JP7643269B2 - Rotor - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両用のモータ(駆動モータ、発電機等)、特に永久磁石を多層に備えた永久磁石モータの回転子に関する。 The present invention relates to motors (drive motors, generators, etc.) for electric vehicles, and in particular to rotors for permanent magnet motors with multiple layers of permanent magnets.
電動車両用モータでは出力密度向上のため、永久磁石モータが広く採用されている。しかしレアアースを用いる磁石はコストが高く、モータコストの大半を占めているため磁石使用量の削減が課題となっている。既存設備を流用する場合などは、ロータ形状のみを変更することで設備改造費を抑えつつ磁石使用量の削減が可能である。 Permanent magnet motors are widely used in electric vehicle motors to improve output density. However, magnets that use rare earths are expensive and account for the majority of motor costs, making it an issue to reduce the amount of magnets used. In cases where existing equipment is being reused, it is possible to reduce the amount of magnets used while keeping equipment modification costs down by changing only the rotor shape.
従来、回転電機に設けられる回転子は、例えば特許文献1に記載のものが提案されていた。 Conventionally, rotors for use in rotating electrical machines have been proposed, for example, as described in Patent Document 1.
特許文献1では、センターブリッジ形状の工夫で応力を低減し、磁石寸法と配置でトルク向上(磁石使用量低減)を図っていたが、ロータ外周側のブリッジに言及が無く、寸法の異なる磁石を使用するため型費が余計に発生する問題があった。 In Patent Document 1, the stress was reduced by devising a center bridge shape, and torque was improved (reduced amount of magnets used) through magnet dimensions and arrangement, but there was no mention of the bridge on the outer periphery of the rotor, and there was a problem of extra mold costs being incurred because magnets of different dimensions were used.
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、磁石使用量を削減することができる回転子を提供することにある。 The present invention aims to solve the above problems, and its purpose is to provide a rotor that can reduce the amount of magnets used.
そこで、請求項1の回転子は、回転子の軸心と、マグネットトルクを生成する任意の主磁極の中心とを結ぶ直線をd-q軸座標のd軸とし、前記d軸と電気角で直交する軸をd-q軸座標のq軸とし、
前記各d軸であって、径方向断面視における回転子鉄心よりも外周側に設定した点Aを中心とする複数の同心円のうち、第1の半径の第1の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第1層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第1の半径よりも長い第2の半径の第2の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第2層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第2の半径よりも長い第3の半径の第3の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第3層側磁石溝と、
前記第1層側磁石溝に嵌合する2個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第1層側磁石群と、
前記第2層側磁石溝に嵌合し、前記第1層側磁石群の各磁石と同一寸法の4個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第2層側磁石群と、
前記第3層側磁石溝に嵌合し、前記第1層側磁石群および第2層側磁石群の各磁石と同一寸法の6個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第3層側磁石群と、
を備え、
前記第1層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第1の同心円上に、前記第2層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第2の同心円上に、前記第3層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第3の同心円上に各々配設され、
前記第2層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部における、d軸側角部の曲率半径はq軸側角部の曲率半径よりも大きく設定され、
前記第3層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部における、q軸側角部の曲率半径はd軸側角部の曲率半径よりも大きく設定され、
前記第3層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部の曲率半径は、前記第2層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部の曲率半径よりも大きく設定される回転子である。
Therefore, in the rotor of claim 1 , a straight line connecting the rotor axis and the center of any main magnetic pole that generates magnet torque is defined as the d-axis of a dq coordinate system, and an axis perpendicular to the d-axis in terms of electrical angle is defined as the q-axis of the dq coordinate system,
a plurality of first layer side magnet grooves arranged in a line symmetrical manner about the d axis at a portion of the rotor core along a first concentric circle of a first radius among a plurality of concentric circles centered on a point A set on the outer periphery side of the rotor core in a radial cross section, the plurality of first layer side magnet grooves having recesses extending outward at each of the four corners;
a plurality of second layer side magnet grooves arranged in a line symmetrical manner about the d-axis at a portion of the rotor core along a second concentric circle having a second radius longer than the first radius among the plurality of concentric circles, the plurality of second layer side magnet grooves having recesses extending outward at each of the four corners;
a plurality of third layer side magnet grooves, which are arranged in a line symmetrical manner about the d axis at a portion of the rotor core along a third concentric circle having a third radius longer than the second radius among the plurality of concentric circles, and each of which has a recess extending outward at each of its four corners;
a first layer side magnet group including two magnets that are fitted into the first layer side magnet groove and are arranged such that center lines extending from the centers of the magnets converge on the point A;
a second layer side magnet group, which is fitted into the second layer side magnet groove and has the same dimensions as each magnet of the first layer side magnet group, and is arranged such that center lines extending from the centers of the magnets converge at point A;
a third layer side magnet group, which is fitted into the third layer side magnet groove and is composed of six magnets having the same dimensions as the magnets of the first layer side magnet group and the second layer side magnet group, and which is arranged so that the center lines extending from the centers of the magnets converge at point A;
Equipped with
a corner of the first layer side magnet groove on the outer periphery side of the rotor core is disposed on the first concentric circle, a corner of the second layer side magnet groove on the outer periphery side of the rotor core is disposed on the second concentric circle, and a corner of the third layer side magnet groove on the outer periphery side of the rotor core is disposed on the third concentric circle,
a radius of curvature of a d-axis side corner of a recess formed at a q-axis side end of the second layer side magnet groove is set to be larger than a radius of curvature of a q-axis side corner,
a radius of curvature of a q-axis side corner of a recess formed at a q-axis side end of the third layer side magnet groove is set to be larger than a radius of curvature of a d-axis side corner of the recess,
This rotor has a radius of curvature of the recess formed at the q-axis side end of the third layer side magnet groove set to be larger than the radius of curvature of the recess formed at the q-axis side end of the second layer side magnet groove.
