JP7654795B2

JP7654795B2 - Rotor and Motor

Info

Publication number: JP7654795B2
Application number: JP2023538320A
Authority: JP
Inventors: 義康柴山; 圭伍今村; 一輝植田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2025-04-01
Anticipated expiration: 2042-06-13
Also published as: WO2023007706A1; JPWO2023007967A1; WO2023007967A1

Description

ここに開示された技術は、ロータおよびモータに関する。 The technology disclosed herein relates to rotors and motors.

従来より、例えば特許文献１に開示されているように、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたロータが知られている。この種のロータでは、ステータが回転磁界を形成すると、永久磁石によってマグネットトルクが発生すると共に、ステータコアによってリラクタンストルクが発生する。これらマグネットトルクおよびリラクタンストルクを合算した総合トルクが、モータの出力となる。 Conventionally, rotors with permanent magnets embedded in the rotor core have been known, as disclosed in, for example, Patent Document 1. In this type of rotor, when the stator forms a rotating magnetic field, a magnetic torque is generated by the permanent magnet, and a reluctance torque is generated by the stator core. The total torque, which is the sum of the magnetic torque and the reluctance torque, becomes the motor output.

特開２０２０－１９１７１０号公報JP 2020-191710 A

ところで、前述したようなロータでは、マグネットトルクが最大となる電流位相（電気角）と、リラクタンストルクが最大となる電流位相との間に位相差がある。そのため、総合トルクの最大値は、マグネットトルクの最大値とリラクタンストルクの最大値とを合算した値よりも低下してしまう。すなわち、マグネットトルクとリラクタンストルクの併用の実態は両トルク波形の間に存在する相補的な増減関係を活かしているに過ぎず、両トルクの最大値の合算で代表されるような相加的な総合トルクは得られなかった。そのため、モータの出力効率として改善の余地がある。 However, in a rotor such as that described above, there is a phase difference between the current phase (electrical angle) at which the magnet torque is at its maximum and the current phase at which the reluctance torque is at its maximum. As a result, the maximum value of the total torque is lower than the sum of the maximum values of the magnet torque and the reluctance torque. In other words, the combined use of magnet torque and reluctance torque merely makes use of the complementary increase/decrease relationship that exists between the two torque waveforms, and does not provide an additive total torque as represented by the sum of the maximum values of both torques. As a result, there is room for improvement in the motor's output efficiency.

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの出力効率を向上させることにある。The technology disclosed here has been developed in consideration of these points, and its purpose is to improve the output efficiency of the motor.

ここに開示されたロータは、回転軸を有するロータ本体と、前記ロータ本体において前記回転軸を中心とする周方向に交互に配列され、互いに異なる磁極を形成する複数の第１永久磁石および複数の第２永久磁石と、前記ロータ本体の前記回転軸の方向における端面に、前記複数の第１永久磁石のそれぞれに対応して設けられ、前記第１永久磁石と同じ磁極を形成する複数の第３永久磁石と、前記ロータ本体の前記回転軸の方向における端面に、前記複数の第２永久磁石のそれぞれに対応して設けられ、前記第２永久磁石と同じ磁極を形成する複数の第４永久磁石とを備えている。そして、前記第１永久磁石および前記第２永久磁石のそれぞれにおけるｄ軸と、前記第３永久磁石および前記第４永久磁石のそれぞれにおけるｄ軸とは、前記周方向にずれている。The rotor disclosed herein comprises a rotor body having a rotating shaft, a plurality of first permanent magnets and a plurality of second permanent magnets arranged alternately in a circumferential direction around the rotating shaft in the rotor body and forming different magnetic poles, a plurality of third permanent magnets provided on an end face of the rotor body in the direction of the rotating shaft corresponding to each of the first permanent magnets and forming the same magnetic pole as the first permanent magnets, and a plurality of fourth permanent magnets provided on an end face of the rotor body in the direction of the rotating shaft corresponding to each of the second permanent magnets and forming the same magnetic pole as the second permanent magnets. The d-axis of each of the first permanent magnets and the second permanent magnets and the d-axis of each of the third permanent magnets and the fourth permanent magnets are offset in the circumferential direction.

また、ここに開示されたモータは、円筒状のステータと、前記ステータの内側に配置される前述のロータとを備えている。The motor disclosed herein also includes a cylindrical stator and the aforementioned rotor disposed inside the stator.

前述のロータによれば、モータの出力効率を向上させることができる。 The above-mentioned rotor can improve the output efficiency of the motor.

前述のモータによれば、モータの出力効率を向上させることができる。 The above-mentioned motor can improve the output efficiency of the motor.

図１は、モータの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor. 図２は、ロータを回転軸の方向に視た平面図である。FIG. 2 is a plan view of the rotor as viewed in the direction of the rotation axis. 図３は、図２に示すＸ－Ｘ線における断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line XX shown in FIG. 図４は、図３に示すＹ－Ｙ線における断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line YY shown in FIG. 図５は、図３に示すＺ－Ｚ線における断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line ZZ shown in FIG. 図６は、内部磁石におけるｄ軸と外部磁石におけるｄ軸とが周方向において一致している場合のモータの総合トルクを示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the total torque of the motor when the d-axis of the internal magnet and the d-axis of the external magnet coincide in the circumferential direction. 図７は、内部磁石におけるｄ軸と外部磁石におけるｄ軸とが周方向にずれている場合のモータの総合トルクを示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the total torque of the motor when the d-axis of the internal magnet and the d-axis of the external magnet are misaligned in the circumferential direction. 図８は、ロータの製造方法を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a method for manufacturing a rotor. 図９は、ロータコアが設置された金型を概略的に示す図である。FIG. 9 is a diagram that illustrates a schematic diagram of a die in which a rotor core is installed. 図１０は、その他の実施形態に係るロータを一部省略して示す図３相当図である。FIG. 10 is a view equivalent to FIG. 3, but showing a rotor according to another embodiment with some parts omitted. 図１１は、その他の実施形態に係るロータを一部省略して示す図３相当図である。FIG. 11 is a view equivalent to FIG. 3, but showing a rotor according to another embodiment with some parts omitted.

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。An exemplary embodiment is described in detail below with reference to the drawings.

図１は、モータ１００の断面図である。図２は、ロータ１を回転軸Ａの方向に視た平面図である。 Figure 1 is a cross-sectional view of the motor 100. Figure 2 is a plan view of the rotor 1 viewed in the direction of the rotation axis A.

モータ１００は、所定の回転軸Ａ回りに回転するロータ１と、ロータ１を回転軸Ａ回りに回転させるステータ６とを備えている。ロータ１には、永久磁石が埋め込まれている。すなわち、モータ１００は、基本的にはＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータである。モータ１００は、モータケース７を更に備えてもよい。モータケース７は、ロータ１及びステータ６を収容している。ステータ６は、モータケース７に対して固定されている。ロータ１はモータケース７に回転可能に支持されている。The motor 100 includes a rotor 1 that rotates around a predetermined rotation axis A, and a stator 6 that rotates the rotor 1 around the rotation axis A. A permanent magnet is embedded in the rotor 1. In other words, the motor 100 is basically an IPM (Interior Permanent Magnet) motor. The motor 100 may further include a motor case 7. The motor case 7 houses the rotor 1 and the stator 6. The stator 6 is fixed to the motor case 7. The rotor 1 is supported by the motor case 7 so as to be rotatable.

以下、回転軸Ａが延びる方向を「回転軸方向」と称する。回転軸Ａを中心とする周方向を「周方向」と称する。回転軸Ａを中心とする径方向を「径方向」と称する。径方向において回転軸Ａに向かう側を「径方向内側」と称し、回転軸Ａとは反対側を「径方向外側」と称する。 Hereinafter, the direction in which the rotation axis A extends will be referred to as the "rotation axis direction". The circumferential direction centered on the rotation axis A will be referred to as the "circumferential direction". The radial direction centered on the rotation axis A will be referred to as the "radial direction". The side facing the rotation axis A in the radial direction will be referred to as the "radial inner side", and the side opposite the rotation axis A will be referred to as the "radial outer side".

ステータ６は、ステータコア６１と、巻線６２とを備えている。ステータコア６１は、軟磁性体である。ステータコア６１は、例えば、互いに積層された複数枚の電磁鋼板から形成される。The stator 6 includes a stator core 61 and a winding 62. The stator core 61 is made of a soft magnetic material. The stator core 61 is formed, for example, from multiple electromagnetic steel plates stacked on top of each other.

