JP7850892B2 - Rotor and motor - Google Patents
Rotor and motorInfo
- Publication number
- JP7850892B2 JP7850892B2 JP2023514373A JP2023514373A JP7850892B2 JP 7850892 B2 JP7850892 B2 JP 7850892B2 JP 2023514373 A JP2023514373 A JP 2023514373A JP 2023514373 A JP2023514373 A JP 2023514373A JP 7850892 B2 JP7850892 B2 JP 7850892B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- magnet
- permanent magnet
- holes
- rotor according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
本開示は、家庭用電気機器、産業用機器をはじめとして種々の機器に用いられている回転子及び電動機に関する。 This disclosure relates to rotors and electric motors used in various devices, including household electrical appliances and industrial equipment.
電動機は、家庭用機器又は産業用機器等の様々な電気機器に用いられている。電動機として、IPM(Interior Permanent Magnet)モータが知られている。IPMモータの回転子は、例えば、回転子鉄心と、回転子鉄心に設けられた複数の磁石配置穴の各々に配置された永久磁石と、回転子鉄心を貫通するようにして回転子鉄心の中心に固定された回転軸とを備える。IPMモータでは、回転子の永久磁石で発生する磁束を固定子に通すことで回転子を回転させるトルクを発生させている。 Electric motors are used in a variety of electrical equipment, such as household appliances and industrial equipment. One well-known type of electric motor is the IPM (Internal Permanent Magnet) motor. The rotor of an IPM motor comprises, for example, a rotor core, permanent magnets positioned in multiple magnet arrangement holes provided in the rotor core, and a rotating shaft fixed to the center of the rotor core, penetrating the core. In an IPM motor, torque is generated to rotate the rotor by passing the magnetic flux generated by the rotor's permanent magnets through the stator.
従来、この種のモータとして、回転子鉄心の複数の磁石配置穴が放射状に設けられた回転子を備えるIPMモータが知られている(特許文献1)。 Conventionally, an IPM motor is known as a type of motor that has a rotor in which multiple magnet arrangement holes are radially arranged on the rotor core (Patent Document 1).
従来の回転子では、磁石配置穴への永久磁石の挿入性を高めるために、回転子鉄心と永久磁石との間に所定のスペースを設けることがある。この場合、磁石配置穴に永久磁石を挿入すると、永久磁石の磁石配置穴内の配置箇所がばらつく可能性があった。この結果、各永久磁石での磁極の他の永久磁石との磁束密度量の差が大きくなるため、コギングトルクが大きくなるという問題を有していた。 In conventional rotors, a predetermined space is sometimes provided between the rotor core and the permanent magnets to improve the ease of inserting the permanent magnets into the magnet placement holes. In this case, when inserting the permanent magnets into the magnet placement holes, there was a possibility of variations in the placement of the permanent magnets within the holes. As a result, the difference in magnetic flux density between the magnetic poles of each permanent magnet became large, leading to the problem of increased cogging torque.
本開示は、以上のような問題を解決するものであり、コギングトルクを低減できる回転子及び電動機を提供することを目的とする。 This disclosure aims to solve the above-mentioned problems and to provide a rotor and motor that can reduce cogging torque.
本開示の第1の態様に係る回転子は、複数の磁石配置穴を有する回転子鉄心と、それぞれ複数の磁石配置穴の内部に配置された複数の永久磁石と、回転子鉄心に固定された回転軸とを備え、複数の永久磁石の各々は、平面視で角部に突出部が設けられている。 A rotor according to a first aspect of this disclosure comprises a rotor core having a plurality of magnet arrangement holes, a plurality of permanent magnets each disposed within the plurality of magnet arrangement holes, and a rotating shaft fixed to the rotor core, wherein each of the plurality of permanent magnets has a protrusion at its corner in a plan view.
本開示の第2の態様に係る回転子は、第1の態様において、突出部の外周面が円弧状である。 In the second aspect of this disclosure, the rotor has an arc-shaped outer surface of the projection in the first aspect.
本開示の第3の態様に係る電動機は、第2の態様において、複数の磁石配置穴の各々の内面の角部は円弧状で、磁石配置穴の内面の角部の曲率半径より突出部の外周面の曲率半径の方が大きい。 In the third aspect of this disclosure, the electric motor, in the second aspect, has arc-shaped corners on the inner surfaces of each of the multiple magnet placement holes, and the radius of curvature of the outer surface of the protrusion is greater than the radius of curvature of the inner surface corners of the magnet placement holes.
本開示の第4の態様に係る電動機は、第1~第3のいずれかの態様において、複数の磁石配置穴は、回転軸を中心として放射状に設けられている。 In the fourth aspect of this disclosure, the electric motor, in any of the first to third aspects, has a plurality of magnet arrangement holes arranged radially around the axis of rotation.
本開示の第5の態様に係る電動機は、第1~第4のいずれかの態様において、永久磁石の表面が樹脂または金属からなる被覆層で覆われ、突出部が前記被覆層で構成されている。 In the fifth aspect of this disclosure, the electric motor, in any of the first to fourth aspects, has a permanent magnet surface covered with a coating layer made of resin or metal, and a protruding portion is formed from the coating layer.
