JP5096756B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、固定子鉄心にコイルが配設された固定子と、回転子鉄心に磁石が配設された回転子と、を備え、固定子と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機に関する。 The present invention includes a stator in which a coil is disposed on a stator core, and a rotor in which a magnet is disposed on a rotor core, and the stator and the rotor are orthogonal to the rotation axis direction of the rotor. The present invention relates to a rotating electrical machine that is disposed so as to face in the radial direction.
この種の回転電機の関連技術が下記特許文献1に開示されている。特許文献1においては、コア表面に複数個の永久磁石を固定してなる永久磁石ロータ部が、電機子コイルが巻装されたステータコアの軸方向長さと同じ長さの位置に対向配置されている。さらに、軟磁性体からなり、且つ磁気的突極性を有するリラクタンスロータ部が、電機子コイルのコイル端部と対向する位置に配置されている。電機子コイルに流す電流を増大させていくと、理想的にはトルクが直線的に増大するのに対し、コアの磁気飽和によってトルクが理想直線から落ちてくる。特許文献1においては、コイル電流増加時のトルクの落ち分をリラクタンスロータ部のリラクタンストルクによって補っている。 The related art of this type of rotating electrical machine is disclosed in Patent Document 1 below. In Patent Document 1, a permanent magnet rotor portion formed by fixing a plurality of permanent magnets on a core surface is disposed opposite to a position having the same length as the axial length of a stator core around which an armature coil is wound. . Furthermore, the reluctance rotor part which consists of a soft magnetic body and has magnetic saliency is arrange | positioned in the position facing the coil edge part of an armature coil. As the current flowing through the armature coil is increased, the torque ideally increases linearly, whereas the torque falls from the ideal straight line due to magnetic saturation of the core. In Patent Document 1, the torque drop when the coil current increases is compensated by the reluctance torque of the reluctance rotor portion.
その他にも、下記特許文献2,3による回転電機が開示されている。 In addition, a rotating electrical machine according to Patent Documents 2 and 3 below is disclosed.
鉄心内を回転子の回転軸方向と垂直な面内方向に流れる磁束が飽和してくると、磁束が回転軸方向にも流れ出すようになる。そして、回転軸方向の端部を回転軸方向外側へ流れる磁束は、回転軸方向の端部から外部に漏れ出す。回転軸方向に流れて外部に漏れ出す磁束のほとんどはトルクに寄与しない磁束であるため、この外部に漏れ出した磁束分、回転子に作用するトルクが低下する。さらに、回転軸方向に流れる磁束が変動すると、回転軸方向と垂直な面内方向に渦電流が流れることで、この渦電流による損失(鉄損)が発生する。特許文献1においては、永久磁石ロータ部のコア内を回転軸方向に流れる磁束を抑えるための対策はなされておらず、トルクを効率よく増大させることが困難である。さらに、面内方向に渦電流が流れる場合に生じる損失も増大する。その結果、回転電機の効率が低下する。 When the magnetic flux flowing through the iron core in the in-plane direction perpendicular to the rotation axis direction of the rotor is saturated, the magnetic flux also flows out in the rotation axis direction. And the magnetic flux which flows the edge part of a rotating shaft direction to the outer side of a rotating shaft direction leaks outside from the edge part of a rotating shaft direction. Since most of the magnetic flux that flows in the direction of the rotation axis and leaks to the outside is the magnetic flux that does not contribute to the torque, the torque acting on the rotor is reduced by the amount of the magnetic flux leaking to the outside. Further, when the magnetic flux flowing in the rotation axis direction fluctuates, an eddy current flows in an in-plane direction perpendicular to the rotation axis direction, and loss (iron loss) due to this eddy current occurs. In Patent Document 1, no measures are taken to suppress the magnetic flux flowing in the direction of the rotation axis in the core of the permanent magnet rotor portion, and it is difficult to increase the torque efficiently. Furthermore, the loss that occurs when eddy current flows in the in-plane direction also increases. As a result, the efficiency of the rotating electrical machine decreases.
本発明は、回転軸方向に流れる磁束を抑えることで回転電機の高効率化を実現することを目的とする。 An object of this invention is to implement | achieve the high efficiency of a rotary electric machine by suppressing the magnetic flux which flows into a rotating shaft direction.
本発明に係る回転電機は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。 The rotating electrical machine according to the present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.