ステータコア６１は、円筒状に形成されている。ステータコア６１は、モータケース７に固定されている。ステータコア６１には、ステータコア６１の内側に向かって突出した複数のティース６１ａが形成されている。複数のティース６１ａは、ステータコア６１の周方向に間隔をあけて並んでいる。巻線６２は、複数のティース６１ａに巻かれている。ステータ６は、巻線６２に電流が供給されることにより、ロータ１を回転させる回転磁界を形成する。The stator core 61 is formed in a cylindrical shape. The stator core 61 is fixed to the motor case 7. The stator core 61 is formed with a plurality of teeth 61a that protrude toward the inside of the stator core 61. The teeth 61a are arranged at intervals in the circumferential direction of the stator core 61. The windings 62 are wound around the teeth 61a. When a current is supplied to the windings 62, the stator 6 forms a rotating magnetic field that rotates the rotor 1.

ロータ１は、回転軸Ａを有するロータ本体２と、ロータ本体２に配列される複数の第１永久磁石４１および複数の第２永久磁石４２と、ロータ本体２の回転軸方向における端面３ａに設けられる複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４とを備えている。The rotor 1 comprises a rotor body 2 having a rotation axis A, a plurality of first permanent magnets 41 and a plurality of second permanent magnets 42 arranged on the rotor body 2, and a plurality of third permanent magnets 43 and a plurality of fourth permanent magnets 44 provided on an end face 3a of the rotor body 2 in the direction of the rotation axis.

ロータ本体２の少なくとも一部は、軟磁性体から形成されている。ロータ本体２は、磁気的突極性を有しており、ステータ６が形成した回転磁界中においてリラクタンストルクを発生させる。ロータ本体２は、回転軸Ａ回りに回転する。ロータ本体２は、円筒状のロータコア３と、シャフト５とを備えている。ロータ本体２の回転軸Ａは、ロータコア３およびシャフト５のそれぞれの軸心と一致している。At least a portion of the rotor body 2 is formed from a soft magnetic material. The rotor body 2 has magnetic salience and generates a reluctance torque in the rotating magnetic field formed by the stator 6. The rotor body 2 rotates around a rotation axis A. The rotor body 2 includes a cylindrical rotor core 3 and a shaft 5. The rotation axis A of the rotor body 2 coincides with the respective axial centers of the rotor core 3 and the shaft 5.

ロータコア３は、軟磁性体である。ロータコア３は、例えば、互いに積層された複数枚の電磁鋼板から形成される。ロータコア３は、ステータコア６１と同心の円筒状に形成されている。ロータコア３の外周面は、ロータ本体２の外周面を形成する。ロータコア３の回転軸Ａと直交する断面の形状は、ロータコア３の回転軸方向の全長に亘って同じである。ロータコア３の外周面とステータコア６１の内周面との間には、エアギャップ１０が形成されている。The rotor core 3 is a soft magnetic material. The rotor core 3 is formed, for example, from multiple electromagnetic steel plates stacked on top of each other. The rotor core 3 is formed in a cylindrical shape concentric with the stator core 61. The outer peripheral surface of the rotor core 3 forms the outer peripheral surface of the rotor body 2. The shape of a cross section perpendicular to the rotation axis A of the rotor core 3 is the same over the entire length of the rotor core 3 in the rotation axis direction. An air gap 10 is formed between the outer peripheral surface of the rotor core 3 and the inner peripheral surface of the stator core 61.

シャフト５は、ロータコア３の内側に嵌め込まれている。シャフト５は、ロータコア３に対して固定されている。シャフト５の軸心は、回転軸Ａと一致している。シャフト５は、軸受け等を介してモータケース７に回転可能に支持されている。ロータコア３は、シャフト５と共に回転軸Ａ回りに回転する。シャフト５は、軟磁性体である。 The shaft 5 is fitted inside the rotor core 3. The shaft 5 is fixed to the rotor core 3. The axis of the shaft 5 coincides with the rotation axis A. The shaft 5 is rotatably supported by the motor case 7 via bearings or the like. The rotor core 3 rotates around the rotation axis A together with the shaft 5. The shaft 5 is a soft magnetic material.

複数の第１永久磁石４１および複数の第２永久磁石４２は、ロータ本体２において回転軸Ａを中心とする周方向に交互に配列され、互いに異なる磁極を形成している。具体的に、複数の第１永久磁石４１および複数の第２永久磁石４２は、ロータコア３において周方向に等間隔で交互に配列されている。第１永久磁石４１および第２永久磁石４２は、ステータ６によって形成された回転磁界中においてマグネットトルクを発生させる。第１永久磁石４１および第２永久磁石４２は、互いに同数設けられており、この例では３個ずつ設けられている。The first permanent magnets 41 and the second permanent magnets 42 are alternately arranged in the circumferential direction around the rotation axis A in the rotor body 2, forming different magnetic poles. Specifically, the first permanent magnets 41 and the second permanent magnets 42 are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction in the rotor core 3. The first permanent magnets 41 and the second permanent magnets 42 generate magnet torque in the rotating magnetic field formed by the stator 6. The first permanent magnets 41 and the second permanent magnets 42 are provided in equal numbers, and in this example, three of each are provided.

第１永久磁石４１および第２永久磁石４２は、ロータコア３に埋め込まれている。より具体的に、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２は、この例では、ロータコア３におけるロータコア３の外周面よりも径方向内側の部分に埋め込まれている。第１永久磁石４１および第２永久磁石４２は、この例では、互いに同じ形状を有している。このように、複数の第１永久磁石４１および複数の第２永久磁石４２は、ロータコア３の内部に設けられる永久磁石であり、内部磁石４ａを形成している。The first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 are embedded in the rotor core 3. More specifically, in this example, the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 are embedded in a portion of the rotor core 3 that is radially inward from the outer peripheral surface of the rotor core 3. In this example, the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 have the same shape as each other. In this way, the multiple first permanent magnets 41 and the multiple second permanent magnets 42 are permanent magnets provided inside the rotor core 3 and form the internal magnet 4a.

図３は、図２に示すＸ－Ｘ線における断面図である。図４は、図３に示すＹ－Ｙ線における断面図である。図５は、図３に示すＺ－Ｚ線における断面図である。以下、特段の断りがない限り、「断面形状」とは、回転軸Ａに直交する断面形状を意味する。 Figure 3 is a cross-sectional view taken along line X-X in Figure 2. Figure 4 is a cross-sectional view taken along line Y-Y in Figure 3. Figure 5 is a cross-sectional view taken along line Z-Z in Figure 3. Hereinafter, unless otherwise specified, "cross-sectional shape" refers to a cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis A.

第１永久磁石４１および第２永久磁石４２は、回転軸方向に延びる板状に形成されている。より詳しくは、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２は、ロータコア３の回転軸方向における全長に亘って延びている。つまり、第１永久磁石４１の回転軸方向における端面４１ａおよび第２永久磁石４２の回転軸方向における端面４２ａは、ロータコア３の端面３ａと一致している。第１永久磁石４１および第２永久磁石４２のそれぞれの断面形状は、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２の回転軸方向における全長に亘って同じである。The first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 are formed in a plate shape extending in the rotation axis direction. More specifically, the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 extend over the entire length in the rotation axis direction of the rotor core 3. In other words, the end face 41a of the first permanent magnet 41 in the rotation axis direction and the end face 42a of the second permanent magnet 42 in the rotation axis direction coincide with the end face 3a of the rotor core 3. The cross-sectional shapes of the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 are the same over the entire length in the rotation axis direction of the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42.

第１永久磁石４１および第２永久磁石４２のそれぞれの断面形状は、線状である。すなわち、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２のそれぞれの断面形状は、所定の基準線に沿って延びる形状をしている。第１永久磁石４１および第２永久磁石４２のそれぞれの断面形状は、径方向内側（即ち、回転軸Ａ）に向かって凹むように湾曲した形状であり、この例では、Ｕ字状に形成されている。The cross-sectional shape of each of the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 is linear. That is, the cross-sectional shape of each of the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 is a shape that extends along a predetermined reference line. The cross-sectional shape of each of the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 is a curved shape that is concave toward the radial inside (i.e., the rotation axis A), and in this example, is formed into a U-shape.