本開示の第6の態様に係る電動機は、第1~第5の態様のいずれかの回転子と、回転子に対向して配置され、回転子に作用する磁力を発生させる固定子とを備えている。 The electric motor according to the sixth aspect of this disclosure comprises a rotor according to any of the first to fifth aspects and a stator positioned opposite the rotor and generating a magnetic force acting on the rotor.
本開示によれば、コギングトルクを低減できる回転子及び電動機を提供することが可能である。 According to this disclosure, it is possible to provide a rotor and motor that can reduce cogging torque.
以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程及び工程の順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 The embodiments of this disclosure will be described below. Note that the embodiments described below are all specific examples of this disclosure. Therefore, the numerical values, components, arrangement and connection configurations of components, and processes and their sequences shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit this disclosure. Accordingly, components in the following embodiments that are not described in the independent claims representing the highest-level concepts of this disclosure will be described as optional components.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、他の図と実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Furthermore, each figure is a schematic diagram and not necessarily a strictly accurate representation. Note that in each figure, components substantially identical to those in other figures are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations are omitted or simplified.
(実施の形態)
まず、実施の形態に係る電動機1の概略構成について、図1を用いて説明する。図1は、実施の形態に係る電動機1の斜視図である。
(Embodiment)
First, the general configuration of the electric motor 1 according to the embodiment will be explained using Figure 1. Figure 1 is a perspective view of the electric motor 1 according to the embodiment.
図1に示すように、電動機1は、回転子2と固定子3とを備える。本実施の形態における電動機1は、回転子2が固定子3の内側に配置されたインナーロータ型のモータである。つまり、固定子3は、回転子2を囲むように構成されている。 As shown in Figure 1, the electric motor 1 comprises a rotor 2 and a stator 3. In this embodiment, the electric motor 1 is an inner rotor type motor, where the rotor 2 is positioned inside the stator 3. In other words, the stator 3 is configured to surround the rotor 2.
回転子2(ロータ)は、固定子3に生じる磁力によって回転する。具体的には、回転子2は、回転軸10を有しており、回転軸10の軸心Cを回転中心として回転する。 The rotor 2 rotates due to the magnetic force generated in the stator 3. Specifically, the rotor 2 has a rotation axis 10, and rotates around the axis C of the rotation axis 10 as the center of rotation.
回転子2は、固定子3に作用する磁力を発生する。回転子2は、周方向に亘って主磁束となるN極とS極とが複数繰り返して存在する構成になっている。本実施の形態において、回転子2が発生する主磁束の向きは、回転軸10の軸心Cの方向(回転軸方向)と直交する方向である。つまり、回転子2が発生する主磁束の向きは、ラジアル方向(径方向)である。 The rotor 2 generates a magnetic force acting on the stator 3. The rotor 2 has a configuration in which multiple N-poles and S-poles, which constitute the main magnetic flux, are repeated along the circumferential direction. In this embodiment, the direction of the main magnetic flux generated by the rotor 2 is perpendicular to the direction of the axis C of the rotation axis 10 (the direction of the rotation axis). In other words, the direction of the main magnetic flux generated by the rotor 2 is the radial direction.
回転子2は、固定子3とエアギャップを介して配置されている。具体的には、回転子2の表面と固定子3の表面との間には微小なエアギャップが存在する。詳細は後述するが、回転子2は、鉄心に永久磁石が埋め込まれた永久磁石埋め込み型のロータ(IPMロータ)である。したがって、本実施の形態における電動機1は、IPMモータである。 The rotor 2 is positioned relative to the stator 3 via an air gap. Specifically, a small air gap exists between the surface of the rotor 2 and the surface of the stator 3. As will be described in detail later, the rotor 2 is a permanent magnet-embedded rotor (IPM rotor) with permanent magnets embedded in an iron core. Therefore, the electric motor 1 in this embodiment is an IPM motor.
固定子3(ステータ)は、エアギャップを介して回転子2に対向して配置され、回転子2に作用する磁力を発生させる。具体的には、固定子3は、回転子2の回転子鉄心20を囲むように配置されている。固定子3は、回転子2とともに磁気回路を構成している。 The stator 3 is positioned opposite the rotor 2 via an air gap and generates the magnetic force acting on the rotor 2. Specifically, the stator 3 is positioned to surround the rotor core 20 of the rotor 2. Together with the rotor 2, the stator 3 constitutes a magnetic circuit.
固定子3は、エアギャップ面に主磁束としてN極とS極とが周方向に交互に生成されるように構成されている。本実施の形態において、固定子3は、固定子鉄心3a(ステータコア)と巻線コイル3b(ステータコイル)とを有する。 The stator 3 is configured such that north and south poles are alternately generated in the circumferential direction as the main magnetic flux on the air gap surface. In this embodiment, the stator 3 has a stator core 3a and a winding coil 3b (stator coil).
