の面の一方がN極、他方がS極となるように(外側の面および内側の面に交差する方向に)磁化される。以下では、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部および端部は、軸方向に直交する断面で見て、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の外側の面に沿った中央部および端部を表す。
第1の永久磁石33cの中央部の磁気配向方向33Aは、第1の永久磁石33cの外側の面より外側の位置に配置されている中央部の配向中心点c11に収束している。すなわち、第1の永久磁石33cの中央部では、中央部の磁気配向方向33Aを示す線(図4に実線で示されている)が中央部の配向中心点c11を通る様に設定されている。また、第1の永久磁石33cの端部の磁気配向方向33Cは、中央部の配向中心点c11より遠方に配置されている端部の配向中心点c13に収束している。すなわち、第1の永久磁石33cの端部では、端部の磁気配向方向33Cを示す線(図4に二点差線で示されている)が端部の配向中心点c13を通る様に設定されている。そして、第1の永久磁石33cの中央部と端部の間の中間部の磁気配向方向33Bは、中央部の配向中心点c11と端部の配向中心点c13の間に配置されている中間部の配向中心点c12に収束している。すなわち、第1の永久磁石33cの中間部では、中間部の磁気配向方向33Bを示す線(図4に破線で示されている)が中間部の配向中心点c12を通る様に設定されている。
同様に、第2の永久磁石35cの中央部の磁気配向方向35Aは、第2の永久磁石35cの外側の面より外側の位置に配置されている中央部の配向中心点c21に収束している。すなわち、第2の永久磁石35cの中央部では、中央部の磁気配向方向35Aを示す線(図4に実線で示されている)が中央部の配向中心点c21を通る様に設定されている。また、第2の永久磁石35cの端部の磁気配向方向35Cは、中央部の配向中心点c21より遠方に配置されている端部の配向中心点c23に収束している。すなわち、第2の永久磁石35cの端部では、端部の磁気配向方向35Cを示す線(図4に二点鎖線で示されている)が端部の配向中心点c23を通る様に設定されている。そして、第2の永久磁石35cの中央部と端部の間の中間部の磁気配向方向35Bは、中央部の配向中心点c21と端部の配向中心点c23の間に配置されている中間部の配向中心点c22に収束している。すなわち、第2の永久磁石の中間部では、中間部の磁気配向方向35Bを示す線(図4に破線で示されている)が中間部の配向中心点c22を通る様に設定されている。
なお、第1の永久磁石33a〜33d(第2の永久磁石35a〜35d)は、磁気配向方向33A〜33C(35A〜35C)の一方側がN極、他方側がS極となるように磁化される。
本実施の形態では、磁気配向方向33Aが本発明の「第1の永久磁石の中央部の磁気配向方向」に対応し、中央部の配向中心点c11が本発明の「第1の永久磁石の中央部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向33Cが本発明の「第1の永久磁石の端部の磁気配向方向」に対応し、端部の配向中心点c13が本発明の「第1の永久磁石の端部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向35Aが本発明の「第2の永久磁石の中央部の磁気配向方向」に対応し、中央部の配向中心点c21が本発明の「第2の永久磁石の中央部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向35Cが本発明の「第2の永久磁石の端部の磁気配向方向」に対応し、端部の配向中心点c23が本発明の「第2の永久磁石の端部の配向中心点」に対応する。
In the present embodiment, in order to decrease the magnetic flux (short-circuit magnetic flux) flowing between the outer wall and the inner wall of the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole and increase the effective magnetic flux amount, The magnetic orientation of the end portions of the first permanent magnet and the second permanent magnet is different from the magnetic orientation of the central portion.
The magnetic orientation direction of the permanent magnet of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing the flow of magnetic flux of the present embodiment, FIG. 4 is a diagram for explaining the magnetic orientation directions of the first and second permanent magnets, and FIG. 5 is the intermediate bridge portion. It is a figure explaining the magnetic flux (short-circuit magnetic flux) which flows through.
Since the magnetic orientation directions of the first
The
Similarly, the
The first
In the present embodiment, the
ここで、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中間部の配向中心点c12(c22)、端部の配向中心点c13(c23)は、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部の配向中心点c11(c21)より遠方に設定されていればよいが、図5に示すように、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の外側の面の中心点(周方向中心点)c32(c34)と中央部の配向中心点c11(c21)を結ぶ線c1(c2)(図4および図5に一点鎖線で示されている)上に設定するのが好ましい(概略線c1上に設定する態様を包含する)。
また、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の端部の磁気配向方向33C(35C)は、無限遠方に配置されている端部の配向中心点c13(c23)に収束していてもよい。すなわち、本実施の形態では、「第1の永久磁石(第2の永久磁石)の端部の配向中心点」は、無限遠方に配置されている配向中心点を包含する。この場合、例えば、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の端部の磁気配向方向33C(35C)は、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の外側の面の中心点(周方向中心点)c32(c34)と中央部の配向中心点c11(c21)を結ぶ線c1(c2)に平行(略平行を含む)となる。
なお、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中間部の磁気配向方向33B(35B)は、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部の配向中心点c11(c21)から第1の永久磁石33c(第2の永久磁石ア35c)の端部の配向中心点c13(c23)の間で連続的あるいは段階的に配置された中間部の配向中心点c12(c22)に収束する様に構成されていてもよい。すなわち、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部の配向方向33A(35A)から第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の端部の配向方向33C(35C)の間で連続的あるいは段階的に変化していてもよい。また、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の磁気配向方向は、中央部の磁気配向方向33A(35A)と端部の磁気配向33C(35C)のみであってもよい(中間部の磁気配向方向は省略されていてもよい)。
また、図4では、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部の配向中心点を、第1の磁石収容孔32c(第2の磁石収容孔34c)の外側の壁32c1(34c1)の円弧形状の中心点c11(c21)に配置したが、第1の永久磁石33c(第2の永久磁石35c)の中央部の配向中心点は適宜の位置に配置することができる。
Here, the orientation center point c12 (c22) of the intermediate portion of the first
Further, the
In addition, the
In FIG. 4, the center of orientation of the central portion of the first
以上のように、本実施の形態では、第1の磁石収容孔32a〜32dに収容される第1の永久磁石33a〜33d(第2の磁石収容孔34a〜34dに収容される第2の永久磁石35a〜35d)の中央部の磁気配向方向33A(35A)は、中央部の配向中心点c11(c21)に収束している。これにより、空隙磁束密度分布を正弦波形状に近づけることができ、コギングトルクによる振動や音の発生を抑制することができる。
また、第1の磁石収容孔32a〜32dに収容される第1の永久磁石33a〜33d(第2の磁石収容孔34a〜34dに収容される第2の永久磁石35a〜35d)の端部の磁気配向方向33C(35C)は、中央部の配向中心点c11(c21)より遠方(無限遠方を含む)に配置された端部の配向中心点c13(c23)に収束している。これにより、図5に示すように、中間ブリッジ部36cを介して、第1の磁石収容孔32cの中心側の壁32c4(第1の永久磁石33cのN極に磁化されている中心側の面)と第1の磁石収容孔32cの内側の壁32c2(第1の永久磁石33cのS極に磁化されている内側の面)との間で磁束(短絡磁束)は流れるが、第1の磁石収容孔32cの外側の壁32c1(第1の永久磁石33cのN極に磁化されている外側の面)と第1の磁石収容孔32cの内側の壁32c2(第1の永久磁石33cのS極に磁化されている内側の面)との間では磁束(短絡磁束)が流れ難くなる。また、中間ブリッジ部36cを介して、第2の磁石収容孔34cの中心側の壁34c4(第2の永久磁石35cのN極に磁化されている中心側の面)と第2の磁石収容孔34cの内側の壁34c2(第2の永久磁石35cのS極に磁化されている内側の面)との間で磁束(短絡磁束)は流れるが、第2の磁石収容孔34cの外側の壁34c1(第2の永久磁石35cのN極に磁化されている外側の面)と第2の磁石収容孔34cの内側の壁34c2(第2の永久磁石35cのS極に磁化されている内側の面)との間では磁束(短絡磁束)が流れ難くなる。同様に、図3に示すように、第1および第2の外周ブリッジ部37a1〜37d1および37a2〜37d2を介して、第1および第2の磁石収容孔32a〜32dおよび34a〜34dの外側の壁32a1〜32d1および34a1〜34d1(第1および第2の永久磁石33a〜33dおよび35a〜35dの外側の面)と第1および第2の磁石収容孔32a〜32dおよび34a〜34dの内側の壁32a2〜32d2および34a2〜34d2(第1および第2の永久磁石33a〜33dおよび35a〜35dの内側の面)との間で磁束(短絡磁束)が流れ難くなる。
したがって、主磁極部a〜dと固定子20のティース部22との間を流れる磁束量(有効磁束量)の減少を防止することができ、効率を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the first
Further, end portions of the first
Therefore, a decrease in the amount of magnetic flux (effective magnetic flux) flowing between the main magnetic pole portions a to d and the
第1の実施の形態では、各主磁極部a〜dに第1および第2の磁石収容孔の組(第1および第2の永久磁石の組)を1組だけ設けた1層構造の永久磁石電動機について説明したが、本発明は、多層構造の永久磁石電動機として構成することもできる。以下に、多層構造の永久磁石電動機として構成した第2の実施の形態を説明する。
第2の実施の形態の永久磁石電動機は、図1に示されている第1の実施の形態の固定子20と、図7に示されている回転子130により構成される。本実施の形態は、2層構造の永久磁石電動機として構成されている。
本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、回転子130(回転子コア131)の外周面は、d軸上の回転子の中心点Oを中心とする半径[Rd]の円弧形状に形成されている第1の曲線部分130a〜130dと、q軸上の回転子130の中心点Oより反対方向に離れた中心点(Pbc、Pcd)を中心とする半径[Rq]の円弧形状に形成されている第2の曲線部分130ab〜130daが交互に接続されて構成されている。
回転子130(回転子コア131)には、各主磁極部a〜dに、第1層の磁石収容孔を構成する、第1層の第1の磁石収容孔142a〜142dと第1層の第2の磁石収容孔144a〜144dの組が設けられている。また、第1層の磁石収容孔より内側(中心側)に、第2層の磁石収容孔を構成する、第2層の第1の磁石収容孔146a〜146dと第2層の第2の磁石収容孔148a〜148dが設けられている。各磁石収容孔には、それぞれ第1の永久磁石143a〜143d、145a〜145d、147a〜147d、149a〜149dが収容される。第1層の第1の磁石収容孔142a〜142dと第1層の第2の磁石収容孔144a〜144dの間には第1層の中間ブリッジ部136a1〜136d1が形成され、第1層の第1の磁石収容孔142a〜142dと回転子130の外周面の間には第1層の第1の外周ブリッジ部137a1〜137d1が形成され、第1層の第2の磁石収容孔144a〜144dと回転子130の外周面との間には第1層の第2の外周ブリッジ部137a2〜137d2が形成されている。第2層の第1の磁石収容孔146a〜146dと第2層の第2の磁石収容孔148a〜148dの間には第2層の中間ブリッジ部136a2〜136d2が形成され、第2層の第1の磁石収容孔146a〜146dと回転子130の外周面の間には第2層の第1の外周ブリッジ部137a3〜137d3が形成され、第2層の第2の磁石収容孔148a〜148dと回転子130の外周面との間には第2層の第2の外周ブリッジ部137a4〜137d4が形成されている。
各磁石収容孔は、第1の実施の形態と同様に、外側の壁、内側の壁、外周面側の壁、中心側の壁によって形成されている。また、各永久磁石は、磁石収容孔の外側の壁、内側の壁、外周面側の壁、中心側の壁に対応する形状に形成された外側の面、内側の面、外周面側の面、中心側の面を有している。
In the first embodiment, each of the main magnetic pole portions a to d has a one-layer structure permanent in which only one set of first and second magnet accommodation holes (a set of first and second permanent magnets) is provided. Although the magnet motor has been described, the present invention can also be configured as a multi-layered permanent magnet motor. A second embodiment configured as a permanent magnet motor having a multilayer structure will be described below.
The permanent magnet motor of the second embodiment is configured by the
In the present embodiment, as in the first embodiment, the outer circumferential surface of the rotor 130 (rotor core 131) is an arc having a radius [Rd] centered on the center point O of the rotor on the d axis. Arcs having a radius [Rq] centered on center points (Pbc, Pcd) separated in the opposite direction from the center point O of the
In the rotor 130 (rotor core 131), a first layer first
Each magnet accommodation hole is formed by the outer wall, the inner wall, the outer peripheral surface side wall, and the center side wall, as in the first embodiment. In addition, each permanent magnet includes an outer wall, an inner wall, an outer peripheral surface side wall, an outer surface formed in a shape corresponding to the central wall, an inner surface, and an outer peripheral surface surface. And has a central surface.
本実施の形態では、各層の第1の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第1の中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第2の磁石収容孔は、第1の中心点と異なる第2の中心点を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、図7に示されているように、主磁極部cに設けられている、第1層の第1の磁石収容孔142cの外側の壁と内側の壁および第2層の第1の磁石収容孔146cの外側の壁と内側の壁は、それぞれ、中心点c111を中心とする半径[R111]、[R112]、[R113]、[R114]の円弧形状に形成されている。また、主磁極部cに設けられている、第1層の第2の磁石収容孔144cの外側の壁と内側の壁および第2層の第2の磁石収容孔148cの外側の壁と内側の壁は、それぞれ、中心点c121を中心とする半径[R121]、[R122]、[R123]、[R124]の円弧形状に形成されている。
なお、各永久磁石の磁気配向方向を第1の実施の形態のように設定することもできる。また、3層以上の多層構造に構成することもできる。
In the present embodiment, the outer wall and the inner wall of the first magnet accommodation hole of each layer are formed in an arc shape centering on the first center point, and the second magnet accommodation hole of each layer is It is formed in an arc shape centering on a second center point different from the center point of one. That is, as shown in FIG. 7, the outer and inner walls of the first
The magnetic orientation direction of each permanent magnet can also be set as in the first embodiment. Moreover, it can also comprise in the multilayered structure of three or more layers.
本実施の形態では、多層構造としているため、層間の回転子コアによるリラクタンストルクを利用することができ、効率を向上させることができる。また、多層構造とすることにより、主磁極部a〜dと補助磁極部ab〜daの切り換わり部分(接続点の部分)が固定子のティース部を通過する時に、ティース部を流れる磁束量が急激に変化するのを防止することができる。
また、第1の実施の形態と同様に、外周側に設けられている磁石収容孔(図7では、第1層を構成している第1層の第1の磁石収容孔142a〜142dおよび第1層の第2の磁石収容孔144a〜144d)の外側の壁の長さを長くすることができるため、磁束量を増大させることができる。
また、第1の実施の形態のように永久磁石の磁気配向方向を設定した場合には、中間ブリッジ部や第1の外周ブリッジ部および第2の外周ブリッジ部を介する短絡磁束を低減することができ、有効磁束量を増大させることができる。
また、外周面を曲率半径が異なる第1の曲線部分と第2の曲線部分を接続することによって構成することによって第1の実施の形態と同様の効果を有している。
したがって、本実施の形態を用いることによって、第1の実施の形態と同様に、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を有する永久磁石電動機を得ることができる。
In this embodiment, since it has a multilayer structure, the reluctance torque due to the rotor core between layers can be used, and the efficiency can be improved. Further, by adopting a multilayer structure, the amount of magnetic flux flowing through the teeth portion when the switching portion (connection point portion) of the main magnetic pole portions a to d and the auxiliary magnetic pole portions ab to da passes through the teeth portion of the stator. A sudden change can be prevented.
Further, similarly to the first embodiment, the magnet housing holes provided on the outer peripheral side (in FIG. 7, the first
Further, when the magnetic orientation direction of the permanent magnet is set as in the first embodiment, the short-circuit magnetic flux through the intermediate bridge portion, the first outer peripheral bridge portion, and the second outer peripheral bridge portion can be reduced. And the amount of effective magnetic flux can be increased.
Further, by configuring the outer peripheral surface by connecting the first curved portion and the second curved portion having different radii of curvature, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
Therefore, by using this embodiment, as in the first embodiment, even when a ferrite magnet or the like having a lower magnetic flux density than a rare earth magnet is used, the permanent magnet has the same efficiency as that using a rare earth magnet. A magnet motor can be obtained.
回転子の外周面を曲率半径が異なる第1の曲線部分と第2の曲線部分により構成する方法としては、第1および第2の実施の形態の方法に限定されない。以下に、本発明の第3の実施の形態を説明する。
第3の実施の形態は、図1に示されている第1の実施の形態の固定子20と、図8に示す回転子230により構成されている。回転子230は、外周面を構成する方法が第1の実施の形態の回転子30と異なるだけで、他の構成は第1の実施の形態と同様である。
本実施の形態では、回転子230の主磁極部a〜dに対応する第1の曲線部分230a〜230dは、回転子230(回転子コア231)の中心点Oを中心とする半径[R1]の円弧形状に形成され、補助磁極部ab〜daに対応する第2の曲線部分230ab〜230daは、回転子230(回転子コア231)の中心点Oを中心とする半径[R2(<R1)]の円弧形状に形成されている。
The method of configuring the outer peripheral surface of the rotor by the first curved portion and the second curved portion having different curvature radii is not limited to the methods of the first and second embodiments. The third embodiment of the present invention will be described below.
The third embodiment includes the
In the present embodiment, the first
磁石収容孔に収容されている永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡されると、ティース部を流れる磁束が変動し、コギングトルクが発生する。コギングトルクが発生すると、音や振動が発生する。以下に、永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡されるのを防止する第4の実施を説明する。
第4の実施の形態は、図1に示されている第1の実施の形態の固定子20と、図9に示す回転子330により構成されている。回転子330は、第1および第2の外周ブリッジ部に切欠部が形成されている点を除いて、第1の実施の形態の回転子30と同様の構成である。
本実施の形態では、回転子330の外周面は、主磁極部a〜dに対応する第1の曲線部分330a〜330dと補助磁極部ab〜daに対応する第2の曲線部分330ab〜330daによって構成されている。
また、回転子330には、第1の磁石収容孔332a〜332dおよび第2の磁石収容孔334a〜334dが設けられている。第1の磁石収容孔332a〜332dと第2の磁石収容孔334a〜334dとの間に中間ブリッジ部336a〜336dが形成され、第1の磁石収容孔332a〜332dと回転子330(回転子コア331)の外周面(図9では、第2の曲線部分330ab〜330da)との間に第1の外周ブリッジ部337a1〜337d1が形成され、第2の磁石収容孔334a〜334dと回転子330(回転子コア331)との間に第2の外周ブリッジ部337a2〜337d2が形成されている。
さらに、本実施の形態では、第1の外周ブリッジ部337a1〜337d1(第2の外周ブリッジ部337a2〜337d2)には、第1の磁石収容孔332a〜332d(第2の磁石収容孔334a〜334d)の外周面側の壁に対向する箇所に切欠部331a1〜331d1(331a2〜331d2)が形成されている。切欠部331a1〜331d1および331a2〜331d2は、第2の曲線部分330ab〜330daに沿った線から中心側に切り欠いて外方向の凹状に形成される。
切欠部331a1〜331d1および331a2〜331d2の周方向の長さは、固定子のティース部22の基部22aの幅以上、好適にはティース部22のティース先端面22dの周方向の長さ以上に設定するが好ましい。
When the magnetic flux generated from the permanent magnet accommodated in the magnet accommodation hole is short-circuited through the teeth portion of the stator, the magnetic flux flowing through the teeth portion fluctuates and cogging torque is generated. When cogging torque is generated, sound and vibration are generated. Below, 4th implementation which prevents that the magnetic flux which generate | occur | produces from a permanent magnet is short-circuited via the teeth part of a stator is demonstrated.
The fourth embodiment includes the
In the present embodiment, the outer peripheral surface of the
The
Further, in the present embodiment, the first outer peripheral bridge portions 337a1 to 337d1 (second outer peripheral bridge portions 337a2 to 337d2) have first
The circumferential lengths of the notches 331a1 to 331d1 and 331a2 to 331d2 are set to be equal to or larger than the width of the
第4の実施の形態では。第1および第2の外周ブリッジ部に切欠部を形成したが、孔を形成することもできる。第1および第2の外周ブリッジ部に孔を形成した第5の実施の形態を図10に示す。
第5の実施の形態は、図1に示されている第1の実施の形態の固定子20と、図10に示す回転子430により構成されている。回転子430は、第1および第2の外周ブリッジ部に孔が形成されている点を除いて、第1の実施の形態の回転子30と同様の構成である。
本実施の形態では、第1の外周ブリッジ部437a1〜437d1(第2の外周ブリッジ部437a2〜437d2)には、第1の磁石収容孔432a〜432d(第2の磁石収容孔434a〜434d)の外周面側の壁に対向する箇所に孔431a1〜431d1(431a2〜431d2)が形成されている。孔431a1〜431d1および431a2〜431d2は、空隙として構成してもよいし、非磁性体を充填して構成してもよい。
孔431a1〜431d1および431a2〜431d2の周方向の長さは、固定子のティース部22の基部22aの幅以上、好適にはティース部22のティース先端面22dの周方向の長さ以上に設定するが好ましい。
In the fourth embodiment. Although notches are formed in the first and second outer bridge portions, holes can also be formed. FIG. 10 shows a fifth embodiment in which holes are formed in the first and second outer peripheral bridge portions.
The fifth embodiment includes the
In the present embodiment, the first outer peripheral bridge portions 437a1 to 437d1 (second outer peripheral bridge portions 437a2 to 437d2) have first
The circumferential lengths of the holes 431a1 to 431d1 and 431a2 to 431d2 are set to be not less than the width of the
第4の実施の形態および第5の実施の形態では、第1および第2の磁石収容孔に収容されている第1および第2の永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡するのを防止することができる。これにより、有効磁束量を増大させて効率を向上させることができる。
また、リラクタンストルクの変動の低減によってトルク脈動が低減し、あるいは、永久磁石の端部での磁束短絡量の低減によって回転子と固定子との間のラジアル方向の磁気吸引力が低減するため、騒音や振動を低減することができる。
In the fourth and fifth embodiments, the magnetic flux generated from the first and second permanent magnets housed in the first and second magnet housing holes is passed through the teeth portion of the stator. A short circuit can be prevented. Thereby, the amount of effective magnetic flux can be increased and efficiency can be improved.
In addition, the torque pulsation is reduced by reducing the fluctuation of the reluctance torque, or the magnetic attraction force in the radial direction between the rotor and the stator is reduced by reducing the magnetic flux short circuit amount at the end of the permanent magnet. Noise and vibration can be reduced.
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
磁石収容孔および磁石収容孔に収容される永久磁石としては、少なくとも外側の壁が円弧形状に形成された磁石収容孔および磁石収容孔の外側の壁に対応する形状に形成された外側の面を有する永久磁石であればよい。
また、永久磁石の端部の磁気配向方を、中央部の配向中心点より遠方の端部の配向中心点を通る線に沿う様に設定する構成は省略することもできる。
また、外周ブリッジ部に、磁石収容孔の外周面側の壁に対向する箇所に切欠部や孔を形成する構成は省略することもできる。
実施の形態説明した各構成は単独で用いることもできるし、適宜選択した複数を組み合わせて用いることもできる。
本発明は、永久磁石電動機に限定されず種々の構成の永久磁石回転機として構成することができる。
The present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and various changes, additions, and deletions are possible.
The magnet housing hole and the permanent magnet housed in the magnet housing hole include a magnet housing hole in which at least the outer wall is formed in an arc shape and an outer surface formed in a shape corresponding to the outer wall of the magnet housing hole. Any permanent magnet may be used.
In addition, the configuration in which the magnetic orientation at the end of the permanent magnet is set so as to be along a line passing through the orientation center at the end far from the center at the center can be omitted.
Moreover, the structure which forms a notch part and a hole in the location which opposes the wall by the side of the outer peripheral surface of a magnet accommodation hole in an outer periphery bridge part can also be abbreviate | omitted.
Each configuration described in the embodiment can be used alone, or a plurality selected as appropriate can be used in combination.
The present invention is not limited to a permanent magnet motor, and can be configured as a permanent magnet rotating machine having various configurations.
10 永久磁石電動機
20 固定子
21 ヨーク部
22 ティース部
23 スロット
30、130、230、330、430、830 回転子
30a〜30d、130a〜130d、230a〜230d、330a〜330d、430a〜430d 第1の曲線部分
30ab〜30da、130ab〜130da、230ab〜230da、330ab〜330da、430ab〜430da 第2の曲線部分
31、131、231、431 回転子コア
32a〜32d、34a〜34d、142a〜142d、144a〜144d、146a〜146d、148a〜148d、232a〜232d、234a〜234d、332a〜332d、334a〜334d、432a〜432d、434a〜434d、832c、834c 磁石収容孔
32a1〜32d1、142a1、144a1、146a1、148a1、832c1、834c1 外側の壁
32a2〜32d2、142a2、144a2、146a2、148a2、832c2、834c2 内側の壁
32a3〜32d3、142a3、144a3、146a3、148a3、832c3、834c3 外周面側の壁
32a4〜32d4、142a4、144a4、146a4、148a4、832c4、834c4 中央側の壁
33a〜33d、35a〜35d、143a〜143d、145a〜145d、147a〜147d、149a〜149d、233a〜233d、235a〜235d、333a〜333d、335a〜335d、433a〜433d、435a〜435d、833c、835c 永久磁石
36a〜36d、136a1〜136d1、136a2〜136d2、236a〜236d、336a〜336d、436a〜436d、836c 中間ブリッジ部
37a1〜37d1、37a2〜37d2、137a1〜137d1、137a2〜137d2、137a3〜137d3、137a4〜137d4、237a1〜237d1、237a2〜237d2、337a1〜337d1、337a2〜337d2、437a1〜437d1、437a2〜437d2、837c1、837c2 外周ブリッジ部
38a〜38d、138a〜138d、238a〜238d、338a〜338d、438a〜438d カシメピン挿入孔
40、140、240、340、440 回転軸挿入孔
331a1〜331d1、331a2〜331d2 切欠部
431a1〜431d1、431a2〜431d2 孔
830A 外周面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Permanent magnet motor 20 Stator 21 Yoke part 22 Teeth part 23 Slot 30, 130, 230, 330, 430, 830 Rotor 30a-30d, 130a-130d, 230a-230d, 330a-330d, 430a-430d 1st Curved portions 30ab-30da, 130ab-130da, 230ab-230da, 330ab-330da, 430ab-430da Second curved portions 31, 131, 231, 431 Rotor cores 32a-32d, 34a-34d, 142a-142d, 144a- 144d, 146a-146d, 148a-148d, 232a-232d, 234a-234d, 332a-332d, 334a-334d, 432a-432d, 434a-434d, 832c, 834c Magnet receiving holes 32a1- 32d1, 142a1, 144a1, 146a1, 148a1, 832c1, 834c1 Outer walls 32a2 to 32d2, 142a2, 144a2, 146a2, 148a2, 832c2, 834c2 Inner walls 32a3 to 32d3, 142a3, 144a3, 146a3, 148a3, 832c3 Surface side walls 32a4 to 32d4, 142a4, 144a4, 146a4, 148a4, 832c4, 834c4 Central side walls 33a to 33d, 35a to 35d, 143a to 143d, 145a to 145d, 147a to 147d, 149a to 149d, 233a to 233d 235a-235d, 333a-333d, 335a-335d, 433a-433d, 435a-435d, 833c, 835c permanent magnets 36a-36d, 36a1-136d1, 136a2-136d2, 236a-236d, 336a-336d, 436a-436d, 836c Intermediate bridge portions 37a1-37d1, 37a2-37d2, 137a1-137d1, 137a2-137d2, 137a3-137d3, 137a4-137d4, 237a1- 237d1, 237a2 to 237d2, 337a1 to 337d1, 337a2 to 337d2, 437a1 to 437d1, 437a2 to 437d2, 837c1, 837c2 outer peripheral bridge portions 38a to 38d, 138a to 138d, 238a to 238d, 338a to 338d, 438a to 438d caulking pin insertion holes 40, 140, 240, 340, 440 Rotating shaft insertion holes 331a1-331d1, 331a2-331d2 Notch 431a ~431d1,431a2~431d2 hole 830A peripheral surface
Claims (4)
前記回転子の外周面は、軸方向と直交する断面で見て、前記主磁極部のd軸線と交差し、突部が外方向に向いている第1の曲線形状に形成されている第1の曲線部分と、前記補助磁極部のq軸線と交差し、突部が外方向に向いている第2の曲線形状に形成されている第2の曲線部分により構成されているとともに、前記第2の曲線形状の曲率半径は、前記第1の曲線形状の曲率半径より大きく設定されており、
前記主磁極部には、軸方向と直交する断面で見て、外方向に凹状である外側の壁、内方向に突状である内側の壁、外周面側の壁と中央側の壁により形成される第1の磁石収容孔および第2の磁石収容孔が、前記第1の磁石収容孔の中央側の壁と前記第2の磁石収容孔の中央側の壁の間に中間ブリッジ部が形成され、前記第1の磁石収容孔の外周面側の壁と前記回転子の外周面の間に第1の外周ブリッジ部が形成され、前記第2の磁石収容孔の外周面側の壁と前記回転子の外周面の間に第2の外周ブリッジ部が形成されるように配置されているとともに、
前記第1の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁は、第1の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、
前記第2の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁は、前記第1の曲率中心点と異なる第2の曲率中心点を中心とし、それぞれ前記第1の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁の半径と等しい半径の円弧形状に形成され、
前記第1の曲率中心点および前記第2の曲率中心点の位置は、前記第1の磁石収容孔の外側の壁および前記第2の磁石収容孔の外側の壁の長さが、同じ直径の回転子および同じ厚さの永久磁石を用いて、第1の磁石収容孔の外側の壁および第2の磁石収容孔の外側の壁をd軸線上の共通の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成した場合の当該第1の磁石収容孔の外側の壁および当該第2の磁石収容孔の外側の壁の長さの最大値より長くなるように設定されており、
前記第1の磁石収容孔には、前記第1の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状に対応する円弧形状に形成された外側の面と、前記第1の磁石収容孔の内側の壁の円弧形状に対応する円弧形状に形成された内側の面を有する第1の永久磁石が収容され、
前記第2の磁石収容孔には、前記第2の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状に対応する円弧形状に形成された外側の面と、前記第2の磁石収容孔の内側の壁の円弧形状に対応する円弧形状に形成された内側の面を有する第2の永久磁石が収容されていることを特徴とする永久磁石回転機。 The rotor includes a stator and a rotor, and the rotor is alternately arranged with a main magnetic pole portion and an auxiliary magnetic pole portion in the circumferential direction when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction. A permanent magnet rotating machine in which a housing hole is provided and a permanent magnet is housed in the magnet housing hole;
The outer circumferential surface of the rotor is formed in a first curved shape that intersects with the d-axis line of the main magnetic pole portion and has a protrusion facing outward when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction. And a second curve portion that is formed in a second curve shape that intersects the q-axis line of the auxiliary magnetic pole portion and the protrusion faces outward, and the second curve portion. The radius of curvature of the curve shape is set to be larger than the radius of curvature of the first curve shape,
The main magnetic pole portion is formed by an outer wall that is concave outward, an inner wall that protrudes inward, an outer peripheral wall, and a central wall when viewed in a cross section orthogonal to the axial direction. The first magnet housing hole and the second magnet housing hole are formed with an intermediate bridge portion between the central wall of the first magnet housing hole and the central wall of the second magnet housing hole. A first outer bridge portion is formed between the outer peripheral surface of the first magnet housing hole and the outer peripheral surface of the rotor, and the outer peripheral wall of the second magnet housing hole and the wall It is arranged so that the second outer peripheral bridge portion is formed between the outer peripheral surfaces of the rotor,
The outer wall and the inner wall of the first magnet housing hole are formed in an arc shape centered on the first curvature center point,
The outer wall and the inner wall of the second magnet housing hole are centered on a second curvature center point different from the first curvature center point, and the outer wall and the inner wall of the first magnet housing hole respectively. Formed in an arc shape with a radius equal to the radius of the wall of
The positions of the first curvature center point and the second curvature center point are such that the lengths of the outer wall of the first magnet accommodation hole and the outer wall of the second magnet accommodation hole have the same diameter. Using a rotor and a permanent magnet of the same thickness, the outer wall of the first magnet housing hole and the outer wall of the second magnet housing hole are arc-shaped around the common center of curvature on the d axis. Is set to be longer than the maximum length of the outer wall of the first magnet housing hole and the outer wall of the second magnet housing hole when
The first magnet accommodation hole includes an outer surface formed in an arc shape corresponding to an arc shape of an outer wall of the first magnet accommodation hole, and an inner wall of the first magnet accommodation hole. A first permanent magnet having an inner surface formed in an arc shape corresponding to the arc shape is accommodated;
The second magnet housing hole includes an outer surface formed in an arc shape corresponding to an arc shape of the outer wall of the second magnet housing hole, and an inner wall of the second magnet housing hole. A permanent magnet rotating machine comprising a second permanent magnet having an inner surface formed in an arc shape corresponding to the arc shape.
前記第1の曲線部分は、d軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、前記第2の曲線部分は、q軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。 The permanent magnet rotating machine according to claim 1,
The first curved portion is formed in an arc shape centered on the center of curvature on the d-axis, and the second curved portion is formed in an arc shape centered on the center of curvature on the q-axis. A permanent magnet rotating machine.
前記第1の曲線部分は、前記回転子の中心点を曲率中心点とする円弧形状に形成され、前記第2の曲線部分は、前記回転子の中心点より前記第2の曲線部分と反対方向に離れた点を曲率中心点とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。 The permanent magnet rotating machine according to claim 2,
The first curved portion is formed in an arc shape with a center point of the rotor as a center point of curvature, and the second curved portion is in a direction opposite to the second curved portion from the center point of the rotor. A permanent magnet rotating machine characterized in that it is formed in a circular arc shape having a center of curvature at a point far from the center.
前記第1の磁石収容孔と前記第2の磁石収容孔の組が、前記回転子の径方向に多層に設けられ、
各層の第1の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁は、前記第1の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第2の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁は、前記第2の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。 The permanent magnet rotating machine according to any one of claims 1 to 3,
A set of the first magnet accommodation hole and the second magnet accommodation hole is provided in multiple layers in the radial direction of the rotor,
The outer wall and the inner wall of the first magnet housing hole of each layer are formed in an arc shape centering on the first curvature center point, and the outer wall and the inner wall of the second magnet housing hole of each layer are formed. The wall is formed in the circular arc shape centering on the said 2nd curvature center point, The permanent magnet rotary machine characterized by the above-mentioned.
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