JP2016072995A - Embedded magnet type rotor and electric motor provided with the same - Google Patents
Embedded magnet type rotor and electric motor provided with the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016072995A JP2016072995A JP2014196559A JP2014196559A JP2016072995A JP 2016072995 A JP2016072995 A JP 2016072995A JP 2014196559 A JP2014196559 A JP 2014196559A JP 2014196559 A JP2014196559 A JP 2014196559A JP 2016072995 A JP2016072995 A JP 2016072995A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- rotor core
- magnet
- embedded
- magnet type
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ロータコアに複数のボンド磁石を充填した埋め込み磁石型ロータおよびそれを備えた電動機に関する。 The present invention relates to an embedded magnet rotor in which a rotor core is filled with a plurality of bonded magnets and an electric motor including the same.
従来の永久磁石型電動機は、回転磁界を発生する略円筒状のステータと、ステータ内周側にギャップを介して配置され、永久磁石により磁極を形成したロータが、ロータ内周側に設けられたシャフトを中心に回転する構成が一般的である。 A conventional permanent magnet type electric motor is provided with a substantially cylindrical stator that generates a rotating magnetic field, and a rotor having a magnetic pole formed by a permanent magnet on the inner peripheral side of the stator, with a gap provided on the inner peripheral side of the stator. A configuration that rotates around a shaft is common.
また、ロータは、高速回転する際に加わる遠心力に対する強度確保、および、永久磁石の配置により突極性を持たせ、リラクタンストルクを発生させるため、ロータコアに設けた磁石挿入穴に永久磁石を挿入して構成される磁石埋め込み型ロータが広く使用されている。 In addition, the rotor is inserted with a permanent magnet into the magnet insertion hole provided in the rotor core in order to ensure the strength against centrifugal force applied at high speed rotation, and to provide reluctance torque by giving the saliency by arranging the permanent magnet. Embedded magnet rotors are widely used.
ところで、永久磁石は、鋳造、焼結などにより形成されたセグメント磁石を使用することが多いが、ロータ組立時の作業性向上のために、ロータコアに設けた磁石挿入穴は、セグメント磁石外形よりも少し大きい形状で構成させるため、ロータコアと永久磁石との間にある隙間によりロータ表面磁束密度が低下したり、また、セグメント磁石が硬く脆い性質であるために磁石形状を複雑にできないという課題を有している。 By the way, segment magnets formed by casting, sintering, etc. are often used as permanent magnets. To improve workability during rotor assembly, the magnet insertion hole provided in the rotor core is larger than the segment magnet outline. Since it is configured with a slightly larger shape, there is a problem that the magnetic flux density on the rotor surface decreases due to the gap between the rotor core and the permanent magnet, and the magnet shape cannot be complicated because the segment magnet is hard and brittle. doing.
この課題解決のため、特許文献1に開示されるように、磁石挿入穴に、高いエネルギー密度を有する鋳造または焼結磁石の小片を入れた後、樹脂材料を混合したボンド磁石を充填、硬化させて構成される埋め込み磁石型ロータが考案されている。
In order to solve this problem, as disclosed in
樹脂材料を混合したボンド磁石は、鋳造または焼結磁石よりもエネルギー密度が低くなるため、磁石挿入穴に、エネルギー密度の高い鋳造または焼結磁石小片を入れた後、ボンド磁石を充填、硬化させることにより、ロータの表面磁束密度低下を抑制させている。 Since the bond magnet mixed with a resin material has a lower energy density than a cast or sintered magnet, a cast or sintered magnet piece having a high energy density is placed in the magnet insertion hole, and then the bond magnet is filled and cured. This suppresses a decrease in the surface magnetic flux density of the rotor.
また、ボンド磁石はロータコアに設けた磁石挿入穴の形状にあわせて隙間なく形成されるため、磁石挿入穴との隙間によるロータの表面磁束密度低下を防ぐことができる。 Further, since the bonded magnet is formed without a gap in accordance with the shape of the magnet insertion hole provided in the rotor core, it is possible to prevent a decrease in the surface magnetic flux density of the rotor due to the gap with the magnet insertion hole.