固定子鉄心3aには、回転子2の回転子鉄心20に向かって突出する複数のティース3a1が設けられている。具体的には、複数のティース3a1は、回転軸10の軸心Cに向かって突出するように設けられている。また、複数のティース3a1は、周方向に等間隔に設けられている。したがって、複数のティース3a1は、回転軸10の軸心Cと直交する方向(ラジアル方向)に放射状に延在している。 The stator core 3a is provided with multiple teeth 3a1 that protrude toward the rotor core 20 of the rotor 2. Specifically, the multiple teeth 3a1 are arranged to protrude toward the axis C of the rotation axis 10. Furthermore, the multiple teeth 3a1 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Therefore, the multiple teeth 3a1 extend radially in a direction perpendicular to the axis C of the rotation axis 10 (radial direction).
固定子鉄心3aは、例えば、回転軸10の軸心Cの方向に積層された複数の鋼板によって構成されている。複数の鋼板の各々は、例えば所定形状に打ち抜き加工された電磁鋼板である。なお、固定子鉄心3aは、複数の鋼板の積層体に限るものではなく、磁性材料によって構成されたバルク体であってもよい。 The stator core 3a is composed of multiple steel plates stacked in the direction of the axis C of the rotation shaft 10. Each of the multiple steel plates is, for example, an electromagnetic steel plate punched into a predetermined shape. Note that the stator core 3a is not limited to a stack of multiple steel plates, but may also be a bulk body composed of a magnetic material.
巻線コイル3bは、固定子鉄心3aの複数のティース3a1の各々に巻き回されている。具体的には、巻線コイル3bは、インシュレータを介して各ティース3a1に巻き回されている。各巻線コイル3bは、互いに電気的に120度位相が異なる、U相、V相及びW相の3相それぞれの単位コイルによって構成されている。つまり、各ティース3a1に巻き回された巻線コイル3bは、U相、V相及びW相の相単位でそれぞれに通電される3相の交流によって通電駆動される。これにより、各ティース3a1に固定子3の主磁束が生成される。 The winding coils 3b are wound around each of the multiple teeth 3a1 of the stator core 3a. Specifically, the winding coils 3b are wound around each tooth 3a1 via an insulator. Each winding coil 3b is composed of three unit coils for the U, V, and W phases, each electrically 120 degrees out of phase with respect to the others. In other words, the winding coils 3b wound around each tooth 3a1 are driven by three-phase alternating current, with the U, V, and W phases being energized separately. This generates the main magnetic flux of the stator 3 at each tooth 3a1.
なお、巻線コイル3bは、表面に絶縁被膜が施された銅等の金属材料からなる断面が円形または矩形の巻線で構成されている。 The winding coil 3b is composed of a circular or rectangular winding made of a metal material such as copper, with an insulating coating on its surface.
このように構成された電動機1では、固定子3の巻線コイル3bに通電すると、界磁電流が巻線コイル3bに流れて磁界が生成される。これにより、固定子3から回転子2に向かう磁束が生成される。一方、回転子2では、固定子3に向かう磁束が生成される。つまり、回転子2の永久磁石によって固定子3を通る磁束が生成される。この固定子3で生成される磁束と回転子2で生成される磁束との相互作用によって生じた磁気力が回転子2を回転させるトルクとなり、回転子2が回転軸10を中心に回転する。 In the motor 1 configured in this way, when current is supplied to the winding coil 3b of the stator 3, a field current flows through the winding coil 3b, generating a magnetic field. This generates a magnetic flux directed from the stator 3 towards the rotor 2. Conversely, the rotor 2 generates a magnetic flux directed towards the stator 3. In other words, the permanent magnets of the rotor 2 generate a magnetic flux passing through the stator 3. The magnetic force generated by the interaction between the magnetic flux generated in the stator 3 and the magnetic flux generated in the rotor 2 becomes the torque that rotates the rotor 2, causing the rotor 2 to rotate around the rotation axis 10.
次に、本実施の形態に係る回転子2の詳細な構成について、図1を参照しつつ、図2及び図3を用いて説明する。図2は、実施の形態に係る回転子2の斜視図である。図3は、実施の形態に係る回転子2の主要部の平面図である。図2,図3では回転軸10は省略している。 Next, the detailed configuration of the rotor 2 according to this embodiment will be described with reference to Figure 1, and using Figures 2 and 3. Figure 2 is a perspective view of the rotor 2 according to this embodiment. Figure 3 is a plan view of the main part of the rotor 2 according to this embodiment. The rotating shaft 10 is omitted in Figures 2 and 3.
図1~図3に示すように、回転子2は、回転軸10と、回転子鉄心20と、複数の永久磁石30とを備える。 As shown in Figures 1 to 3, the rotor 2 comprises a rotating shaft 10, a rotor core 20, and a plurality of permanent magnets 30.