請求項2の回転子は、請求項1の回転子において、前記第1層側磁石群の、d軸を介して隣接する2つの磁石の間隔をd1、前記第2層側磁石群の、d軸を介して隣接する2つの磁石の間隔をd2、前記第3層側磁石群の、d軸を介して隣接する2つの磁石の間隔をd3としたとき、d1<d2<d3となるように前記各磁石が配置される。
The rotor of
請求項3の回転子は、回転子の軸心と、マグネットトルクを生成する任意の主磁極の中心とを結ぶ直線をd-q軸座標のd軸とし、前記d軸と電気角で直交する軸をd-q軸座標のq軸とし、
前記各d軸であって、径方向断面視における回転子鉄心よりも外周側に設定した点Aを中心とする複数の同心円のうち、第1の半径の第1の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第1層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第1の半径よりも長い第2の半径の第2の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第2層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第2の半径よりも長い第3の半径の第3の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第3層側磁石溝と、
前記第1層側磁石溝に嵌合する2個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第1層側磁石群と、
前記第2層側磁石溝に嵌合し、前記第1層側磁石群の各磁石と同一寸法の4個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第2層側磁石群と、
前記第3層側磁石溝に嵌合し、前記第1層側磁石群および第2層側磁石群の各磁石と同一寸法の6個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第3層側磁石群と、
前記第1層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部近傍の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第1の回転子鉄心外周溝と、
前記第1層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部と、前記第2層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部の間の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第2の回転子鉄心外周溝と、
前記第2層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部と、前記第3層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部の間の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第3の回転子鉄心外周溝と、
前記第3層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部近傍の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第4の回転子鉄心外周溝と、
を備え、
前記第2~第4の回転子鉄心外周溝の深さは、第2の回転子鉄心外周溝の深さ≦第3の回転子鉄心外周溝の深さ≦第4の回転子鉄心外周溝の深さに設定され、
d軸から第1の回転子鉄心外周溝までの距離をg1、d軸から第2の回転子鉄心外周溝までの距離をg2、d軸から第3の回転子鉄心外周溝までの距離をg3、d軸から第4の回転子鉄心外周溝までの距離をg4とし、
前記第1層側磁石群の磁石の、回転子鉄心の外周端に最も近いd軸側の端部とd軸とのなす角度をf1とし、前記第2層側磁石群における回転子鉄心の外周端に最も近い磁石の、d軸側で且つ回転子鉄心の外周側の端部とd軸とのなす角度をf2とし、前記第3層側磁石群における回転子鉄心の外周端に最も近い磁石の、d軸側で且つ回転子鉄心の外周側の端部とd軸とのなす角度をf3とし、
前記第1層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部における、q軸側の端部とd軸とのなす角度をf1’とし、前記第2層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部における、q軸側の端部とd軸とのなす角度をf2’とし、前記第3層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部における、q軸側の端部とd軸とのなす角度をf3’とし、
0<g1<f1、f1’<g2<f2、f2’<g3<f3、(f3+f3’)/2≦g4≦f3’となるように設定される。
In the rotor of
a plurality of first layer side magnet grooves arranged in a line symmetrical manner around the d axis at a portion of the rotor core along a first concentric circle of a first radius among a plurality of concentric circles centered on a point A set on the outer periphery side of the rotor core in a radial cross section, the plurality of first layer side magnet grooves having recesses extending outward at each of the four corners;
a plurality of second layer side magnet grooves arranged in a line symmetrical manner about the d-axis at a portion of the rotor core along a second concentric circle having a second radius longer than the first radius among the plurality of concentric circles, the plurality of second layer side magnet grooves having recesses extending outward at each of the four corners;
a plurality of third layer side magnet grooves, which are arranged in a line symmetrical manner about the d axis at a portion of the rotor core along a third concentric circle having a third radius longer than the second radius among the plurality of concentric circles, and each of which has a recess extending outward at each of its four corners;
a first layer side magnet group including two magnets that are fitted into the first layer side magnet groove and are arranged such that center lines extending from the centers of the magnets converge on the point A;
a second layer side magnet group, which is fitted into the second layer side magnet groove and has the same dimensions as each magnet of the first layer side magnet group, and is arranged such that center lines extending from the centers of the magnets converge at point A;
a third layer side magnet group, which is fitted into the third layer side magnet groove and is composed of six magnets having the same dimensions as the magnets of the first layer side magnet group and the second layer side magnet group, and which is arranged so that the center lines extending from the centers of the magnets converge at point A;
a first rotor core outer peripheral groove provided on an outer peripheral end surface of the rotor core near a recess formed at a q-axis side end of the first layer side magnet groove;
a second rotor core outer peripheral groove provided on an outer peripheral end surface of the rotor core between a recess formed at a q-axis side end of the first layer side magnet groove and a recess formed at a q-axis side end of the second layer side magnet groove;
a third rotor core outer peripheral groove provided on an outer peripheral end surface of the rotor core between a recess formed at a q-axis side end of the second layer side magnet groove and a recess formed at a q-axis side end of the third layer side magnet groove;
a fourth rotor core outer peripheral groove provided on an outer peripheral end surface of the rotor core near a recess formed at a q-axis side end of the third layer side magnet groove;
Equipped with
the depths of the second to fourth rotor core outer peripheral grooves are set such that: the depth of the second rotor core outer peripheral groove≦the depth of the third rotor core outer peripheral groove≦the depth of the fourth rotor core outer peripheral groove;
The distance from the d-axis to the outer peripheral groove of the first rotor core is g1, the distance from the d-axis to the outer peripheral groove of the second rotor core is g2, the distance from the d-axis to the outer peripheral groove of the third rotor core is g3, and the distance from the d-axis to the outer peripheral groove of the fourth rotor core is g4,
The angle formed by the end of the magnet on the d-axis side closest to the outer circumferential end of the rotor core of the first layer side magnet group and the d-axis is defined as f1, the angle formed by the end of the magnet on the d-axis side and the outer circumferential side of the rotor core of the magnet on the second layer side magnet group closest to the outer circumferential end of the rotor core of the second layer side magnet group and the d-axis is defined as f2, and the angle formed by the end of the magnet on the d-axis side and the outer circumferential side of the rotor core of the magnet on the third layer side magnet group closest to the outer circumferential end of the rotor core of the third layer side magnet group and the d-axis is defined as f3.
the angle between the q-axis side end of the recess formed at the q-axis side end of the first layer side magnet groove and the d-axis is f1', the angle between the q-axis side end of the recess formed at the q-axis side end of the second layer side magnet groove and the d-axis is f2', and the angle between the q-axis side end of the recess formed at the q-axis side end of the third layer side magnet groove and the d-axis is f3',
The values are set so as to satisfy 0<g1<f1, f1'<g2<f2, f2'<g3<f3, and (f3+f3')/2≦g4≦f3'.