本発明の参考例に係る回転電機は、固定子鉄心にコイルが配設された固定子と、回転子鉄心に磁石が配設された回転子と、を備え、固定子と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、回転子の磁石は、前記回転軸方向に関して回転子鉄心の少なくとも一方の端部よりも外側へ張り出した延長磁石部を有することを要旨とする。 A rotating electrical machine according to a reference example of the present invention includes a stator in which a coil is disposed in a stator core, and a rotor in which a magnet is disposed in the rotor core, and the stator and the rotor rotate. An electric rotating machine disposed oppositely in a radial direction perpendicular to the rotation axis direction of the rotor, wherein the rotor magnet extends outwardly from at least one end of the rotor core in the rotation axis direction. It is summarized as having.
本発明の参考例によれば、回転子の回転軸方向に関して回転子鉄心の少なくとも一方の端部よりも外側へ張り出した延長磁石部が発生する磁束によって、回転子鉄心内を回転軸方向に流れる磁束を抑えることができる。その結果、回転電機の高効率化を実現することができる。 According to the reference example of the present invention , the magnetic flux generated by the extended magnet portion projecting outward from at least one end of the rotor core in the direction of the rotation axis of the rotor flows in the direction of the rotation axis in the rotor core. Magnetic flux can be suppressed. As a result, high efficiency of the rotating electrical machine can be realized.
本発明の一態様では、回転子鉄心は、前記回転軸方向に関して固定子鉄心の少なくとも一方の端部よりも外側へ張り出した延長鉄心部を有することが好適である。この態様によれば、延長鉄心部からの磁束によって、固定子鉄心内を回転軸方向に流れる磁束を抑えることができる。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the rotor core has an extended core portion projecting outward from at least one end portion of the stator core in the rotation axis direction. According to this aspect, the magnetic flux flowing in the direction of the rotation axis in the stator core can be suppressed by the magnetic flux from the extended core portion.
本発明の一態様では、固定子鉄心は、前記回転軸方向に関して回転子鉄心の少なくとも一方の端部よりも外側へ張り出した延長鉄心部を有することが好適である。この態様によれば、延長鉄心部からの磁束によって、回転子鉄心内を回転軸方向に流れる磁束を抑えることができる。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the stator core has an extended core portion that projects outward from at least one end portion of the rotor core in the rotation axis direction. According to this aspect, the magnetic flux flowing in the direction of the rotation axis in the rotor core can be suppressed by the magnetic flux from the extended core portion.
本発明の一態様では、回転子の磁石における延長磁石部以外の部分が回転子鉄心内に埋設されていることが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that a portion of the rotor magnet other than the extended magnet portion is embedded in the rotor core.
また、本発明の参考例に係る回転電機は、固定子鉄心にコイルが配設された固定子と、回転子鉄心に磁石が配設された回転子と、を備え、固定子鉄心と回転子の磁石とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、回転子の磁石は、前記回転軸方向に関して固定子鉄心の少なくとも一方の端部よりも外側へ張り出した延長磁石部を有することを要旨とする。 A rotating electrical machine according to a reference example of the present invention includes a stator in which a coil is disposed in a stator core, and a rotor in which a magnet is disposed in the rotor core, and the stator core and the rotor. Of the rotor, and the magnet of the rotor is located outside of at least one end of the stator core with respect to the direction of the rotation axis. The gist is to have an extended extension magnet portion.
本発明の参考例によれば、回転子の回転軸方向に関して固定子鉄心の少なくとも一方の端部よりも外側へ張り出した延長磁石部が発生する磁束によって、固定子鉄心内を回転軸方向に流れる磁束を抑えることができる。その結果、回転電機の高効率化を実現することができる。 According to the reference example of the present invention , the magnetic flux generated by the extended magnet portion projecting outward from at least one end of the stator core in the direction of the rotation axis of the rotor flows in the direction of the rotation axis in the stator core. Magnetic flux can be suppressed. As a result, high efficiency of the rotating electrical machine can be realized.