回転軸10は、回転子2が回転する際の中心となる長尺状のシャフトである。回転軸10は、例えば金属棒であり、回転子2の中心に固定されている。具体的には、回転軸10は、回転子鉄心20に固定されている。本実施の形態において、回転軸10は、回転子2の両側に突出するように、回転子鉄心20の中心を貫いた状態で回転子鉄心20に固定されている。回転軸10は、回転子鉄心20の中心に形成された貫通孔20aに圧入したり焼き嵌めしたりすることで回転子鉄心20に固定されている。 The rotating shaft 10 is a long shaft that serves as the center of rotation for the rotor 2. The rotating shaft 10 is, for example, a metal rod and is fixed to the center of the rotor 2. Specifically, the rotating shaft 10 is fixed to the rotor core 20. In this embodiment, the rotating shaft 10 is fixed to the rotor core 20 in a manner that it passes through the center of the rotor core 20, protruding from both sides of the rotor 2. The rotating shaft 10 is fixed to the rotor core 20 by press-fitting or shrink-fitting into a through-hole 20a formed in the center of the rotor core 20.
なお、図示しないが、回転子2の一方側に突出する回転軸10の第1部位は、第1軸受けに支持され、回転子2の他方側に突出する回転軸10の第2部位は、第2軸受けに支持されている。回転軸10の第1部位又は第2部位に、電動機1によって駆動される負荷が取り付けられる。 Although not shown in the diagram, the first portion of the rotating shaft 10 protruding from one side of the rotor 2 is supported by a first bearing, and the second portion of the rotating shaft 10 protruding from the other side of the rotor 2 is supported by a second bearing. A load driven by the electric motor 1 is attached to either the first or second portion of the rotating shaft 10.
回転子鉄心20(ロータコア)は、例えば、回転軸10の軸心Cの方向に積層された複数の鋼板によって構成されている。複数の鋼板の各々は、例えば所定形状に打ち抜き加工された電磁鋼板であり、かしめ等によって互いに固定されている。なお、回転子鉄心20は、複数の鋼板の積層体に限るものではなく、磁性材料によって構成されたバルク体であってもよい。 The rotor core 20 is composed of multiple steel plates stacked in the direction of the axis C of the rotating shaft 10. Each of the multiple steel plates is, for example, an electromagnetic steel plate punched into a predetermined shape, and they are fixed to each other by crimping or the like. Note that the rotor core 20 is not limited to a stack of multiple steel plates; it may also be a bulk body made of magnetic material.
回転子鉄心20は、複数の磁石配置穴21を有する鉄心である。複数の磁石配置穴21は、永久磁石30が配置される磁石配置のための穴である。具体的には、磁石配置穴21には永久磁石30が挿入される。つまり、磁石配置穴21は、永久磁石30が挿入される磁石挿入孔である。各磁石配置穴21には、1つの永久磁石30が挿入される。一例として、回転子2は、磁極数が10である10極ロータである。したがって、回転子鉄心20には10個の磁石配置穴21と10個の永久磁石30とが設けられている。なお、特にこれに限定されるものではなく、その他の磁極数についても適用できる。 The rotor core 20 is a core having multiple magnet placement holes 21. These multiple magnet placement holes 21 are holes for magnet arrangement, where permanent magnets 30 are placed. Specifically, permanent magnets 30 are inserted into the magnet placement holes 21. In other words, the magnet placement holes 21 are magnet insertion holes into which the permanent magnets 30 are inserted. One permanent magnet 30 is inserted into each magnet placement hole 21. As an example, the rotor 2 is a 10-pole rotor with 10 magnetic poles. Therefore, the rotor core 20 is provided with 10 magnet placement holes 21 and 10 permanent magnets 30. Note that this is not limited to this, and it can be applied to other numbers of magnetic poles as well.
また、本実施の形態において、磁石配置穴21は、回転軸10の軸心Cの方向に沿って回転子鉄心20を貫通する貫通孔である。したがって、回転軸10に直交する平面で切断したときの任意の断面において、磁石配置穴21の断面形状は、回転軸10の軸心Cの方向において同じになっている。つまり、回転子鉄心20を構成する全ての鋼板には、いずれも同じ形状の磁石配置穴21が形成されている。なお、磁石配置穴21は、永久磁石30が配置することができれば、貫通孔でなくてもよい。 Furthermore, in this embodiment, the magnet placement holes 21 are through-holes that penetrate the rotor core 20 along the direction of the axis C of the rotation axis 10. Therefore, in any cross-section when cut with a plane perpendicular to the rotation axis 10, the cross-sectional shape of the magnet placement holes 21 is the same in the direction of the axis C of the rotation axis 10. In other words, all steel plates constituting the rotor core 20 have magnet placement holes 21 of the same shape. Note that the magnet placement holes 21 do not necessarily have to be through-holes, as long as permanent magnets 30 can be placed within them.