請求項4の回転子は、請求項3の回転子において、前記第1層側磁石群の、d軸を介して隣接する2つの磁石の間隔をd1、前記第2層側磁石群の、d軸を介して隣接する2つの磁石の間隔をd2、前記第3層側磁石群の、d軸を介して隣接する2つの磁石の間隔をd3としたとき、d1<d2<d3となるように前記各磁石が配置される。
The rotor of claim 4 is the rotor of
請求項5の回転子は、請求項1または2の回転子において、前記第1層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部は、第1層側磁石溝のq軸側端部から回転子鉄心の外周に沿ってd軸側に延びる形状であり、且つ回転子鉄心を軸方向に貫通して構成される。
The rotor of claim 5 is the rotor of
請求項1~5の発明によれば、リラクタンストルクを有効利用でき、マグネットトルクの比率が下がるため磁石使用量を削減することができる。リラクタンストルクの比率増により誘起電圧を抑えつつ高トルク化、高速回転化が可能となり、モータを高出力化できる。 According to the inventions of claims 1 to 5 , the reluctance torque can be effectively utilized and the magnet torque ratio can be reduced, thereby reducing the amount of magnets used. By increasing the reluctance torque ratio, it is possible to achieve high torque and high speed rotation while suppressing induced voltage, thereby enabling the motor to have high output.
また、すべての磁石を点Aに集中する向きとしているため、磁石磁束を1点に集中でき、誘起電圧波形やギャップ磁束密度分布波形が正弦波に近づき鉄損が低減され、高効率化できる。 In addition, because all magnets are oriented to concentrate at point A, the magnetic flux can be concentrated at one point, and the induced voltage waveform and gap magnetic flux density distribution waveform become closer to a sine wave, reducing iron loss and improving efficiency.
磁束波形の正弦波化により、磁束波形の高調波成分が低減され、トルクリプルも低減できる。 By making the magnetic flux waveform sinusoidal, the harmonic components of the magnetic flux waveform are reduced, and torque ripple can also be reduced.
また、第1層側磁石群の2個の磁石、第2層側磁石群の4個の磁石、第3層側磁石群の6個の磁石により、渦電流のパスが分散されて、磁石損失を抑えることができる。 In addition, the two magnets in the first layer magnet group, the four magnets in the second layer magnet group, and the six magnets in the third layer magnet group distribute the eddy current paths, reducing magnet loss.
さらに、全ての磁石が同一寸法であるため、磁石の金型が1つで良く、コストを削減することができる。
また、第1層側、第2層側、第3層側の各磁石溝に嵌合された磁石と凹部の間で形成されるフラックスバリアの角が、点Aを中心とした同心円上に配置されるので、q軸磁束の流れがスムーズになりリラクタンストルクが向上する。
Furthermore, since all the magnets are of the same size, only one magnet mold is required, thereby reducing costs.
In addition , the corners of the flux barriers formed between the magnets fitted into each magnet groove on the first layer, second layer, and third layer and the recesses are arranged on concentric circles centered on point A, which smooths the flow of q-axis magnetic flux and improves reluctance torque.
さらに、前記フラックスバリアのd軸側、q軸側のうち片側のみ曲率半径が大きくなるように構成しているため、各凹部間のブリッジの長さを確保しつつ遠心力による応力を分散することができる。
また、請求項2,4の発明によれば、第1層~第3層の全ての層の磁石磁束を有効利用することができる。
さらに、請求項3の発明によれば、第1~第4の回転子鉄心外周溝を設けたので、ギャップ磁束密度分布波形の肩の部分が抑制され、高調波成分を低減させることができる。
Furthermore , since the radius of curvature is larger on only one of the d-axis side and the q-axis side of the flux barrier, it is possible to disperse stress due to centrifugal force while ensuring the length of the bridge between each recess.
Furthermore, according to the second and fourth aspects of the invention , the magnetic flux of the magnets in all layers, from the first layer to the third layer, can be effectively utilized.
Furthermore, according to the invention , the first to fourth rotor core outer peripheral grooves are provided, so that the shoulder portion of the gap magnetic flux density distribution waveform is suppressed, and the harmonic components can be reduced.
また、第2~第4の回転子鉄心外周溝の深さの設定によって、d軸からq軸にかけて緩やかに磁束抑制量が大きくなって、波形の高調波をより効果的に抑制することができる。
そして、請求項5の発明によれば、第1層側磁石群の磁石により、回転子鉄心の外周面に発生する磁束密度の変化、特に主磁極の周方向の両端部分での磁束密度分布を正弦波に近づけることができる。
Furthermore, by setting the depth of the second to fourth rotor core outer peripheral grooves, the amount of magnetic flux suppression gradually increases from the d-axis to the q-axis, making it possible to more effectively suppress harmonics in the waveform.
Furthermore, according to the invention of claim 5 , the magnets of the first layer side magnet group can bring the change in magnetic flux density generated on the outer peripheral surface of the rotor core, particularly the magnetic flux density distribution at both circumferential ends of the main pole, closer to a sine wave.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。図1および図2(a)は本発明の一実施例である永久磁石モータの回転子1の軸方向に直交する断面の構造を示す。本図においては、回転子1のひとつの主磁極のみが示され、その他の主磁極は主磁極と同様の構成であるので、図示省略している。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiment. Figures 1 and 2(a) show a cross-sectional structure perpendicular to the axial direction of rotor 1 of a permanent magnet motor, which is one embodiment of the present invention. In this figure, only one main pole of rotor 1 is shown, and the other main poles have the same configuration as the main pole, so they are not shown.