また、本発明に係る回転電機は、固定子鉄心にコイルが配設された固定子と、回転子鉄心に第1の磁石が配設された回転子と、を備え、固定子と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、前記回転軸方向に関する回転子の少なくとも一方の端部よりも外側に、回転子と同じ速度で回転するエンドロータが回転子に近接して配設されており、エンドロータには、回転子鉄心内を前記回転軸方向に流れる磁束に反発する磁束を発生する第2の磁石が配設されており、さらに、第2の磁石の磁極面を前記回転軸方向に関する固定子鉄心の端部と対向させたことを要旨とする。
The rotating electrical machine according to the present invention includes a stator in which a coil is disposed in a stator core, and a rotor in which a first magnet is disposed in the rotor core, the stator and the rotor, Is a rotating electrical machine disposed opposite to the rotor in the radial direction orthogonal to the rotation axis direction of the rotor, and is an end that rotates at the same speed as the rotor outside the at least one end of the rotor in the rotation axis direction. rotor is disposed in proximity to the rotor, the end rotor, the second magnet is disposed to generate a magnetic flux which repels the magnetic flux flowing in the rotor core in the axial direction, further The gist is that the magnetic pole surface of the second magnet is opposed to the end of the stator core in the rotation axis direction .
本発明によれば、エンドロータに配設された第2の磁石が、回転子鉄心内を回転子の回転軸方向に流れる磁束に反発する磁束を発生することで、回転子鉄心内を回転軸方向に流れる磁束を抑えることができる。その結果、回転電機の高効率化を実現することができる。 According to the present invention, the second magnet disposed in the end rotor generates a magnetic flux that repels the magnetic flux flowing in the direction of the rotational axis of the rotor in the rotor core, so that the rotational axis in the rotor core. Magnetic flux flowing in the direction can be suppressed. As a result, high efficiency of the rotating electrical machine can be realized.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
「実施形態1」
図1,2は、本発明の実施形態1に係る回転電機の概略構成を示す図である。図1は、軸心22と直交する方向から見た固定子12及び回転子14の内部構成の概略を示し、図2は、軸心22と平行方向から見た固定子12及び回転子14の内部構成の一部を示す。本実施形態に係る回転電機は、図示しないケーシングに固定された固定子(ステータ)12と、固定子12の径方向内側に配置され固定子12に対し回転可能な回転子(ロータ)14と、を備える。
“Embodiment 1”
1 and 2 are diagrams illustrating a schematic configuration of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an outline of the internal configuration of the
回転子14は、回転子鉄心(ロータコア)16と、回転子鉄心16の外周部に配設された複数の永久磁石18と、を含む。複数の永久磁石18は、回転子14の周方向に沿って間隔をおいて配列されている。回転子14には、その回転中心軸に沿って軸心22が配設されており、軸心22はケーシングに回動可能に支持されている。ここでの回転子鉄心16については、例えば薄い珪素鋼板(電磁鋼板)を回転子14の回転軸方向(軸心22の長手方向、以下単に回転軸方向とする)に積層することで構成することができる。
The
固定子12は、固定子鉄心(ステータコア)26と、固定子鉄心26に配設された複数の固定子コイル28と、を含む。固定子鉄心26には、径方向内側(回転子14側)へ突出した複数のティース30が固定子12の周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各固定子コイル28は、これらのティース30に配設されている。ここでの固定子鉄心26についても、例えば電磁鋼板を回転軸方向に積層することで構成することができる。