しかしながら、磁石挿入穴にボンド磁石の流動体を充填、硬化させる埋め込み磁石型ロータは、ロータコアの軸方向両端部から漏れ磁束が生じるため、ステータ側に流れる磁束が減少する。これにより、トルクに寄与する有効磁束量が減少するという課題がある。 However, in an embedded magnet type rotor in which a magnet insertion hole is filled and cured with a bonded magnet fluid, leakage magnetic flux is generated from both axial end portions of the rotor core, so that the magnetic flux flowing to the stator side is reduced. Thereby, there exists a subject that the amount of effective magnetic flux which contributes to a torque reduces.
本発明は、このような課題を解決するものであり、ロータコアの軸方向両端部からの漏れ磁束を抑制し、ステータ側に流れる磁束を増加させ、トルクに寄与する有効磁束量を増加させることができる埋め込み磁石型ロータを提供することを目的とする。 The present invention solves such a problem, and suppresses the leakage magnetic flux from both axial end portions of the rotor core, increases the magnetic flux flowing to the stator side, and increases the effective magnetic flux amount contributing to the torque. An object of the present invention is to provide an embedded magnet type rotor.
上記課題を解決するために、本発明の埋め込み磁石型ロータは、回転軸方向に積層され
た複数の打ち抜き鋼板からなるロータコアと、ロータコアの磁石挿入穴に充填されたボンド磁石を備え、ボンド磁石は、ロータコアの内部に位置し、ロータコアの回転軸に直交する方向の断面において、回転軸方向に向けて凸状の埋設部と、ロータコアの両端面に位置し、回転軸に向けて凸状の外縁部が一体として構成されたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, an embedded magnet type rotor according to the present invention includes a rotor core made of a plurality of punched steel plates stacked in the rotation axis direction, and a bond magnet filled in a magnet insertion hole of the rotor core. In the cross section in the direction perpendicular to the rotation axis of the rotor core, located inside the rotor core, the convex embedded portions toward the rotation axis direction, and the outer edges convex toward the rotation axis, located at both end faces of the rotor core The unit is configured as a unit.
そして、埋設部は前記回転軸と直交する方向に着磁され、外縁部は軸方向成分を有するように着磁されていることを特徴とする。 The buried portion is magnetized in a direction orthogonal to the rotation axis, and the outer edge portion is magnetized so as to have an axial component.
以上のような構成により、ロータコアの軸方向両端部からの漏れ磁束を抑制することができる。 With the configuration described above, leakage magnetic flux from both axial ends of the rotor core can be suppressed.
本発明によれば、ロータコアの軸方向両端部からの漏れ磁束を抑制することで、ステータ側に流れる磁束を増加させ、トルクに寄与する有効磁束量を増加させることができる。 According to the present invention, by suppressing leakage magnetic flux from both axial ends of the rotor core, it is possible to increase the magnetic flux flowing to the stator side and increase the effective magnetic flux amount contributing to the torque.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施形態における永久磁石型電動機(以下、単に電動機という)の断面図である。電動機1は、巻線2を巻回されたステータ3と、ステータ3の内側に微小隙間を介して配置された埋め込み磁石型ロータ4を備えている。埋め込み磁石型ロータ4の中心にシャフト5が固定され、シャフト5は2つのベアリング6で回転自在に保持されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a permanent magnet type electric motor (hereinafter simply referred to as an electric motor) in an embodiment of the present invention. The
