JP2016077106A

JP2016077106A - Embedded-magnet rotor, motor with the same and electrical appliance

Info

Publication number: JP2016077106A
Application number: JP2014207012A
Authority: JP
Inventors: 幸弘岡田; Yukihiro Okada; 祐一吉川; Yuichi Yoshikawa; 治彦角; Haruhiko Sumi; 登史小川; Toshi Ogawa; 友祐奥村; Yuusuke Okumura
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2016-05-12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, if a casted or sintered magnet having a high energy density is used, reduction of a surface magnetic flux density of a rotor or demagnetization of a permanent magnet can be suppressed but the rotor may become expensive, with a bond magnet more inexpensive than a rare earth metal, on the other hand, it is necessary to thicken the permanent magnet for suppressing the reduction of the surface magnetic flux density of the rotor or the demagnetization of the permanent magnet and the physique of a motor may become large.SOLUTION: The rotor includes: a rotor core that is formed by laminating a plurality of die-cutting steel sheets; a plurality of magnet insertion holes which are provided so as to penetrate the rotor core; and bond magnets that fill the magnet insertion holes. The magnet insertion hole is formed to protrude closer to a rotary shaft, and the bond magnets are two kinds of bond magnets with coercive forces and residual magnetic flux densities which are different from each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ロータコアに複数の永久磁石を所定間隔毎に埋め込んで構成される、埋め込み磁石型ロータに関する。 The present invention relates to an embedded magnet type rotor configured by embedding a plurality of permanent magnets at predetermined intervals in a rotor core.

従来の永久磁石型電動機は、回転磁界を発生する略円筒状のステータと、ステータ内周側にギャップを介して配置され、永久磁石により磁極を形成したロータと、ロータ内周側に設けられたシャフトからなり、そのシャフトを中心にロータが回転する構成が一般的である。 A conventional permanent magnet type electric motor is provided with a substantially cylindrical stator that generates a rotating magnetic field, a rotor that is disposed on the inner peripheral side of the stator via a gap, a magnetic pole is formed by a permanent magnet, and an inner peripheral side of the rotor. A configuration in which a rotor is formed around a shaft is generally used.

また、ロータは、高速回転する際に加わる遠心力に対する強度確保のためや、また永久磁石の配置により突極性を持たせてリラクタンストルクを発生させるために、ロータコアに設けた磁石挿入穴に永久磁石を挿入して構成される磁石埋め込み型ロータが広く使用されている。 In addition, the rotor has a permanent magnet in a magnet insertion hole provided in the rotor core in order to ensure strength against centrifugal force applied during high-speed rotation, and to generate reluctance torque by providing saliency by the arrangement of the permanent magnet. A magnet-embedded rotor constructed by inserting a magnet is widely used.

ところで、永久磁石は、鋳造、焼結などにより形成されたセグメント磁石を使用することが多いが、ロータ組立時の作業性向上のために、ロータコアに設けた磁石挿入穴は、セグメント磁石外形よりも少し大きい形状で構成させるため、ロータコアと永久磁石との間にある隙間によるロータ表面磁束密度の低下、また、セグメント磁石が硬く脆い性質であるために磁石形状を複雑にできないという課題を有している。 By the way, segment magnets formed by casting, sintering, etc. are often used as permanent magnets. To improve workability during rotor assembly, the magnet insertion hole provided in the rotor core is larger than the segment magnet outline. Since it is configured in a slightly larger shape, there is a problem that the rotor surface magnetic flux density is reduced due to the gap between the rotor core and the permanent magnet, and the magnet shape cannot be complicated because the segment magnet is hard and brittle. Yes.

この課題解決のため、特許文献１に開示されるように、磁石挿入穴に、高いエネルギー密度を有する鋳造または焼結磁石の小片を入れた後、樹脂材料を混合したボンド磁石を充填、硬化させて構成される埋め込み磁石型ロータが考案されている。 In order to solve this problem, as disclosed in Patent Document 1, a small piece of cast or sintered magnet having a high energy density is placed in a magnet insertion hole, and then a bonded magnet mixed with a resin material is filled and cured. An embedded magnet type rotor has been devised.