The
固定子鉄心26の内周部(ティース先端部30a)と永久磁石18(回転子鉄心16の外周部)とは、回転軸方向と直交する径方向に対向配置されている。各固定子コイル28に順次電流を流すことにより各ティース30が順次磁化され、回転磁界が形成される。そして、回転子14の永久磁石18の界磁束がこの回転磁界と相互作用して、吸引及び反発作用が生じ回転子14が回転し、磁石トルクを得ることができる。なお、図1,2は、回転子鉄心16が永久磁石18の表面上(永久磁石18よりも回転子14の径方向外側)にも配設されており、永久磁石18の大部分が回転子鉄心16の内部に埋設された例を示している。この例では、磁石トルクに加えてリラクタンストルクも得ることができる。また、図2は、永久磁石18をV字状に配置した例を示しているが、永久磁石18の配置はこの例に限定されるものではない。
The inner peripheral portion (
本実施形態では、図1に示すように、各永久磁石18が回転子鉄心16から回転軸方向に伸長されていることで、各永久磁石18は、回転軸方向に関して回転子鉄心16の両端部よりも外側へ張り出した延長磁石部38を有する。ここでの延長磁石部38の磁極面は、鉄心(強磁性体)により覆われることなく、回転子14の外部へ露出している。図1は、各永久磁石18における延長磁石部38以外の部分が回転子鉄心16内に埋設され、回転軸方向に関して延長磁石部38が固定子鉄心26の両端部よりも外側へ張り出した例を示している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, each
前述したように、回転子鉄心16については、例えば電磁鋼板を回転軸方向に積層することで、回転軸方向の磁気抵抗を増大させて、磁束を回転軸方向に流れにくくしている。しかし、回転子鉄心16内を回転軸方向と垂直な平面の面内方向に流れる磁束が飽和してくると、磁束が回転軸方向にも流れ出すようになる。ここで、本願発明者が回転軸方向に流れる磁束が多く発生する部位を解析(数値計算)によって調べた結果を図3に示す。図3の解析結果に示すように、回転子鉄心16における永久磁石18の近接部にて回転軸方向に流れる磁束が多く発生している。さらに、永久磁石18の近接部の中でも特に、回転軸方向に関する回転子鉄心16の端部にて回転軸方向に流れる磁束が多く発生している。図3において、V字状に配置されたN極磁石18nの近接部(V字の谷間部)で且つ回転軸方向の端部である部位52は、回転子鉄心16から外部へ回転軸方向に磁束が多く流出する部位であり、V字状に配置されたS極磁石18sの近接部(V字の谷間部)で且つ回転軸方向の端部である部位54は、外部から回転子鉄心16に回転軸方向に磁束が多く入り込む部位である。
As described above, with respect to the
延長磁石部38を有さない構成では、回転子鉄心16内を流れる磁束が飽和してくると、例えば図4に示すように、永久磁石18の径方向外側の近接部16aにて磁束が回転軸方向に流れ出す。そして、永久磁石18の近接部16aの中でも回転軸方向の端部を回転軸方向外側へ流れる磁束56は、回転軸方向の端部から外部に漏れ出す。回転軸方向に流れて外部に漏れ出す磁束56のほとんどはトルクに寄与しない磁束であるため、この外部に漏れ出した磁束分、回転子14に作用するトルクが低下する。特に、回転子14のトルクが大きい場合には、回転子鉄心16内を流れる磁束が飽和しやすくなり、磁束が回転軸方向に流れやすくなる。さらに、回転子鉄心16(永久磁石18の近接部16a)において、回転軸方向に流れる磁束が変動すると、例えば図5に示すように、回転軸方向と垂直な面内方向に渦電流34が流れることで、この渦電流34による損失(鉄損)が発生する。特に、電磁鋼板を回転軸方向に積層して回転子鉄心16を構成している場合は、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗(電気抵抗)が低いため、回転軸方向に流れる磁束の変動に伴って発生する面内方向の渦電流34も増大しやすい。
In the configuration without the
これに対して本実施形態では、回転軸方向に関して延長磁石部38が回転子鉄心16(永久磁石18の近接部16a)の両端部よりも外側へ張り出している。これによって、図6に示すように、延長磁石部38の発生する磁束57が、回転子鉄心16内(永久磁石18の近接部16a)に入り込もうとする。この入り込もうとする延長磁石部38からの磁束57が、永久磁石18の近接部16aを回転軸方向に流れて外部に漏れ出そうとする磁束56を抑え込むように作用する。そのため、永久磁石18の近接部16aを回転軸方向に流れる磁束(トルクに寄与しない磁束)を減少させることができ、回転子14のトルクへの有効磁束を増大させることができる。その結果、回転子14のトルクを効率よく増大させることができる。さらに、本実施形態では、回転子鉄心16内(永久磁石18の近接部16a)を回転軸方向に流れる磁束を減少させることができるので、この磁束の変動に伴って回転子鉄心16内を回転軸方向と垂直な平面の面内方向に流れる渦電流34を低減することができる。その結果、面内方向の渦電流34による損失を低減することができる。したがって、本実施形態によれば、回転電機の小型化及び高効率化を実現することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
以上の実施形態1の説明では、回転軸方向に関して延長磁石部38が回転子鉄心16の両端部よりも外側へ張り出しているものとした。ただし、本実施形態では、回転軸方向に関して延長磁石部38が回転子鉄心16の一端部または他端部よりも外側へ張り出すように構成しても、回転子鉄心16内を回転軸方向に流れる磁束を延長磁石部38の発生する磁束によって抑えることができる。