ロータコア３には、複数の第１永久磁石４１のそれぞれが埋め込まれる複数の第１配置孔３１と、複数の第２永久磁石４２のそれぞれが埋め込まれる複数の第２配置孔３２が形成されている。第１配置孔３１および第２配置孔３２のそれぞれは、ロータコア３を回転軸方向に貫通する単一の貫通孔である。第１配置孔３１および第２配置孔３２のそれぞれの断面形状は、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２の断面形状と同じである。つまり、第１配置孔３１および第２配置孔３２では、実質的に隙間なく第１永久磁石４１および第２永久磁石４２が埋め込まれている。The rotor core 3 is formed with a plurality of first arrangement holes 31 into which a plurality of first permanent magnets 41 are embedded, and a plurality of second arrangement holes 32 into which a plurality of second permanent magnets 42 are embedded. Each of the first arrangement holes 31 and the second arrangement holes 32 is a single through hole that penetrates the rotor core 3 in the direction of the rotation axis. The cross-sectional shapes of each of the first arrangement holes 31 and the second arrangement holes 32 are the same as the cross-sectional shapes of the first permanent magnets 41 and the second permanent magnets 42. In other words, the first permanent magnets 41 and the second permanent magnets 42 are embedded in the first arrangement holes 31 and the second arrangement holes 32 with substantially no gaps.

第３永久磁石４３および第４永久磁石４４は、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２に対応した位置に設けられている。具体的に、複数の第３永久磁石４３は、ロータコア３の端面３ａに、複数の第１永久磁石４１のそれぞれに対応して設けられ、第１永久磁石４１と同じ磁極を形成している。複数の第４永久磁石４４は、ロータコア３の端面３ａに、複数の第２永久磁石４２のそれぞれに対応して設けられ、第２永久磁石４２と同じ磁極を形成している。The third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 are provided at positions corresponding to the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42. Specifically, the third permanent magnets 43 are provided on the end face 3a of the rotor core 3 in correspondence with each of the first permanent magnets 41, and form the same magnetic poles as the first permanent magnets 41. The fourth permanent magnets 44 are provided on the end face 3a of the rotor core 3 in correspondence with each of the second permanent magnets 42, and form the same magnetic poles as the second permanent magnets 42.

図５に示すように、複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４は、ロータコア３の端面３ａにおいて周方向に交互に配列されている。第３永久磁石４３および第４永久磁石４４は、互いに異なる磁極を形成する。第３永久磁石４３および第４永久磁石４４は、ステータ６によって形成された回転磁界中においてマグネットトルクを発生させる。このように、複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４は、ロータコア３の内部ではなく外部に設けられる永久磁石であり、外部磁石４ｂを形成している。5, the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 are arranged alternately in the circumferential direction on the end face 3a of the rotor core 3. The third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 form different magnetic poles. The third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 generate magnet torque in the rotating magnetic field formed by the stator 6. In this way, the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 are permanent magnets provided outside the rotor core 3 rather than inside it, and form the external magnets 4b.

詳しくは、複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４は、周方向に繋がっている。つまり、外部磁石４ｂは、全ての第３永久磁石４３と全ての第４永久磁石４４とが周方向に交互に繋がってなる円環状の板部材により形成されている。この例では、外部磁石４ｂの外径は、ロータコア３の外径と同じである。つまり、外部磁石４ｂの外周面は、ロータコア３の外周面と一致している。In detail, the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 are connected in the circumferential direction. In other words, the external magnet 4b is formed of an annular plate member in which all the third permanent magnets 43 and all the fourth permanent magnets 44 are alternately connected in the circumferential direction. In this example, the outer diameter of the external magnet 4b is the same as the outer diameter of the rotor core 3. In other words, the outer peripheral surface of the external magnet 4b coincides with the outer peripheral surface of the rotor core 3.

外部磁石４ｂは、第１永久磁石４１の端面４１ａおよび第２永久磁石４２の端面４２ａを覆う大きさに形成されている。この例では、外部磁石４ｂ、即ち、複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４は、ロータ本体２の両方の端面３ａに設けられている。The external magnet 4b is formed to a size that covers the end face 41a of the first permanent magnet 41 and the end face 42a of the second permanent magnet 42. In this example, the external magnet 4b, i.e., the multiple third permanent magnets 43 and the multiple fourth permanent magnets 44, are provided on both end faces 3a of the rotor body 2.

さらに、この例のロータ１では、複数の第１永久磁石４１と、複数の第２永久磁石４２と、２つの外部磁石４ｂとが繋がって単一の磁石ユニット４を形成している。具体的に、複数の第３永久磁石４３のそれぞれは、第１永久磁石４１の端面４１ａと繋がっている。複数の第４永久磁石４４のそれぞれは、第２永久磁石４２の端面４２ａと繋がっている。つまり、全ての第１永久磁石４１と全ての第２永久磁石４２とは、外部磁石４ｂを介して繋がっている。Furthermore, in the rotor 1 of this example, the multiple first permanent magnets 41, the multiple second permanent magnets 42, and the two external magnets 4b are connected to form a single magnet unit 4. Specifically, each of the multiple third permanent magnets 43 is connected to the end face 41a of the first permanent magnet 41. Each of the multiple fourth permanent magnets 44 is connected to the end face 42a of the second permanent magnet 42. In other words, all of the first permanent magnets 41 and all of the second permanent magnets 42 are connected via the external magnets 4b.

このように、ロータ１は、永久磁石として１組の磁石ユニット４を備えており、磁石ユニット４は、内部磁石４ａと外部磁石４ｂとを有する。Thus, the rotor 1 is provided with a set of magnet units 4 as permanent magnets, each of which has an internal magnet 4a and an external magnet 4b.

第１永久磁石４１、第２永久磁石４２、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４は、ボンド磁石である。ボンド磁石は、磁石粉末と、磁石粉末を結合するためのバインダとを混合した材料（以下、「磁石材料」とも称する）によって形成された永久磁石である。磁石粉末は、例えば、ネオジム磁石、サマリウム鉄窒素系磁石、サマリウムコバルト系磁石、フェライト磁石又はアルニコ磁石等の粉末、若しくはこれら粉末のうち２種以上の粉末の混合物である。バインダは、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂又はゴムである。ボンド磁石は、樹脂のように成形することができ、焼結磁石と比較して、寸法精度が高く、形状の自由度が高い。The first permanent magnet 41, the second permanent magnet 42, the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 are bonded magnets. A bonded magnet is a permanent magnet formed from a material (hereinafter also referred to as "magnetic material") in which magnet powder and a binder for binding the magnet powder are mixed. The magnet powder is, for example, a powder of a neodymium magnet, a samarium iron nitrogen magnet, a samarium cobalt magnet, a ferrite magnet or an alnico magnet, or a mixture of two or more of these powders. The binder is, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a thermoplastic resin such as a polyamide resin, or rubber. A bonded magnet can be molded like a resin, and compared to a sintered magnet, it has high dimensional accuracy and a high degree of freedom in shape.

そして、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２のそれぞれにおけるｄ軸と、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４のそれぞれにおけるｄ軸とは、周方向にずれている。つまり、内部磁石４ａにおけるｄ軸と、外部磁石４ｂにおけるｄ軸とは、周方向にずれている。ｄ軸は、永久磁石の中心軸であり、永久磁石によって形成される磁極がつくる磁束の方向である。 The d-axis of each of the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 is offset in the circumferential direction from the d-axis of each of the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44. In other words, the d-axis of the internal magnet 4a is offset in the circumferential direction from the d-axis of the external magnet 4b. The d-axis is the central axis of the permanent magnet and is the direction of the magnetic flux created by the magnetic poles formed by the permanent magnets.

具体的に、内部磁石４ａでは、図４に示すように、複数の第１永久磁石４１のそれぞれにおいて径方向に延びるｄ軸４１１が形成され、複数の第２永久磁石４２のそれぞれにおいて径方向に延びるｄ軸４２２が形成される。一方、外部磁石４ｂでは、図５に示すように、複数の第３永久磁石４３のそれぞれにおいて径方向に延びるｄ軸４３３が形成され、複数の第４永久磁石４４のそれぞれにおいて径方向に延びるｄ軸４４４が形成される。Specifically, in the internal magnet 4a, as shown in Fig. 4, a d-axis 411 extending radially is formed in each of the multiple first permanent magnets 41, and a d-axis 422 extending radially is formed in each of the multiple second permanent magnets 42. On the other hand, in the external magnet 4b, as shown in Fig. 5, a d-axis 433 extending radially is formed in each of the multiple third permanent magnets 43, and a d-axis 444 extending radially is formed in each of the multiple fourth permanent magnets 44.