図1、図2に示すように、複数の磁石配置穴21は、回転軸10を中心として放射状に設けられている。また、複数の磁石配置穴21は、回転子鉄心20の周方向(回転軸10の回転方向)に沿って等間隔で設けられている。複数の磁石配置穴21の各々は、平面視において、回転子鉄心20の径方向(回転軸10の軸心Cの方向に直交する方向)に延在している。つまり、磁石配置穴21は、回転子鉄心20の径方向に長尺状であり、径方向の長さが回転方向(円周方向)の長さに比べて長くなっている。なお、磁石配置穴21を、回転子鉄心20の回転方向(円周方向)に長尺状で、回転方向(円周方向)の長さが径方向長さに比べて長いものとしてもよい。 As shown in Figures 1 and 2, the multiple magnet placement holes 21 are arranged radially around the rotation axis 10. Furthermore, the multiple magnet placement holes 21 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the rotor core 20 (the rotation direction of the rotation axis 10). Each of the multiple magnet placement holes 21 extends in the radial direction of the rotor core 20 (the direction perpendicular to the axis C of the rotation axis 10) in a plan view. In other words, the magnet placement holes 21 are elongated in the radial direction of the rotor core 20, and their radial length is longer than their rotational (circumferential) length. Alternatively, the magnet placement holes 21 may be elongated in the rotational (circumferential) direction of the rotor core 20, with their rotational (circumferential) length being longer than their radial length.
長尺状の複数の磁石配置穴21は、回転軸10を中心にスポーク状に形成されている。つまり、回転子2は、スポーク型のIPMロータであり、電動機1は、スポーク型のIPMモータである。本実施の形態において、各磁石配置穴21の平面視形状は、回転子鉄心20の径方向を長手方向とする略長方形である。また、複数の磁石配置穴21の平面視形状は、互いに同じである。 The elongated magnet placement holes 21 are formed in a spoke-like pattern around the rotation axis 10. In other words, the rotor 2 is a spoke-type IPM rotor, and the electric motor 1 is a spoke-type IPM motor. In this embodiment, the plan view shape of each magnet placement hole 21 is approximately rectangular, with the radial direction of the rotor core 20 as the longitudinal direction. Furthermore, the plan view shapes of the multiple magnet placement holes 21 are identical to each other.
図2に示すように、回転子2の磁石配置穴21各々に永久磁石30が、回転軸10の軸心Cの方向に沿って挿入され、複数の磁石配置穴21の各々に永久磁石30が配置される。本実施の形態においては、回転軸10の軸心Cの上方(紙面上方)から永久磁石30が挿入されているが、下方(紙面下方)から永久磁石30を挿入してもよい。 As shown in Figure 2, permanent magnets 30 are inserted into each of the magnet placement holes 21 of the rotor 2, along the direction of the axis C of the rotation shaft 10, so that each of the multiple magnet placement holes 21 is filled with permanent magnets 30. In this embodiment, the permanent magnets 30 are inserted from above (above the plane of the paper) the axis C of the rotation shaft 10, but they may also be inserted from below (below the plane of the paper).
本実施の形態において、永久磁石30は、例えば、焼結マグネットである。複数の永久磁石30は、磁極の方向が回転子鉄心20の周方向(回転軸10の回転方向)となるように配置されている。つまり、永久磁石30は、磁極の方向が回転子鉄心20の周方向となるように着磁されている。なお、隣り合う2つの永久磁石30は、S極及びN極の磁極の向きが逆向きになっている。 In this embodiment, the permanent magnet 30 is, for example, a sintered magnet. The multiple permanent magnets 30 are arranged so that the direction of their magnetic poles is in the circumferential direction of the rotor core 20 (the rotation direction of the rotation axis 10). In other words, the permanent magnets 30 are magnetized so that the direction of their magnetic poles is in the circumferential direction of the rotor core 20. Note that two adjacent permanent magnets 30 have their S and N poles facing opposite directions.
永久磁石30の平面視形状及び大きさは、磁石配置穴21の平面視形状及び大きさとほぼ同じであり、永久磁石30は、磁石配置穴21に嵌合されている。したがって、永久磁石30の平面視形状は、長尺状の略長方形である。一例として、永久磁石30は、回転子鉄心20の径方向と直交する方向を厚さとする板状の直方体である。なお、各磁石配置穴21内の永久磁石30は、複数に分割されていてもよい。 The plan view shape and size of the permanent magnet 30 are approximately the same as those of the magnet placement holes 21, and the permanent magnet 30 is fitted into the magnet placement holes 21. Therefore, the plan view shape of the permanent magnet 30 is a long, roughly rectangular shape. As an example, the permanent magnet 30 is a plate-like rectangular parallelepiped with thickness in the direction perpendicular to the radial direction of the rotor core 20. Note that the permanent magnet 30 within each magnet placement hole 21 may be divided into multiple sections.
各磁石配置穴21において、永久磁石30の外面と磁石配置穴21の内面との間には一定の寸法の隙間(スペース、クリアランス)が存在している。この隙間には、永久磁石30を磁石配置穴21に接着固定するための接着剤が設けられていてもよい。一方、この隙間に接着剤が設けられていなくてもよい。 In each magnet placement hole 21, a gap (space, clearance) of a certain size exists between the outer surface of the permanent magnet 30 and the inner surface of the magnet placement hole 21. Adhesive may be provided in this gap for bonding and fixing the permanent magnet 30 to the magnet placement hole 21. Alternatively, adhesive may not be provided in this gap.
