JP2021129454A - Rotor of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のロータに関するものである。 The present invention relates to a rotor of a rotary electric machine.
特許文献1等において永久磁石埋込式回転電機が開示されている。詳しくは、コイルを巻装したステータの内周側に円筒状のロータコアの外周面が対向するように配置され、電磁鋼板を積層したロータコアに永久磁石が径方向において複数層埋め込まれている。
ところで、電磁鋼板を積層して構成したロータコアの線膨張係数と外径側永久磁石及び内径側永久磁石の線膨張係数との差に起因して温度変化に伴い熱応力によりロータコアに割れが発生する懸念がある。 By the way, due to the difference between the linear expansion coefficient of the rotor core formed by laminating electromagnetic steel sheets and the linear expansion coefficient of the outer diameter side permanent magnet and the inner diameter side permanent magnet, the rotor core cracks due to thermal stress due to the temperature change. There are concerns.
本発明の目的は、ロータコアの割れを抑制することができる回転電機のロータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rotor of a rotary electric machine capable of suppressing cracking of a rotor core.
上記課題を解決するための回転電機のロータは、コイルを巻装したステータの内周側に円筒状のロータコアの外周面が対向するように配置された回転電機のロータであって、前記ロータコアは、電磁鋼板を積層して構成され、前記ロータコアには、軸方向に延びるとともに径方向外側に配置される外径側永久磁石挿入孔と、軸方向に延びるとともに前記外径側永久磁石挿入孔よりも内径側に配置される内径側永久磁石挿入孔とが磁極ごとに形成され、前記外径側永久磁石挿入孔に軸方向において分割した外径側永久磁石が挿入されるとともに前記内径側永久磁石挿入孔に軸方向において分割した内径側永久磁石が挿入され、前記外径側永久磁石の磁石分割面と、前記内径側永久磁石の磁石分割面とが、軸方向においてずらされていることを要旨とする。 The rotor of the rotary electric machine for solving the above problems is a rotor of the rotary electric machine arranged so that the outer peripheral surfaces of the cylindrical rotor cores face each other on the inner peripheral side of the stator wound with the coil, and the rotor core is , Electromagnetic steel plates are laminated, and the rotor core has an outer diameter side permanent magnet insertion hole that extends in the axial direction and is arranged radially outside, and an outer diameter side permanent magnet insertion hole that extends in the axial direction and is arranged from the outer diameter side permanent magnet insertion hole. An inner diameter side permanent magnet insertion hole arranged on the inner diameter side is formed for each magnetic pole, and an outer diameter side permanent magnet divided in the axial direction is inserted into the outer diameter side permanent magnet insertion hole, and the inner diameter side permanent magnet is inserted. The gist is that the inner diameter side permanent magnet divided in the axial direction is inserted into the insertion hole, and the magnet division surface of the outer diameter side permanent magnet and the magnet division surface of the inner diameter side permanent magnet are displaced in the axial direction. And.
これによれば、電磁鋼板を積層して構成したロータコアの線膨張係数と外径側永久磁石及び内径側永久磁石の線膨張係数との差に起因して温度変化に伴い電磁鋼板においては外径側永久磁石の磁石分割面の部分及び内径側永久磁石の磁石分割面の部分に熱応力が加わりやすい。ここで、外径側永久磁石の磁石分割面と、内径側永久磁石の磁石分割面とが、軸方向においてずらされている。よって、外径側永久磁石の磁石分割面の部分に加わる熱応力と内径側永久磁石の磁石分割面の部分に加わる熱応力とを軸方向においてずらすことができる。従って、電磁鋼板を積層して構成したロータコアの線膨張係数と外径側永久磁石及び内径側永久磁石の線膨張係数との差に起因する温度変化に伴うロータコアの割れを抑制することができる。 According to this, due to the difference between the linear expansion coefficient of the rotor core formed by laminating electromagnetic steel plates and the linear expansion coefficient of the outer diameter side permanent magnets and the inner diameter side permanent magnets, the outer diameter of the electromagnetic steel plates changes with temperature. Thermal stress is likely to be applied to the portion of the magnet dividing surface of the side permanent magnet and the portion of the magnet dividing surface of the inner diameter side permanent magnet. Here, the magnet dividing surface of the outer diameter side permanent magnet and the magnet dividing surface of the inner diameter side permanent magnet are displaced in the axial direction. Therefore, the thermal stress applied to the portion of the magnet dividing surface of the outer diameter side permanent magnet and the thermal stress applied to the portion of the magnet dividing surface of the inner diameter side permanent magnet can be shifted in the axial direction. Therefore, it is possible to suppress cracking of the rotor core due to a temperature change caused by a difference between the coefficient of linear expansion of the rotor core formed by laminating electromagnetic steel plates and the coefficient of linear expansion of the outer diameter side permanent magnet and the inner diameter side permanent magnet.
また、回転電機のロータにおいて、前記外径側永久磁石は、前記外径側永久磁石挿入孔において軸方向における長さが異なる複数の永久磁石が当接する状態で配置され、前記内径側永久磁石は、前記内径側永久磁石挿入孔において軸方向における長さが異なる複数の永久磁石が当接する状態で配置されているとよい。 Further, in the rotor of the rotary electric machine, the outer diameter side permanent magnets are arranged in a state where a plurality of permanent magnets having different axial lengths are in contact with each other in the outer diameter side permanent magnet insertion holes, and the inner diameter side permanent magnets are arranged. It is preferable that a plurality of permanent magnets having different lengths in the axial direction are in contact with each other in the inner diameter side permanent magnet insertion holes.
また、回転電機のロータにおいて、前記外径側永久磁石は、前記外径側永久磁石挿入孔において軸方向における長さが等しい複数の永久磁石が当接するとともに軸方向での一端部に隙間を有する状態で配置され、前記内径側永久磁石は、前記内径側永久磁石挿入孔において軸方向における長さが等しい複数の永久磁石が当接するとともに軸方向での他端部に隙間を有する状態で配置されているとよい。 Further, in the rotor of the rotary electric machine, the outer diameter side permanent magnets are brought into contact with a plurality of permanent magnets having the same axial length in the outer diameter side permanent magnet insertion holes, and have a gap at one end in the axial direction. The inner diameter side permanent magnets are arranged in a state where a plurality of permanent magnets having the same axial length come into contact with each other in the inner diameter side permanent magnet insertion holes and have a gap at the other end in the axial direction. It is good to have.
また、回転電機のロータにおいて、前記外径側永久磁石は、軸方向における長さが等しい複数の永久磁石が当接する状態で配置され、前記内径側永久磁石は、軸方向における長さが等しく前記外径側永久磁石の前記複数の永久磁石と長さが異なる複数の永久磁石が当接する状態で配置されるとよい。 Further, in the rotor of the rotary electric machine, the outer diameter side permanent magnets are arranged in a state where a plurality of permanent magnets having the same axial length are in contact with each other, and the inner diameter side permanent magnets have the same axial length. It is preferable that the plurality of permanent magnets having different lengths from the plurality of permanent magnets on the outer diameter side are arranged in contact with each other.
また、回転電機のロータにおいて、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石の一方は、軸方向における長さが等しい複数の永久磁石が当接する状態で配置され、前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石の他方は、軸方向における長さが異なる複数の永久磁石が当接する状態で配置されるとよい。 Further, in the rotor of the rotary electric machine, one of the outer diameter side permanent magnet and the inner diameter side permanent magnet is arranged in a state where a plurality of permanent magnets having the same axial length are in contact with the outer diameter side permanent magnet. The other of the inner diameter side permanent magnets may be arranged in a state where a plurality of permanent magnets having different lengths in the axial direction are in contact with each other.
また、回転電機のロータにおいて、前記ロータコアにおける前記内径側永久磁石挿入孔の周方向外側にフラックスバリアが連続して形成され、前記ロータコアにおいて隣り合う磁極間における前記フラックスバリアに挟まれた領域に軸方向に延びる内径側充填孔が形成され、前記内径側充填孔に充填された非磁性金属又は樹脂により前記電磁鋼板を固定してなるとよい。 Further, in the rotor of a rotary electric machine, a flux barrier is continuously formed on the outer side of the inner diameter side permanent magnet insertion hole in the rotor core in the circumferential direction, and the axis is located in a region sandwiched between the magnetic poles adjacent to each other in the rotor core. It is preferable that the inner diameter side filling hole extending in the direction is formed, and the electromagnetic steel sheet is fixed by the non-magnetic metal or resin filled in the inner diameter side filling hole.
この場合、ロータコアを構成する電磁鋼板を強固に固定して温度変化に伴うロータコアの割れを更に抑制することができる。
また、回転電機のロータにおいて、前記ロータコアにおける前記フラックスバリアの周方向外側に離間して軸方向に延びる外径側充填孔が更に形成され、前記外径側充填孔に充填された非磁性金属又は樹脂により前記電磁鋼板を固定してなるとよい。
In this case, the electromagnetic steel sheet constituting the rotor core can be firmly fixed to further suppress cracking of the rotor core due to a temperature change.
Further, in the rotor of the rotary electric machine, a non-magnetic metal or a non-magnetic metal filled in the outer diameter side filling hole is further formed with an outer diameter side filling hole extending in the axial direction separated from the circumferential direction of the flux barrier in the rotor core. It is preferable that the electromagnetic steel plate is fixed with a resin.
この場合、ロータコアを構成する電磁鋼板を強固に固定して温度変化に伴うロータコアの割れを更に抑制することができる。 In this case, the electromagnetic steel sheet constituting the rotor core can be firmly fixed to further suppress cracking of the rotor core due to a temperature change.
本発明によれば、ロータコアの割れを抑制することができる。 According to the present invention, cracking of the rotor core can be suppressed.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、回転電機10は、永久磁石埋込型同期モータであって、ロータ(回転子)20と、ステータ(固定子)100とを備える。円筒状をなすロータ20の外周側にステータ100が配置されている。ステータ100の内周面は、ロータ20の外周面とギャップを介して対向している。なお、図は何れも模式図であり、形状を強調して記載している。回転電機10は極数が「4」であり、永久磁石が周方向において90°毎に配置されている。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the rotary
図1に示すように、ステータ100は、ステータコア101が円筒状をなし、ステータコア101の内側には周方向に複数のスロット102が形成されている。各スロット102は内周面に開口している。スロット102間にティース103が形成されている。ティース103にはコイル(巻線)104が巻回されている。このように、ステータ100は、内周側にコイル104が巻回されたティース103が周方向に並設され、コイル104を巻装した構成となっている。
As shown in FIG. 1, in the
ステータ100の内側にはロータ20が配置されており、ロータ20は、略円板状の電磁鋼板22を複数枚(例えば数十枚)積層した円筒状のロータコア21を備える。ロータコア21は積層された電磁鋼板22がダボカシメにより連結されている。
A
ロータ20は、ロータコア21の外周面がティース103と所定の間隔を置いた状態で、図示しないハウジングの軸受けにシャフト50を介して回転可能に支持されている。このように、ロータ20が、ステータ100の内周側にロータコア21の外周面がギャップを介して対向するように配置されている。
The
図3、図4に示すように、電磁鋼板22を積層して構成されるロータコア21の中心にシャフト50が貫挿されている。ロータコア21はシャフト50に焼嵌め(あるいは圧入等)により、嵌合され締結されている。ロータコア21は、図5に示すように、外径側永久磁石挿入孔24、内径側永久磁石挿入孔25、フラックスバリア34,35,42,43、ダイカスト孔36,38,40を有する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図5、図6に示すように、ロータコア21には、軸方向に延びるとともに径方向外側に配置される外径側永久磁石挿入孔24と、軸方向に延びるとともに外径側永久磁石挿入孔24よりも内径側に配置される内径側永久磁石挿入孔25とが磁極ごとに形成されている。各磁極における外径側永久磁石挿入孔24及び内径側永久磁石挿入孔25は円弧状をなしている。詳しくは、図5に示すように、外径側永久磁石挿入孔24及び内径側永久磁石挿入孔25はロータコア21の中心側を凸とする(ロータコア21の外径側を中心とする)円弧状をなしている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図2、図3、図4、図6に示すように、外径側永久磁石挿入孔24及び内径側永久磁石挿入孔25における軸方向の長さL1は、本実施形態では130mmとなっている。ロータコア21において、外径側永久磁石挿入孔24及び内径側永久磁石挿入孔25を有する電磁鋼板22の積層体に対しその両側には蓋部材23a,23bを有する。蓋部材23a,23bには外径側永久磁石挿入孔24及び内径側永久磁石挿入孔25が形成されておらず、後記するダイカスト孔36,38,40に対しアルミダイカストによりアルミを注入することができるようになっている。
As shown in FIGS. 2, 3, 4, and 6, the axial length L1 of the outer diameter side permanent
図6に示すように、外径側永久磁石挿入孔24に軸方向において分割した外径側永久磁石26が挿入されるとともに内径側永久磁石挿入孔25に軸方向において分割した内径側永久磁石30が挿入されている。外径側永久磁石26は外径側永久磁石挿入孔24に接着固定されている。内径側永久磁石30は内径側永久磁石挿入孔25に接着固定されている。軸方向に分割した永久磁石を用いることにより損失の低減及び経済性の向上が図られる。
As shown in FIG. 6, the outer diameter side
図5に示すように、埋め込まれた各永久磁石26,30は、円弧状をなしている。永久磁石26はd軸上に位置し、永久磁石26は厚さ方向に着磁されている。永久磁石30はd軸上に位置し、永久磁石30は厚さ方向に着磁されている。隣り合う領域(一極)に配置された永久磁石26同士および永久磁石30同士は、ロータ20の外周側が異なる極になるように配置されている。例えば、ある永久磁石26が、ティース103側がS極になるように配置されると、隣の領域(一極)に配置される永久磁石26は、ティース103側がN極になるように配置される。
As shown in FIG. 5, each of the embedded
図6、図7に示すように、外径側永久磁石26の磁石分割面29と、内径側永久磁石30の磁石分割面33とが、軸方向においてずらされている。
外径側永久磁石26は、図7に示すように、外径側永久磁石挿入孔24において軸方向における長さが異なる複数の永久磁石27,28が当接する状態で配置されている。内径側永久磁石30は、内径側永久磁石挿入孔25において軸方向における長さが異なる複数の永久磁石31,32が当接する状態で配置されている。詳しくは、図7においては、外径側永久磁石挿入孔24及び内径側永久磁石挿入孔25における軸方向の長さが130mmである。外径側永久磁石26としてロング(長さ30mm)の永久磁石27とショート(長さ20mm)の永久磁石28が用いられている。内径側永久磁石30としてロング(長さ30mm)の永久磁石31とショート(長さ20mm)の永久磁石32が用いられている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27の順に並べられている。内径側永久磁石30として左から、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32の順に並べられている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
As shown in FIG. 7, the outer diameter side
図5に示すように、ロータコア21における内径側永久磁石挿入孔25の一方の周方向外側にフラックスバリア34が連続して形成されている。また、ロータコア21における内径側永久磁石挿入孔25の他方の周方向外側にフラックスバリア35が連続して形成されている。フラックスバリア34,35は円弧状をなしている。
As shown in FIG. 5, a
ロータコア21において隣り合う磁極間におけるフラックスバリア34,35に挟まれた領域に軸方向に延びる内径側充填孔としての内径側ダイカスト孔36が形成されている。内径側ダイカスト孔36には非磁性金属としての純アルミ37が充填されている。内径側ダイカスト孔36に充填された純アルミ37により電磁鋼板22が固定されている。内径側ダイカスト孔36において充填される純アルミ37はアルミダイカストによるものである。
In the
ロータコア21におけるフラックスバリア34の周方向外側に離間して軸方向に延びる外径側充填孔としての外径側ダイカスト孔38が形成されている。また、ロータコア21におけるフラックスバリア35の周方向外側に離間して軸方向に延びる外径側充填孔としての外径側ダイカスト孔40が形成されている。外径側ダイカスト孔38には非磁性金属としての純アルミ39が充填されている。外径側ダイカスト孔40には非磁性金属としての純アルミ41が充填されている。外径側ダイカスト孔38,40に充填された純アルミ39,41により電磁鋼板22が固定されている。外径側ダイカスト孔38,40において充填される純アルミ39,41は、アルミダイカストによるものである。
An outer diameter side die casting
ロータコア21における外径側永久磁石挿入孔24の周方向外側にフラックスバリア42,43(図5参照)が連続して形成されている。フラックスバリア42,43は円弧状をなしている。
次に、このように構成した回転電機10の作用を説明する。
回転電機が駆動される場合は、ステータ100のコイル104に電流が供給されてステータ100に回転磁界が発生し、ロータ20に回転磁界が作用する。そして、回転磁界と永久磁石26,30との間の磁気的な吸引力および反発力によりロータ20が回転磁界と同期して回転する。
Next, the operation of the rotary
When the rotary electric machine is driven, a current is supplied to the
電磁鋼板22を積層して構成したロータコア21の線膨張係数と外径側永久磁石26及び内径側永久磁石30の線膨張係数との差に起因して温度変化に伴い電磁鋼板22においては外径側永久磁石26の磁石分割面29の部分及び内径側永久磁石30の磁石分割面33の部分に熱応力が加わりやすい。ここで、外径側永久磁石26の磁石分割面29と、内径側永久磁石30の磁石分割面33とが、軸方向においてずらされている。よって、電磁鋼板22を積層して構成したロータコア21の線膨張係数と外径側永久磁石26及び内径側永久磁石30の線膨張係数との差に起因する温度変化に伴うロータコア21の割れを抑制することができる。
Due to the difference between the linear expansion coefficient of the
また、極数(永久磁石の数)が少ないロータ構造で、永久磁石の横のフラックスバリア部をモールド固着することが困難なロータ構造においても、ロータコアの固定手段として、外径側永久磁石26の磁石分割面29と内径側永久磁石30の磁石分割面33とを軸方向においてずらすとともにダイカスト孔36,38,40に充填された純アルミ37,39,41により電磁鋼板22を固定することにより、安価で、熱応力に対してもロバストなロータ構造を提供することができる。
Further, even in a rotor structure in which the number of poles (the number of permanent magnets) is small and it is difficult to mold-fix the flux barrier portion next to the permanent magnet, the outer diameter side
以下、詳しく説明する。
永久磁石は磁化方向とその直角方向において線膨張係数が異なり、電磁鋼板からなるロータコアとの線膨張係数差により、熱応力が発生し、それによるロータコアの割れが発生する懸念がある。特に、永久磁石の周方向の配設数が少ないとロータコアの割れが発生しやすい。また、永久磁石を熱硬化性樹脂などによりモールド固定して強固に補強するようにすると、モールド固定には永久磁石の周辺部のフラックスバリアが大きい形状の場合、コストアップを招く。一方、永久磁石表面とロータコアの接触面に接着剤を塗布して固定する場合においては、強固なモールド工法とは異なり、線膨張差による熱応力によりコア割れが発生する懸念がある。十分な固着力が得られないと、ロータコアは焼嵌めの応力に負けて電磁鋼板の積層部分で隙間が空いて割れる現象(コア割れ)が発生する可能性があり、このような状態になるとロータコアにシャフトを焼嵌めなどで嵌合した場合においてロータコアが反る現象が発生する。ロータコアが反ると焼嵌め面での締結力が減少することにつながり、シャフトとロータコアの位相ずれが発生し、それにより、シャフトに配設された角度検出器の位相ずれが発生する可能性がある。
The details will be described below.
Permanent magnets have different linear expansion coefficients in the magnetization direction and the direction perpendicular to the magnetization direction, and there is a concern that thermal stress may occur due to the difference in linear expansion coefficient from the rotor core made of an electromagnetic steel plate, which may cause cracking of the rotor core. In particular, if the number of permanent magnets arranged in the circumferential direction is small, the rotor core is likely to crack. Further, if the permanent magnet is molded and fixed with a thermosetting resin or the like to be firmly reinforced, the cost of fixing the permanent magnet will increase if the flux barrier around the permanent magnet is large. On the other hand, when an adhesive is applied to the contact surface between the permanent magnet surface and the rotor core to fix it, there is a concern that core cracking may occur due to thermal stress due to the difference in linear expansion, unlike the strong molding method. If sufficient fixing force is not obtained, the rotor core may lose the stress of shrink fitting and a phenomenon (core cracking) may occur in which a gap is created in the laminated portion of the electrical steel sheet and cracks occur. When the shaft is fitted by shrink fitting, the rotor core warps. Warping of the rotor core leads to a decrease in the fastening force on the shrink fit surface, which causes a phase shift between the shaft and the rotor core, which may cause a phase shift of the angle detector arranged on the shaft. be.
また、ロータコアの断面構造において略凹円弧型二層永久磁石配列であり、焼嵌めによる内部応力により、断面直角方向に反ることで、ロータコアとシャフト50の嵌合締結力が低下するので、この反りを抑制すべく、ロータ端面に剛性のある端板を配設固定する場合、剛性のある端板のコストおよびその固定手段(ネジやカシメなど)により、製造コストが上昇する。
Further, the cross-sectional structure of the rotor core is a substantially concave arc type two-layer permanent magnet arrangement, and the internal stress due to shrink fitting reduces the fitting fastening force between the rotor core and the
本実施形態においては、外径側永久磁石26の磁石分割面29と内径側永久磁石30の磁石分割面33とを軸方向においてずらしている。つまり、永久磁石の分割面と、積層電磁鋼板の分割面が一致する部分で、コア割れが発生する可能性があり、これは電磁鋼板と永久磁石の線膨張差に起因するものであり、熱応力により、永久磁石の分割面でロータコアが割れる現象が発生し得る。本実施形態では内径側と外径側の2層の永久磁石において永久磁石の分割面がずれるように配置することで、コア割れを抑制する。
In the present embodiment, the
また、周方向には4箇所しか永久磁石が配置されていないが、ダイカスト孔36,38,40に充填された純アルミ37,39,41により電磁鋼板22を固定している。永久磁石を熱硬化性樹脂により強固に固定するような経済的コストの大きい手段をとることなく、コア割れを防止するロータ構造を安価に構成することができる。
Further, although permanent magnets are arranged only at four locations in the circumferential direction, the
特に、本実施形態では、誘導モータの製造設備が使用可能な場合において、ダイカストの技術と設備を用いており、アルミダイカストによる固定は、誘導モータを製作している設備をすでに有するような場合において、新規の設備投資を最小限に留め、安価に構成できる構造となる。また、ダイカスト固定することにより、端板および端板固定手段が不要になり、部品費の低減も図ることができる。一般的なアルミダイカストはADC12など強度的に頑強な材料を使用するが、追加設備投資を要することなく安価に構成するために、誘導モータの製造に使用されるものと同一材料である純アルミで構成されている。 In particular, in the present embodiment, when the inductive motor manufacturing equipment can be used, the die casting technology and equipment are used, and the fixing by the aluminum die casting is in the case where the inductive motor manufacturing equipment already has the equipment. , The structure will be able to be constructed at low cost while minimizing new capital investment. Further, by die-casting, the end plate and the end plate fixing means are not required, and the cost of parts can be reduced. A general aluminum die cast uses a strong and robust material such as ADC12, but in order to construct it inexpensively without requiring additional capital investment, it is made of pure aluminum, which is the same material used for manufacturing induction motors. It is configured.
このようにして、内径側永久磁石の分割面と外径側永久磁石の分割面とをずらしてロータコアの割れを防止するとともに、焼嵌め時に円弧状の永久磁石を用いた場合の電磁鋼板の反りを防止できる。また、永久磁石の固定の際にモールド固定すると、そのための設備が必要であるとともに、モールド機が必要となるが、ダイカスト孔を用いることによりモールド固定設備及びモールド機が不要になる。 In this way, the split surface of the inner diameter side permanent magnet and the split surface of the outer diameter side permanent magnet are shifted to prevent cracking of the rotor core, and the warp of the electromagnetic steel sheet when an arcuate permanent magnet is used at the time of shrink fitting. Can be prevented. Further, if the permanent magnet is fixed with a mold, equipment for that purpose is required and a molding machine is required, but the use of the die-cast hole eliminates the need for the mold fixing equipment and the molding machine.
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)コイル104を巻装したステータ100の内周側に円筒状のロータコア21の外周面が対向するように配置された回転電機10のロータ20の構成として、ロータコア21は、電磁鋼板22を積層して構成されている。ロータコア21には、軸方向に延びるとともに径方向外側に配置される外径側永久磁石挿入孔24と、軸方向に延びるとともに外径側永久磁石挿入孔24よりも内径側に配置される内径側永久磁石挿入孔25とが磁極ごとに形成されている。外径側永久磁石挿入孔24に軸方向において分割した外径側永久磁石26が挿入されるとともに内径側永久磁石挿入孔25に軸方向において分割した内径側永久磁石30が挿入されている。外径側永久磁石26の磁石分割面29と、内径側永久磁石30の磁石分割面33とが、軸方向においてずらされている。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) As a configuration of the
よって、外径側永久磁石26の磁石分割面29の部分に加わる熱応力と内径側永久磁石30の磁石分割面33の部分に加わる熱応力とを軸方向においてずらすことができる。従って、外径側永久磁石26の磁石分割面29と、内径側永久磁石30の磁石分割面33とが、軸方向においてずらされているので、電磁鋼板22を積層して構成したロータコア21の線膨張係数と外径側永久磁石26及び内径側永久磁石30の線膨張係数との差に起因する温度変化に伴うロータコア21の割れを抑制することができる。
Therefore, the thermal stress applied to the portion of the
(2)外径側永久磁石26は、外径側永久磁石挿入孔24において軸方向における長さが異なる複数の永久磁石27,28が当接する状態で配置され、内径側永久磁石30は、内径側永久磁石挿入孔25において軸方向における長さが異なる複数の永久磁石31,32が当接する状態で配置されている。特に、本実施形態では永久磁石の長さの種類は2種類であり、種類が多い場合には型も多くなるが、2種類だけでよいので実用的である。
(2) The outer diameter side
(3)ロータコア21における内径側永久磁石挿入孔25の周方向外側にフラックスバリア34,35が連続して形成され、ロータコア21において隣り合う磁極間におけるフラックスバリア34,35に挟まれた領域に軸方向に延びる内径側充填孔としての内径側ダイカスト孔36が形成され、内径側ダイカスト孔36に充填された非磁性金属としての純アルミ37により電磁鋼板22を固定している。この場合、ロータコア21を構成する電磁鋼板22を強固に固定して温度変化に伴うロータコア21の割れを更に抑制することができる。
(3)
(4)ロータコア21におけるフラックスバリア34,35の周方向外側に離間して軸方向に延びる外径側充填孔としての外径側ダイカスト孔38,40が更に形成され、外径側ダイカスト孔38,40に充填された非磁性金属としての純アルミ39,41により電磁鋼板22を固定している。この場合、ロータコア21を構成する電磁鋼板22を強固に固定して温度変化に伴うロータコア21の割れを更に抑制することができる。
(4) Outer diameter side die casting
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 外径側永久磁石挿入孔24及び内径側永久磁石挿入孔25における軸方向の長さが130mmの場合に図7に示す構成とした。これに代わり、外径側永久磁石挿入孔24及び内径側永久磁石挿入孔25における軸方向の長さが60mmの場合に図8(a)に示す構成としたり、同じく軸方向の長さが80mmの場合に図8(b)に示す構成としたり、同じく軸方向の長さが90mmの場合に図8(c)に示す構成としたり、同じく軸方向の長さが100mmの場合に図8(d)に示す構成としてもよい。他にも、同じく軸方向の長さが110mmの場合に図9(a)に示す構成としたり、同じく軸方向の長さが120mmの場合に図9(b)に示す構成としたり、同じく軸方向の長さが140mmの場合に図9(c)に示す構成としてもよい。他にも、同じく軸方向の長さが150mmの場合に図10(a)に示す構成としたり、同じく軸方向の長さが160mmの場合に図10(b)に示す構成としてもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The configuration shown in FIG. 7 was adopted when the axial length of the outer diameter side permanent
図8(a)においては、外径側永久磁石26としてショート(長さ20mm)の永久磁石28を用い、内径側永久磁石30としてロング(長さ30mm)の永久磁石31を用いている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28が順に並べられ、内径側永久磁石30として、左から、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31の順に並べられている。
In FIG. 8A, a short (
このようにして、図8(a)の場合は、外径側永久磁石26は、軸方向における長さが等しい複数の永久磁石28が当接する状態で配置され、内径側永久磁石30は、軸方向における長さが等しく外径側永久磁石26の複数の永久磁石28と長さが異なる複数の永久磁石31が当接する状態で配置されている。
In this way, in the case of FIG. 8A, the outer diameter side
図8(b)においては、外径側永久磁石26としてロング(長さ30mm)の永久磁石27とショート(長さ20mm)の永久磁石28を用い、内径側永久磁石30としてロング(長さ30mm)の永久磁石31とショート(長さ20mm)の永久磁石32を用いている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、ショートの永久磁石28、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27が順に並べられ、内径側永久磁石30として、左から、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ショートの永久磁石32が順に並べられている。
In FIG. 8B, a long (
図8(c)においては、外径側永久磁石26としてロング(長さ30mm)の永久磁石27を用いて、内径側永久磁石30としてロング(長さ30mm)の永久磁石31とショート(長さ20mm)の永久磁石32を用いている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27が順に並べられ、内径側永久磁石30として、左から、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31が順に並べられている。
In FIG. 8C, a long (30 mm long)
このようにして、図8(c)の場合は、外径側永久磁石26と内径側永久磁石30の一方は、軸方向における長さが等しい複数の永久磁石27が当接する状態で配置され、外径側永久磁石26と内径側永久磁石30の他方は、軸方向における長さが異なる複数の永久磁石31,32が当接する状態で配置されている。
In this way, in the case of FIG. 8C, one of the outer diameter side
図8(d)においては、外径側永久磁石26としてショート(長さ20mm)の永久磁石28を用い、内径側永久磁石30としてロング(長さ30mm)の永久磁石31とショート(長さ20mm)の永久磁石32を用いている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28が順に並べられ、内径側永久磁石30として、左から、ロングの永久磁石31、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ロングの永久磁石31が順に並べられている。
In FIG. 8D, a short (
このようにして、図8(d)の場合は、外径側永久磁石26と内径側永久磁石30の一方は、軸方向における長さが等しい複数の永久磁石28が当接する状態で配置され、外径側永久磁石26と内径側永久磁石30の他方は、軸方向における長さが異なる複数の永久磁石31,32が当接する状態で配置されている。
In this way, in the case of FIG. 8D, one of the outer diameter side
図9(a)においては、外径側永久磁石26としてロング(長さ30mm)の永久磁石27とショート(長さ20mm)の永久磁石28を用い、内径側永久磁石30としてロング(長さ30mm)の永久磁石31とショート(長さ20mm)の永久磁石32を用いている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、ショートの永久磁石28、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27が順に並べられ、内径側永久磁石30として、左から、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ショートの永久磁石32が順に並べられている。
In FIG. 9A, a long (
図9(b)においては、外径側永久磁石26としてロング(長さ30mm)の永久磁石27とショート(長さ20mm)の永久磁石28を用い、内径側永久磁石30としてショート(長さ20mm)の永久磁石32を用いている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、ロングの永久磁石27、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ロングの永久磁石27が順に並べられ、内径側永久磁石30として、左から、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32が順に並べられている。
In FIG. 9B, a long (
このようにして、図9(b)の場合は、外径側永久磁石26と内径側永久磁石30の一方は、軸方向における長さが等しい複数の永久磁石32が当接する状態で配置され、外径側永久磁石26と内径側永久磁石30の他方は、軸方向における長さが異なる複数の永久磁石27,28が当接する状態で配置されている。
In this way, in the case of FIG. 9B, one of the outer diameter side
図9(c)においては、外径側永久磁石26としてロング(長さ30mm)の永久磁石27とショート(長さ20mm)の永久磁石28を用い、内径側永久磁石30としてロング(長さ30mm)の永久磁石31とショート(長さ20mm)の永久磁石32を用いている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、ショートの永久磁石28、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27が順に並べられ、内径側永久磁石30として、左から、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ショートの永久磁石32が順に並べられている。
In FIG. 9C, a long (
図10(a)においては、外径側永久磁石26としてロング(長さ30mm)の永久磁石27を用い、内径側永久磁石30としてロング(長さ30mm)の永久磁石31とショート(長さ20mm)の永久磁石32を用いている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27が順に並べられ、内径側永久磁石30として、左から、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ショートの永久磁石32が順に並べられている。
In FIG. 10A, a long (30 mm long)
このようにして、図10(a)の場合は、外径側永久磁石26と内径側永久磁石30の一方は、軸方向における長さが等しい複数の永久磁石27が当接する状態で配置され、外径側永久磁石26と内径側永久磁石30の他方は、軸方向における長さが異なる複数の永久磁石31,32が当接する状態で配置されている。
In this way, in the case of FIG. 10A, one of the outer diameter side
図10(b)においては、外径側永久磁石26としてロング(長さ30mm)の永久磁石27とショート(長さ20mm)の永久磁石28を用い、内径側永久磁石30としてロング(長さ30mm)の永久磁石31とショート(長さ20mm)の永久磁石32を用いている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27、ロングの永久磁石27が順に並べられ、内径側永久磁石30として、左から、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ショートの永久磁石32、ロングの永久磁石31、ロングの永久磁石31、ショートの永久磁石32が順に並べられている。
In FIG. 10B, a long (
なお、図7、図8(a)〜(d)、図9(a)〜(c)、図10(a),(b)においては永久磁石26,30における軸方向における長さの種類は2種類であったが、3種類以上であってもよい。
In FIGS. 7, 8 (a) to 8 (d), FIGS. 9 (a) to 9 (c), and FIGS. 10 (a) and 10 (b), the types of lengths of the
他にも、図10(c)に示すようにしてもよく、外径側永久磁石挿入孔24及び内径側永久磁石挿入孔25における軸方向の長さが123mmである。外径側永久磁石26としてショート(長さ20mm)の永久磁石28を用い、内径側永久磁石30としてショート(長さ20mm)の永久磁石32を用いている。具体的には、外径側永久磁石26として、左から、厚さ3mmの隙間AG1、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28、ショートの永久磁石28が順に並べられ、内径側永久磁石30として、左から、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、ショートの永久磁石32、厚さ3mmの隙間AG2の順に並べられている。
Alternatively, as shown in FIG. 10C, the axial length of the outer diameter side permanent
このようにして、図10(c)の場合は、外径側永久磁石26は、外径側永久磁石挿入孔24において軸方向における長さが等しい複数の永久磁石28が当接するとともに軸方向での一端部に隙間AG1を有する状態で配置され、内径側永久磁石30は、内径側永久磁石挿入孔25において軸方向における長さが等しい複数の永久磁石32が当接するとともに軸方向での他端部に隙間AG2を有する状態で配置されている。
In this way, in the case of FIG. 10C, in the outer diameter side
〇 外径側永久磁石挿入孔及び内径側永久磁石挿入孔における軸方向の長さと、外径側永久磁石及び内径側永久磁石の長さは、上述した図7、図8(a)、図8(b)、図8(c)、図8(d)、図9(a)、図9(b)、図9(c)、図10(a)、図10(b)、図10(c)に限られない。要は、外径側永久磁石の分割面と内径側永久磁石の分割面とが軸方向においてずらされていれば良く、その組み合わせは限定されない。 〇 The axial lengths of the outer diameter side permanent magnet insertion holes and the inner diameter side permanent magnet insertion holes, and the lengths of the outer diameter side permanent magnets and the inner diameter side permanent magnets are shown in FIGS. 7, 8 (a) and 8 above. (B), FIG. 8 (c), FIG. 8 (d), FIG. 9 (a), FIG. 9 (b), FIG. 9 (c), FIG. 10 (a), FIG. 10 (b), FIG. 10 (c). ) Is not limited. The point is that the split surface of the outer diameter side permanent magnet and the split surface of the inner diameter side permanent magnet need to be displaced in the axial direction, and the combination is not limited.
○ 非磁性金属は純アルミであったが、これに限るものではない。非磁性金属として、ADC12などのアルミ合金、他にも、銅などを用いてもよい。また、非磁性金属以外にも樹脂を用いて、樹脂モールドにより構成してもよい。 ○ The non-magnetic metal was pure aluminum, but it is not limited to this. As the non-magnetic metal, an aluminum alloy such as ADC12 or copper may be used. Further, a resin may be used in addition to the non-magnetic metal, and the resin may be molded.
つまり、上述の内径側ダイカスト孔36を樹脂モールド孔とするとともに上述の純アルミ37を樹脂とすることにより、ロータコア21において隣り合う磁極間におけるフラックスバリア34,35に挟まれた領域に軸方向に延びる充填孔が形成され、この充填孔に充填された樹脂により電磁鋼板22が固定された構成とする。また、上述の外径側ダイカスト孔38,40を樹脂モールド孔とするとともに上述の純アルミ39,41を樹脂とすることにより、ロータコア21におけるフラックスバリア34,35の周方向外側に離間して軸方向に延びる充填孔が更に形成され、この充填孔に充填された樹脂により電磁鋼板22が固定された構成とする。
That is, by using the die-
○ ダイカスト孔38,40は無くてもよく、例えば、代わりにフラックスバリアであってもよい。
○ ダイカスト孔36は無くてもよい。
○ The die-cast holes 38 and 40 may be omitted, and for example, a flux barrier may be used instead.
○ The die-
○ 隣り合う磁極における周方向に配置した永久磁石の磁石分割面を軸方向においてずらしてもよい。
○ 極数は4極に限らない。4極より多くても、少なくてもよい。
○ The magnet division surfaces of the permanent magnets arranged in the circumferential direction at the adjacent magnetic poles may be shifted in the axial direction.
○ The number of poles is not limited to 4 poles. It may be more or less than 4 poles.
○ 埋め込む永久磁石は円弧状であったが、V字配置でもよい。
○ 電動機は同期モータ以外でもよく、要は永久磁石埋め込み型の電動機であればよい。
○ The permanent magnets to be embedded were arcuate, but they may be arranged in a V shape.
○ The motor may be other than a synchronous motor, in short, it may be a permanent magnet embedded motor.
10…回転電機、20…ロータ、21…ロータコア、22…電磁鋼板、24…外径側永久磁石挿入孔、25…内径側永久磁石挿入孔、26…外径側永久磁石、27…永久磁石、28…永久磁石、29…分割面、30…内径側永久磁石、31…永久磁石、32…永久磁石、33…分割面、34,35…フラックスバリア、36…内径側ダイカスト孔、37…純アルミ、38…外径側ダイカスト孔、39…純アルミ、40…外径側ダイカスト孔、41…純アルミ、100…ステータ、104…コイル、AG1,SG2…隙間。 10 ... rotary electric machine, 20 ... rotor, 21 ... rotor core, 22 ... electromagnetic steel plate, 24 ... outer diameter side permanent magnet insertion hole, 25 ... inner diameter side permanent magnet insertion hole, 26 ... outer diameter side permanent magnet, 27 ... permanent magnet, 28 ... Permanent magnet, 29 ... Divided surface, 30 ... Inner diameter side permanent magnet, 31 ... Permanent magnet, 32 ... Permanent magnet, 33 ... Divided surface, 34, 35 ... Flux barrier, 36 ... Inner diameter side die cast hole, 37 ... Pure aluminum , 38 ... outer diameter side die cast hole, 39 ... pure aluminum, 40 ... outer diameter side die cast hole, 41 ... pure aluminum, 100 ... stator, 104 ... coil, AG1, SG2 ... gap.
Claims (7)
前記ロータコアは、電磁鋼板を積層して構成され、
前記ロータコアには、軸方向に延びるとともに径方向外側に配置される外径側永久磁石挿入孔と、軸方向に延びるとともに前記外径側永久磁石挿入孔よりも内径側に配置される内径側永久磁石挿入孔とが磁極ごとに形成され、
前記外径側永久磁石挿入孔に軸方向において分割した外径側永久磁石が挿入されるとともに前記内径側永久磁石挿入孔に軸方向において分割した内径側永久磁石が挿入され、
前記外径側永久磁石の磁石分割面と、前記内径側永久磁石の磁石分割面とが、軸方向においてずらされていることを特徴とする回転電機のロータ。 A rotor of a rotary electric machine arranged so that the outer peripheral surfaces of a cylindrical rotor core face each other on the inner peripheral side of a stator wound with a coil.
The rotor core is composed of laminated electromagnetic steel sheets.
The rotor core has an outer diameter side permanent magnet insertion hole that extends in the axial direction and is arranged radially outside, and an inner diameter side permanent that extends in the axial direction and is arranged on the inner diameter side of the outer diameter side permanent magnet insertion hole. A magnet insertion hole is formed for each magnetic pole,
The outer diameter side permanent magnet divided in the axial direction is inserted into the outer diameter side permanent magnet insertion hole, and the inner diameter side permanent magnet divided in the axial direction is inserted into the inner diameter side permanent magnet insertion hole.
A rotor of a rotary electric machine, wherein the magnet dividing surface of the outer diameter side permanent magnet and the magnet dividing surface of the inner diameter side permanent magnet are displaced in the axial direction.
前記内径側永久磁石は、前記内径側永久磁石挿入孔において軸方向における長さが異なる複数の永久磁石が当接する状態で配置されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機のロータ。 The outer diameter side permanent magnet is arranged in a state where a plurality of permanent magnets having different axial lengths are in contact with each other in the outer diameter side permanent magnet insertion hole.
The rotor of a rotary electric machine according to claim 1, wherein the inner diameter side permanent magnets are arranged in a state where a plurality of permanent magnets having different axial lengths are in contact with each other in the inner diameter side permanent magnet insertion holes. ..
前記内径側永久磁石は、前記内径側永久磁石挿入孔において軸方向における長さが等しい複数の永久磁石が当接するとともに軸方向での他端部に隙間を有する状態で配置されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機のロータ。 The outer diameter side permanent magnets are arranged in a state where a plurality of permanent magnets having the same axial length are in contact with each other in the outer diameter side permanent magnet insertion holes and a gap is provided at one end in the axial direction.
The inner diameter side permanent magnet is characterized in that a plurality of permanent magnets having the same axial length are in contact with each other in the inner diameter side permanent magnet insertion hole and are arranged with a gap at the other end in the axial direction. The rotor of the rotary electric machine according to claim 1.
前記内径側永久磁石は、軸方向における長さが等しく前記外径側永久磁石の前記複数の永久磁石と長さが異なる複数の永久磁石が当接する状態で配置されることを特徴とする請求項1に記載の回転電機のロータ。 The outer diameter side permanent magnets are arranged in a state where a plurality of permanent magnets having the same axial length are in contact with each other.
A claim, wherein the inner diameter side permanent magnets are arranged in a state in which a plurality of permanent magnets having the same axial length but different lengths from the plurality of permanent magnets of the outer diameter side permanent magnets are in contact with each other. The rotor of the rotary electric machine according to 1.
前記外径側永久磁石と前記内径側永久磁石の他方は、軸方向における長さが異なる複数の永久磁石が当接する状態で配置されることを特徴とする請求項1に記載の回転電機のロータ。 One of the outer diameter side permanent magnet and the inner diameter side permanent magnet is arranged in a state where a plurality of permanent magnets having the same axial length are in contact with each other.
The rotor of a rotary electric machine according to claim 1, wherein the other of the outer diameter side permanent magnet and the inner diameter side permanent magnet is arranged in a state where a plurality of permanent magnets having different lengths in the axial direction are in contact with each other. ..
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