図2(a)は、埋め込み磁石型ロータ4の斜視図である。図2(b)は、図2(a)に示す二点鎖線で切断した場合の断面斜視図である。また、図3(b)は埋め込み磁石型ロータ4を構成するロータコア41の斜視図で、図3(b)はボンド磁石42の斜視図である。
FIG. 2A is a perspective view of the embedded
埋め込み磁石型ロータ4は、複数の打ち抜き鋼板を回転軸方向に積層されたロータコア41と、ロータコア41を貫通するように設けれた、複数の磁石挿入穴43と、複数の磁石挿入穴43に充填された、永久磁石であるボンド磁石42から構成されている。
The embedded
ボンド磁石42は、ロータコア41の両端面に位置し、回転軸であるシャフト中心に向かって凸の円弧とロータコア41の外周とで囲まれる、半円状(正確に言えば、月齢20
の月の形状をしている)をした外縁部42aと、ロータコア41の内部に埋設されるように位置し、回転軸に直交する面での断面形状が、シャフト中心に向かって凸の円弧状の埋設部42bからなる。外縁部42aと埋設部42bは一体として構成されており、埋設部42bの回転軸方向の両端を外縁部42aで覆ったような形状となっている。
The
The
なお、外縁部42aの積厚は、埋設部42bの軸方向の積厚よりも小さく、埋設部42bは略軸方向に直交する方向に着磁され、外縁部42aは、図3(b)の矢印に示すように、軸方向成分を有するように着磁されている。
The
従来は、図8の埋め込み磁石型ロータの斜視図に示すように、埋め込み磁石型ロータ101の軸方向の両端面で、ボンド磁石102から発生した磁束が、ロータコア103の軸方向の両端面から空気に漏れ、隣接するボンド磁石102に戻る短絡磁路(図中の矢印)が形成されるため、ロータ表面磁束が減少し、トルクに寄与する有効磁束量が減少するという課題があった。
Conventionally, as shown in the perspective view of the embedded magnet type rotor in FIG. 8, the magnetic flux generated from the
これに対し、本実施形態の埋め込み磁石型ロータ4においては、ロータコア41の軸方向の両端面は軸方向成分を有するように着磁されたボンド磁石42で覆われるため、ロータコア41の軸方向の両端面から空気に漏れる磁束量を減少させることができる。
On the other hand, in the embedded
これを確認するために、有限要素法による磁界の数値解析を実施した。図4は、本実施形態と従来例について、誘起電圧と単位永久磁石体積当たりの誘起電圧の計算結果の比較を示している。図4からわかるように、本形態の埋め込み磁石型ロータは、従来のロータ構造よりも誘起電圧を増加させ、さらに単位永久磁石体積あたりの誘起電圧も増加させることができる。 In order to confirm this, numerical analysis of the magnetic field by the finite element method was performed. FIG. 4 shows a comparison of the calculation results of the induced voltage and the induced voltage per unit permanent magnet volume for the present embodiment and the conventional example. As can be seen from FIG. 4, the embedded magnet type rotor of this embodiment can increase the induced voltage as compared with the conventional rotor structure, and can also increase the induced voltage per unit permanent magnet volume.
なお、本形態では、磁石埋め込み型ロータの極数は6(磁石挿入穴43の数が6)で示しているが、この数に限定されるものではなく、2n倍(nは自然数)であれば適用できる。また、ボンド磁石42の埋設部42bの断面形状は、円弧形状の場合を示したが、こちらもこの形状に限定されるものではなく、コの字状やU字状やV字状などであっても良い。
In this embodiment, the number of poles of the magnet-embedded rotor is 6 (the number of
(実施の形態2)
図5は実施の形態2に係る埋め込み磁石型ロータの斜視図で、図6は埋め込み磁石型ロータの回転軸方向の断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a perspective view of the embedded magnet type rotor according to the second embodiment, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the embedded magnet type rotor in the rotation axis direction.