In the above description of the first embodiment, it is assumed that the
また、以上の実施形態1の説明では、回転子鉄心16が各永久磁石18の表面(磁極面)上にも配設されているものとした。ただし、本実施形態においては、各永久磁石18の表面が回転子14の表面(外周面)に露出していてもよい。この場合は、各永久磁石18は、回転軸方向に関して固定子鉄心26の両端部よりも外側へ張り出した延長磁石部38を有する。
In the above description of the first embodiment, it is assumed that the
固定子鉄心26についても、例えば電磁鋼板を回転軸方向に積層することで、回転軸方向の磁気抵抗を増大させて、磁束を回転軸方向に流れにくくしている。しかし、延長磁石部38を有さない構成では、固定子鉄心26内を回転軸方向と垂直な面内方向に流れる磁束が飽和してくると、例えば図4に示すように、ティース先端部30aにて磁束が回転軸方向に流れ出す。そして、ティース先端部30aの中でも回転軸方向の端部を回転軸方向外側へ流れる磁束58は、回転軸方向の端部から外部に漏れ出す。その結果、この外部に漏れ出した磁束分、回転子14に作用するトルクが低下する。特に、回転子14のトルクが大きい場合には、固定子鉄心26内を流れる磁束が飽和しやすくなる。さらに、固定子鉄心26(ティース先端部30a)において、回転軸方向に流れる磁束が変動すると、回転軸方向と垂直な面内方向に渦電流が流れることで、この渦電流による損失が発生する。特に、電磁鋼板を回転軸方向に積層して固定子鉄心26を構成している場合は、回転軸方向に流れる磁束の変動に伴って発生する面内方向の渦電流も増大しやすい。
Also for the
これに対して本実施形態では、回転軸方向に関して延長磁石部38が固定子鉄心26(ティース先端部30a)の両端部よりも外側へ張り出している。これによって、図7に示すように、延長磁石部38の発生する磁束57が、固定子鉄心26内(ティース先端部30a)に入り込もうとする。この入り込もうとする延長磁石部38からの磁束57が、ティース先端部30aを回転軸方向に流れて外部に漏れ出そうとする磁束58を抑え込むように作用する。そのため、ティース先端部30aを回転軸方向に流れるトルクに寄与しない磁束を減少させることができ、回転子14のトルクへの有効磁束を増大させることができる。したがって、回転子14のトルクを効率よく増大させることができる。さらに、本実施形態では、固定子鉄心26内(ティース先端部30a)を回転軸方向に流れる磁束を減少させることができるので、この磁束の変動に伴って固定子鉄心26内を回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流を低減することができる。したがって、面内方向の渦電流による損失を低減することができる。なお、回転軸方向に関して延長磁石部38が固定子鉄心26の一端部または他端部よりも外側へ張り出すように構成しても、固定子鉄心26内を回転軸方向に流れる磁束を延長磁石部38の発生する磁束によって抑えることができる。また、回転子鉄心16が各永久磁石18の表面上にも配設されている場合でも、永久磁石18(延長磁石部38)と固定子鉄心26(ティース先端部30a)との距離を近づけることで、固定子鉄心26内を回転軸方向に流れる磁束を延長磁石部38の発生する磁束によって抑えることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
「実施形態2」
図8は、本発明の実施形態2に係る回転電機の概略構成を示す図であり、軸心22と直交する方向から見た固定子12及び回転子14の内部構成の概略を示す。以下の実施形態2の説明では、実施形態1と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
“Embodiment 2”
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention, and shows an outline of the internal configuration of the
本実施形態では、実施形態1と比較して、回転子鉄心16が固定子鉄心26よりも回転軸方向に伸長されていることで、回転子鉄心16は、回転軸方向に関して固定子鉄心26の両端部よりも外側へ張り出した延長鉄心部36を有する。ここでの延長鉄心部36は、少なくとも回転子鉄心16における永久磁石18の近接部16aに配設されている。そして、回転軸方向に関して延長磁石部38が延長鉄心部36よりも外側へ張り出している。
In the present embodiment, compared to the first embodiment, the
本実施形態では、図9に示すように、延長鉄心部36を流れる磁束59が、固定子鉄心26内(ティース先端部30a)に入り込もうとする。この入り込もうとする延長鉄心部36からの磁束59が、ティース先端部30aを回転軸方向に流れて外部に漏れ出そうとする磁束58を抑え込むように作用する。そのため、回転子14のトルクへの有効磁束をさらに増大させることができ、回転子14のトルクをさらに効率よく増大させることができる。そして、固定子鉄心26内(ティース先端部30a)を回転軸方向に流れる磁束をさらに減少させることができるので、この磁束の変動に伴って固定子鉄心26内を回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流をさらに低減することができる。したがって、面内方向の渦電流による損失をさらに低減することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the
以上の実施形態2の説明では、回転軸方向に関して延長鉄心部36が固定子鉄心26の両端部よりも外側へ張り出しているものとした。ただし、本実施形態では、回転軸方向に関して延長鉄心部36が固定子鉄心26の一端部または他端部よりも外側へ張り出すように構成しても、固定子鉄心26内を回転軸方向に流れる磁束を延長鉄心部36からの磁束によって抑えることができる。
In the above description of the second embodiment, it is assumed that the extended
「実施形態3」
図10は、本発明の実施形態3に係る回転電機の概略構成を示す図であり、軸心22と直交する方向から見た固定子12及び回転子14の内部構成の概略を示す。以下の実施形態3の説明では、実施形態1,2と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
“Embodiment 3”
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the rotating electrical machine according to the third embodiment of the present invention, and shows an outline of the internal configuration of the
本実施形態では、実施形態1と比較して、固定子鉄心26が回転子鉄心16よりも回転軸方向に伸長されていることで、固定子鉄心26は、回転軸方向に関して回転子鉄心16の両端部よりも外側へ張り出した延長鉄心部46を有する。ここでの延長鉄心部46は、少なくとも固定子鉄心26におけるティース先端部30aに配設されている。
In the present embodiment, compared with the first embodiment, the
本実施形態では、図11に示すように、延長鉄心部46を流れる磁束60が、回転子鉄心16内(永久磁石18の近接部16a)に入り込もうとする。この入り込もうとする延長鉄心部46からの磁束60が、永久磁石18の近接部16aを回転軸方向に流れて外部に漏れ出そうとする磁束56を抑え込むように作用する。そのため、回転子14のトルクへの有効磁束をさらに増大させることができ、回転子14のトルクをさらに効率よく増大させることができる。そして、回転子鉄心16内(永久磁石18の近接部16a)を回転軸方向に流れる磁束をさらに減少させることができるので、この磁束の変動に伴って回転子鉄心16内を回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流をさらに低減することができる。したがって、面内方向の渦電流による損失をさらに低減することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the
以上の実施形態3の説明では、回転軸方向に関して延長鉄心部46が回転子鉄心16の両端部よりも外側へ張り出しているものとした。ただし、本実施形態では、回転軸方向に関して延長鉄心部46が回転子鉄心16の一端部または他端部よりも外側へ張り出すように構成しても、回転子鉄心16内を回転軸方向に流れる磁束を延長鉄心部46からの磁束によって抑えることができる。また、本実施形態では、回転軸方向に関して延長磁石部38が延長鉄心部46(固定子鉄心26の少なくとも一方の端部)よりも外側へ張り出すように構成することもできる。
In the above description of the third embodiment, it is assumed that the extended
「実施形態4」
図12は、本発明の実施形態4に係る回転電機の概略構成を示す図であり、軸心22と直交する方向から見た固定子12及び回転子14の内部構成の概略を示す。以下の実施形態4の説明では、実施形態1〜3と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
“Embodiment 4”
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of the rotating electrical machine according to the fourth embodiment of the present invention, and shows an outline of the internal configuration of the
本実施形態では、回転軸方向に関する回転子14の両端部よりも外側に、回転子14と同じ速度で回転する略円板形状のエンドロータ64が回転子14に近接して配設されている。エンドロータ64における回転子14との対向面には、複数の永久磁石68がエンドロータ64の周方向に沿って間隔をおいて配列されている。各永久磁石68の表面(磁極面)は、エンドロータ64の表面(回転子14と対向する面)に露出しており、回転軸方向に関する永久磁石18及びその近接部16aの端部と対向配置されている。ここでの永久磁石68については、回転子鉄心16内(永久磁石18の近接部16a)を回転軸方向に流れる磁束に反発する磁束を発生するように、その着磁方向が設定されている。例えば図13に示すように、永久磁石18における近接部16aとの対向面(磁極面)がN極である場合は、この永久磁石18及びその近接部16aの端部と対向する永久磁石68の表面(磁極面)をN極に設定する。これによって、永久磁石68は、永久磁石18から近接部16aを回転軸方向に通ってエンドロータ64側へ漏れ出そうとする磁束56に反発する磁束61を発生する。
In the present embodiment, a substantially disc-shaped