ここで、図５に示すように、第１永久磁石４１のｄ軸４１１と第３永久磁石４３のｄ軸４３３とは周方向に所定の角度θだけずれており、第２永久磁石４２のｄ軸４２２と第４永久磁石４４のｄ軸４４４とは周方向に所定の角度θだけずれている。このようにｄ軸が設定されるように、内部磁石４ａおよび外部磁石４ｂが配置される。なお、図５では、第１永久磁石４１のｄ軸４１１および第２永久磁石４２のｄ軸４２２についてはそれぞれ１つだけ図示している。 Here, as shown in Fig. 5, the d-axis 411 of the first permanent magnet 41 and the d-axis 433 of the third permanent magnet 43 are offset by a predetermined angle θ in the circumferential direction, and the d-axis 422 of the second permanent magnet 42 and the d-axis 444 of the fourth permanent magnet 44 are offset by a predetermined angle θ in the circumferential direction. The internal magnet 4a and the external magnet 4b are arranged so that the d-axis is set in this manner. Note that in Fig. 5, only one d-axis 411 of the first permanent magnet 41 and one d-axis 422 of the second permanent magnet 42 are shown.

このように構成されたロータ１によれば、モータ１００の出力効率が向上し得る。図６は、内部磁石４ａにおけるｄ軸と外部磁石４ｂにおけるｄ軸とが周方向において一致している場合のモータの総合トルクＴｔを示すグラフである。図７は、内部磁石４ａにおけるｄ軸と外部磁石４ｂにおけるｄ軸とが周方向にずれている場合のモータ１００の総合トルクＴｔを示すグラフである。 The rotor 1 configured in this manner can improve the output efficiency of the motor 100. Figure 6 is a graph showing the total torque Tt of the motor when the d-axis of the internal magnet 4a and the d-axis of the external magnet 4b are aligned in the circumferential direction. Figure 7 is a graph showing the total torque Tt of the motor 100 when the d-axis of the internal magnet 4a and the d-axis of the external magnet 4b are misaligned in the circumferential direction.

以下、ロータコア３が発生させるリラクタンストルクを「リラクタンストルクＴｒ」と称し、内部磁石４ａが発生させるマグネットトルクを「内部マグネットトルクＴｍａ」と称し、外部磁石４ｂが発生させるマグネットトルクを「外部マグネットトルクＴｍｂ」と称する。これらリラクタンストルクＴｒ、内部マグネットトルクＴｍａおよび外部マグネットトルクＴｍｂを合算した値を「総合トルクＴｔ」と称する。ロータ１は、総合トルクＴｔによって回転軸Ａを中心に回転する。つまり、総合トルクＴｔは、モータ１００の出力に相当する。Hereinafter, the reluctance torque generated by the rotor core 3 will be referred to as "reluctance torque Tr", the magnet torque generated by the internal magnet 4a will be referred to as "internal magnet torque Tma", and the magnet torque generated by the external magnet 4b will be referred to as "external magnet torque Tmb". The sum of the reluctance torque Tr, the internal magnet torque Tma, and the external magnet torque Tmb will be referred to as "total torque Tt". The rotor 1 rotates around the rotation axis A due to the total torque Tt. In other words, the total torque Tt corresponds to the output of the motor 100.

リラクタンストルクＴｒ、内部マグネットトルクＴｍａおよび外部マグネットトルクＴｍｂのそれぞれは、電流位相に応じて変化する。リラクタンストルクＴｒが最大となる電流位相と、内部マグネットトルクＴｍａが最大となる電流位相とは異なる。内部磁石４ａのｄ軸と外部磁石４ｂのｄ軸とが周方向において一致している場合では、図６に示すように、外部マグネットトルクＴｍｂは、内部マグネットトルクＴｍａと同様に変化する。つまり、外部マグネットトルクＴｍｂが最大となる電流位相は、内部マグネットトルクＴｍａが最大となる電流位相と同じであり、リラクタンストルクＴｒが最大となる電流位相とは異なる。この場合の総合トルクＴｔは、例えば、電流位相θａのときに最大トルクＴ１となる。 Each of the reluctance torque Tr, the internal magnet torque Tma, and the external magnet torque Tmb changes according to the current phase. The current phase in which the reluctance torque Tr is maximum is different from the current phase in which the internal magnet torque Tma is maximum. When the d-axis of the internal magnet 4a and the d-axis of the external magnet 4b are aligned in the circumferential direction, as shown in FIG. 6, the external magnet torque Tmb changes in the same way as the internal magnet torque Tma. In other words, the current phase in which the external magnet torque Tmb is maximum is the same as the current phase in which the internal magnet torque Tma is maximum, and is different from the current phase in which the reluctance torque Tr is maximum. In this case, the total torque Tt is, for example, maximum torque T1 when the current phase is θa.

内部磁石４ａのｄ軸と外部磁石４ｂのｄ軸とが周方向に所定の角度θだけずれている場合は、図７に示すような総合トルクＴｔとなる。具体的には、外部マグネットトルクＴｍｂが前述した電流位相θａで最大となるように、外部磁石４ｂのｄ軸を内部磁石４ａのｄ軸に対して周方向に所定の角度θだけずらす。つまり、外部マグネットトルクＴｍｂが最大となる電流位相と、リラクタンストルクＴｒおよび内部マグネットトルクＴｍａを合算したトルクが最大となる電流位相とが一致するように、外部磁石４ｂのｄ軸をずらす。When the d-axis of the internal magnet 4a and the d-axis of the external magnet 4b are offset by a predetermined angle θ in the circumferential direction, the total torque Tt is as shown in Figure 7. Specifically, the d-axis of the external magnet 4b is offset by a predetermined angle θ in the circumferential direction relative to the d-axis of the internal magnet 4a so that the external magnet torque Tmb is maximized at the current phase θa described above. In other words, the d-axis of the external magnet 4b is offset so that the current phase at which the external magnet torque Tmb is maximized coincides with the current phase at which the combined torque of the reluctance torque Tr and the internal magnet torque Tma is maximized.

こうすることにより、総合トルクＴｔの最大トルクＴ２が、前述の最大トルクＴ１よりも高くなる。こうして、総合トルクＴｔの最大トルクが増大するため、モータ１００の出力効率が向上する。つまり、この例のロータ１によれば、外部磁石４ｂを設けることでマグネットトルクが増大し、その増大したマグネットトルクがモータ１００の出力として効果的に活用される。By doing so, the maximum torque T2 of the total torque Tt becomes higher than the maximum torque T1 described above. In this way, the maximum torque of the total torque Tt increases, improving the output efficiency of the motor 100. In other words, according to the rotor 1 of this example, the magnet torque is increased by providing the external magnet 4b, and the increased magnet torque is effectively utilized as the output of the motor 100.

また、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４はそれぞれ、ロータコア３の端面３ａにおいて第１永久磁石４１および第２永久磁石４２に対応した位置に設けられているので、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２がロータコア３から抜け出ることを防止し得る。 In addition, the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 are respectively arranged at positions corresponding to the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 on the end face 3a of the rotor core 3, thereby preventing the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 from coming out of the rotor core 3.

しかも、外部磁石４ｂは、ロータコア３の両方の端面３ａに設けられているので、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２がロータコア３から抜け出ることを確実に防止し得る。Moreover, since the external magnets 4b are provided on both end faces 3a of the rotor core 3, it is possible to reliably prevent the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 from coming loose from the rotor core 3.

さらに、複数の第３永久磁石４３のそれぞれは、第１永久磁石４１の端面４１ａと繋がっており、複数の第４永久磁石４４のそれぞれは、第２永久磁石４２の端面４２ａと繋がっているので、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２がロータコア３から抜け出ることを確実に防止し得る。 Furthermore, each of the multiple third permanent magnets 43 is connected to the end face 41a of the first permanent magnet 41, and each of the multiple fourth permanent magnets 44 is connected to the end face 42a of the second permanent magnet 42, thereby reliably preventing the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 from coming out of the rotor core 3.

また、複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４が周方向に繋がることで、例えば第３永久磁石４３と第４永久磁石４４とが分断される場合に比べて、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４の表面積を稼ぐことができる。そのため、外部磁石４ｂによるマグネットトルクがより増大する。In addition, by connecting the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 in the circumferential direction, the surface area of the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 can be increased compared to when the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 are separated. This further increases the magnet torque due to the external magnet 4b.

