JP5589662B2 - Split rotor and electric motor - Google Patents
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Description
本発明は、分割型回転子及び電動機に関し、特に、永久磁石を内蔵する回転子として用いて好適なものである。 The present invention relates to a split-type rotor and an electric motor, and is particularly suitable for use as a rotor incorporating a permanent magnet.
従来から、高い効率と高い耐久性とを有するIPM(Interior Permanent Magnet)モータが用いられている。このIPMモータでは、永久磁石を内蔵した回転子を用いている。
本発明者は、このようなIPMモータにおける永久磁石からの漏れ磁束を抑制する技術として、特願2009−37045号に記載されている技術を提案している。この技術では、回転子として、複数の鉄心片を組み合わせて構成される分割型回転子を採用する。この分割型回転子は、相対的に分割型回転子の外周側に配置された複数の外周側鉄心片と、相対的に分割型回転子の回転軸側に配置された回転軸側鉄心片とのそれぞれの間に、分割型回転子の外周方向で間隔を有して2つの永久磁石を配置すると共に、外周側鉄心片と回転軸側鉄心片との間の磁路を遮断するように外周側鉄心片及び回転軸側鉄心片に非磁性体の鉄心片結合部材を嵌め合わせるようにする。
このようにすることにより、永久磁石からの漏れ磁束が発生することを従来よりも抑制することができる。
また、本発明者は、以上のような分割型回転子の外周側鉄心片と回転軸側鉄心片とを結合させるための技術として、特願2010−32816号に記載されている技術を提案している。この技術では、外周側鉄心片に形成された貫通孔に鉄心片結合部材を挿入し、その鉄心片結合部材の両端を、回転子の回転軸方向における両端に配置される端板に固定するようにする。
Conventionally, an IPM (Interior Permanent Magnet) motor having high efficiency and high durability has been used. This IPM motor uses a rotor with a built-in permanent magnet.
The present inventor has proposed a technique described in Japanese Patent Application No. 2009-37045 as a technique for suppressing leakage magnetic flux from a permanent magnet in such an IPM motor. In this technique, a split-type rotor configured by combining a plurality of iron core pieces is employed as the rotor. The split type rotor includes a plurality of outer peripheral side core pieces relatively disposed on the outer peripheral side of the split type rotor, and a rotary shaft side core piece relatively positioned on the rotary shaft side of the split type rotor. The two outer permanent magnets are arranged with a gap in the outer circumferential direction of the split-type rotor, and the outer circumference so as to block the magnetic path between the outer circumferential core piece and the rotating shaft side iron piece. A non-magnetic core piece coupling member is fitted to the side core piece and the rotating shaft side iron piece.
By doing in this way, generation | occurrence | production of the leakage magnetic flux from a permanent magnet can be suppressed rather than before.
Further, the present inventor has proposed a technique described in Japanese Patent Application No. 2010-32816 as a technique for coupling the outer peripheral side core piece and the rotary shaft side core piece of the split rotor as described above. ing. In this technique, an iron core piece coupling member is inserted into a through hole formed in the outer peripheral side iron core piece, and both ends of the iron core piece coupling member are fixed to end plates arranged at both ends in the rotation axis direction of the rotor. To.
ところで、ハイブリッドカーや電気自動車の駆動モータでは、モータの小型化のために、モータの回転数を高くすることが望まれる。また、ハイブリッドカーや電気自動車の急加速時や急減速時には、モータの回転数が急激に変動する。このようにモータの回転数が高くなったり、モータの回転数が急激に変動したりすると、回転子に作用する遠心力が大きくなる。
しかしながら、特願2010−32816号に記載されているように鉄心片結合部材を単に端板に固定するだけでは、外周側鉄心片がガタつく虞がある。鉄心片結合部材と外周側鉄心片の貫通孔との寸法精度により、鉄心片結合部材の径よりも外周側鉄心片の貫通孔の径の方が大きくなることがあるからである。したがって、回転子に作用する遠心力が大きくなると、外周側鉄心片が回転子の外側(分割型回転子の外周面側)に変位することにより、外周側鉄心片が固定子と接触し、モータの回転が停止してしまう虞がある。
By the way, in the drive motor of a hybrid car or an electric vehicle, it is desired to increase the rotational speed of the motor in order to reduce the size of the motor. In addition, when the hybrid vehicle or the electric vehicle is suddenly accelerated or decelerated, the number of rotations of the motor changes rapidly. Thus, when the rotational speed of the motor becomes high or the rotational speed of the motor fluctuates rapidly, the centrifugal force acting on the rotor increases.
However, as described in Japanese Patent Application No. 2010-32816, if the core piece coupling member is simply fixed to the end plate, there is a possibility that the outer peripheral side core piece may rattle. This is because the diameter of the through hole of the outer peripheral side core piece may be larger than the diameter of the core piece connecting member due to the dimensional accuracy of the core piece connecting member and the through hole of the outer peripheral side core piece. Therefore, when the centrifugal force acting on the rotor is increased, the outer peripheral core piece is displaced to the outside of the rotor (the outer peripheral surface side of the split rotor), so that the outer peripheral core piece comes into contact with the stator. May stop rotating.
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、相対的に外周側に配置された外周側鉄心片と、相対的に回転軸側に配置された回転軸側鉄心片とのそれぞれの間に永久磁石を配置する構成の分割型回転子に作用する遠心力により、外周側鉄心片が外側に変位することを確実に防止することができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and includes an outer peripheral side iron core piece relatively disposed on the outer peripheral side, and a rotary shaft side iron core piece relatively disposed on the rotary shaft side. It is an object of the present invention to reliably prevent the outer peripheral side iron core piece from being displaced outwardly by the centrifugal force acting on the split-type rotor having a configuration in which permanent magnets are arranged between the two.
本発明の分割型回転子は、相対的に外周側に配置された外周側鉄心片と、相対的に回転軸側に配置された回転軸側鉄心片と、前記外周側鉄心片と前記回転軸側鉄心片との間において、周方向で間隔を有して配置された複数の永久磁石と、前記回転軸方向における両端に配置された2つの端板と、を有し、前記外周側鉄心片と前記端板に、回転軸方向の貫通孔が形成されている分割型回転子であって、前記貫通孔に挿入される鉄心片結合部材と、前記鉄心片結合部材を固定するに際し、前記鉄心片結合部材の回転軸方向の両端側の部分で、当該鉄心片結合部材に対して前記回転軸に向かう方向の応力を付与する回転軸方向応力付与部材と、を有し、前記永久磁石の、前記分割型回転子における外周側の端面よりも当該外周側の領域における透磁率が、前記外周側鉄心片及び前記回転軸側鉄心片の透磁率よりも低いことを特徴とする。
本発明の電動機は、前記分割型回転子と、内周が前記分割型回転子の外周と間隔を有して相互に対向するように配置された固定子とを有することを特徴とする。
The split-type rotor according to the present invention includes an outer peripheral side iron core piece disposed relatively on the outer peripheral side, a rotary shaft side core piece relatively disposed on the rotary shaft side, the outer peripheral side iron core piece, and the rotary shaft. A plurality of permanent magnets arranged at intervals in the circumferential direction between the side iron core pieces, and two end plates arranged at both ends in the rotation axis direction, and the outer circumference side iron core pieces And a split-type rotor in which a through-hole in the rotation axis direction is formed in the end plate, the iron core piece coupling member inserted into the through hole, and the iron core in fixing the iron core piece coupling member A rotation axis direction stress applying member that applies stress in a direction toward the rotation axis to the iron core piece connection member at both ends of the rotation axis direction of the piece coupling member; and Permeability in the region on the outer peripheral side of the end surface on the outer peripheral side of the split rotor But wherein the lower than the permeability of the outer peripheral side core piece and the rotary shaft side core pieces.
The electric motor of the present invention includes the split-type rotor, and a stator arranged so that an inner periphery thereof is opposed to the outer periphery of the split-type rotor with an interval.
本発明によれば、外周側鉄心片の回転軸方向の貫通孔に挿入される鉄心片結合部材を固定するに際し、鉄心片結合部材の回転軸方向の両端側の部分で、当該鉄心片結合部材に対して回転軸の方向の応力を付与するようにした。したがって、分割型回転子に作用する遠心力により、外周側鉄心片が外側に変位することを確実に防止することができる。 According to the present invention, when fixing the core piece coupling member inserted into the through-hole in the rotation axis direction of the outer peripheral side core piece, the core piece coupling member is located at both ends of the core piece coupling member in the rotation axis direction. A stress in the direction of the rotation axis was applied to the. Therefore, it is possible to reliably prevent the outer peripheral side iron core piece from being displaced outward by the centrifugal force acting on the split rotor.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、分割型回転子の適用例であるIPMモータの回転軸に垂直な方向からIPMモータを切ったときの断面図の一例を示す。また、図2は、IPMモータの回転軸に沿ってIPMモータを切ったときの分割型回転子の断面図の一例を示す。具体的に図2は、図1のA−A´方向から見た分割型回転子の断面図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分の概略だけを示している。
図1及び図2において、IPMモータは、固定子(ステータ)110と、分割型回転子(ロータ)120と、ケース130と、回転軸140と、端板150と、を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows an example of a sectional view when the IPM motor is cut from a direction perpendicular to the rotation axis of the IPM motor, which is an application example of the split rotor. FIG. 2 shows an example of a sectional view of the split rotor when the IPM motor is cut along the rotation axis of the IPM motor. Specifically, FIG. 2 is a cross-sectional view of the split rotor viewed from the AA ′ direction of FIG. In each figure, only the outline of the necessary part is shown for convenience of explanation.
1 and 2, the IPM motor has a stator (stator) 110, a split rotor (rotor) 120, a
固定子110は、周方向に延在するヨークと、ヨークの内周側から軸心方向に延在する複数のティースとを有している。複数のティースは、周方向において略等間隔で設けられている(図1に示す例では、12個のティースが設けられている)。尚、ティースには、図示しない巻線が巻き回されている。
ケース130は、焼き嵌め等が行われることにより、固定子110の周囲(外周)から固定子110に密接して、固定子110を固定する。ケース130は、例えば、鉄等の磁性体あるいはアルミニウム等の非磁性体により構成される。
When the
分割型回転子120は、外周側鉄心片121a〜121dと、回転軸側鉄心片122と、鉄心片結合部材123a〜123dと、永久磁石124a〜124hと、回転軸方向応力付与部材125a〜125d等と、絶縁部材126a〜126d等と、を有し、これらを組み合わせることにより形成される。
永久磁石124a〜124hは、直方体形状を有している。図1に示すように、永久磁石124a〜124hは、分割型回転子120の周方向において、相互に間隔を有して配設されている。また、永久磁石124a〜124hにおける、分割型回転子120の周方向における両端面のうち、一端面が相対的に分割型回転子120の外周側に位置し、他端面が相対的に分割型回転子120の回転軸側に位置するようにする。このとき、分割型回転子120の周方向において、相対的に分割型回転子120の外周側に位置している端面同士が、回転軸側鉄心片122を介して相互に間隔を有して隣接し、相対的に分割型回転子120の回転軸側に位置している端面同士が相互に間隔を有して隣接するように、それぞれの永久磁石124a〜124hが、分割型回転子120の周方向において、相互に間隔を有して配置されるようにする。
The split-
The
このようにして配設されている永久磁石124a〜124hのうち、相対的に分割型回転子120の回転軸側に位置している端面同士が相互に間隔を有して隣接している2つの永久磁石(例えば永久磁石124a、124b)により分割型回転子120の1つのポール(極)を形成するようにしている。そして、分割型回転子120の周方向において、異なる極が交互に存在するようにしている。
尚、以下の説明において、外周、回転軸と称した場合には、特に断らない限り、それぞれ分割型回転子11の外周、回転軸を示すものとする。
Of the
In the following description, the outer circumference and the rotation axis are respectively referred to as the outer circumference and the rotation axis of the split rotor 11 unless otherwise specified.
外周側鉄心片121a〜121dは、相対的に分割型回転子120の外周側に配置される鉄心片である。図1に示すように、本実施形態では、分割型回転子120の極毎に外周側鉄心片121a〜121dが個別に設けられている。
図3は、外周側鉄心片121aの構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図3(a)は、図1に示した方向(回転軸140に沿った方向)から見た外周側鉄心片121aの外観図であり、図3(b)は、図3(a)のA−A´方向から見た外周側鉄心片121aの断面図である。尚、外周側鉄心片121a以外の外周側鉄心片121b〜121dは、外周側鉄心片121aと同じ構成を有するので、それらの図示及び説明を省略する。
The outer peripheral
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the outer peripheral
外周側鉄心片121aは、図3(a)に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図3(b)に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。ただし、電磁鋼板以外の磁性体板を用いて外周側鉄心片121aを形成するようにしてもよい。
図3に示すように、外周側鉄心片121aの周方向における中央の回転軸側の領域(外周側鉄心片121aの外周側よりも回転軸側に近い領域であって、出来るだけ回転軸側に近い領域)には、後述する鉄心片結合部材123aを挿入するための貫通孔127が形成されている。
The outer peripheral
As shown in FIG. 3, the central rotating shaft side region in the circumferential direction of the outer peripheral
回転軸側鉄心片122は、相対的に分割型回転子120の回転軸側に配置される鉄心片である。図1に示すように、本実施形態では、単一の回転軸側鉄心片122が設けられている。
図4は、回転軸側鉄心片122の構成の一例を示す図である。具体的に説明すると、図4(a)は、図1に示した方向(回転軸140に沿った方向)から見た回転軸側鉄心片122の外観図であり、図4(b)は、図4(a)のA−A´方向から見た回転軸側鉄心片122の断面図である。
図4に示すように、回転軸側鉄心片122の中心の領域には、回転軸140を挿入するための貫通孔128が形成されている。
回転軸側鉄心片122は、図4(a)に示すような形に打ち抜かれた複数の電磁鋼板を図4(b)に示すように、その厚み方向に積み重ねることにより形成される。
そして、図1に示すように、本実施形態では、外周側鉄心片121a〜121dの外周方向の端面と、回転軸側鉄心片122の外周方向の端面のうち、永久磁石124a〜124hよりも外周側に突出した端面と、の間に隙間129a〜129hができるように、外周側鉄心片121a〜121d、回転軸側鉄心片122、及び永久磁石124a〜124hを構成している。本実施形態では、このようにすることによって、永久磁石124a〜124hの外周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域に隙間129a〜129hができるようにしている。よって、当該外周側の領域(隙間129a〜129h)の透磁率は、外周側鉄心片121及び回転軸側鉄心片122の透磁率よりも低くなる。
The rotating shaft side
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the rotating shaft side
As shown in FIG. 4, a through
The rotating shaft side
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the outer periphery of the outer peripheral
尚、本実施形態では、複数の電磁鋼板を積み重ねることにより回転軸側鉄心片122を形成するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、図4に示したものと同じ外形を有する磁性体(鉄等)を用いて回転軸側鉄心片を一体で形成するようにしてもよい。分割型回転子120の回転軸側には、直流の磁束は発生するが高周波の磁束が発生しないため、このようにしても分割型回転子120の性能に大きな影響を与えないからである。
In the present embodiment, the rotary shaft side
鉄心片結合部材123a〜123dの(加工前の)形状は、図3に示した貫通孔127aに合わせた形状(円柱形状)であり、外周側鉄心片121a〜121dに形成されている貫通孔127aに挿入される。
本実施形態では、鉄心片結合部材123a〜123dを磁性体により(一体で)形成するようにしている。ただし、鉄心片結合部材123を非磁性体(又は外周側鉄心片121及び回転軸側鉄心片122よりも透磁率が低い磁性体)で形成するようにしてもよい。
The shape of the core
In the present embodiment, the core
前述したように、貫通孔127aは、外周側鉄心片121aの回転軸側(外周側鉄心片121aの外周面から遠い位置)に形成されている。したがって、鉄心片結合部材123、端板150、外周側鉄心片121により閉回路(電気回路)が構成されるようにしても、固定子110からの交流磁界が、この閉回路に錯交することによる誘導起電力(誘導電流)の発生を低減できる。
また、鉄心片結合部材123は、分割型回転子120の回転により発生する遠心力によって変形しない強度を有している。
As described above, the through
Further, the core piece coupling member 123 has a strength that does not deform due to the centrifugal force generated by the rotation of the
端板150a、150bは、非磁性体(又は透磁率の低い磁性体)で形成される。ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、永久磁石124a〜124hに近い領域だけを非磁性体とし、その他の領域を磁性体とする端板を採用してもよい。本実施形態では、図2に示すように、端板150a、150bには、回転軸140の方向に貫通する貫通孔151が形成されている。この貫通孔151は、外周側鉄心片121a〜121dに形成されている貫通孔127と略同じ大きさを有している。鉄心片結合部材123は、外周側鉄心片121a〜121dに形成されている貫通孔127と、端板150a、150bに形成されている貫通孔151、152とを合わせた状態で当該貫通孔127、151、152に挿入される。本実施形態では、図2に示すように、当該貫通孔127、151、152に挿入された鉄心片結合部材123の両端面と、端板150a、150bの表面とが略面一になるようにしている。また、端板150a、150bには、端板150a、150bの側面と、端板150a、150bの貫通孔151、152とを繋ぐ螺子孔が形成されている。この螺子孔に合計8個の金属製の螺子が回転軸方向応力付与部材125a〜125dとして個別に挿入される(螺子止めされる)。尚、図2では表記の都合上、これらの螺子と螺子孔の部分も直線で表している。このとき、回転軸方向応力付与部材125a〜125d(螺子)の先端面と鉄心片結合部材123a、123cとの間に絶縁部材126a〜126dが配置される。渦電流の影響により分割型回転子120が絶縁不良を起こすことをより確実に防止するためである。図2に示すように、本実施形態では、螺子孔に挿入された回転軸方向応力付与部材125a〜125dの露出面は、端板150a、150bの側面と略面一になるようにしている。また、回転軸方向応力付与部材125a〜125dは、分割型回転子120の回転により発生する遠心力によって変形しない強度を有している。
尚、図2では、鉄心片結合部材123a、123cを固定する様子を示しているが、鉄心片結合部材123b、123dについても、鉄心片結合部材123a、123cと同じようにして固定される。
The
FIG. 2 shows a state in which the iron core
以上のように本実施形態では、相対的に分割型回転子120の外周側に位置する外周側鉄心片121a〜121dと、相対的に分割型回転子120の回転軸側に位置する回転軸側鉄心片122とに回転子の鉄心を分割し、それら外周側鉄心片121a〜121dに形成された貫通孔127と、端板150a、150bに形成された貫通孔151、152と、に鉄心片結合部材123a〜123dを挿入する。そして、鉄心片結合部材123a〜123dの両端側を固定するために、端板150a、150bの側面と、当該端板150a、150bの貫通孔151とを分割型回転子110の径方向に沿って繋ぐ螺子孔に、螺子形状の回転軸方向応力付与部材125を挿入する。したがって、鉄心片結合部材123a、123cを端板150a、150bに固定する際に、回転軸方向応力付与部材125a〜125dから、鉄心片結合部材123a、123cに対して回転軸140の方向(図2に示す矢印の方向)に応力を与えることができる。したがって、鉄心片結合部材123a〜123dの固定力を、分割型回転子110が回転することにより発生する遠心力と反対方向に作用させることができる。よって、分割型回転子110に作用する遠心力により、外周側鉄心片121a〜121dが外側に変位することを従来よりも確実に防止することができる。尚、回転軸140の方向の応力の大きさが分割型回転子120の遠心力に対抗できる大きさになるようにすることは勿論である。
As described above, in the present embodiment, the outer peripheral side
また、永久磁石124a〜124hの周方向における端面のうち、相対的に外周側に位置している端面よりも外周側の領域に隙間129a〜129hができるようにしたので、当該外周側の領域を介して、永久磁石124a〜124dの外周側の端面と回転軸側の端面との間で漏れ磁束が生じることを従来よりも抑制することができ、この漏れ磁束によって鉄心が飽和することを従来よりも抑制することができる。したがって、固定子110等で発生した磁束が永久磁石124a〜124dに進入することを可及的に防止することができ、永久磁石124a〜124dの温度が上昇し、永久磁石124a〜124dの磁石としての機能が低下してしまうことを従来よりも抑制することができる。これにより、例えば、永久磁石124a〜124dとして、耐熱性を高めたネオジウム−鉄−ボロン(Ne−Fe−B)のような特定の材料を用いなくてもよくなる。
Further, among the end surfaces in the circumferential direction of the
また、永久磁石124a〜124dの外周側の端面と回転軸側の端面との間で漏れ磁束が生じることを従来よりも抑制することができるようにしたことにより、永久磁石124a〜124dから固定子110の方向に伝わる磁束を増加させることもでき、IMPモータのトルクが低下することを抑制することができる。
以上のように、本実施形態では、従来よりも高性能且つ高強度のIPMモータを容易に形成することができる。
In addition, it is possible to suppress the occurrence of leakage magnetic flux between the end face on the outer peripheral side of the
As described above, in this embodiment, an IPM motor with higher performance and higher strength than the conventional one can be easily formed.
尚、本実施形態では、鉄心片結合部材123a〜123dを回転軸方向応力付与部材125だけで固定するようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、回転軸方向応力付与部材125に加えて、ハトメ等を使用して、鉄心片結合部材123a〜123dの一端と他端(回転軸140の方向の両端)を、それぞれ端板150a、150bに固定してもよい。
また、本実施形態では、鉄心片結合部材123a〜123dを、1つの外周側鉄心片121a〜121dに対して1つずつ設けた場合を例に挙げて示したが、鉄心片結合部材123を1つの外周側鉄心片121a〜121dに対して複数個ずつ設けるようにしてもよい。また、鉄心片結合部材123の横断面の形状は円に限定されるものではない。また、絶縁部材126の代わりに鉄心片結合部材123の先端に絶縁処理を施してもよい。
In this embodiment, the core
Moreover, in this embodiment, although the case where the iron core
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。前述した第1の実施形態では、螺子形状の回転軸方向応力付与部材125を個別にねじ孔に挿入して、鉄心片結合部材123a〜123dを固定するようにして、鉄心片結合部材123a〜123dに回転軸140の方向の応力を与えるようにした。これに対し、本実施形態では、楔形状の回転軸方向応力付与部材125を用いて鉄心片結合部材に回転軸140の方向の応力を与えるようにする。このように本実施形態と前述した第1の実施形態とは、鉄心片結合部材に回転軸140の方向の応力を与えるようにするための構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図4に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the core
本実施形態の分割型回転子220と、前述した第1の実施形態の分割型回転子120とでは、外周側鉄心片121a〜121dと、回転軸側鉄心片122と、鉄心片結合部材123a〜123dと、永久磁石124a〜124hの構成は同じである。
よって、本実施形態の分割型回転子の適用例であるIPMモータの回転軸に垂直な方向からIPMモータを切ったときの断面図の一例は、図1に示したものと同じになる。一方、IPMモータの回転軸に沿ってIPMモータを切ったときの分割型回転子の断面図の一例は、図5のようになる。図5は、第1の実施形態で説明した図2に対応する図である。
In the
Therefore, an example of a cross-sectional view when the IPM motor is cut from a direction perpendicular to the rotation axis of the IPM motor, which is an application example of the split rotor according to the present embodiment, is the same as that shown in FIG. On the other hand, FIG. 5 shows an example of a sectional view of the split rotor when the IPM motor is cut along the rotation axis of the IPM motor. FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 2 described in the first embodiment.