本実施形態では、図13に示すように、エンドロータ64の永久磁石68の発生する磁束61が、回転子鉄心16内(永久磁石18の近接部16a)に入り込もうとする。この入り込もうとする永久磁石68からの磁束61が、永久磁石18の近接部16aを回転軸方向に流れて外部(エンドロータ64側)に漏れ出そうとする磁束56に反発して抑え込むように作用する。そのため、回転子14のトルクへの有効磁束を増大させることができ、回転子14のトルクを効率よく増大させることができる。そして、回転子鉄心16内(永久磁石18の近接部16a)を回転軸方向に流れる磁束を減少させることができるので、この磁束の変動に伴って回転子鉄心16内を回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流を低減することができる。その結果、面内方向の渦電流による損失を低減することができる。したがって、本実施形態においても、回転電機の小型化及び高効率化を実現することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the magnetic flux 61 generated by the
以上の実施形態4の説明では、エンドロータ64が回転軸方向に関する回転子14の両端部よりも外側に配設されているものとした。ただし、本実施形態では、エンドロータ64を回転軸方向に関する回転子14の一端部または他端部よりも外側に配設しても、回転子鉄心16内を回転軸方向に流れる磁束をエンドロータ64の永久磁石68からの磁束によって抑えることができる。また、本実施形態では、エンドロータ64の永久磁石68を回転子14の径方向外側へさらに延長して、永久磁石68の表面(磁極面)を回転軸方向に関する固定子鉄心26(ティース先端部30a)の端部と対向させることもできる。これによって、固定子鉄心26内(ティース先端部30a)を回転軸方向に流れて外部に漏れ出そうとする磁束を、エンドロータ64の永久磁石68からの磁束によって抑えることができる。
In the above description of the fourth embodiment, it is assumed that the
なお、以上の実施形態1〜4において、回転子鉄心16及び固定子鉄心26については、鉄等の強磁性体の微小粒の表面に電気を通さない膜のコーティングを施した粉体を押し固めた圧粉磁心材料により成形することもできる。
In the first to fourth embodiments described above, for the
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
12 固定子、14 回転子、16 回転子鉄心、18,68 永久磁石、22 軸心、26 固定子鉄心、28 固定子コイル、30 ティース、30a ティース先端部、36,46 延長鉄心部、38 延長磁石部、64 エンドロータ。 12 Stator, 14 Rotor, 16 Rotor Core, 18, 68 Permanent Magnet, 22 Axis Center, 26 Stator Core, 28 Stator Coil, 30 Teeth, 30a Teeth Tip, 36, 46 Extension Iron Core, 38 Extension Magnet part, 64 end rotor.
Claims (1)
前記回転軸方向に関する回転子の少なくとも一方の端部よりも外側に、回転子と同じ速度で回転するエンドロータが回転子に近接して配設されており、
エンドロータには、回転子鉄心内を前記回転軸方向に流れる磁束に反発する磁束を発生する第2の磁石が配設されており、さらに、第2の磁石の磁極面を前記回転軸方向に関する固定子鉄心の端部と対向させた、回転電機。 The stator includes a stator having a coil disposed on the stator core, and a rotor having a first magnet disposed on the rotor core, and the stator and the rotor are orthogonal to the rotation axis direction of the rotor. A rotating electric machine arranged opposite to the radial direction,
An end rotor that rotates at the same speed as the rotor is disposed in the vicinity of the rotor outside the at least one end of the rotor with respect to the rotation axis direction,
The end rotor is provided with a second magnet that generates a magnetic flux that repels the magnetic flux that flows in the direction of the rotation axis in the rotor core, and the magnetic pole surface of the second magnet is related to the direction of the rotation axis. A rotating electrical machine facing the end of the stator core .
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