前記永久磁石モータは、回転子1と、これと同軸に回転子1に周設される固定子5(図2(a)では図示省略)を備える。固定子5には、ステータコイル51が装着される複数のステータスロット52が回転子1の外周に沿って等間隔に配置形成されている。
The permanent magnet motor includes a rotor 1 and a stator 5 (not shown in FIG. 2(a)) that is coaxially arranged around the rotor 1. The stator 5 has a number of
回転子1の鉄心10(回転子鉄心)は、例えば珪素鋼板を積層して形成した略円筒状の部材である。そして、この鉄心10の軸芯部には、モータシャフト2が嵌入されており、該モータシャフト2は軸受(図示省略)により回転自在に支持される。
The
回転子1の軸心(モータシャフト2)とマグネットトルクを生成する主磁極の中心とを結ぶ図2(a)の破線で示す直線dを、d-q軸座標のd軸とし、このd軸と電気角で直交する図2(a)のqを、d-q軸座標のq軸(補助磁極部3)としている。そして図1、図2(a)では、1つのd軸からそのd軸に対して周方向に隣り合うq軸までの範囲を表している。 The dashed straight line d in Fig. 2(a) that connects the axis of the rotor 1 (motor shaft 2) and the center of the main pole that generates the magnet torque is the d-axis of the dq coordinate system, and the q in Fig. 2(a) that is perpendicular to this d-axis in electrical angle is the q-axis (auxiliary magnetic pole portion 3) of the dq coordinate system. Figs. 1 and 2(a) show the range from one d-axis to the q-axis that is adjacent to that d-axis in the circumferential direction.
図2(a)において、d軸上であって、径方向断面視における回転子1の鉄心10よりも外周側に点Aを設定している。設定した点Aを中心とする、半径の異なる3つの同心円に沿う鉄心10の部位には、磁石が嵌合される磁石溝であって、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の磁石溝が配設されている。
In FIG. 2(a), point A is set on the d-axis, on the outer periphery side of the
すなわち、点Aを中心とする、第1の半径の第1の同心円に沿う鉄心10の部位には、第1層側磁石溝を構成する磁石溝11A,12Aが、d軸を中心として線対称に離間して配設され、磁石溝11A,12Aの各四隅には、外向きに広がる凹部11a~11d、12a~12dが形成されている。
That is, in the portion of the
磁石溝11A,12Aには、各々の中心から延ばした中心線が点Aに集中する向きに配される、第1層側磁石群としての2個の磁石11、12が各々嵌合されている。
Two
点Aを中心とする、第1の半径よりも長い第2の半径の第2の同心円に沿う鉄心10の部位には、第2層側磁石溝を構成する磁石溝21A,22A,23A,24Aが、d軸を中心として線対称に離間して配設され、磁石溝21A,22A,23A,24Aの各四隅には、外向きに広がる凹部21a,21b,21e,22f,22g,22c,22d,23c,23d,23g,24f,24e,24a,24bが各々形成されている。
In the portion of the
磁石溝21A,22A,23A,24Aには、各々の中心から延ばした中心線が点Aに集中する向きに配される、第2層側磁石群としての4個の磁石21~24が各々嵌合されている。
Four
点Aを中心とする、第2の半径よりも長い第3の半径の第3の同心円に沿う鉄心10の部位には、第3層側磁石溝を構成する磁石溝31A,32A,33A,34A,35A,36Aが、d軸を中心として線対称に離間して配設され、磁石溝31A,32A,33A,34A,35A,36Aの各四隅には、外向きに広がる凹部31a,31b,31e,32f、32g、32h、33i,33j,33c,33d,34c,34d,34j,34i,35h,35g,35f,36e,36a,36bが各々形成されている。
In the portion of the
磁石溝31A,32A,33A,34A,35A,36Aには、各々の中心から延ばした中心線が点Aに集中する向きに配される、第3層側磁石群としての6個の磁石31~36が各々嵌合されている。
Six
前記磁石11、12、21~24、31~36は各々同一寸法に構成されている。
The
前記第1層側磁石群において、前記磁石溝11A、12Aに磁石11、12が一つずつ配された状態で、前記各凹部11a~11d、12a~12dと磁石11、12の間には、それぞれフラックスバリア(非磁性領域)としての空隙が形成される形状となっている。
In the first layer magnet group, when
前記第2層側磁石群において、前記磁石溝21A~24Aに磁石21~24が一つずつ配された状態で、前記各凹部21a,21b,21e,22f,22g,22c,22d,23c,23d,23g,24f,24e,24a,24bと磁石21~24の間には、それぞれフラックスバリア(非磁性領域)としての空隙が形成される形状となっている。
In the second layer magnet group, when
前記第3層側磁石群において、前記磁石溝31A~36Aに磁石31~36が一つずつ配された状態で、前記各凹部31a,31b,31e,32f、32g、32h、33i,33j,33c,33d,34c,34d,34j,34i,35h,35g,35f,36e,36a,36bと磁石31~36の間には、それぞれフラックスバリア(非磁性領域)としての空隙が形成される形状となっている。
In the third layer magnet group, when
前記第1層側のd軸に最も近い凹部11cと凹部12cの間にはセンターブリッジ部10cが形成され、前記第2層側のd軸に最も近い凹部22cと凹部23cの間にはセンターブリッジ部20cが形成され、前記第3層側のd軸に最も近い凹部33cと凹部34cの間にはセンターブリッジ部30cが形成されている。
A center bridge portion 10c is formed between
また、図1、図2(a)に記載のように第1層側~第3層側に配置する磁石を全て独立した磁石で構成するに限らず、図2(b)に記載のように、第2層側に、磁石25と26を各々長手方向に直交する方向に2分割して配設し、第3層側に、磁石37と38を各々長手方向に直交する方向に3分割して配設し、磁石11,12,25,26,37,38の各々の中心から延ばした中心線が点Aに集中する向きに配するように構成しても良い。
In addition, the magnets arranged on the first to third layers do not necessarily have to be all independent magnets as shown in Figures 1 and 2(a), but may be arranged as shown in Figure 2(b) with
この場合、磁石25は磁石溝25Aに嵌合され、磁石溝25Aの四隅には凹部25a~25dが形成され、磁石26は磁石溝26Aに嵌合され、磁石溝26Aの四隅には凹部26a~26dが形成され、磁石37は磁石溝37Aに嵌合され、磁石溝37Aの四隅には凹部37a~37dが形成され、磁石38は磁石溝38Aに嵌合され、磁石溝38Aの四隅には凹部38a~38dが形成されており、その他の部分は図2(a)と同様に構成される。
In this case,
PMモータの誘起電圧は回転数に比例するため、モータ最高回転数は誘起電圧がインバータ耐電圧を超えない範囲に制限される。図1、図2の構造はリラクタンストルクを有効利用でき、マグネットトルクの比率が下がるため磁石使用量を削減できる。リラクタンストルクの比率増により誘起電圧を抑えつつ高トルク化、高速回転化が可能となり、モータを高出力化できる。 Since the induced voltage of a PM motor is proportional to the rotation speed, the maximum motor rotation speed is limited to a range where the induced voltage does not exceed the inverter's withstand voltage. The structures in Figures 1 and 2 make effective use of reluctance torque, and since the magnet torque ratio is lower, the amount of magnets used can be reduced. By increasing the reluctance torque ratio, it is possible to achieve higher torque and higher rotation speeds while suppressing the induced voltage, resulting in higher motor output.