図5において、端板250は、第1の実施形態の端板150と同様に、非磁性体(又は透磁率の低い磁性体)で形成される。ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、永久磁石124a〜124hに近い領域だけを非磁性体とし、その他の領域を磁性体とする端板を採用してもよい。
図6は、IPMモータの回転軸に垂直な方向から端板250aを切ったときの断面図である。すなわち、図6は、図5のA−A´方向から見た端板250aの断面図である。具体的に図6(a)は、回転軸方向応力付与部材225が挿入される前の様子を示し、図6(b)は、回転軸方向応力付与部材225が挿入された後の様子を示す。尚、端板250bも端板250aと同じ構成であるので、ここでは、その図示及び説明を省略する。
In FIG. 5, the end plate 250 is formed of a non-magnetic material (or a magnetic material with low magnetic permeability), similarly to the end plate 150 of the first embodiment. However, it is not always necessary to do this, and an end plate having only a region close to the
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
本実施形態では、図6(a)に示すように、端板250aには、その側面から、径方向(分割型回転子220の回転半径の方向)に対して斜め方向に孔251a〜251dが形成されている。この孔251a〜251dは、鉄心片結合部材123a〜123dが挿入される回転軸方向の貫通孔252(図5を参照)の外周側の領域と繋がっている。したがって、この貫通孔252に鉄心片結合部材123a〜123dが挿入されると、図6(a)に示すように、鉄心片結合部材123a〜123dの外周側部分が孔251a〜251dに露出する(孔251a〜251dの内側に張り出す)。
図7は、回転軸方向応力付与部材225aの構成の一例を示す図である。具体的に図7(a)は、回転軸方向応力付与部材225aをその上方から見た図であり、図7(b)は、図7(a)のA−A´方向から見た断面図であり、図7(c)は、図7(a)のB−B´方向から見た断面図である。尚、その他の回転軸方向応力付与部材225も回転軸方向応力付与部材225aと同じ構成を有しているので、その図示及び説明を省略する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6 (a), the
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of the rotational axis direction
図7に示すように、回転軸方向応力付与部材225は、楔形状(水平方向の断面が同一の台形)のものである。
図6(b)に示すように、孔251a〜251dに対して、図7に示すような合計8個の楔形状の回転軸方向応力付与部材225a、225c、225e、225fが、その幅狭側を先端側にして個別に挿入される。回転軸方向応力付与部材225a、225c、225e、225fの回転軸140側の側面の一部は、鉄心片結合部材123a〜123dの外周側部分と接触し、且つ、回転軸方向応力付与部材225a、225c、225e、225fの外周側の側面の少なくとも一部は、孔251a〜251dの外周側の側面と接触している。また、孔251a〜251dに挿入された回転軸方向応力付与部材225a、225c、225e、225fの基端面が、端板250aの外周面よりも突出しないようにする。
As shown in FIG. 7, the rotational axis direction stress applying member 225 has a wedge shape (a trapezoid having the same horizontal cross section).
As shown in FIG. 6B, a total of eight wedge-shaped rotational axis direction
以上のようにして、回転軸方向応力付与部材225a、225c、225e、225fを孔251a〜251dに挿入することによって、鉄心片結合部材123a〜123dを固定する際に、回転軸方向応力付与部材225から鉄心片結合部材123a〜123dに対して、回転軸140の方向に応力を与えることができる。この応力の大きさが分割型回転子220の遠心力に対抗できる大きさになるようにすることは勿論である。また、回転軸方向応力付与部材225から鉄心片結合部材123a〜123dに対して、回転軸140の方向に応力を与えることができるように、孔251a〜251dの向き及び回転軸方向応力付与部材225の形状を決定する必要があることも勿論である。
As described above, when the core
また、回転軸方向応力付与部材225の材質は、分割型回転子220が回転しても、以上のようにして鉄心片結合部材123a〜123dを固定することができる(変形しない程度の)強度を有していれば、どのようなものであっても良い。ただし、回転軸方向応力付与部材225を導体で構成する場合には、回転軸方向応力付与部材225と鉄心片結合部材123a〜123dとの間を電気的に絶縁することが好ましい。渦電流の影響により分割型回転子220が絶縁不良を起こすことをより確実に防止するためである。
Further, the material of the rotational axis direction stress applying member 225 has such a strength that the core
以上のように本実施形態では、端板250a、250bの回転軸方向の貫通孔252に挿入された鉄心片結合部材123a〜123dの外周側部分が露出するように、端板250a、250bの側面から径方向に対して斜めの方向に形成された孔251a〜251dに、楔形状の回転軸方向応力付与部材225a、225c、225e、225fを挿入することによって、鉄心片結合部材123a〜123dの両端側を、端板250a、250bに固定するようにした。したがって、本実施形態のようにしても、第1の実施形態で説明したのと同じ効果を奏する。
尚、本実施形態では、楔形状の回転軸方向応力付与部材225として、水平方向の断面が同一の台形のものを例に挙げて説明した。しかしながら、回転軸方向応力付与部材225は、楔形状(先端側にいくに従って幅狭になる形状)になっていれば、どのような形状であってもよい。例えば、水平方向の断面が同一の三角形のものを楔形状の回転軸方向応力付与部材225として採用するようにしてもよい。
また、本実施形態でも、第1の実施形態で説明した変形例を採用することができる。
As described above, in the present embodiment, the side surfaces of the
In the present embodiment, the wedge-shaped rotational axis direction stress applying member 225 has been described as an example of a trapezoid having the same horizontal cross section. However, the rotational axis direction stress applying member 225 may have any shape as long as it has a wedge shape (a shape that becomes narrower toward the tip side). For example, a triangular member having the same horizontal cross section may be adopted as the wedge-shaped rotational axis direction stress applying member 225.
Also in the present embodiment, the modification described in the first embodiment can be employed.
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。前述した第1、第2の実施形態では、端板150、250に孔を形成し、その孔に回転軸方向応力付与部材125、225を挿入することによって、鉄心片結合部材123を固定する際に、鉄心片結合部材123に対して回転軸140の方向の応力を与えた。これに対し、本実施形態では、端板の回転軸方向の外側端面に取り付けられた回転軸方向応力付与部材によって、鉄心片結合部材123を固定する際に、鉄心片結合部材123に対して回転軸140の方向に応力を与えるようにする。このように本実施形態と前述した第1、第2の実施形態とは、鉄心片結合部材に回転軸140の方向の応力を与えるようにするための構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第1、第2の実施形態と同一の部分については、図1〜図7に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments described above, when the core piece coupling member 123 is fixed by forming holes in the end plates 150 and 250 and inserting the rotational axis direction stress applying members 125 and 225 into the holes, respectively. In addition, a stress in the direction of the
本実施形態の分割型回転子320と、前述した第1、第2の実施形態の分割型回転子120、220とでは、外周側鉄心片121a〜121dと、回転軸側鉄心片122と、永久磁石124a〜124hの構成は同じである。また、本実施形態の分割型回転子323a〜323dと、前述した第1、第2の実施形態の鉄心片結合部材123a〜123dとでは、図2、図5、図8に示すように、両端部の凹部の有無が異なるだけである。
よって、本実施形態の分割型回転子の適用例であるIPMモータの回転軸に垂直な方向からIPMモータを切ったときの断面図の一例は、図1に示したものと同じになる。一方、IPMモータの回転軸に沿ってIPMモータを切ったときの分割型回転子の断面図の一例は、図8のようになる。図8は、第1の実施形態で説明した図2及び第2の実施形態で説明した図5に対応する図である。
In the
Therefore, an example of a cross-sectional view when the IPM motor is cut from a direction perpendicular to the rotation axis of the IPM motor, which is an application example of the split rotor according to the present embodiment, is the same as that shown in FIG. On the other hand, FIG. 8 shows an example of a sectional view of the split rotor when the IPM motor is cut along the rotation axis of the IPM motor. FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 2 described in the first embodiment and FIG. 5 described in the second embodiment.
図8において、端板350a、350bは、第1、第2の実施形態の端板150、250と同様に、非磁性体(又は透磁率の低い磁性体)で形成される。ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、永久磁石124a〜124hに近い領域だけを非磁性体とし、その他の領域を磁性体とする端板を採用してもよい。
図9は、IPMモータの回転軸に垂直な方向から端板350aを切ったときの断面図である。すなわち、図9は、図8のA−A´方向から見た端板350aの断面図である。具体的に説明すると、図9(a)は、端板350aに取り付けた後、回転軸方向応力付与部材325aを回転させる前の様子を示し、図9(b)は、回転軸方向応力付与部材325aを回転させた後の様子を示す。また、図9(c)は、回転軸方向応力付与部材325aに形成される孔901の形状の一例を示す。尚、端板350b、回転軸方向応力付与部材325bは、それぞれ端板350a、回転軸方向応力付与部材325aと同じ構成であるので、ここでは、それらの図示及び説明を省略する。
In FIG. 8, the
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
図8に示すように、端板350aの上面(回転軸140方向の外側端面)と、回転軸方向応力付与部材325aの上面(回転軸140方向の外側端面)とが略面一になると共に、端板350aの側面と、回転軸方向応力付与部材325aの側面とが略面一になるように、端板350aの上面外周側は、回転軸方向応力付与部材325aの形状に合わせて凹んでいる。
As shown in FIG. 8, the upper surface of the
図8及び図9に示すように、回転軸方向応力付与部材325aは、中空円筒形状(リング形状)を有する。回転軸方向応力付与部材325aには、回転軸140方向の貫通孔901a〜901dが、回転軸方向応力付与部材325aの周方向で略等間隔を有して形成されている。貫通孔901の数は、鉄心片結合部材323の数と同数となる。本実施形態では、鉄心片結合部材323の数は4つであるので、貫通孔901の数も4つとなる。
図9(c)に示すように、貫通孔901aは、周方向における一端が相対的に回転軸140側に位置し、他端が相対的に外周側に位置するように周方向に対して傾斜している。また、貫通孔901aの周方向における他端部(相対的に外周側に位置する端部)の幅W1は、この貫通孔901aに挿入される鉄心片結合部材323aの横断面の直径よりも少し大きい。一方、貫通孔901aの周方向における一端部(相対的に回転軸140側に位置する端部)の幅W2は、鉄心片結合部材323aの横断面の直径と略同じである。このように、貫通孔901aの幅Wは、他端側から一端側に向けて徐々に幅狭になっている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the rotational axis direction
As shown in FIG. 9C, the through-
鉄心片結合部材323a〜323dが、それぞれ貫通孔901a〜901dの他端部に位置するように、端板350aの上面外周側の凹んでいる領域に、回転軸方向応力付与部材325aを取り付ける。その後、回転軸方向応力付与部材325aを図9の紙面に向かって反時計回りの方向に回転させ、鉄心片結合部材323a〜323dを、それぞれ貫通孔901a〜901dの一端部に位置させる(図9(b)を参照)。
以上のようにすることによって、鉄心片結合部材323a〜323dを固定する際に、回転軸方向応力付与部材325aから鉄心片結合部材323a〜323dに対して、回転軸140の方向に応力を与えることができる。この応力の大きさが分割型回転子320の遠心力に対抗できる大きさになるようにすることは勿論である。また、回転軸方向応力付与部材325aから鉄心片結合部材323a〜323dに対して、回転軸140の方向に応力を与えることができるように、貫通孔901a〜901dの形状を決定する必要があることも勿論である。
The rotational axis direction
As described above, when the core
また、回転軸方向応力付与部材325a、325bを固定するために、本実施形態では、図8に示すように、鉄心片結合部材323a〜323dの側面のうち、回転軸方向応力付与部材325a、325bと接する領域の一部に凹部を形成しておく。一方、回転軸方向応力付与部材325a、325bの孔901a〜901dの周面のうち、鉄心片結合部材323a〜323dに形成されている凹部に対応する位置に、当該凹部に合う凸部を形成しておく。前述したようにして鉄心片結合部材323a〜323dを回転させた際に、これらの凹部と凸部とが合わさることにより、回転軸方向応力付与部材325a、325bが分割型固定子320に固定される。尚、回転軸方向応力付与部材325a、325bと分割型固定子320とを固定する方法は、このような方法に限定されるものではない。また、このような凹部を形成すること以外の鉄心片結合部材323a〜323dの構成は、第1、第2の実施形態で説明したものと同じである。
Further, in order to fix the rotational axis direction
また、回転軸方向応力付与部材325の材質は、分割型回転子320が回転しても、以上のようにして鉄心片結合部材323a〜323dを固定することができ、且つ、回転軸方向応力付与部材325を分割型回転子320に固定することができる(変形しない程度の)強度を有していれば、どのようなものであっても良い。ただし、回転軸方向応力付与部材325を導体で構成する場合には、回転軸方向応力付与部材325a、325bと鉄心片結合部材323a〜323dとの間を電気的に絶縁することが好ましい。渦電流の影響により分割型回転子320が絶縁不良を起こすことをより確実に防止するためである。
Further, the material of the rotational axis direction stress applying member 325 can fix the core
以上のように本実施形態では、鉄心片結合部材323a〜323dの両端側を、端板350a、350bに固定するに際し、リング形状の回転軸方向応力付与部材325a、325dに形成されている貫通孔901a〜901bの相対的に外周側に位置する他端部に鉄心片結合部材323a〜323dを挿入しておく。そして、回転軸方向応力付与部材325a、325dを回転させ、回転軸方向応力付与部材325a、325bに形成されている貫通孔901a〜901bの相対的に回転軸140側に位置する一端部に鉄心片結合部材323a〜323dを位置させる。貫通孔901a〜901bの他端部の幅は、鉄心片結合部材323a〜323dの横断面の直径(大きさ)よりも大きく、一端部の幅は、鉄心片結合部材323a〜323dの横断面の直径(大きさ)と略同じになっている。よって、このように回転軸方向応力付与部材325a、325dを回転させると、回転軸方向応力付与部材325a、325bから、鉄心片結合部材323a〜323dに対して回転軸140の方向(図9(b)に示す矢印の方向)の応力を与えることができ、第1の実施形態で説明したのと同じ効果を奏する。
As described above, in the present embodiment, when fixing both end sides of the core
尚、本実施形態では、貫通孔901a〜901dの他端(図9(c)の紙面に向かって左側)が相対的に外周側に位置し、一端(図9(c)の紙面に向かって右側)が回転軸140側に位置するようにした。しかしながら、貫通孔901a〜901dの他端(図9(c)の紙面に向かって左側)が相対的に回転軸140側に位置し、一端(図9(c)の紙面に向かって右側)が外周側に位置するようにしてもよい。ただし、このようにした場合には、図9に向かって時計回りの方向に回転軸方向応力付与部材325a、325bを回転させる。すなわち、鉄心片結合部材323a〜323dを、貫通孔901a〜901dの相対的に外周側の端部に位置させた状態で回転軸方向応力付与部材325a、325bを回転させ、鉄心片結合部材323a〜323dを、貫通孔901a〜901dの相対的に回転軸140側の端部に位置させるようにする。
In the present embodiment, the other ends of the through
また、本実施形態では、回転軸方向応力付与部材325a、325bを回転させるようにしたが、分割型回転子320の本体側を回転させるようにしてもよい。すなわち、回転軸方向応力付与部材325a、325bを分割型回転子320の本体に対して相対的に回転させるようにしていればよい。
また、本実施形態でも、第1の実施形態で説明した変形例を採用することができる。
Further, in the present embodiment, the rotation axis direction
Also in the present embodiment, the modification described in the first embodiment can be employed.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態では、焼き嵌めを利用して、鉄心片結合部材123に対して回転軸140の方向に応力を与えるようにする。このように本実施形態と前述した第1〜第3の実施形態とは、鉄心片結合部材に回転軸140の方向の応力を与えるようにするための構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第1〜第3の実施形態と同一の部分については、図1〜図9に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, stress is applied to the core piece coupling member 123 in the direction of the
本実施形態の分割型回転子420と、前述した第1の実施形態の分割型回転子120とでは、外周側鉄心片121a〜121dと、回転軸側鉄心片122と、永久磁石124a〜124hの構成は同じである。
また、第1の実施形態の鉄心片結合部材123a〜123dは、その取り付け後に、その先端面が、端板150a、150bの上面(回転軸140方向の外側の端面)と略面一となる長さを有している。これに対し、本実施形態の鉄心片結合部材423a〜423dは、その取り付け後に、その先端面が、端板450a、450bの上面よりも突出する長さを有している(図10を参照)。このように、本実施形態の鉄心片結合部材423a〜423dと、第1の実施形態の鉄心片結合部材123a〜123dは、長さのみが異なる。
In the split-
In addition, the iron core
また、第1の実施形態の端板150a、150bには、回転軸方向応力付与部材125を挿入するための孔が形成されているが、本実施形態の端板450a、450bには、このような孔は形成されない。このように本実施形態の端板450a、450bと、第1の実施形態の端板150a、150bは、この孔の有無のみが異なる。
よって、本実施形態の分割型回転子の適用例であるIPMモータの回転軸に垂直な方向からIPMモータを切ったときの断面図の一例は、図1に示したものと同じになる。一方、IPMモータの回転軸に沿ってIPMモータを切ったときの分割型回転子の断面図の一例は、105のようになる。図10は、第1、第2、第3の実施形態で説明した図2、図5、図8に対応する図である。
Further, the
Therefore, an example of a cross-sectional view when the IPM motor is cut from a direction perpendicular to the rotation axis of the IPM motor, which is an application example of the split rotor according to the present embodiment, is the same as that shown in FIG. On the other hand, an example of a sectional view of the split rotor when the IPM motor is cut along the rotation axis of the IPM motor is as shown in 105. FIG. 10 is a diagram corresponding to FIGS. 2, 5, and 8 described in the first, second, and third embodiments.
図10に示すように、本実施形態では、中空円筒形状(リング形状)の回転軸方向応力付与部材425a、425bを用いるようにしている。回転軸方向応力付与部材425a、425bは、(取り付け後の)鉄心片結合部材423a〜423dの端板450a、450bからの突出高さと略同じ高さを有する。また、回転軸方向応力付与部材425a、425bの内径は、回転軸140の中心から鉄心片結合部材423a〜423dの外周側の側端までの最短距離と略同じ長さである。一方、回転軸方向応力付与部材425a、425bの外径は、分割型回転子420の外径と略同じであり、回転軸方向応力付与部材425a、425bの側面と端板450a、450bの側面とが略面一になるようにしている。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, hollow cylindrical (ring-shaped) rotational axis direction
回転軸方向応力付与部材425a、425bは、焼き嵌めを利用して端板450a、450bの上面に取り付けられる。すなわち、回転軸方向応力付与部材425a、425bは、予め昇温して膨張した状態で、その内周面と鉄心片結合部材423a〜423dの外周側とが相互に対向するように、端板450a、450bの上面に取り付けられる。その後、回転軸方向応力付与部材425a、425bの温度が低下して回転軸方向応力付与部材425a、425bが収縮すると、その内周面の一部が鉄心片結合部材423a〜423dの外周面と密着するようにする。これにより、鉄心片結合部材423a〜423dを鉄心片結合部材423a〜423dに固定する際に、回転軸方向応力付与部材425a、425bから鉄心片結合部材423a〜423dに対して、回転軸140の方向の応力を与えることができる。この応力の大きさが分割型回転子420の遠心力に対抗できる大きさになるようにすることは勿論である。
回転軸方向応力付与部材425a、425bの材質は、以上のような焼き嵌めを行うことができ(熱膨張及び熱収縮が可能であり)、分割型回転子420が回転しても以上のようにして鉄心片結合部材423a〜423dを固定することができ、且つ、回転軸方向応力付与部材425を分割型回転子420に固定することができる(変形しない程度の)強度を有していれば、どのようなものであっても良い。ただし、回転軸方向応力付与部材425を導体で構成する場合には、回転軸方向応力付与部材425a、425bと鉄心片結合部材423a〜423dとの間を電気的に絶縁することが好ましい。渦電流の影響により分割型回転子420が絶縁不良を起こすことをより確実に防止するためである。
The rotational axis direction
The material of the rotational axis direction
以上のように本実施形態では、鉄心片結合部材423a〜423dを、端板450a、450bの上面よりも突出させ、この突出した部分に対して、リング状の回転軸方向応力付与部材425a、425bを、焼き嵌めを行うことによって外周側から密着させるようにした。したがって、回転軸方向応力付与部材425a、425bによって鉄心片結合部材423a〜423dを外周側から回転軸140の方向に押さえ付けることができる。よって、本実施形態のようにしても、第1の実施形態で説明したのと同じ効果を奏する。
As described above, in the present embodiment, the core
尚、本実施形態では、焼き嵌めを行うことにより、回転軸方向応力付与部材425a、425bから、鉄心片結合部材423a〜423dに対して、回転軸140の方向に応力を与えるようにした。しかしながら、嵌め合い加工を行っていれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、冷やし嵌めを行うようにしてもよい。
また、本実施形態では、鉄心片結合部材423a〜423dを用いるようにしたが、鉄心片結合部材423a〜423dを用いずに、端板450a、450bを焼き嵌めしてもよい。このようにした場合、鉄心片結合部材423a〜423dの両端面と、端板450a、450bの表面とが略面一になるようにする。あるいは、分割型回転子420を予め昇温して膨張した状態で構成してもよい。このような場合には、端板450a、450bと、外周側鉄心片121a〜121d及び回転軸側鉄心片122との熱膨張率を異ならせるようにする。すなわち、端板450a、450bの熱膨張率を、外周側鉄心片121a〜121d及び回転軸側鉄心片122の熱膨張率よりも大きくし、端板450a、450bの収縮量を、外周側鉄心片121a〜121d及び回転軸側鉄心片122の収縮量よりも小さくする。
また、本実施形態でも、第1の実施形態で説明した変形例を採用することができる。
In the present embodiment, stress is applied in the direction of the
Further, in this embodiment, the iron core
Also in the present embodiment, the modification described in the first embodiment can be employed.
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。本実施形態では、前述した第1の実施形態の鉄心片結合部材を他の部材と電気的に絶縁した状態で取り付けるようにした場合について説明する。このように本実施形態と前述した第1の実施形態とは、鉄心片結合部材を電気的に絶縁した状態にすることによる構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図4に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a case will be described in which the iron core piece coupling member of the first embodiment described above is attached in a state of being electrically insulated from other members. As described above, the present embodiment is different from the first embodiment described above mainly in the configuration in which the core piece coupling member is electrically insulated. Therefore, in the description of the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
図11は、分割型回転子の適用例であるIPMモータの回転軸に垂直な方向からIPMモータを切ったときの断面図の一例を示す。また、図12は、IPMモータの回転軸に沿って、図11に示すIPMモータ1100を切ったときの分割型回転子の断面図の一例を示す。具体的に図12は、図11のA−A´方向から見た分割型回転子の断面図である。
FIG. 11 shows an example of a cross-sectional view when the IPM motor is cut from a direction perpendicular to the rotation axis of the IPM motor, which is an application example of the split rotor. FIG. 12 shows an example of a sectional view of the split rotor when the
本実施形態の外周側鉄心片521a〜521dは、図3に示した鉄心片結合部材123a〜123dに対し、貫通孔(図3に示す貫通孔127)の大きさが異なるだけである。すなわち、本実施形態の外周側鉄心片521a〜521dに形成される貫通孔の直径(大きさ)は、図12に示す絶縁部材530a〜530dの分だけ、図3に示した鉄心片結合部材123a〜123dに形成される貫通孔127の直径よりも大きい。
図12に示すように、本実施形態の端板550a、550bは、図2に示した端板150a、150bに対し、回転軸140の方向に貫通する貫通孔の大きさ及び形状が異なるだけである。本実施形態では、鉄心片結合部材523a〜523dを、合計4個の金属製の螺子としている(尚、図12では表記の都合上、これらの螺子の部分を直線で表している)。また、図11、図12に示すように、鉄心片結合部材523a〜523dの側周部を覆うように、合計4個の絶縁部材530a〜530dが、鉄心片結合部材523a〜523d毎に個別に配置される。よって、端板550a、550bの回転軸140の方向を貫通する貫通孔の大きさ及び形状は、これら鉄心片結合部材523a〜523dと、その側周部を覆う絶縁部材530a〜530dに合わせたものとなる。
The outer peripheral side
As shown in FIG. 12, the
鉄心片結合部材523a、523cと絶縁部材530a、530cは、外周側鉄心片521a〜521dに形成されている貫通孔と、端板550a、550bに形成されている貫通孔とを合わせた状態で当該貫通孔に挿入される。本実施形態では、このようにして鉄心片結合部材523a、523cを貫通孔に挿入する際に、鉄心片結合部材523a、523cの先端(螺子山のある側の先端)と端板550bとの接合点で回転軸140に沿う方向に、端板550bを加圧することにより、鉄心片結合部材523a、523cを端板550a、550bに固定する。ただし、本実施形態では、回転軸方向応力付与部材525a〜525dにより鉄心片結合部材523a、523cを固定するので、この加圧による固定については、必ずしも行う必要はない。
The core
また、本実施形態では、図12に示すように、当該貫通孔に挿入された鉄心片結合部材523及び絶縁部材530の両端面と、端板550a、550bの表面とが略面一になるようにしている。また、端板550a、550bには、当該端板550a、550bの側面と、端板550a、550bの回転軸140方向の貫通孔とを繋ぐ螺子孔が形成されている。この螺子孔に合計8個の金属製の螺子が回転軸方向応力付与部材525a〜525dとして個別に挿入される(螺子止めされる)。図12に示すように、本実施形態では、螺子孔に挿入された回転軸方向応力付与部材525a〜525dの露出面は、端板550a、550bの側面と略面一になるようにしている。尚、図12では表記の都合上、これらの螺子と螺子孔の部分を直線で表している。
また、図12では、鉄心片結合部材523a、523cを固定する様子を示しているが、鉄心片結合部材523b、523dについても、鉄心片結合部材523a、523cと同じようにして固定される。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 12, both the end surfaces of the core piece coupling member 523 and the insulating member 530 inserted in the through hole are substantially flush with the surfaces of the
In addition, FIG. 12 shows a state where the iron core
また、本実施形態では、絶縁部材530a〜530dにより、鉄心片結合部材523a〜523dと、端板550a、550b及び外周側鉄心片521a〜521dとが電気的に絶縁されているので、鉄心片結合部材523a〜523d及び外周側鉄心片521a〜521dによる閉回路(電気回路)や、鉄心片結合部材523a〜523d、外周側鉄心片521a〜521d、及び端板550a、550bによる閉回路(電気回路)が形成されることはない。よって、鉄心片結合部材523a〜523dは磁性体により(一体で)形成しても非磁性体(又は外周側鉄心片521及び回転軸側鉄心片122よりも透磁率が低い磁性体)により(一体で)形成してもよい。
また、鉄心片結合部材523a〜523d及び回転軸方向応力付与部材525a〜525dは、分割型回転子520の回転により発生する遠心力によって変形しない強度を有している。
In the present embodiment, the core
Further, the iron core
本実施形態では、このようにすることによって、鉄心片結合部材523a、523cを端板550a、550bに固定する際に、回転軸方向応力付与部材525a〜525dから、鉄心片結合部材523a、523cに対して回転軸140の方向(図12に示す矢印の方向)の応力を与えることができる。ここで、回転軸140の方向の応力の大きさが分割型回転子520の遠心力に対抗できる大きさになるようにすることは勿論である。
In this embodiment, by doing in this way, when fixing the core
以上のように本実施形態では、絶縁部材530a〜530dによって、鉄心片結合部材513a〜513dが、外周側鉄心片511a〜511d及び端板550a、550bと電気的に絶縁されるようにした。したがって、第1の実施形態で説明した効果に加え、鉄心片結合部材513、外周側鉄心片521、端板550による閉回路が形成されることを防止することができ、分割型固定子520からの交流磁界が回転軸側鉄心片112を通るように、回転軸側鉄心片112を永久磁石124a〜124dよりも外周側に突出させても、分割型回転子310の鉄損が増加することを防止することができる。
As described above, in this embodiment, the insulating core members 513a to 513d are electrically insulated from the outer peripheral iron core pieces 511a to 511d and the
尚、鉄心片結合部材523a〜523dを一部に含む(電気的な)閉回路が形成されないように、鉄心片結合部材523a〜523dが他の部材と電気的に絶縁されるようにしていれば、鉄心片結合部材513a〜513dが、外周側鉄心片511a〜511d及び端板550a、550bと電気的に絶縁される必要はない。例えば、鉄心片結合部材513a〜513dが、外周側鉄心片511a〜511dと、端板550a、550bの何れか一方と電気的に絶縁されるようにしてもよい。
また、本実施形態のように、鉄心片結合部材を絶縁する構成は、前述した第2〜第4の実施形態についても採用することができる。また、絶縁部材530の代わりに、鉄心片結合部材523の側周部に絶縁処理を施してもよい。この他、本実施形態でも、第1の実施形態で説明した変形例を採用することができる。
It is to be noted that the core
Moreover, the structure which insulates an iron core piece coupling member like this embodiment is employable also about the 2nd-4th embodiment mentioned above. Further, instead of the insulating member 530, an insulating process may be performed on the side peripheral portion of the core piece coupling member 523. In addition, also in this embodiment, the modified example demonstrated in 1st Embodiment is employable.
尚、前述した各実施形態では、電動機としてIPMモータを例に挙げて説明したが、IPMモータ以外の電動機又は発電機(すなわち回転電機)であっても前述した各実施形態を適用することが可能である。
また、前述した各実施形態では、分割型回転子の外周方向に複数の外周側鉄心片を、永久磁石により形成されるポール(極)毎に1つの割合で間隔を有して配置する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、永久磁石の外周方向における端面の側方を通ろうとする磁路を隙間や非磁性体等によって遮断する構成を採っていれば、外周側鉄心片は永久磁石により形成されるポール(極)毎に複数あってもよい。
In each of the above-described embodiments, the IPM motor has been described as an example of the electric motor. However, the above-described embodiments can be applied even to an electric motor or a generator (that is, a rotating electric machine) other than the IPM motor. It is.
Further, in each of the above-described embodiments, a case where a plurality of outer peripheral core pieces are arranged at intervals of one per pole (pole) formed by permanent magnets in the outer peripheral direction of the split rotor. Explained with an example. However, if the magnetic path that attempts to pass through the side of the end face in the outer peripheral direction of the permanent magnet is blocked by a gap or a nonmagnetic material, the outer peripheral core piece is a pole (pole) formed by the permanent magnet. There may be more than one for each.
尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 It should be noted that the embodiments of the present invention described above are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
100、1100 IPMモータ
110 固定子(ステータ)
120、220、320、420、520 分割型回転子(ロータ)
121、521 外周側鉄心片
122 回転軸側鉄心片
123、323 鉄心片結合部材
124 永久磁石
130 ケース
140 回転軸
150、250、350、450、550 端板
125、225、325、425、525 回転軸方向応力付与部材
126 絶縁部材
530 絶縁部材
100, 1100
120, 220, 320, 420, 520 Split type rotor (rotor)
121, 521 Outer
Claims (5)
相対的に回転軸側に配置された回転軸側鉄心片と、
前記外周側鉄心片と前記回転軸側鉄心片との間において、周方向で間隔を有して配置された複数の永久磁石と、
前記回転軸方向における両端に配置された2つの端板と、を有し、
前記外周側鉄心片と前記端板に、回転軸方向の貫通孔が形成されている分割型回転子であって、
前記貫通孔に挿入される鉄心片結合部材と、
前記鉄心片結合部材を固定するに際し、前記鉄心片結合部材の回転軸方向の両端側の部分で、当該鉄心片結合部材に対して前記回転軸に向かう方向の応力を付与する回転軸方向応力付与部材と、
を有し、
前記永久磁石の、前記分割型回転子における外周側の端面よりも当該外周側の領域における透磁率が、前記外周側鉄心片及び前記回転軸側鉄心片の透磁率よりも低いことを特徴とする分割型回転子。 An outer peripheral core piece relatively disposed on the outer peripheral side;
A rotating shaft side iron core piece relatively disposed on the rotating shaft side;
Between the outer peripheral side iron core piece and the rotary shaft side iron core piece, a plurality of permanent magnets arranged at intervals in the circumferential direction;
Two end plates arranged at both ends in the rotation axis direction,
A split-type rotor in which a through-hole in a rotation axis direction is formed in the outer peripheral side core piece and the end plate,
An iron core piece coupling member inserted into the through hole;
When fixing the core piece coupling member, rotational axis direction stress application that applies stress in a direction toward the rotation axis to the core piece coupling member at both ends in the rotation axis direction of the core piece coupling member. A member,
Have
The permeability of the permanent magnet in a region on the outer peripheral side of the end surface on the outer peripheral side of the split rotor is lower than the magnetic permeability of the outer peripheral side core piece and the rotary shaft side core piece. Split rotor.
前記回転軸方向応力付与部材は、前記第2の螺子孔に挿入された螺子形状のものであり、
前記螺子形状の回転軸方向応力付与部材によって、前記鉄心片結合部材に、前記回転軸に向かう方向の応力が付与されていることを特徴とする請求項1に記載の分割型回転子。 The end plate is formed with a second screw hole that connects a side surface of the end plate and the through hole formed in the end plate.
The rotational axis direction stress applying member is a screw-shaped member inserted into the second screw hole,
2. The split rotor according to claim 1, wherein a stress in a direction toward the rotation axis is applied to the iron core piece coupling member by the screw-shaped rotation axis direction stress applying member.
前記端板に形成されている前記貫通孔の外周側の領域と、前記端板に形成されている前記孔とが繋がっていることにより、前記貫通孔に挿入された前記鉄心片結合部材の外周側部分が、前記端板に形成されている前記孔に露出されており、
前記回転軸方向応力付与部材は、前記端板に形成されている前記孔に、幅狭側を先端側にして挿入された楔形状のものであり、
前記楔形状の回転軸方向応力付与部材の回転軸側の側面の一部は、前記鉄心片結合部材の外周側部分と接触し、且つ、前記楔形状の回転軸方向応力付与部材の外周側の側面の少なくとも一部は、前記端板に形成されている前記孔の外周側の側面と接触しており、
前記楔形状の回転軸方向応力付与部材によって、前記鉄心片結合部材に、前記回転軸に向かう方向の応力が付与されていることを特徴とする請求項1に記載の分割型回転子。 A hole is formed in the end plate from the side surface of the end plate in a direction oblique to the radial direction,
An outer periphery of the core piece coupling member inserted into the through hole is formed by connecting a region on the outer peripheral side of the through hole formed in the end plate and the hole formed in the end plate. A side portion is exposed in the hole formed in the end plate;
The rotational axis direction stress applying member is a wedge-shaped member inserted into the hole formed in the end plate with the narrow side as a tip side,
A part of the side surface on the rotating shaft side of the wedge-shaped rotating shaft direction stress applying member is in contact with the outer peripheral side portion of the iron core piece coupling member, and on the outer peripheral side of the wedge-shaped rotating shaft direction stress applying member. At least a part of the side surface is in contact with the side surface on the outer peripheral side of the hole formed in the end plate,
2. The split rotor according to claim 1, wherein a stress in a direction toward the rotation axis is applied to the core piece coupling member by the wedge-shaped rotation axis direction stress applying member.
前記リング形状の回転軸方向応力付与部材には、前記鉄心片結合部材と同じ数の回転軸方向の貫通孔が形成されており、
前記リング形状の回転軸方向応力付与部材に形成された貫通孔の面方向の形状は、当該貫通孔の周方向における一端が相対的に回転軸側に位置し、他端が相対的に外周側に位置するように周方向に対して傾斜しており、
前記鉄心片結合部材の先端部分が、前記リング形状の回転軸方向応力付与部材に形成された前記貫通孔の一端部分に挿入された後、前記リング形状の回転軸方向応力付与部材を、前記分割型回転子の本体に対して相対的に回転させることにより、前記鉄心片結合部材の先端部分が、前記リング形状の回転軸方向応力付与部材に形成された貫通孔の他端部分に位置されており、
前記リング形状の回転軸方向応力付与部材によって、前記鉄心片結合部材に、前記回転軸に向かう方向の応力が付与されていることを特徴とする請求項1に記載の分割型回転子。 The rotation axis direction stress applying member is a ring-shaped member that can rotate coaxially with the rotation axis on the outer end surface of the end plate in the rotation axis side direction.
In the ring-shaped rotational axis direction stress applying member, the same number of through-holes in the rotational axis direction as the iron core piece coupling member are formed,
The shape of the through hole formed in the ring-shaped rotational axis direction stress applying member in the surface direction is such that one end of the through hole in the circumferential direction is relatively located on the rotation axis side and the other end is relatively outer side. It is inclined with respect to the circumferential direction so as to be located at
After the distal end portion of the core piece coupling member is inserted into one end portion of the through hole formed in the ring-shaped rotational axis direction stress applying member, the ring-shaped rotational axis direction stress applying member is divided into the divided portions. by relatively rotating with respect to the main body of the mold rotating element, the tip portion of the core piece coupling member, is located at the other end portion of the ring-shaped rotary axis direction stress applying member through-hole formed in And
2. The split rotor according to claim 1, wherein a stress in a direction toward the rotation axis is applied to the iron core piece coupling member by the ring-shaped rotation axis direction stress applying member.
内周が前記分割型回転子の外周と間隔を有して相互に対向するように配置された固定子とを有することを特徴とする電動機。 The split rotor according to any one of claims 1 to 4,
An electric motor comprising: a stator disposed so that an inner periphery thereof is opposed to an outer periphery of the split-type rotor with a space therebetween.
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