本形態の埋め込み磁石型ロータ7は、実施の形態1で示した埋め込み磁石型ロータ4の両端面にバックヨーク8をさらに設けたものである。
The embedded
このように構成された埋め込み磁石型ロータ7においては、前述したように、ロータコアの軸方向の両端面から空気に漏れる磁束量が減少するのに加え、更に、隣接するボンド磁石42間では、図5の矢印で示すような磁束の渡り磁路が形成されるが、ボンド磁石42からの磁束は磁気抵抗の小さいバックヨーク8を通ることにより、隣接するボンド磁石42間の磁気抵抗を低減することができるので、ロータ表面磁束が増加し、トルクに寄与する有効磁束量をさらに増加させることができる。
In the embedded
また、バックヨーク8の外径寸法をロータコア41の外径寸法より小さくすることで、ロータ表面磁束が空気に漏れ、バックヨーク8に戻る短絡磁路(図6の矢印)が形成されることによって、トルクに寄与する有効磁束量が減少することを抑えることができる。
Further, by making the outer diameter dimension of the
さらに、バックヨーク8の軸方向の厚さと、ボンド磁石42の外縁部42aの軸方向の
厚さを適切な関係とすることで、トルクに寄与する有効磁束量の増加効果を高めることができる。図7は有限要素法による磁界の数値解析の計算結果であり、バックヨーク8の軸方向の厚さをA、外縁部42aの厚さをBとしたとき、Bに対するAの比率Xと、従来例のロータ構造を用いた電動機の誘起電圧の関係を示している。図7より、Xが0.5以上のとき、大きな誘起電圧増加効果が得られることがわかる。
Furthermore, by making the axial thickness of the
なお、バックヨークの材質は特定の材質に限定されるものではなく、ケイ素鋼板、圧粉鉄心、冷間圧延鋼板など任意の磁性体であればよい。 The material of the back yoke is not limited to a specific material, and may be any magnetic material such as a silicon steel plate, a dust core, and a cold rolled steel plate.
以上のように、本発明の電動機によれば、ロータコアの軸方向両端部からの漏れ磁束を抑制し、ステータ側に流れる磁束を増加させ、トルクに寄与する有効磁束量を増加させることができ、安定した特性を得ることができるため、特に用途を限定されることなく、エアコンなどの家電機器やロボットなどの産業機器など、各種電気機器に適用可能である。 As described above, according to the electric motor of the present invention, it is possible to suppress the leakage magnetic flux from both axial ends of the rotor core, increase the magnetic flux flowing to the stator side, and increase the effective magnetic flux amount contributing to the torque, Since stable characteristics can be obtained, the present invention can be applied to various electric devices such as home appliances such as air conditioners and industrial devices such as robots without any particular limitation.
1 電動機
2 巻線
3 ステータ
4、7 埋め込み磁石型ロータ
41 ロータコア
42 ボンド磁石
42a 外縁部
42b 埋設部
43 磁石挿入穴
5 シャフト
6 ベアリング
8 バックヨーク
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ボンド磁石は、
前記ロータコアの内部に位置し、前記ロータコアの回転軸に直交する方向の断面において、前記回転軸方向に向けて凸状の埋設部と、
前記ロータコアの両端面に位置し、前記回転軸に向けて凸状の外縁部が一体として構成されたことを特徴とする埋め込み磁石型ロータ。 A rotor core made of a plurality of punched steel plates stacked in the direction of the rotation axis, and a bond magnet filled in a magnet insertion hole of the rotor core,
The bonded magnet is
In the cross section in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor core, which is located inside the rotor core, a convex embedded portion toward the rotation axis direction, and
An embedded magnet type rotor, which is located on both end faces of the rotor core and has a convex outer edge portion integrally formed toward the rotating shaft.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014196559A JP2016072995A (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Embedded magnet type rotor and electric motor provided with the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014196559A JP2016072995A (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Embedded magnet type rotor and electric motor provided with the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016072995A true JP2016072995A (en) | 2016-05-09 |
Family
ID=55865112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014196559A Pending JP2016072995A (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Embedded magnet type rotor and electric motor provided with the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016072995A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018101183A1 (en) * | 2016-12-02 | 2018-06-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electric motor element, electric motor, and device |
| WO2018105452A1 (en) * | 2016-12-05 | 2018-06-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electric motor component, electric motor, device |
| WO2018110372A1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Motor element, motor, device |
| KR20200108636A (en) * | 2019-03-11 | 2020-09-21 | 한국전자기술연구원 | Rotor using bonded magnet and motor comprising the same |
| CN115589113A (en) * | 2022-10-08 | 2023-01-10 | 博格华纳汽车零部件(武汉)有限公司 | Device and method for inserting magnetic steel into rotor core |
| DE112021005414T5 (en) | 2020-10-15 | 2023-08-03 | Denso Corporation | ROTOR AND ROTATING ELECTRICAL MACHINE |