すべての磁石を点Aに集中する向きとすることで、磁石磁束を1点に集中でき、誘起電圧波形やギャップ磁束密度分布波形が正弦波に近づき鉄損が低減され、高効率化できる。なお、誘起電圧は無負荷鎖交磁束とロータ角速度の積なので、誘起電圧波形の正弦波化は磁束波形の正弦波化につながる。また、トルクの時間平均は鎖交磁束と電流の積であり、鎖交磁束の高調波成分と電流の積がトルク波形の高調波成分、つまりトルクリプルであるから、磁束波形の高調波成分を低減することでトルクリプルも低減できる。 By orienting all magnets to concentrate at point A, the magnetic flux can be concentrated at one point, and the induced voltage waveform and gap magnetic flux density distribution waveform become closer to a sine wave, reducing iron loss and improving efficiency. Note that since the induced voltage is the product of the no-load interlinkage magnetic flux and the rotor angular speed, making the induced voltage waveform sinusoidal leads to making the magnetic flux waveform sinusoidal. In addition, the time average of torque is the product of the interlinkage magnetic flux and the current, and the product of the harmonic components of the interlinkage magnetic flux and the current is the harmonic components of the torque waveform, i.e., the torque ripple, so reducing the harmonic components of the magnetic flux waveform can also reduce the torque ripple.
多層配置の内径側磁石(鉄心10の軸心側に配置される磁石)はスロット高調波磁束の影響が大きく渦電流損失が増加する傾向があるが、2層目は2分割、3層目は3分割されているため渦電流のパスが分散され磁石損失を抑えることができる。さらに、すべての磁石が同じ寸法であるため磁石の金型が1つで良く、コストを削減できる。各層の磁石は、それぞれさらに横に(磁石の長手方向に)2分割しても良い。 Multi-layered inner diameter magnets (magnets arranged on the axial side of the iron core 10) are greatly affected by slot harmonic magnetic flux and tend to increase eddy current loss, but because the second layer is divided into two and the third layer into three, the eddy current paths are dispersed and magnetic loss can be suppressed. Furthermore, because all the magnets are the same size, only one magnet mold is required, reducing costs. The magnets in each layer may also be further divided horizontally (in the longitudinal direction of the magnet) into two.
次に、前記凹部と磁石の間に形成されるフラックスバリアの角位置を図3とともに説明する。図3は、d軸から一方のq軸側の構成における、鉄心10の外周端10aに近い第2層側の磁石24、第3層側の磁石36と、凹部24a、凹部36aの間に形成されるフラックスバリア(24a,36a)を表している。
Next, the angular position of the flux barrier formed between the recess and the magnet will be explained with reference to Figure 3. Figure 3 shows the flux barrier (24a, 36a) formed between the
図3において、第2層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部20は点Aを中心とする第2の同心円上に配設され、第3層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部30は点Aを中心とする第3の同心円上に配設されている。第1層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は点Aを中心とする第1の同心円上に配設されているが、図3では図示省略している。
In FIG. 3, the
第2層側磁石溝のq軸側端部(鉄心10の外周端10aに近い側の端部)に形成された凹部24aにおける、d軸側角部24adの曲率半径は、q軸側角部24aqの曲率半径よりも大きく設定され、第3層側磁石溝のq軸側端部(鉄心10の外周端10aに近い側の端部)に形成された凹部36aにおける、q軸側角部36aqの曲率半径は、d軸側角部36adの曲率半径よりも大きく設定されている。
The radius of curvature of the d-axis side corner 24ad in the
また、第3層側の前記凹部36aの曲率半径は第2層側の前記凹部24aの曲率半径よりも大きく設定されている。尚、d軸から他方のq軸側の構成も図3と同様である。
The radius of curvature of the
図3のように、磁石溝の角部を、点Aを中心とした同心円上に配置することで、q軸磁束の流れがスムーズになり(q軸側リアクタンスLqが大きくなり)リラクタンストルクが向上する。フラックスバリア(24a、36a)の角の曲率半径を大きくすることで遠心力による応力を下げる(分散する)ことができるが、曲率半径を大きくするとその分凹部24aと凹部36aの間のブリッジの最狭部が短くなり漏れ磁束が増加し、トルク低下につながる。
As shown in Figure 3, by arranging the corners of the magnet groove on a concentric circle centered on point A, the flow of the q-axis magnetic flux becomes smoother (the q-axis reactance Lq becomes larger) and the reluctance torque improves. By increasing the radius of curvature of the corners of the flux barrier (24a, 36a), the stress caused by centrifugal force can be reduced (dispersed), but if the radius of curvature is increased, the narrowest part of the bridge between
2層目はd軸側に、3層目はq軸側に応力が集中するため、図3のようにそれぞれ片側のみ曲率半径を大きくすることで、ブリッジ長さを確保しつつ応力が分散される。遠心力によりブリッジ部に発生する応力は、ブリッジが抱える質量が大きいほど増加する。すなわち各層の磁石溝とロータ外径からなる略扇形状部に存在する磁石と鉄心の質量が大きいほど、発生応力も大きくなる。よって発生応力の大きさは2層目<3層目であるため、曲率半径の大きさも2層目<3層目とすれば良い。 Since stress is concentrated on the d-axis side in the second layer and on the q-axis side in the third layer, by increasing the radius of curvature on only one side of each as shown in Figure 3, the stress is dispersed while maintaining the bridge length. The greater the mass carried by the bridge, the greater the stress generated in the bridge due to centrifugal force. In other words, the greater the mass of the magnets and iron cores in the roughly sector-shaped section consisting of the magnet grooves and rotor outer diameter of each layer, the greater the generated stress. Therefore, since the magnitude of the generated stress is second layer < third layer, the radius of curvature should also be second layer < third layer.
1層目は、遠心力による発生応力が低いため、フラックスバリアの形状自由度があるので、図2のq軸側端部の凹部11a,11b,12a,12bに代えて、例えば図5のように、q軸側の端部から鉄心10の外周(10a)に沿ってd軸側に延びる形状であり、且つ鉄心10を軸方向に貫通して構成したスリット部11X、12Xを用いてもよい。
Since the first layer has low stress due to centrifugal force, there is flexibility in the shape of the flux barrier. Therefore, instead of the
図5のスリット部11X、12Xは、鉄心10に比べて透磁率が極めて小さく、磁束が極めて通り難くなっており、磁気的な遮断部として機能する。これによって、磁石11、12によって回転子1の外周面に発生する磁束密度分布の変化、特に主磁極の周方向の両端部分での磁束密度分布を正弦波に近づけることができる。
The
また、図1に示すように、第1層側磁石群の、d軸を介して隣接する2つの磁石11と12の間隔をd1、第2層側磁石群の、d軸を介して隣接する2つの磁石22と23の間隔をd2、第3層側磁石群の、d軸を介して隣接する2つの磁石33と34の間隔をd3としたとき、d1<d2<d3となるように配置するものである。
As shown in FIG. 1, the magnets are arranged so that d1 < d2 < d3 holds when the distance between the two
磁石間の距離が外径側の層より狭い、たとえばd2>d3の場合、3層目磁石の磁束を有効利用できずトルクが低下する。d1<d2<d3とすることで、すべての層の磁石磁束を有効利用できる。尚、センターブリッジ幅は2層目>3層目としても良い(すなわち、センターブリッジ20cの幅>センターブリッジ30cの幅としても良い)。
If the distance between the magnets is narrower than the layers on the outer diameter side, for example d2>d3, the magnetic flux of the third layer magnet cannot be effectively utilized and torque decreases. By making d1<d2<d3, the magnetic flux of the magnets in all layers can be effectively utilized. The center bridge width may be second layer>third layer (i.e., the width of
次に、鉄心10の外周端10aに溝を設けた実施例を図4とともに説明する。図4はd軸から一方のq軸側の構成を表しており、第1層側の磁石溝12Aのq軸側端部に形成された凹部12a近傍の、鉄心10の外周端10aには第1の回転子鉄心外周溝41が刻設されている。
Next, an embodiment in which a groove is provided on the outer
前記第1層側の凹部12aと、第2層側の磁石溝24Aのq軸側端部に形成された凹部24aの間の、鉄心10の外周端10aには第2の回転子鉄心外周溝42が刻設されている。
A second rotor core outer
前記第2層側の凹部24aと、第3層側の磁石溝36Aのq軸側端部に形成された凹部36aの間の、鉄心10の外周端10aには第3の回転子鉄心外周溝43が刻設されている。
A third rotor core outer
前記第3層側の凹部36aの近傍の、鉄心10の外周端10aには第4の回転子鉄心外周溝44が刻設されている。
A fourth rotor core outer
第1~第4の回転子鉄心外周溝41~44の深さ、位置と、磁石12,24,36、凹部12a,24a,36aの位置関係は次のように設定されている。
The depth and position of the first to fourth rotor core outer
前記第2~第4の回転子鉄心外周溝42~44の深さは、第2の回転子鉄心外周溝42の深さ≦第3の回転子鉄心外周溝43の深さ≦第4の回転子鉄心外周溝44の深さに設定されている。
The depths of the second to fourth rotor core outer
d軸から第1の回転子鉄心外周溝41までの距離をg1、d軸から第2の回転子鉄心外周溝42までの距離をg2、d軸から第3の回転子鉄心外周溝43までの距離をg3、d軸から第4の回転子鉄心外周溝44までの距離をg4とする。
The distance from the d-axis to the first rotor core outer
前記第1層側磁石群の磁石12の、鉄心10の外周端10aに最も近いd軸側の端部とd軸とのなす角度をf1とし、前記第2層側磁石群における鉄心10の外周端10aに最も近い磁石24の、d軸側で且つ鉄心10の外周側の端部とd軸とのなす角度をf2とし、前記第3層側磁石群における鉄心10の外周端10aに最も近い磁石36の、d軸側で且つ鉄心10の外周側の端部とd軸とのなす角度をf3とする。
The angle between the d-axis and the end of the
前記第1層側の凹部12aにおける、q軸側角部12aqとd軸とのなす角度をf1’とし、前記第2層側の凹部24aにおける、q軸側角部24aqとd軸とのなす角度をf2’とし、前記第3層側の凹部36bにおける、q軸側の端部とd軸とのなす角度をf3’とする。
The angle between the q-axis side corner 12aq and the d-axis in the
そして、0<g1<f1、f1’<g2<f2、f2’<g3<f3、(f3+f3’)/2≦g4≦f3’となるように設定している。 These are set so that 0<g1<f1, f1'<g2<f2, f2'<g3<f3, and (f3+f3')/2≦g4≦f3'.
尚、d軸から他方のq軸側における、回転子鉄心外周溝41~44の深さ、位置と、磁石11、21、31、凹部11a,21a,31a,31bの位置関係は図4と同様に設定されている。
The depth and position of the rotor core outer peripheral grooves 41-44 on the other q-axis side from the d-axis and the positional relationship between the
図4のように回転子鉄心外周溝41~44を刻設することで、ギャップ磁束密度分布波形の肩の部分が抑制され、高調波成分を低減させることができる。回転子鉄心外周溝の深さは、第2の回転子鉄心外周溝42の深さ≦第3の回転子鉄心外周溝43の深さ≦第4の回転子鉄心外周溝44の深さに設定することで、d軸からq軸にかけて緩やかに磁束抑制量が大きくなるため、波形の高調波をより効果的に抑制できる。
By carving the rotor core outer
第3層側の凹部36bにおけるq軸側の端部とd軸とのなす角度f3’よりもq軸側に回転子鉄心外周溝があるとトルク低下が大きいため、d軸から第4の回転子鉄心外周溝44までの距離g4は、図4に示すf3<g4≦f3’が良い。
If the rotor core outer circumferential groove is located closer to the q-axis than the angle f3' between the q-axis end of the
このとき、第4の回転子鉄心外周溝44がf3に近すぎるとブリッジ厚さが小さくなり強度が低下するため、第4の回転子鉄心外周溝44は、図4のf3とf3’の中間位置よりもq軸側であり且つf3’と等しいか又はf3’よりもd軸側の位置、すなわち(f3+f3’)/2≦g4≦f3’とすることで遠心力の応力低減と両立できる。
In this case, if the fourth rotor core outer
第1の回転子鉄心外周溝41の深さ≧第2の回転子鉄心外周溝42の深さとなっても良く、第1の回転子鉄心外周溝41の代わりに、図5で述べたd軸側に突き出すスリット部11X、12Xを用いても良い。第2の回転子鉄心外周溝42~第4の回転子鉄心外周溝44は、前記スリット部にしてしまうとLq(q軸側リアクタンス)の減少が大きくなりトルク低下を招くため、前記外周溝(42~44)の方が好ましい。
The depth of the first rotor core outer
図6はギャップ磁束密度波形を表し、(a)は図4のような外周溝(41~44)を設けない場合を示し(b)は図4の外周溝41~44を設けた場合を示している。
Figure 6 shows the gap magnetic flux density waveform, where (a) shows the case where the peripheral grooves (41 to 44) as in Figure 4 are not provided, and (b) shows the case where the
図6によれば、回転子鉄心外周溝41~44を設けた場合の方が全高調波率が15%→10%に低減されていることがわかる。 Figure 6 shows that when rotor core outer peripheral grooves 41-44 are provided, the total harmonic rate is reduced from 15% to 10%.
1…回転子
2…モータシャフト
3…補助磁極部
5…固定子
10…鉄心
10a…回転子鉄心外周端
10c、20c、30c…センターブリッジ部
11,12,21~26,31~38…磁石
11A,12A,21A~26A,31A~38A…磁石溝
11a~11d,12a~12d,21a,21b,21e,22f,22g,22c,22d,23c,23d,23g,24f,24e,24a,24b,25a~25d,26a~26d,31a,31b,31e,32f、32g、32h、33i,33j,33c,33d,34c,34d,34j,34i,35h,35g,35f,36e,36a,36b,37a~37d,38a~38d…凹部
11X,12X…スリット部
41~44…回転子鉄心外周溝
51…ステータコイル
52…ステータスロット
Reference Signs List 1: rotor 2: motor shaft 3: auxiliary magnetic pole portion 5: stator 10:
Claims (5)
前記各d軸であって、径方向断面視における回転子鉄心よりも外周側に設定した点Aを中心とする複数の同心円のうち、第1の半径の第1の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第1層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第1の半径よりも長い第2の半径の第2の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第2層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第2の半径よりも長い第3の半径の第3の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第3層側磁石溝と、
前記第1層側磁石溝に嵌合する2個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第1層側磁石群と、
前記第2層側磁石溝に嵌合し、前記第1層側磁石群の各磁石と同一寸法の4個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第2層側磁石群と、
前記第3層側磁石溝に嵌合し、前記第1層側磁石群および第2層側磁石群の各磁石と同一寸法の6個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第3層側磁石群と、
を備え、
前記第1層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第1の同心円上に、前記第2層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第2の同心円上に、前記第3層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第3の同心円上に各々配設され、
前記第2層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部における、d軸側角部の曲率半径はq軸側角部の曲率半径よりも大きく設定され、
前記第3層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部における、q軸側角部の曲率半径はd軸側角部の曲率半径よりも大きく設定され、
前記第3層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部の曲率半径は、前記第2層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部の曲率半径よりも大きく設定されていることを特徴とする回転子。 A straight line connecting the rotor axis and the center of any main magnetic pole that generates magnet torque is defined as the d-axis of the dq coordinate system, and an axis perpendicular to the d-axis in terms of electrical angle is defined as the q-axis of the dq coordinate system,
a plurality of first layer side magnet grooves arranged in a line symmetrical manner around the d axis at a portion of the rotor core along a first concentric circle of a first radius among a plurality of concentric circles centered on a point A set on the outer periphery side of the rotor core in a radial cross section, the plurality of first layer side magnet grooves having recesses extending outward at each of the four corners;
a plurality of second layer side magnet grooves arranged in a line symmetrical manner about the d-axis at a portion of the rotor core along a second concentric circle having a second radius longer than the first radius among the plurality of concentric circles, the plurality of second layer side magnet grooves having recesses extending outward at each of the four corners;
a plurality of third layer side magnet grooves, which are arranged in a line symmetrical manner about the d axis at a portion of the rotor core along a third concentric circle having a third radius longer than the second radius among the plurality of concentric circles, and each of which has a recess extending outward at each of its four corners;
a first layer side magnet group including two magnets that are fitted into the first layer side magnet groove and are arranged such that center lines extending from the centers of the magnets converge on the point A;
a second layer side magnet group, which is fitted into the second layer side magnet groove and has the same dimensions as each magnet of the first layer side magnet group, and is arranged such that center lines extending from the centers of the magnets converge at point A;
a third layer side magnet group, which is fitted into the third layer side magnet groove and is composed of six magnets having the same dimensions as the magnets of the first layer side magnet group and the second layer side magnet group, and which is arranged so that the center lines extending from the centers of the magnets converge at point A;
Equipped with
a corner of the first layer side magnet groove on the outer periphery side of the rotor core is disposed on the first concentric circle, a corner of the second layer side magnet groove on the outer periphery side of the rotor core is disposed on the second concentric circle, and a corner of the third layer side magnet groove on the outer periphery side of the rotor core is disposed on the third concentric circle,
a radius of curvature of a d-axis side corner of a recess formed at a q-axis side end of the second layer side magnet groove is set to be larger than a radius of curvature of a q-axis side corner,
a radius of curvature of a q-axis side corner of a recess formed at a q-axis side end of the third layer side magnet groove is set to be larger than a radius of curvature of a d-axis side corner of the recess,
A rotor characterized in that the radius of curvature of the recess formed at the q-axis side end of the third layer side magnet groove is set to be larger than the radius of curvature of the recess formed at the q-axis side end of the second layer side magnet groove.
前記各d軸であって、径方向断面視における回転子鉄心よりも外周側に設定した点Aを中心とする複数の同心円のうち、第1の半径の第1の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第1層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第1の半径よりも長い第2の半径の第2の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第2層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第2の半径よりも長い第3の半径の第3の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記d軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第3層側磁石溝と、
前記第1層側磁石溝に嵌合する2個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第1層側磁石群と、
前記第2層側磁石溝に嵌合し、前記第1層側磁石群の各磁石と同一寸法の4個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第2層側磁石群と、
前記第3層側磁石溝に嵌合し、前記第1層側磁石群および第2層側磁石群の各磁石と同一寸法の6個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Aに集中する向きに配設された第3層側磁石群と、
前記第1層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部近傍の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第1の回転子鉄心外周溝と、
前記第1層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部と、前記第2層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部の間の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第2の回転子鉄心外周溝と、
前記第2層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部と、前記第3層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部の間の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第3の回転子鉄心外周溝と、
前記第3層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部近傍の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第4の回転子鉄心外周溝と、
を備え、
前記第2~第4の回転子鉄心外周溝の深さは、第2の回転子鉄心外周溝の深さ≦第3の回転子鉄心外周溝の深さ≦第4の回転子鉄心外周溝の深さに設定され、
d軸から第1の回転子鉄心外周溝までの距離をg1、d軸から第2の回転子鉄心外周溝までの距離をg2、d軸から第3の回転子鉄心外周溝までの距離をg3、d軸から第4の回転子鉄心外周溝までの距離をg4とし、
前記第1層側磁石群の磁石の、回転子鉄心の外周端に最も近いd軸側の端部とd軸とのなす角度をf1とし、前記第2層側磁石群における回転子鉄心の外周端に最も近い磁石の、d軸側で且つ回転子鉄心の外周側の端部とd軸とのなす角度をf2とし、前記第3層側磁石群における回転子鉄心の外周端に最も近い磁石の、d軸側で且つ回転子鉄心の外周側の端部とd軸とのなす角度をf3とし、
前記第1層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部における、q軸側の端部とd軸とのなす角度をf1’とし、前記第2層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部における、q軸側の端部とd軸とのなす角度をf2’とし、前記第3層側磁石溝のq軸側端部に形成された凹部における、q軸側の端部とd軸とのなす角度をf3’とし、
0<g1<f1、f1’<g2<f2、f2’<g3<f3、(f3+f3’)/2≦g4≦f3’となるように設定されていることを特徴とする回転子。 A straight line connecting the rotor axis and the center of any main magnetic pole that generates magnet torque is defined as the d-axis of the dq coordinate system, and an axis perpendicular to the d-axis in terms of electrical angle is defined as the q-axis of the dq coordinate system,
a plurality of first layer side magnet grooves arranged in a line symmetrical manner around the d axis at a portion of the rotor core along a first concentric circle of a first radius among a plurality of concentric circles centered on a point A set on the outer periphery side of the rotor core in a radial cross section, the plurality of first layer side magnet grooves having recesses extending outward at each of the four corners;
a plurality of second layer side magnet grooves arranged in a line symmetrical manner about the d-axis at a portion of the rotor core along a second concentric circle having a second radius longer than the first radius among the plurality of concentric circles, the plurality of second layer side magnet grooves having recesses extending outward at each of the four corners;
a plurality of third layer side magnet grooves, which are arranged in a line symmetrical manner about the d axis at a portion of the rotor core along a third concentric circle having a third radius longer than the second radius among the plurality of concentric circles, and each of which has a recess extending outward at each of its four corners;
a first layer side magnet group including two magnets that are fitted into the first layer side magnet groove and are arranged such that center lines extending from the centers of the magnets converge on the point A;
a second layer side magnet group, which is fitted into the second layer side magnet groove and has the same dimensions as each magnet of the first layer side magnet group, and is arranged such that center lines extending from the centers of the magnets converge at point A;
a third layer side magnet group, which is fitted into the third layer side magnet groove and is composed of six magnets having the same dimensions as the magnets of the first layer side magnet group and the second layer side magnet group, and which is arranged so that the center lines extending from the centers of the magnets converge at point A;
a first rotor core outer peripheral groove provided on an outer peripheral end surface of the rotor core near a recess formed at a q-axis side end of the first layer side magnet groove;
a second rotor core outer peripheral groove provided on an outer peripheral end surface of the rotor core between a recess formed at a q-axis side end of the first layer side magnet groove and a recess formed at a q-axis side end of the second layer side magnet groove;
a third rotor core outer peripheral groove provided on an outer peripheral end surface of the rotor core between a recess formed at a q-axis side end of the second layer side magnet groove and a recess formed at a q-axis side end of the third layer side magnet groove;
a fourth rotor core outer peripheral groove provided on an outer peripheral end surface of the rotor core near a recess formed at a q-axis side end of the third layer side magnet groove;
Equipped with
the depths of the second to fourth rotor core outer peripheral grooves are set such that: the depth of the second rotor core outer peripheral groove≦the depth of the third rotor core outer peripheral groove≦the depth of the fourth rotor core outer peripheral groove;
The distance from the d-axis to the outer peripheral groove of the first rotor core is g1, the distance from the d-axis to the outer peripheral groove of the second rotor core is g2, the distance from the d-axis to the outer peripheral groove of the third rotor core is g3, and the distance from the d-axis to the outer peripheral groove of the fourth rotor core is g4,
The angle formed by the end of the magnet on the d-axis side closest to the outer circumferential end of the rotor core of the first layer side magnet group and the d-axis is defined as f1, the angle formed by the end of the magnet on the d-axis side and the outer circumferential side of the rotor core of the magnet on the second layer side magnet group closest to the outer circumferential end of the rotor core of the second layer side magnet group and the d-axis is defined as f2, and the angle formed by the end of the magnet on the d-axis side and the outer circumferential side of the rotor core of the magnet on the third layer side magnet group closest to the outer circumferential end of the rotor core of the third layer side magnet group and the d-axis is defined as f3.
the angle between the q-axis side end of the recess formed at the q-axis side end of the first layer side magnet groove and the d-axis is f1', the angle between the q-axis side end of the recess formed at the q-axis side end of the second layer side magnet groove and the d-axis is f2', and the angle between the q-axis side end of the recess formed at the q-axis side end of the third layer side magnet groove and the d-axis is f3',
A rotor characterized in that g4 and f3' are set so as to satisfy 0<g1<f1, f1'<g2<f2, f2'<g3<f3, and (f3+f3')/2≦g4≦f3'.
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