永久磁石30は、例えば、Nd-Fe-B系の焼結磁石またはフェライト焼結磁石で構成される。あるいは、Nd-Fe-B系磁石粉末、フェライト系磁石粉末などの磁石粉末と、樹脂材料および少量の添加剤等とで形成されるボンド磁石であってもよい。 The permanent magnet 30 is composed of, for example, an Nd-Fe-B sintered magnet or a ferrite sintered magnet. Alternatively, it may be a bonded magnet formed from magnetic powder such as Nd-Fe-B magnetic powder or ferrite magnetic powder, a resin material, and a small amount of additives.
なお、永久磁石30の着磁については、永久磁石30を磁石配置穴21内に配置した後に着磁してもよいし、永久磁石30を磁石配置穴21に挿入する前に予め着磁してもよいが、永久磁石30を磁石配置穴21に挿入する作業性を考慮すると、永久磁石30を磁石配置穴21内に挿入した後に着磁する方がよい。 Regarding the magnetization of the permanent magnet 30, it may be magnetized after placing it in the magnet placement hole 21, or it may be magnetized before inserting it into the magnet placement hole 21. However, considering the ease of inserting the permanent magnet 30 into the magnet placement hole 21, it is preferable to magnetize it after inserting it into the magnet placement hole 21.
また、永久磁石30を、樹脂からなる被覆材で被覆して被覆層31を形成して永久磁石30の周囲を被覆している。 Furthermore, the permanent magnet 30 is covered with a resin coating material to form a coating layer 31, which then covers the periphery of the permanent magnet 30.
図3に示すように、各永久磁石30は、平面視で(回転軸10の軸心Cの方向から見て)、4つの角部30aそれぞれに突出部32が設けられている。この突出部32は、その外周面が円弧状である。突出部32は、平面視で永久磁石30の中央と角部30aとを結ぶ線に沿って永久磁石30から突出している。4つの突出部32によって、永久磁石30が磁石配置穴21の内面に固定される。 As shown in Figure 3, each permanent magnet 30 has a projection 32 at each of its four corners 30a in a plan view (viewed from the direction of the axis C of the rotation axis 10). The outer surface of each projection 32 is arc-shaped. The projections 32 protrude from the permanent magnet 30 along a line connecting the center of the permanent magnet 30 to the corner 30a in a plan view. The four projections 32 fix the permanent magnet 30 to the inner surface of the magnet placement hole 21.
突出部32は、回転軸10の軸心Cの方向に沿って全体的に形成されている。すなわち、永久磁石30の上下方向(回転軸方向)における全体に突出部32が設けられている。なお、突出部32を、永久磁石30の上下方向(回転軸方向)の上部、下部のみに形成してもよい。 The protrusion 32 is formed along the entire axis C of the rotation axis 10. That is, the protrusion 32 is provided along the entire vertical direction (rotation axis direction) of the permanent magnet 30. Alternatively, the protrusion 32 may be formed only on the upper and lower parts of the permanent magnet 30 in the vertical direction (rotation axis direction).
突出部32は被覆層31の一部を突出するように成形して構成される。永久磁石30自体の一部が突出するような構成としてもよいが、生産の容易さの観点から、被覆層31に形成した方が好適である。4つの突出部32は、互いに形状、大きさが略同一である。 The protrusions 32 are formed by molding a portion of the coating layer 31 to protrude. While it is also possible to have a portion of the permanent magnet 30 itself protrude, forming them in the coating layer 31 is preferable from the viewpoint of ease of production. The four protrusions 32 are substantially identical in shape and size.
突出部32は、磁石配置穴21の内面の角部21aと接している。具体的には、突出部32は、磁石配置穴21の角部21aを介して繋がっている2つの内面に接している。突出部32の外周面が円弧状であるため、平面視での磁石配置穴21の内面と突出部32との接する箇所の面積を減少させることができる。これにより、磁石配置穴21に永久磁石30を挿入する際の摩擦を減少させることができ、永久磁石30を被覆する被覆層31の損傷や、回転子鉄心20の変形という不具合が起こり難くなる。さらに、突出部32は樹脂からなる被覆層31で構成されているため、挿入時の回転子鉄心20に対する損傷も防止できる。 The protruding portion 32 is in contact with the corner 21a of the inner surface of the magnet placement hole 21. Specifically, the protruding portion 32 is in contact with two inner surfaces connected via the corner 21a of the magnet placement hole 21. Because the outer surface of the protruding portion 32 is arc-shaped, the area of contact between the inner surface of the magnet placement hole 21 and the protruding portion 32 in a plan view can be reduced. This reduces friction when inserting the permanent magnet 30 into the magnet placement hole 21, making it less likely for problems such as damage to the coating layer 31 covering the permanent magnet 30 and deformation of the rotor core 20 to occur. Furthermore, since the protruding portion 32 is made of a resin coating layer 31, damage to the rotor core 20 during insertion can also be prevented.