| CN116599255A (en) * | 2023-04-06 | 2023-08-15 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | Motor rotor structure and high-performance servo motor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007143335A (en) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Daikin Ind Ltd | Field element and motor |
| JP2010273442A (en) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Asmo Co Ltd | Rotor and motor |
-
2014
- 2014-09-26 JP JP2014196559A patent/JP2016072995A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007143335A (en) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Daikin Ind Ltd | Field element and motor |
| JP2010273442A (en) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Asmo Co Ltd | Rotor and motor |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018101183A1 (en) * | 2016-12-02 | 2018-06-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electric motor element, electric motor, and device |
| WO2018105452A1 (en) * | 2016-12-05 | 2018-06-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electric motor component, electric motor, device |
| WO2018110372A1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Motor element, motor, device |
| KR20200108636A (en) * | 2019-03-11 | 2020-09-21 | 한국전자기술연구원 | Rotor using bonded magnet and motor comprising the same |
| KR102349405B1 (en) * | 2019-03-11 | 2022-01-11 | 한국전자기술연구원 | Rotor using bonded magnet and motor comprising the same |
| DE112021005414T5 (en) | 2020-10-15 | 2023-08-03 | Denso Corporation | ROTOR AND ROTATING ELECTRICAL MACHINE |
| US12519356B2 (en) | 2020-10-15 | 2026-01-06 | Denso Corporation | Rotor and rotating electric machine |
| CN115589113A (en) * | 2022-10-08 | 2023-01-10 | 博格华纳汽车零部件(武汉)有限公司 | Device and method for inserting magnetic steel into rotor core |
| CN115589113B (en) * | 2022-10-08 | 2023-09-26 | 博格华纳汽车零部件(武汉)有限公司 | Magnetic steel inserting device and method for rotor core |
| CN116599255A (en) * | 2023-04-06 | 2023-08-15 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | Motor rotor structure and high-performance servo motor |
| CN116599255B (en) * | 2023-04-06 | 2023-11-07 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | Motor rotor structure and high-performance servo motor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5141749B2 (en) | End plate and rotor of rotating electric machine using the same | |
| JP2016072995A (en) | Embedded magnet type rotor and electric motor provided with the same | |
| WO2018043081A1 (en) | Rotor and reluctance motor | |
| CN104716760B (en) | Rotary motor | |
| JP2015122838A (en) | Motor | |
| JP2013021776A (en) | Rotary electric machine | |
| CN102457114A (en) | Rotary electric machine | |
| JP2016010176A (en) | Motor | |
| CN108462268B (en) | Rotor of rotating electric machine | |
| CN108141077B (en) | Rotating electric machine | |
| JP5096756B2 (en) | Rotating electric machine | |
| JP5954279B2 (en) | Rotating electric machine | |
| CN105191069A (en) | Rotating electrical machine with embedded permanent magnet | |
| JP2003284276A (en) | Rotating electric machine | |
| JP2013021775A (en) | Rotary electric machine | |
| JP2012239327A (en) | Permanent magnet motor | |
| JP2016005412A (en) | Vernier motor | |
| JP5365049B2 (en) | Rotating machine, radial type rotating machine, and method for determining back yoke thickness in rotating machine | |
| JP2015216786A (en) | Permanent magnet embedded rotary electric machine | |
| JP5326326B2 (en) | Motor, electrical equipment | |
| JP2014220879A (en) | Permanent magnet rotary electric machine | |
| JP5793948B2 (en) | Synchronous motor | |
| JP6357870B2 (en) | Permanent magnet motor | |
| JP5750995B2 (en) | Synchronous motor | |
| JP2016054619A (en) | Embedded magnet type rotor and electric motor provided with the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20160520 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170630 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180426 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180508 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20181106 |