樹脂材料を混合したボンド磁石は、鋳造または焼結磁石よりもエネルギー密度が低くなるため、磁石挿入穴に、エネルギー密度の高い鋳造または焼結磁石小片を入れた後、ボンド磁石を充填、硬化させることにより、ロータの表面磁束密度の低下や永久磁石の減磁を抑制させている。 Since the bond magnet mixed with a resin material has a lower energy density than a cast or sintered magnet, a cast or sintered magnet piece having a high energy density is placed in the magnet insertion hole, and then the bond magnet is filled and cured. This suppresses the decrease in the surface magnetic flux density of the rotor and the demagnetization of the permanent magnet.

また、ボンド磁石はロータコアに設けた磁石挿入穴の形状にあわせて隙間なく形成されるため、セグメント磁石を用いた場合より、磁石挿入穴との隙間によるロータの表面磁束密度の低下を防ぐことができる。 Also, since the bonded magnet is formed without a gap in accordance with the shape of the magnet insertion hole provided in the rotor core, it is possible to prevent a decrease in the surface magnetic flux density of the rotor due to the gap with the magnet insertion hole than when a segment magnet is used. it can.

特開平１０−３０４６１０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-304610

しかしながら、磁石挿入穴に、高いエネルギー密度を有する鋳造または焼結磁石の小片を入れた後、樹脂材料を混合したボンド磁石を充填、硬化させて構成される埋め込み磁石型ロータの場合、ロータの表面磁束密度の低下や永久磁石の減磁を抑制することはできるが、高いエネルギー密度の鋳造または焼結磁石は、希土類メタルを使用して構成されているため、埋め込み磁石型ロータは高価になってしまうという課題がある。 However, in the case of an embedded magnet type rotor, which is formed by placing a small piece of cast or sintered magnet having a high energy density in the magnet insertion hole and then filling and curing a bond magnet mixed with a resin material, the surface of the rotor Although lowering of magnetic flux density and demagnetization of permanent magnets can be suppressed, high energy density cast or sintered magnets are made of rare earth metal, so that embedded magnet type rotors are expensive. There is a problem of end.

一方、希土類メタルより安価なボンド磁石を用いる場合、高残留磁束密度のボンド磁石
では、永久磁石が減磁する可能性があり、高保磁力のボンド磁石では、ロータの表面磁束密度が低下する可能性がある。これは、永久磁石の特性として、高残留磁束密度と高保磁力の両立が困難なためである。このため、ロータの表面磁束密度低下の抑制と永久磁石の減磁の抑制を両立させるには永久磁石の厚みを厚くすることが必要となり、電動機の体格が大きくなるという課題がある。 On the other hand, when using bond magnets that are cheaper than rare earth metals, permanent magnets may be demagnetized with high residual magnetic flux density bond magnets, and rotor surface magnetic flux density may be reduced with high coercivity bond magnets There is. This is because it is difficult to achieve both a high residual magnetic flux density and a high coercive force as the characteristics of the permanent magnet. For this reason, it is necessary to increase the thickness of the permanent magnet in order to achieve both the suppression of the decrease in the surface magnetic flux density of the rotor and the suppression of the demagnetization of the permanent magnet, and there is a problem that the physique of the motor becomes large.

本発明は、以上のような問題を解決するものであり、電動機の体格を大きくすること無く、安価で、表面磁束密度の低減および永久磁石の減磁を抑制できる永久磁石埋め込み磁石型ロータおよびそれを備えた電動機を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and is an inexpensive permanent magnet embedded magnet rotor that can reduce surface magnetic flux density and suppress permanent magnet demagnetization without increasing the size of an electric motor, and the same It aims at providing the electric motor provided with.

上記課題を解決するために、本発明は、複数の打ち抜き鋼板を積層したロータコアと、ロータコアを貫通するように設けられた複数の磁石挿入穴と、磁石挿入穴に充填されるボンド磁石を備え、磁石挿入穴は回転軸側に凸となる形状であり、ボンド磁石は保磁力と残留磁束密度がそれぞれ異なる２種類のボンド磁石で構成されている埋め込み磁石型ロータである。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a rotor core in which a plurality of punched steel plates are laminated, a plurality of magnet insertion holes provided so as to penetrate the rotor core, and a bond magnet filled in the magnet insertion hole, The magnet insertion hole has a shape that protrudes toward the rotating shaft, and the bond magnet is an embedded magnet type rotor composed of two types of bond magnets having different coercive force and residual magnetic flux density.