図4は、本実施の形態の他の例を示す回転子2の主要部の一部を拡大した平面図である。図4に示すように、磁石配置穴21の内面の角部21aの内周面は円弧状となっている。さらに、図4に示すように、磁石配置穴21の内面の角部21aの曲率半径より、突出部32の外周面の曲率半径の方が大きくなっている。曲率半径は円弧の半径を表す。これにより、突出部32(永久磁石30)の位置が固定される。 Figure 4 is an enlarged plan view of a part of the main section of the rotor 2, showing another example of this embodiment. As shown in Figure 4, the inner circumferential surface of the corner 21a on the inner surface of the magnet placement hole 21 is arc-shaped. Furthermore, as shown in Figure 4, the radius of curvature of the outer circumferential surface of the protrusion 32 is larger than the radius of curvature of the corner 21a on the inner surface of the magnet placement hole 21. The radius of curvature represents the radius of the arc. This fixes the position of the protrusion 32 (permanent magnet 30).
逆に、突出部32の外周面の曲率半径の方が小さいと、円弧状の磁石配置穴21の内面の角部21aと円弧状の突出部32外周面とが接してしまい、突出部32が角部21aに沿って回転し、回転した状態で固定される可能性がある。このとき、各永久磁石30での回転状態が不均一になってしまう。そうすると、各永久磁石30での他の永久磁石30との磁極の磁束密度量の差が大きくなるため、コギングトルクが高くなる。 Conversely, if the radius of curvature of the outer surface of the protrusion 32 is smaller, the corner 21a on the inner surface of the arc-shaped magnet arrangement hole 21 and the outer surface of the arc-shaped protrusion 32 may come into contact, causing the protrusion 32 to rotate along the corner 21a and potentially become fixed in a rotated state. In this case, the rotational state of each permanent magnet 30 becomes uneven. This leads to a larger difference in magnetic flux density between the magnetic poles of each permanent magnet 30 compared to the other permanent magnets 30, resulting in increased cogging torque.
上記のような構成にすることによって、各磁石配置穴21に挿入された永久磁石30がそれぞれ、磁石配置穴21内の略中央部に確実に固定される。 By using the above configuration, each permanent magnet 30 inserted into each magnet placement hole 21 is securely fixed approximately in the center of the magnet placement hole 21.
したがって、各磁石配置穴21において、永久磁石30の配置箇所のばらつきを抑制できる。この結果、各永久磁石30での他の永久磁石30との磁束密度量の差を低減でき、トルクリップルが高くなったりコギングトルクが大きくなったりするのを防ぐことができるという利点が得られる。 Therefore, variations in the placement of the permanent magnets 30 in each magnet placement hole 21 can be suppressed. As a result, the difference in magnetic flux density between each permanent magnet 30 and other permanent magnets 30 can be reduced, which has the advantage of preventing increased torque ripple and cogging torque.
さらに、永久磁石30の突出部32が形成されていない箇所では、磁石配置穴21の内面との間にスペースがあるため、このスペース内に接着材を形成すれば、永久磁石30を磁石配置穴21内に確実に保持させることができる。 Furthermore, in areas where the protruding portion 32 of the permanent magnet 30 is not formed, there is a space between it and the inner surface of the magnet placement hole 21. By forming adhesive within this space, the permanent magnet 30 can be securely held within the magnet placement hole 21.
一方、突出部32が形成されず、かつスペースが無い場合は、接着代がなくなり永久磁石30の保持が出来ない可能性がある。 On the other hand, if the protrusion 32 is not formed and there is no space, there will be no adhesive surface, and it may not be possible to hold the permanent magnet 30.
なお、上記実施の形態において永久磁石30の表面は樹脂からなる被覆層31で覆われているが、被覆層31は樹脂に限られず、金属からなってもよく、金属を含んでいてもよい。すなわち、永久磁石30の表面は金属からなる被覆層31で覆われていてもよく、金属を含む樹脂からなる被覆層31で覆われていてもよい。なお、ここで用いる金属としては、銅、ニッケルまたはアルミニウムが挙げられる。 In the above embodiment, the surface of the permanent magnet 30 is covered with a coating layer 31 made of resin. However, the coating layer 31 is not limited to resin; it may be made of metal or may contain metal. That is, the surface of the permanent magnet 30 may be covered with a coating layer 31 made of metal, or with a coating layer 31 made of a resin containing metal. Examples of metals used here include copper, nickel, or aluminum.
なお、上記の一実施の形態は一例に過ぎず、本開示はこれに限定されず、適宜変更することができる。例えば、上記の実施の形態の構成の一部を公知の他の構成に置き換えてもよい。また上記の実施の形態で言及されていない構成は任意であり、例えば公知の構成を適宜選択して本開示に組み合わせることができる。 The above embodiment is merely an example, and this disclosure is not limited thereto; it can be modified as appropriate. For example, some of the configurations of the above embodiment may be replaced with other known configurations. Furthermore, configurations not mentioned in the above embodiment are optional, and for example, known configurations can be appropriately selected and combined with this disclosure.