次に、前述のロータ１の製造方法について説明する。図８は、ロータ１の製造方法を示すフローチャートである。図９は、ロータコア３が設置された金型Ｍを概略的に示す図である。Next, we will explain the manufacturing method of the rotor 1 mentioned above. Figure 8 is a flowchart showing the manufacturing method of the rotor 1. Figure 9 is a schematic diagram of a mold M in which the rotor core 3 is installed.

まず、ステップＳ１において、ロータ本体２であるロータコア３が所定の金型Ｍ内に設置される。ロータコア３には、前述したように、第１永久磁石４１が配置される複数の第１配置孔３１と第２永久磁石４２が配置される複数の第２配置孔３２とが形成されている。First, in step S1, the rotor core 3, which is the rotor body 2, is placed in a predetermined mold M. As described above, the rotor core 3 has a plurality of first arrangement holes 31 in which the first permanent magnets 41 are arranged and a plurality of second arrangement holes 32 in which the second permanent magnets 42 are arranged.

図９に示すように、金型Ｍには、２つの外部磁石４ｂが成形される２つの外部磁石用空間Ｌｓが形成される。この外部磁石用空間Ｌｓは、ロータコア３の複数の第１配置孔３１および複数の第２配置孔３２と繋がっている。つまり、金型Ｍにおいては、複数の第１配置孔３１と複数の第２配置孔３２と２つの外部磁石用空間Ｌｓとで単一空間が形成される。As shown in Fig. 9, the mold M has two external magnet spaces Ls in which two external magnets 4b are molded. The external magnet spaces Ls are connected to the first arrangement holes 31 and the second arrangement holes 32 of the rotor core 3. In other words, in the mold M, a single space is formed by the first arrangement holes 31, the second arrangement holes 32, and the two external magnet spaces Ls.

また、金型Ｍには、内部磁石４ａ（即ち、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２）および外部磁石４ｂ（即ち、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４）の磁石材料の流路として、スプルーＳｐ、ランナーＲｕおよびゲートＧａが形成されている。この例では、スプルーＳｐは、１つ設けられている。ランナーＲｕおよびゲートＧａは、互いに同数設けられている。具体的に、ランナーＲｕおよびゲートＧａは、２つずつ設けられている。なお、ランナーＲｕおよびゲートＧａの数は、１つずつでもよいし、３つ又は４つずつでもよく、第１配置孔３１および第２配置孔３２の総数よりも少ない数に設定される。２つのランナーＲｕはそれぞれ、スプルーＳｐから分岐している。２つのゲートＧａはそれぞれ、ランナーＲｕの出口端に設けられており、外部磁石用空間Ｌｓの所定位置に対応して設けられている。In addition, the mold M is formed with a sprue Sp, a runner Ru, and a gate Ga as a flow path for the magnetic material of the internal magnet 4a (i.e., the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42) and the external magnet 4b (i.e., the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44). In this example, one sprue Sp is provided. The same number of runners Ru and gates Ga are provided. Specifically, two runners Ru and two gates Ga are provided. The number of runners Ru and gates Ga may be one each, three, or four each, and is set to a number less than the total number of the first arrangement holes 31 and the second arrangement holes 32. The two runners Ru are each branched off from the sprue Sp. The two gates Ga are each provided at the outlet end of the runner Ru, and are provided corresponding to a predetermined position of the space Ls for the external magnet.

続くステップＳ２では、磁石材料を、第１配置孔３１および第２配置孔３２と外部磁石用空間Ｌｓに注入し、着磁前の内部磁石４ａと外部磁石４ｂとが一体に形成される磁石ユニット４を射出成形する。金型Ｍにおいて、磁石材料は、スプルーＳｐから２つのランナーＲｕに分流した後、それぞれのゲートＧａから一方の外部磁石用空間Ｌｓに注入される。一方の外部磁石用空間Ｌｓに注入された磁石材料は、複数の第１配置孔３１および複数の第２配置孔３２を介して他方の外部磁石用空間Ｌｓに流れる。次いで、磁石材料は、複数の第１配置孔３１および複数の第２配置孔３２に充填され、その後、一方の外部磁石用空間Ｌｓに充填される。こうして、着磁前の１つの磁石ユニット４が固化成形される。In the next step S2, the magnet material is injected into the first arrangement hole 31, the second arrangement hole 32 and the space Ls for the external magnet, and the magnet unit 4 in which the internal magnet 4a and the external magnet 4b before magnetization are integrally formed is injection molded. In the mold M, the magnet material is diverted from the sprue Sp to two runners Ru, and then injected into one of the spaces Ls for the external magnet from each gate Ga. The magnet material injected into one of the spaces Ls for the external magnet flows into the other space Ls for the external magnet through the multiple first arrangement holes 31 and the multiple second arrangement holes 32. Next, the magnet material is filled into the multiple first arrangement holes 31 and the multiple second arrangement holes 32, and then filled into one of the spaces Ls for the external magnet. In this way, one magnet unit 4 before magnetization is solidified and molded.

なお、第１永久磁石４１、第２永久磁石４２、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４がいわゆる異方性ボンド磁石の場合、ステップＳ２の射出成形の際、磁石材料中の磁石粉末の向きを揃える配向が行われる場合がある。In addition, if the first permanent magnet 41, the second permanent magnet 42, the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 are so-called anisotropic bonded magnets, orientation may be performed to align the orientation of the magnetic powder in the magnetic material during the injection molding in step S2.

続くステップＳ３では、着磁器によって着磁が行われる。具体的には、着磁前の内部磁石４ａ、即ち、着磁前の第１永久磁石４１および第２永久磁石４２について、互いに異なる磁極が形成されるように着磁器によって着磁される。また、着磁前の外部磁石４ｂ、即ち、着磁前の第３永久磁石４３および第４永久磁石４４について、互いに異なる磁極が形成されるように着磁器によって着磁される。このとき、内部磁石４ａにおけるｄ軸と外部磁石４ｂにおけるｄ軸とが周方向に所定の角度θだけずれるように、着磁が行われる。In the next step S3, magnetization is performed by a magnetizer. Specifically, the internal magnet 4a before magnetization, i.e., the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 before magnetization, are magnetized by the magnetizer so that different magnetic poles are formed. In addition, the external magnet 4b before magnetization, i.e., the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 before magnetization, are magnetized by the magnetizer so that different magnetic poles are formed. At this time, magnetization is performed so that the d-axis of the internal magnet 4a and the d-axis of the external magnet 4b are shifted by a predetermined angle θ in the circumferential direction.

続くステップＳ４では、シャフト５がロータコア３に装着される。以上により、ロータ１の製造が完了する。In the next step S4, the shaft 5 is attached to the rotor core 3. This completes the manufacture of the rotor 1.

前述したロータ１の製造方法によれば、内部磁石４ａと外部磁石４ｂとが繋がった磁石ユニット４を射出成形する場合、ロータコア３を設置した金型Ｍにおいては、複数の第１配置孔３１と複数の第２配置孔３２と外部磁石用空間Ｌｓとで単一空間が形成される。そのため、磁石材料は、この１つの単一空間に注入すればよい。そのため、金型Ｍにおいては、磁石材料を注入しなければならない空間の数が減少するので、ランナーＲｕやゲートＧａなどの流路の数を減少させることができる。これにより、金型Ｍに関するコストを低減することができる。その結果、ロータ１の製造コストを低減することができる。According to the manufacturing method of the rotor 1 described above, when the magnet unit 4 in which the internal magnet 4a and the external magnet 4b are connected is injection molded, in the mold M in which the rotor core 3 is installed, a single space is formed by the multiple first arrangement holes 31, the multiple second arrangement holes 32, and the space Ls for the external magnet. Therefore, the magnet material only needs to be injected into this single space. Therefore, in the mold M, the number of spaces into which the magnet material must be injected is reduced, and the number of flow paths such as the runner Ru and the gate Ga can be reduced. This reduces the cost related to the mold M. As a result, the manufacturing cost of the rotor 1 can be reduced.

このように、ロータ１では、ロータ本体２において周方向に交互に配置され、互いに異なる磁極を形成する複数の第１永久磁石４１および複数の第２永久磁石４２と、ロータ本体２の端面３ａに複数の第１永久磁石４１のそれぞれに対応して位置し、第１永久磁石４１と同じ磁極を形成する複数の第３永久磁石４３と、前記端面３ａに複数の第２永久磁石４２のそれぞれに対応して位置し、第２永久磁石４２と同じ磁極を形成する複数の第４永久磁石４４とが設けられている。そして、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２のそれぞれにおけるｄ軸と、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４のそれぞれにおけるｄ軸とは、周方向にずれている。そのため、外部マグネットトルクＴｍｂが最大となる電流位相と、リラクタンストルクＴｒおよび内部マグネットトルクＴｍａを合算したトルクが最大となる電流位相とが一致するように、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２におけるｄ軸と第３永久磁石４３および第４永久磁石４４におけるｄ軸とをずらすことで、総合トルクＴｔの最大トルクが高くなる。そのため、モータ１００の出力効率を向上させることができる。In this way, the rotor 1 is provided with a plurality of first permanent magnets 41 and a plurality of second permanent magnets 42 that are alternately arranged in the circumferential direction on the rotor body 2 and form different magnetic poles, a plurality of third permanent magnets 43 that are located on the end face 3a of the rotor body 2 corresponding to each of the first permanent magnets 41 and form the same magnetic pole as the first permanent magnets 41, and a plurality of fourth permanent magnets 44 that are located on the end face 3a corresponding to each of the second permanent magnets 42 and form the same magnetic pole as the second permanent magnets 42. The d-axis of each of the first permanent magnets 41 and the second permanent magnets 42 and the d-axis of each of the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 are offset in the circumferential direction. Therefore, by shifting the d-axis of the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 from the d-axis of the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 so that the current phase at which the external magnet torque Tmb is maximized coincides with the current phase at which the combined torque of the reluctance torque Tr and the internal magnet torque Tma is maximized, the maximum torque of the total torque Tt becomes higher. This improves the output efficiency of the motor 100.

また、この例のロータ１では、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４のそれぞれが、ロータコア３の端面３ａにおいて第１永久磁石４１および第２永久磁石４２に対応した位置に設けられていることから、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２がロータコア３から抜け出ることを防止することができる。In addition, in the rotor 1 of this example, the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 are each provided at a position corresponding to the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 on the end face 3a of the rotor core 3, thereby preventing the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 from coming out of the rotor core 3.

しかも、この例のロータ１では、複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４が、ロータコア３の両方の端面３ａに設けられている。そのため、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２がロータコア３から抜け出ることを確実に防止することができる。Moreover, in the rotor 1 of this example, a plurality of third permanent magnets 43 and a plurality of fourth permanent magnets 44 are provided on both end faces 3a of the rotor core 3. This makes it possible to reliably prevent the first permanent magnets 41 and the second permanent magnets 42 from coming out of the rotor core 3.

さらに、この例のロータ１では、複数の第３永久磁石４３のそれぞれが、第１永久磁石４１の端面４１ａと繋がっており、複数の第４永久磁石４４のそれぞれが、第２永久磁石４２の端面４２ａと繋がっている。そのため、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２がロータコア３から抜け出ることを確実に阻止することができる。Furthermore, in the rotor 1 of this example, each of the multiple third permanent magnets 43 is connected to the end face 41a of the first permanent magnet 41, and each of the multiple fourth permanent magnets 44 is connected to the end face 42a of the second permanent magnet 42. Therefore, it is possible to reliably prevent the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 from coming out of the rotor core 3.

また、この例のロータ１では、複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４が周方向に繋がっている。そのため、例えば第３永久磁石４３と第４永久磁石４４とが分断される場合に比べて、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４の表面積を稼ぐことができる。そのため、外部マグネットトルクＴｍｂをより増大させることができる。In addition, in the rotor 1 of this example, the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 are connected in the circumferential direction. Therefore, the surface area of the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 can be increased compared to when the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 are separated, for example. Therefore, the external magnet torque Tmb can be further increased.

また、この例のロータ１において、第１永久磁石４１、第２永久磁石４２、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４は、ボンド磁石である。そのため、各永久磁石を所望の形状に形成しやすい。特に、前述したように、第３永久磁石４３を第１永久磁石４１の端面４１ａと繋げ、第４永久磁石４４を第２永久磁石４２の端面４２ａと繋げる場合などにおいては有効である。In addition, in the rotor 1 of this example, the first permanent magnet 41, the second permanent magnet 42, the third permanent magnet 43, and the fourth permanent magnet 44 are bonded magnets. Therefore, it is easy to form each permanent magnet into the desired shape. This is particularly effective in cases where the third permanent magnet 43 is connected to the end face 41a of the first permanent magnet 41 and the fourth permanent magnet 44 is connected to the end face 42a of the second permanent magnet 42, as described above.

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。 Other Embodiments
As described above, the above embodiment has been described as an example of the technology disclosed in this application. However, the technology in this disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which modifications, replacements, additions, omissions, etc. are appropriately performed. In addition, it is also possible to combine the components described in the above embodiment to form a new embodiment. In addition, among the components described in the attached drawings and detailed description, not only components essential for solving the problem but also components that are not essential for solving the problem in order to exemplify the technology may be included. Therefore, the fact that these non-essential components are described in the attached drawings and detailed description should not immediately lead to the determination that these non-essential components are essential.

例えば、外部磁石４ｂの磁化方向は、図１０に示すように設定してもよい。図１０は、その他の実施形態に係るロータ１を一部省略して示す図３相当図である。For example, the magnetization direction of the external magnet 4b may be set as shown in Figure 10. Figure 10 is a view equivalent to Figure 3 showing a rotor 1 according to another embodiment with some parts omitted.

具体的に、この例のロータ１では、内部磁石４ａ、即ち、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２のそれぞれの磁化方向Ｈａは、径方向外側に向かう方向に設定されている。つまり、内部磁石４ａの磁化方向Ｈａは、回転軸Ａに直交する方向に設定されている。外部磁石４ｂ、即ち、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４のそれぞれの磁化方向Ｈｂは、径方向外側に向かうに従ってロータ本体２側に傾く方向に設定されている。つまり、外部磁石４ｂの磁化方向Ｈｂは、回転軸Ａに対して斜めに交差する方向に設定されている。Specifically, in the rotor 1 of this example, the magnetization direction Ha of the internal magnets 4a, i.e., the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42, is set to a direction toward the radially outward direction. In other words, the magnetization direction Ha of the internal magnet 4a is set to a direction perpendicular to the rotation axis A. The magnetization direction Hb of the external magnets 4b, i.e., the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44, is set to a direction that inclines toward the rotor body 2 as it moves radially outward. In other words, the magnetization direction Hb of the external magnet 4b is set to a direction that crosses the rotation axis A obliquely.

このように外部磁石４ｂの磁化方向Ｈｂを設定することで、図１０に示すように、ステータ６の高さｈを低くすることができる。つまり、外部磁石４ｂの磁化方向を内部磁石４ａの磁化方向Ｈａと同様に回転軸Ａに直交する方向に設定した場合、ステータ６の高さは、図１０に破線で示す高さ、即ちロータコア３の高さに２つの外部磁石４ｂの厚さを加えた長さが必要となる。この例では、外部磁石４ｂの磁化方向Ｈｂを前述の如く設定することで、ステータ６の高さｈを例えばロータコア３と同程度の高さまで低くすることができる。そのため、外部マグネットトルクＴｍｂひいてはモータ１００の出力をそれ程低下させることなく、モータ１００の小型化を図ることができる。 By setting the magnetization direction Hb of the external magnet 4b in this way, the height h of the stator 6 can be reduced as shown in Figure 10. In other words, if the magnetization direction of the external magnet 4b is set to a direction perpendicular to the rotation axis A, similar to the magnetization direction Ha of the internal magnet 4a, the height of the stator 6 must be the height shown by the dashed line in Figure 10, that is, the height of the rotor core 3 plus the thickness of the two external magnets 4b. In this example, by setting the magnetization direction Hb of the external magnet 4b as described above, the height h of the stator 6 can be reduced to, for example, the same height as the rotor core 3. Therefore, the motor 100 can be made smaller without significantly reducing the external magnet torque Tmb and therefore the output of the motor 100.

また、外部磁石４ｂの磁化方向は、図１１に示すように設定してもよい。図１１は、その他の実施形態に係るロータ１を一部省略して示す図３相当図である。The magnetization direction of the external magnet 4b may be set as shown in Figure 11. Figure 11 is a view equivalent to Figure 3, partially omitting the rotor 1 according to another embodiment.

具体的に、この例のロータ１では、内部磁石４ａの磁化方向Ｈａは、径方向外側に向かう方向に設定されている。つまり、内部磁石４ａの磁化方向Ｈａは、回転軸Ａに直交する方向に設定されている。外部磁石４ｂの磁化方向Ｈｂは、回転軸方向においてロータ本体２側に向かう方向に設定されている。つまり、外部磁石４ｂの磁化方向Ｈｂは、内部磁石４ａの磁化方向Ｈａと垂直な方向に設定されている。Specifically, in the rotor 1 of this example, the magnetization direction Ha of the internal magnet 4a is set in a direction toward the radially outward direction. In other words, the magnetization direction Ha of the internal magnet 4a is set in a direction perpendicular to the rotation axis A. The magnetization direction Hb of the external magnet 4b is set in a direction toward the rotor body 2 in the rotation axis direction. In other words, the magnetization direction Hb of the external magnet 4b is set in a direction perpendicular to the magnetization direction Ha of the internal magnet 4a.

このように外部磁石４ｂの磁化方向Ｈｂを設定することで、外部磁石４ｂの磁束は、内部磁石４ａの磁束と同様、ロータコア３における内部磁石４ａよりも径方向外側の部分を通じてステータ６に流れる。そのため、図１１に示すように、ステータ６の高さを例えばロータコア３と同程度の高さまで低くすることができると共に、エアギャップ１０を小さくすることができる。エアギャップ１０が小さくなることで、総合トルクＴｔの低下、即ちモータ１００の出力の低下を抑えることができる。したがって、モータ１００の出力低下をより抑えつつ、モータ１００の小型化を図ることができる。 By setting the magnetization direction Hb of the external magnet 4b in this manner, the magnetic flux of the external magnet 4b, like the magnetic flux of the internal magnet 4a, flows to the stator 6 through a portion of the rotor core 3 that is radially outward of the internal magnet 4a. Therefore, as shown in FIG. 11, the height of the stator 6 can be lowered, for example to the same height as the rotor core 3, and the air gap 10 can be made smaller. By reducing the air gap 10, the decrease in the total torque Tt, i.e., the decrease in the output of the motor 100, can be suppressed. Therefore, the motor 100 can be made smaller while further suppressing the decrease in the output of the motor 100.

また、第１永久磁石４１、第２永久磁石４２、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４の数は、前述した数に限定されない。即ち、ロータ１の極数は、前述した数に限定されない。In addition, the numbers of the first permanent magnets 41, the second permanent magnets 42, the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 are not limited to the numbers described above. In other words, the number of poles of the rotor 1 is not limited to the numbers described above.

また、磁石ユニット４の数は、１組に限定されない。即ち、ロータコア３の一の端面３ａに設けられる外部磁石４ｂの数は１組に限定されない。例えば、１組の外部磁石４ｂは、ロータコア３の一の端面３ａに設けられる複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４を周方向に３つに区分した一の区分における１つの第３永久磁石４３および１つの第４永久磁石４４で形成されてもよい。この場合、ロータコア３の一の端面３ａにおいては３組の外部磁石４ｂが設けられる。つまり、ロータ１には、３組の磁石ユニット４が設けられる。このようにして、２組や６組の磁石ユニット４を設けるようにしてもよい。 In addition, the number of magnet units 4 is not limited to one set. That is, the number of external magnets 4b provided on one end face 3a of the rotor core 3 is not limited to one set. For example, one set of external magnets 4b may be formed of one third permanent magnet 43 and one fourth permanent magnet 44 in one section obtained by dividing the multiple third permanent magnets 43 and multiple fourth permanent magnets 44 provided on one end face 3a of the rotor core 3 into three in the circumferential direction. In this case, three sets of external magnets 4b are provided on one end face 3a of the rotor core 3. In other words, three sets of magnet units 4 are provided on the rotor 1. In this way, two or six sets of magnet units 4 may be provided.

また、外部磁石４ｂは、ロータコア３の一方の端面３ａにのみ設けるようにしてもよい。 The external magnet 4b may also be provided only on one end face 3a of the rotor core 3.

また、全ての第１永久磁石４１、第２永久磁石４２、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４のそれぞれは、繋がっておらず、別体に形成されてもよい。 In addition, each of the first permanent magnet 41, the second permanent magnet 42, the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 may be unconnected and formed separately.

また、第１永久磁石４１、第２永久磁石４２、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４は、異方性ボンド磁石であってもよいし、等方性ボンド磁石であってもよい。 In addition, the first permanent magnet 41, the second permanent magnet 42, the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 may be anisotropic bonded magnets or isotropic bonded magnets.

また、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２の断面形状は、湾曲した形状に限られない。例えば、これらの断面形状は、回転軸Ａに向かって凹むように屈曲した形状であってもよい。具体的に、これらの断面形状は、例えば、Ｖ形状又はＷ形状等であってもよい。また、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２は、断面形状が直線状に延びる、平板部材であってもよい。In addition, the cross-sectional shapes of the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 are not limited to curved shapes. For example, these cross-sectional shapes may be curved so as to be concave toward the rotation axis A. Specifically, these cross-sectional shapes may be, for example, V-shaped or W-shaped. In addition, the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 may be flat members whose cross-sectional shapes extend linearly.

また、シャフト５は、軟磁性体でなくてもよい。また、シャフト５は、ロータコア３と一体に形成されてもよい。In addition, the shaft 5 does not have to be made of a soft magnetic material. In addition, the shaft 5 may be formed integrally with the rotor core 3.

また、コギングトルクやトルクリプルを打ち消すように、外部磁石４ｂのｄ軸を内部磁石４ａのｄ軸に対して周方向にずらしてもよい。この場合、コギングトルクやトルクリプルを低減することができる。In addition, the d-axis of the external magnet 4b may be shifted circumferentially relative to the d-axis of the internal magnet 4a to cancel out the cogging torque and torque ripple. In this case, the cogging torque and torque ripple can be reduced.

以上のように、本開示の技術の第１の側面に係るロータ１は、回転軸Ａを有するロータ本体２と、ロータ本体２において回転軸Ａを中心とする周方向に交互に配列され、互いに異なる磁極を形成する複数の第１永久磁石４１および複数の第２永久磁石４２
と、ロータ本体２の回転軸Ａの方向における端面３ａに、複数の第１永久磁石４１のそれぞれに対応して設けられ、第１永久磁石４１と同じ磁極を形成する複数の第３永久磁石４３と、ロータ本体２の回転軸Ａの方向における端面３ａに、複数の第２永久磁石４２のそれぞれに対応して設けられ、第２永久磁石４２と同じ磁極を形成する複数の第４永久磁石４４とを備えている。そして、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２のそれぞれにおけるｄ軸と、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４のそれぞれにおけるｄ軸とは、周方向にずれている。 As described above, the rotor 1 according to the first aspect of the technique of the present disclosure includes the rotor body 2 having the rotation axis A, and the plurality of first permanent magnets 41 and the plurality of second permanent magnets 42 that are alternately arranged in the circumferential direction around the rotation axis A on the rotor body 2 and form different magnetic poles.
The rotor body 2 is provided with a plurality of third permanent magnets 43, which are provided on an end face 3a in the direction of the rotation axis A of the rotor body 2 in correspondence with the plurality of first permanent magnets 41 and which form the same magnetic pole as the first permanent magnets 41, and a plurality of fourth permanent magnets 44, which are provided on an end face 3a in the direction of the rotation axis A of the rotor body 2 in correspondence with the plurality of second permanent magnets 42 and which form the same magnetic pole as the second permanent magnets 42. The d-axis of each of the first permanent magnets 41 and the second permanent magnets 42 and the d-axis of each of the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 are offset in the circumferential direction.

この構成によれば、外部マグネットトルクＴｍｂが最大となる電流位相と、リラクタンストルクＴｒおよび内部マグネットトルクＴｍａを合算したトルクが最大となる電流位相とが一致するように、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２におけるｄ軸と第３永久磁石４３および第４永久磁石４４におけるｄ軸とをずらすことで、総合トルクＴｔの最大トルクを増大させることができる。そのため、モータ１００の出力効率を向上させることができる。つまり、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４を設けることでマグネットトルクを増大させ、その増大させたマグネットトルクをモータ１００の出力として効果的に活用することができる。According to this configuration, the d-axis of the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 is shifted from the d-axis of the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 so that the current phase at which the external magnet torque Tmb is maximized coincides with the current phase at which the combined torque of the reluctance torque Tr and the internal magnet torque Tma is maximized, thereby increasing the maximum torque of the total torque Tt. Therefore, the output efficiency of the motor 100 can be improved. In other words, the provision of the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 increases the magnet torque, and the increased magnet torque can be effectively utilized as the output of the motor 100.

また、本開示の技術の第２の側面に係るロータ１は、第１の側面に係るロータ１において、複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４は、周方向に繋がっている。 In addition, in the rotor 1 relating to the second aspect of the technology disclosed herein, in the rotor 1 relating to the first aspect, the multiple third permanent magnets 43 and the multiple fourth permanent magnets 44 are connected in the circumferential direction.

この構成によれば、例えば第３永久磁石４３と第４永久磁石４４とが分断される場合に比べて、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４の表面積ないし体積を稼ぐことができる。そのため、外部マグネットトルクＴｍｂをより増大させることができる。したがって、モータ３１の出力が向上する。 With this configuration, the surface area or volume of the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 can be increased compared to when the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 are separated. Therefore, the external magnet torque Tmb can be further increased. Therefore, the output of the motor 31 is improved.

また、本開示の技術の第３の側面に係るロータ１は、第１または第２の側面に係るロータ１において、複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４は、ロータ本体２の回転軸Ａの方向における両端面に設けられている。 In addition, in the rotor 1 relating to the third aspect of the technology disclosed herein, in the rotor 1 relating to the first or second aspect, a plurality of third permanent magnets 43 and a plurality of fourth permanent magnets 44 are provided on both end faces in the direction of the rotation axis A of the rotor body 2.

この構成によれば、複数の第３永久磁石４３および複数の第４永久磁石４４が、ロータコア３の両方の端面３ａに設けられるので、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２がロータコア３から抜け出ることを第３永久磁石４３および第４永久磁石４４によって確実に防止することができる。According to this configuration, a plurality of third permanent magnets 43 and a plurality of fourth permanent magnets 44 are provided on both end faces 3a of the rotor core 3, so that the third permanent magnets 43 and the fourth permanent magnets 44 can reliably prevent the first permanent magnets 41 and the second permanent magnets 42 from slipping out of the rotor core 3.

また、本開示の技術の第４の側面に係るロータ１は、第１乃至第３の側面の何れか１つに係るロータ１において、複数の第３永久磁石４３のそれぞれは、第１永久磁石４１の回転軸Ａの方向における端面４１ａと繋がっており、複数の第４永久磁石４４のそれぞれは、第２永久磁石４２の回転軸Ａの方向における端面４２ａと繋がっている。In addition, in a rotor 1 relating to a fourth aspect of the technology disclosed herein, in a rotor 1 relating to any one of the first to third aspects, each of the multiple third permanent magnets 43 is connected to an end face 41a in the direction of the rotation axis A of the first permanent magnet 41, and each of the multiple fourth permanent magnets 44 is connected to an end face 42a in the direction of the rotation axis A of the second permanent magnet 42.

この構成によれば、第１永久磁石４１および第２永久磁石４２がロータコア３から抜け出ることをより確実に阻止することができる。 With this configuration, the first permanent magnet 41 and the second permanent magnet 42 can be more reliably prevented from coming out of the rotor core 3.

また、本開示の技術の第５の側面に係るロータ１は、第１乃至第４の側面の何れか１つに係るロータ１において、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４のそれぞれの磁化方向は、回転軸Ａを中心とする径方向外側に向かうに従ってロータ本体２側に傾く方向に設定されている。In addition, in a rotor 1 relating to a fifth aspect of the technology disclosed herein, in a rotor 1 relating to any one of the first to fourth aspects, the magnetization directions of the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 are set in a direction that inclines toward the rotor body 2 as they move radially outward from the rotation axis A.

この構成によれば、ステータ６の高さｈを低くすることができる。つまり、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４の磁化方向を回転軸Ａに直交する方向に設定した場合、ステータ６の高さは、通常、ロータコア３の高さに第３永久磁石４３および第４永久磁石４４の厚さを加えた長さが必要となるが、この技術によれば、ステータ６の高さｈを例えばロータコア３と同程度の高さまで低くすることが可能である。そのため、モータ１００の出力をそれ程低下させることなく、モータ１００の小型化を図ることができる。 This configuration allows the height h of the stator 6 to be reduced. In other words, when the magnetization direction of the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 is set to a direction perpendicular to the rotation axis A, the height of the stator 6 usually requires a length equal to the height of the rotor core 3 plus the thickness of the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44. However, with this technology, it is possible to reduce the height h of the stator 6 to, for example, the same height as the rotor core 3. Therefore, the motor 100 can be made smaller without significantly reducing the output of the motor 100.

また、本開示の技術の第６の側面に係るロータ１は、第１乃至第５の側面の何れか１つに係るロータ１において、第１永久磁石４１、第２永久磁石４２、第３永久磁石４３および第４永久磁石４４は、ボンド磁石である。 In addition, a rotor 1 relating to a sixth aspect of the technology disclosed herein is a rotor 1 relating to any one of the first to fifth aspects, in which the first permanent magnet 41, the second permanent magnet 42, the third permanent magnet 43 and the fourth permanent magnet 44 are bonded magnets.

この構成によれば、第１永久磁石４１等を所望の形状に形成しやすい。特に、第３永久磁石４３を第１永久磁石４１の端面４１ａと繋げ、第４永久磁石４４を第２永久磁石４２の端面４２ａと繋げるという形態を採用する場合などにおいては有効である。This configuration makes it easy to form the first permanent magnet 41 and other magnets into the desired shape. This is particularly effective when the third permanent magnet 43 is connected to the end face 41a of the first permanent magnet 41 and the fourth permanent magnet 44 is connected to the end face 42a of the second permanent magnet 42.

また、本開示の技術の第７の側面に係るモータ１００は、円筒状のステータ６と、ステータ６の内側に配置される第１乃至第６の側面の何れか１つに係るロータ１とを備えている。In addition, the motor 100 relating to the seventh aspect of the technology disclosed herein includes a cylindrical stator 6 and a rotor 1 relating to any one of the first to sixth sides arranged inside the stator 6.

この構成によれば、第１の側面に係るロータ１と同様、モータ１００の出力効率を向上させることができる。 With this configuration, the output efficiency of the motor 100 can be improved, similar to the rotor 1 relating to the first aspect.

１００モータ
１ロータ
２ロータ本体
３ロータコア（ロータ本体）
３ａ端面
４１第１永久磁石
４１ａ端面
４２第２永久磁石
４２ａ端面
４３第３永久磁石
４４第４永久磁石
６ステータ
Ａ回転軸
100 Motor 1 Rotor 2 Rotor body 3 Rotor core (rotor body)
3a End surface 41 First permanent magnet 41a End surface 42 Second permanent magnet 42a End surface 43 Third permanent magnet 44 Fourth permanent magnet 6 Stator A Rotation shaft

Claims

A rotor body having a rotating shaft;
a plurality of first permanent magnets and a plurality of second permanent magnets that are alternately arranged in the rotor body in a circumferential direction around the rotation axis and form different magnetic poles;
a plurality of third permanent magnets provided on an end surface of the rotor body in the direction of the rotation axis in correspondence with the plurality of first permanent magnets, the third permanent magnets forming the same magnetic poles as the first permanent magnets;
a plurality of fourth permanent magnets provided on an end surface of the rotor body in the direction of the rotation axis in correspondence with the plurality of second permanent magnets, the fourth permanent magnets forming the same magnetic poles as the second permanent magnets,
a d-axis of each of the first permanent magnet and the second permanent magnet is offset from a d-axis of each of the third permanent magnet and the fourth permanent magnet in the circumferential direction,
the third permanent magnets and the fourth permanent magnets are provided on both end surfaces of the rotor body in a direction of the rotation axis,
A rotor in which the multiple third permanent magnets and the multiple fourth permanent magnets are connected in the circumferential direction at each of the end faces of the rotor body, each of the multiple third permanent magnets is connected to an end face of the first permanent magnet in the direction of the rotation axis, and each of the multiple fourth permanent magnets is connected to an end face of the second permanent magnet in the direction of the rotation axis .

2. The rotor according to claim 1 ,
A rotor in which the magnetization directions of the third permanent magnet and the fourth permanent magnet are set in a direction that inclines toward the rotor body as it moves radially outward from the rotation axis.

2. The rotor according to claim 1 ,
The rotor, wherein the first permanent magnet, the second permanent magnet, the third permanent magnet, and the fourth permanent magnet are bonded magnets.

A cylindrical stator;
A motor comprising: a rotor according to claim 1 disposed inside the stator.