また本発明はその埋め込み磁石型ロータを備えた電動機である。また本発明はその電動機を備えた電気機器である。 Moreover, this invention is an electric motor provided with the embedded magnet type | mold rotor. Moreover, this invention is an electric equipment provided with the electric motor.

本発明によれば、電動機の体格を大きくすること無く、安価で、表面磁束密度の低減および永久磁石の減磁を抑制できる。 According to the present invention, the surface magnetic flux density can be reduced and the demagnetization of the permanent magnet can be suppressed without increasing the size of the electric motor.

本発明の実施の形態１に係る電動機の断面概略図Schematic cross-sectional view of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１に係る電動機を備えたエアコン室内機の構成図The block diagram of the air-conditioner indoor unit provided with the electric motor which concerns on Embodiment 1 of this invention

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態及び実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment and embodiment.

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における磁石埋め込み型ロータおよび電動機について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の回転軸の軸方向に直交する面での断面図である。 (Embodiment 1)
A magnet-embedded rotor and an electric motor according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the axial direction of the rotating shaft of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.

電動機は、ティース１Ａに巻線（図示せず）が巻回されたステータ１と、ステータ１の内側に微小隙間を介して配置された磁石埋め込み型ロータ３と、磁石埋め込み型ロータ３の中心に機械的に保持された回転軸２を備えている。 The electric motor includes a stator 1 in which a winding (not shown) is wound around a tooth 1 </ b> A, an embedded magnet rotor 3 disposed inside the stator 1 through a minute gap, and the center of the embedded magnet rotor 3. A rotating shaft 2 that is mechanically held is provided.

磁石埋め込み型ロータ３は、複数の打ち抜き鋼板が回転軸２の軸方向に積層されたロータコア４と、ロータコア４を軸方向に貫通する磁石挿入穴６に充填されたボンド磁石５から構成されている。 The magnet-embedded rotor 3 includes a rotor core 4 in which a plurality of punched steel plates are laminated in the axial direction of the rotary shaft 2, and a bond magnet 5 filled in a magnet insertion hole 6 that penetrates the rotor core 4 in the axial direction. .

磁石挿入穴６は、回転軸側に向けて凸となるようなＣ字状あるいはコの字状となっている。磁石挿入穴６のロータコア外周側近傍には、ボンド磁石５Ａが充填され、磁石挿入穴６の磁極中央近傍んは、ボンド磁石５Ｂが充填され、ボンド磁石５Ａとボンド磁石５Ｂは互いに密着している。 The magnet insertion hole 6 is C-shaped or U-shaped so as to be convex toward the rotating shaft side. The vicinity of the rotor core outer peripheral side of the magnet insertion hole 6 is filled with a bond magnet 5A, the vicinity of the magnetic pole center of the magnet insertion hole 6 is filled with a bond magnet 5B, and the bond magnet 5A and the bond magnet 5B are in close contact with each other. .

ここで、ボンド磁石５Ａの保磁力をＨ１、残留磁束密度をＢ１、ボンド磁石５Ｂの保磁力Ｈ２、残留磁束密度をＢ２とすると、Ｈ１＞Ｈ２かつＢ１＜Ｂ２となる関係を有している。 Here, assuming that the coercive force of the bond magnet 5A is H1, the residual magnetic flux density is B1, the coercive force H2 of the bond magnet 5B is B2, and the residual magnetic flux density is B2, there is a relationship of H1> H2 and B1 <B2.

このように構成された磁石埋め込み型ロータ３において、ステータ１に巻回されている巻線に通電すると、電流による磁束が生じ、これとボンド磁石から生じる磁束との相互作用によって生じた磁気力が埋め込み磁石型ロータを回転させるトルクとなり、電動機が駆動することとなる。 In the magnet-embedded rotor 3 configured as described above, when a coil wound around the stator 1 is energized, a magnetic flux is generated by an electric current, and a magnetic force generated by an interaction between the magnetic flux generated from the bond magnet is generated. The torque that rotates the embedded magnet type rotor will drive the electric motor.

このとき、磁石挿入穴６のロータコア外周側近傍では磁石への反磁界が加わるので、永久磁石（ボンド磁石）が減磁する可能性があるため、その部分には保磁力が高いボンド磁石５Ａを充填することで、永久磁石の減磁を抑制することができる。 At this time, since a demagnetizing field is applied to the magnet in the vicinity of the rotor core outer peripheral side of the magnet insertion hole 6, there is a possibility that the permanent magnet (bonded magnet) may be demagnetized. By filling, demagnetization of the permanent magnet can be suppressed.

そして、磁石挿入穴６の中央近傍には、残留磁束密度が高いボンド磁石５Ｂを充填することで、所定の磁束量を確保することができるので、表面磁束密度の低減を抑制することができる。 And since the predetermined magnetic flux amount can be ensured by filling bond magnet 5B with a high residual magnetic flux density near the center of magnet insertion hole 6, it is possible to suppress the reduction of the surface magnetic flux density.

また、ボンド磁石５Ａとボンド磁石５Ｂを互いに密着させることで、両磁石間の隙間を無くすことができるため、隙間(空気)による磁気抵抗の増加が無く、表面磁束密度の低減を抑制することができる。 Moreover, since the gap between the two magnets can be eliminated by bringing the bond magnet 5A and the bond magnet 5B into close contact with each other, there is no increase in magnetic resistance due to the gap (air), and the reduction of the surface magnetic flux density can be suppressed. it can.

以上のことから、電動機の体格を大きくすること無く、安価で、表面磁束密度の低減および永久磁石の減磁を抑制できる。 From the above, it is possible to reduce the surface magnetic flux density and suppress the demagnetization of the permanent magnet at a low cost without increasing the size of the electric motor.

なお、図１においては、磁石埋め込み型ロータの極数は「６」（磁石挿入穴６の数が６）の場合を示したが、これに限定されるものではなく、２Ｎ倍（Ｎは自然数）であれば適用できる。 Although FIG. 1 shows the case where the number of poles of the magnet-embedded rotor is “6” (the number of magnet insertion holes 6 is 6), it is not limited to this and is 2N times (N is a natural number) ) Is applicable.

また、ボンド磁石５Ａとボンド磁石５Ｂは、どちらを先に充填してもかまわない。そしてボンド磁石５Ａとボンド磁石５Ｂの境界位置をどこにするかは特に限定されるものではなく、要求される性能に応じて適宜決定すればよい。 Moreover, either bond magnet 5A or bond magnet 5B may be filled first. The position of the boundary position between the bond magnet 5A and the bond magnet 5B is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the required performance.

また、磁石挿入穴もＣ字またはコの字状の場合を示したが、これに限定されるものではなく、円弧状や、Ｖ字状、２つ以上の異なる曲率の円弧からなる曲線状など、任意の磁石挿入穴形状についても適用できる。 Moreover, although the case where the magnet insertion hole is also C-shaped or U-shaped has been shown, the present invention is not limited to this, and is not limited to this, such as an arc shape, a V shape, or a curved shape composed of two or more arcs having different curvatures. Any magnet insertion hole shape can be applied.

（実施の形態２）
本発明にかかる電気機器の例として、エアコン室内機の構成を実施の形態２として、詳細に説明する。 (Embodiment 2)
As an example of the electrical apparatus according to the present invention, the configuration of an air conditioner indoor unit will be described in detail as a second embodiment.

図２において、エアコン室内機２０の筐体２１内には電動機２２が搭載されている。その電動機２２の回転軸にはクロスフローファン２３が取り付けられている。電動機２２は電動機駆動装置２４によって駆動される。電動機駆動装置２４からの通電により、電動機２２が回転し、それに伴いクロスフローファン２３が回転する。 In FIG. 2, an electric motor 22 is mounted in a housing 21 of the air conditioner indoor unit 20. A cross flow fan 23 is attached to the rotating shaft of the electric motor 22. The electric motor 22 is driven by an electric motor driving device 24. The electric motor 22 rotates by energization from the electric motor driving device 24, and the cross flow fan 23 rotates accordingly.

そのクロスフローファン２３の回転により、室内機用熱交換器（図示せず）によって空気調和された空気を室内に送風する。ここで、電動機２２は、例えば、上記実施の形態１の電動機が適用できる。 By the rotation of the cross flow fan 23, air conditioned by an indoor unit heat exchanger (not shown) is blown into the room. Here, for example, the electric motor of the first embodiment can be applied to the electric motor 22.

なお、電気機器としては、これに限定されるものではなく、エアコン室外機や給湯器、
空気清浄機など各種電気機器に適用できる。 In addition, as an electric equipment, it is not limited to this, An air-conditioner outdoor unit, a water heater,
Applicable to various electrical equipment such as air purifiers.

以上のように、本発明の電動機によれば、電動機の体格を大きくすること無く、安価で、表面磁束密度の低減および永久磁石の減磁を抑制できるので、特に用途を限定されることなく、エアコンなどの家電機器やロボットなどの産業機器など、各種電気機器に適用可能である。 As described above, according to the electric motor of the present invention, without increasing the size of the electric motor, it is inexpensive and can reduce surface magnetic flux density reduction and demagnetization of the permanent magnet. It can be applied to various electric devices such as home appliances such as air conditioners and industrial devices such as robots.

１ステータ
２回転軸
３磁石埋め込み型ロータ
４ロータコア
５、５Ａ、５Ｂボンド磁石
６磁石挿入穴
２０エアコン室内機
２２電動機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 2 Rotating shaft 3 Magnet embedded rotor 4 Rotor core 5, 5A, 5B Bond magnet 6 Magnet insertion hole 20 Air conditioner indoor unit 22 Electric motor

Claims

複数の打ち抜き鋼板を積層したロータコアと、
前記ロータコアを貫通するように設けられた複数の磁石挿入穴と、
前記磁石挿入穴に充填されるボンド磁石を備え、
前記磁石挿入穴は回転軸側に凸となる形状であり、
前記ボンド磁石は保磁力と残留磁束密度がそれぞれ異なる２種類のボンド磁石で構成されている埋め込み磁石型ロータ。 A rotor core in which a plurality of punched steel plates are laminated;
A plurality of magnet insertion holes provided so as to penetrate the rotor core;
A bond magnet filled in the magnet insertion hole;
The magnet insertion hole has a shape that protrudes toward the rotating shaft,
The bonded magnet rotor is an embedded magnet type rotor composed of two types of bonded magnets having different coercive force and residual magnetic flux density.

前記２種類のボンド磁石は、保磁力がＨ１で残留磁束密度がＢ１のボンド磁石Ａと、保磁力がＨ２で残留磁束密度がＢ２のボンド磁石Ｂで、Ｈ１＞Ｈ２かつＢ１＜Ｂ２の関係を有し、
前記磁石挿入穴の前記ロータコアの外周側近傍にはボンド磁石Ａを、
前記磁石挿入穴の磁極中央近傍にはボンド磁石Ｂを
充填したことを特徴とする請求項１に記載の埋め込み磁石型ロータ。 The two types of bonded magnets are a bonded magnet A having a coercive force H1 and a residual magnetic flux density B1, and a bonded magnet B having a coercive force H2 and a residual magnetic flux density B2. Have
In the vicinity of the outer peripheral side of the rotor core of the magnet insertion hole, a bond magnet A is provided.
The embedded magnet type rotor according to claim 1, wherein a bond magnet B is filled in the vicinity of a magnetic pole center of the magnet insertion hole.

前記ボンド磁石Ａと前記ボンド磁石Ｂは、互いに密着していることを特徴とする請求項１または２に記載の埋め込み磁石型ロータ。 3. The embedded magnet type rotor according to claim 1, wherein the bond magnet A and the bond magnet B are in close contact with each other.

請求項１〜３にいずれか１項に記載の埋め込み磁石型ロータを備えたことを特徴とする電動機。 An electric motor comprising the embedded magnet type rotor according to any one of claims 1 to 3.

請求項４の電動機を備えたことを特徴とする電気機器。 An electric device comprising the electric motor according to claim 4.