本開示に係る回転子および電動機は、家庭用電気機器、産業用機器をはじめとして種々の機器に用いられている電動機等に広く利用可能である。 The rotor and motor described herein can be widely used in electric motors and other components of various devices, including household electrical appliances and industrial equipment.
1 電動機
2 回転子
3 固定子
3a 固定子鉄心
3a1 ティース
3b 巻線コイル
10 回転軸
20 回転子鉄心
21 磁石配置穴
21a 角部
30 永久磁石
30a 角部
31 被覆層
32 突出部
1. Electric motor 2. Rotor 3. Stator 3a. Stator core 3a1. Teeth 3b. Winding coil 10. Rotating shaft 20. Rotor core 21. Magnet placement hole 21a. Corner 30. Permanent magnet 30a. Corner 31. Coating layer 32. Protrusion
Claims (9)
それぞれ前記複数の磁石配置穴の内部に配置された複数の永久磁石と、
前記回転子鉄心に固定された回転軸と、を備え、
前記複数の永久磁石の各々は、平面視で4つの角部それぞれに突出部が設けられている、回転子。 A rotor core having multiple magnet placement holes,
Each of the above-mentioned multiple permanent magnets is placed inside the multiple magnet placement holes,
The rotor core comprises a rotating shaft fixed to the rotor core,
A rotor in which each of the aforementioned plurality of permanent magnets has a protrusion at each of its four corners when viewed from above.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021067436 | 2021-04-13 | ||
| JP2021067436 | 2021-04-13 | ||
| PCT/JP2022/007903 WO2022219942A1 (en) | 2021-04-13 | 2022-02-25 | Rotor and electric motor |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2022219942A1 JPWO2022219942A1 (en) | 2022-10-20 |
| JPWO2022219942A5 JPWO2022219942A5 (en) | 2024-01-22 |
| JP7850892B2 true JP7850892B2 (en) | 2026-04-24 |
Family
ID=83639588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023514373A Active JP7850892B2 (en) | 2021-04-13 | 2022-02-25 | Rotor and motor |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7850892B2 (en) |
| WO (1) | WO2022219942A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010148235A (en) | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Toshiba Corp | Permanent magnet type rotary electric machine |
| JP2014075965A (en) | 2012-09-14 | 2014-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | Dynamo-electric machine |
| WO2015146210A1 (en) | 2014-03-24 | 2015-10-01 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Permanent magnet rotating electric machine and method for manufacturing same |
| JP2015195638A (en) | 2014-03-31 | 2015-11-05 | ダイキン工業株式会社 | Rotor |
-
2022
- 2022-02-25 WO PCT/JP2022/007903 patent/WO2022219942A1/en not_active Ceased
- 2022-02-25 JP JP2023514373A patent/JP7850892B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010148235A (en) | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Toshiba Corp | Permanent magnet type rotary electric machine |
| JP2014075965A (en) | 2012-09-14 | 2014-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | Dynamo-electric machine |
| WO2015146210A1 (en) | 2014-03-24 | 2015-10-01 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Permanent magnet rotating electric machine and method for manufacturing same |
| JP2015195638A (en) | 2014-03-31 | 2015-11-05 | ダイキン工業株式会社 | Rotor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022219942A1 (en) | 2022-10-20 |
| JPWO2022219942A1 (en) | 2022-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104054237B (en) | The manufacture method of rotor core, motor and motor | |
| JP6711901B2 (en) | Electric motor and air conditioner | |
| JP5394756B2 (en) | Permanent magnet type rotating electrical machine rotor | |
| CN101981785A (en) | Rotating electrical machine | |
| US12542459B2 (en) | Electric motor | |
| WO2014115436A1 (en) | Permanent-magnet-type rotating electric mechanism | |
| JPWO2022019074A5 (en) | ||
| JP6545393B2 (en) | Conscious pole rotor, motor and air conditioner | |
| JP6545387B2 (en) | Conscious pole rotor, motor and air conditioner | |
| KR102492064B1 (en) | Rotor for Wound Rotor Synchronous Motor | |
| JP2013123327A (en) | Rotary electric machine | |
| CN111953097A (en) | Rotating electrical machine | |
| JP2019126143A (en) | Rotary electric machine | |
| JP2020010466A (en) | Rotor of permanent magnet embedded type rotary electric machine and method for manufacturing the same | |
| WO2023276514A1 (en) | Rotor, method for manufacturing same, and electric motor | |
| JP4303579B2 (en) | Three-dimensional stator structure rotating machine | |
| JP7850892B2 (en) | Rotor and motor | |
| US20250192636A1 (en) | A bobbin | |
| JPWO2022219942A5 (en) | ||
| JP2018148675A (en) | Rotating electric machine stator | |
| TW202203549A (en) | Rotary motor | |
| WO2022255038A1 (en) | Rotor and electric motor | |
| JP2001218436A (en) | Permanent magnet motor | |
| JP2022162470A (en) | Rotor of rotary electric machine, rotary electric machine, and electrically-driven system | |
| JP2021122163A (en) | Rotating machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230912 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20240918 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20241203 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20250523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20251125 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20260116 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20260303 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20260316 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7850892 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |