JP2019140863A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、回転電機に関する。 The present disclosure relates to a rotating electrical machine.
誘導モータは、特許文献１に開示されているように、互いに軸線方向が一致するようにして所定の大きさの空隙を介して配置されたステータとロータとを有する。誘導モータでは、ステータが有するコイルによる界磁により、ステータとロータとに亘って周回する磁束が発生する。かかる磁束は、各極において、ステータのバックヨーク部およびロータのバックヨーク部を周方向に沿って流れるとともに周方向の流れの端部において径方向に流れる。磁束は、径方向に流れる際に空隙を介してステータとロータとの間を流れる。誘導モータのトルクは、極数を増減させることにより、または、ステータのコイルに供給する電流を増減させることにより制御できる。極数の減少またはステータのコイルへの供給電流の増加により、磁束が増加してトルクが増加する。これとは反対に、極数の増加またはステータのコイルへの供給電流の減少により、磁束が減少してトルクが低下する。
As disclosed in
磁束は、磁気抵抗が低い部分を流れようとする。このため、各バックヨーク部では、最短経路となるように可能な限り空隙に近い位置において周方向に沿って流れる。しかし、上述のように、トルクを増加させると磁束が増加するため、次第に空隙から離れた位置まで磁束が流れるようになる。このため、磁束が非常に大きいと、各バックヨーク部の全体においてこれ以上磁束を増加できない状態、換言すると、磁束密度が各バックヨーク部の最大磁束密度に達する状態であるいわゆる磁気飽和が生じてしまうおそれがある。磁気飽和が生じると、極数の減少またはステータのコイルへの供給電流の増加を行ってもトルクを増加させることができない。また、一般に、ステータとロータとの間の空隙を、径方向の外側に位置させるほど出力トルクが増大する。このため、出力トルクの増大の要請に応じるために、ステータとロータとのうち径方向の外側に位置する装置のバックヨーク部の大きさ（径方向の長さ）を小さくすると、磁気飽和が生じやすい。かかる問題は、誘導モータに限らず同期モータなどの回転電機において共通する。このため、回転電機において、磁気飽和の発生を抑制する技術が望まれている。 The magnetic flux tends to flow through a portion having a low magnetic resistance. For this reason, in each back yoke part, it flows along the circumferential direction at a position as close to the gap as possible so as to be the shortest path. However, as described above, since the magnetic flux increases when the torque is increased, the magnetic flux gradually flows to a position away from the gap. For this reason, if the magnetic flux is very large, a state in which the magnetic flux cannot be increased any more in the entire back yoke portion, in other words, a state in which the magnetic flux density reaches the maximum magnetic flux density of each back yoke portion occurs. There is a risk that. When magnetic saturation occurs, the torque cannot be increased even if the number of poles is decreased or the supply current to the stator coil is increased. In general, the output torque increases as the gap between the stator and the rotor is positioned on the outer side in the radial direction. For this reason, if the size of the back yoke portion (the length in the radial direction) of the device located radially outside of the stator and the rotor is reduced in order to meet the demand for an increase in output torque, magnetic saturation occurs. Cheap. Such a problem is common not only to induction motors but also to rotating electrical machines such as synchronous motors. For this reason, a technique for suppressing the occurrence of magnetic saturation in a rotating electrical machine is desired.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
本発明の一形態によれば、互いに軸線方向が一致するステータ（２０、２０ａ）とロータ（１０、１０ａ〜１０ｅ）とを備える回転電機（１００、１００ａ〜１００ｅ）が提供される。この回転電機において、前記ステータと前記ロータの２つの装置のうち、一方の装置は他方の装置に対して径方向の外側に空隙を介して配置され；前記ステータは、通電により磁束を生じさせる複数のコイル（２１）と、前記複数のコイルを保持し前記磁束を伝えるステータコア（２２）と、を有し；前記ステータコアは、前記ステータコアの前記空隙に面する端部から前記径方向に離れた側の端部と前記複数のコイルとの間に位置し、前記磁束が周方向に流れるステータバックヨーク部（２４）を有し；前記ロータは、複数の二次導体（１１）または複数の磁石（１８）と、前記複数の二次導体または前記複数の磁石を保持するロータコア（１２）と、を有し；前記ロータコアは、前記ロータコアの前記空隙に面する端部から前記径方向に離れた側の端部と前記二次導体または前記磁石との間に位置し、前記磁束が周方向に流れるロータバックヨーク部（１４）を有し；前記ステータバックヨーク部と前記ロータバックヨーク部との２つのバックヨーク部のうち、少なくとも一方のバックヨーク部は、該バックヨーク部の前記径方向における前記空隙側の端部である径方向端部から前記径方向に離れた位置に、該径方向端部に比べて前記軸線方向と平行な方向に突出した突出部（１３、１３ａ、１５〜１７、２３）を有する。 According to one form of this invention, a rotary electric machine (100, 100a-100e) provided with the stator (20, 20a) and rotor (10, 10a-10e) in which an axial direction corresponds mutually is provided. In this rotating electrical machine, one of the two devices, the stator and the rotor, is arranged with a gap outside in the radial direction with respect to the other device; the stator generates a plurality of magnetic fluxes by energization. And a stator core (22) that holds the plurality of coils and transmits the magnetic flux; the stator core is a side that is radially away from an end of the stator core that faces the air gap. And a stator back yoke portion (24) through which the magnetic flux flows in the circumferential direction; the rotor includes a plurality of secondary conductors (11) or a plurality of magnets ( 18) and a rotor core (12) for holding the plurality of secondary conductors or the plurality of magnets; the rotor core from the end of the rotor core facing the air gap in the radial direction A rotor back yoke portion (14) that is located between the end on the bent side and the secondary conductor or the magnet and in which the magnetic flux flows in the circumferential direction; the stator back yoke portion and the rotor back yoke portion At least one of the two back yoke portions is at a position away from the radial end portion, which is the end portion on the air gap side in the radial direction of the back yoke portion, in the radial direction. Compared with the end portion in the radial direction, it has protrusions (13, 13a, 15-17, 23) that protrude in a direction parallel to the axial direction.
上記形態の回転電機によれば、ステータバックヨーク部とロータバックヨーク部との２つのバックヨーク部のうち、少なくとも一方のバックヨーク部は、径方向端部から径方向に離れた位置に、該径方向端部に比べて軸線方向と平行な方向に突出した突出部を有するので、かかる突出部において磁束を流して磁束飽和の発生を抑制できる。 According to the rotary electric machine of the above aspect, at least one of the two back yoke portions of the stator back yoke portion and the rotor back yoke portion has a radial distance from the radial end portion. Since it has the protrusion part protruded in the direction parallel to an axial direction compared with a radial direction edge part, magnetic flux can be flowed in this protrusion part and generation | occurrence | production of magnetic flux saturation can be suppressed.
本発明は、回転電機以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、回転電機用ステータ、回転電機用ロータ、回転電機の製造方法等の形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than the rotating electrical machine. For example, it can be realized in the form of a stator for a rotating electrical machine, a rotor for a rotating electrical machine, a manufacturing method of the rotating electrical machine, and the like.
Ａ．第１実施形態：
図１および図２に示す本実施形態の回転電機１００は、いわゆるアウターロータ型の誘導モータとして構成されている。回転電機１００は、ハウジング１０１と、ロータ１０と、ステータ２０と、回転軸３０と、一対の軸受３１と、ロータ保持部４０を備える。ハウジング１０１と、ロータ１０と、ステータ２０と、回転軸３０と、一対の軸受３１と、ロータ保持部４０は、互いに軸線方向ＡＤが一致する。軸線方向ＡＤは、回転電機１００の軸線ＡＸに沿った方向である。なお、図１では、軸線ＡＸに沿った回転電機１００の断面を示している。また、図２では、図１における２−２断面を示している。
A. First embodiment:
The rotating
ハウジング１０１は、互いに接合された第１カバー部１０２と、第２カバー部１０３とを備える。第１カバー部１０２は、底を有する略円筒状の外観形状を有する。第１カバー部１０２は、ロータ１０と、ステータ２０と、一対の回転軸３０とを収容する。第１カバー部１０２の底部の中央には開口が形成されている。かかる開口から回転軸３０の一端が突出している。第２カバー部１０３は、略円板状の外観形状を有し、第１カバー部１０２の開口を塞ぐ蓋として機能する。第２カバー部１０３の中央には開口が形成されている。かかる開口から回転軸３０の一端が突出している。
The
ロータ１０は、いわゆるかご形ロータとして構成されている。ロータ１０は、円環状の外観形状を有する。ロータ１０は、ステータ２０に対して径方向ＲＤの外側に空隙Ｇを介して配置されている。ロータ１０の径方向ＲＤの外側の端部は、ロータ保持部４０に接合されている。これにより、ロータ１０は、ロータ保持部４０により支持されている。ロータ１０は、ロータコア１２と、複数の二次導体１１と、一対の短絡環部１９とを備える。
The
ロータコア１２は、二次導体１１を径方向内側の端部に保持する。ロータコア１２は、軸線方向ＡＤに積層された図示しない複数の金属板部材を備える。かかる金属板部材は、透磁率が高く鉄損が低いことが望ましい。本実施形態において、かかる金属板部材は、ケイ素鋼板により構成されている。また、かかる金属板部材の積層方向（軸線方向ＡＤ）の表面は、絶縁加工されている。かかる加工により、各金属板部材において径方向ＲＤに流れる磁束により生じる渦電流の合計経路を増大させ、電気的抵抗を増加させて渦電流を低減している。
The rotor core 12 holds the
ロータコア１２は、ロータバックヨーク部１４を備える。ロータバックヨーク部１４は、ロータコア１２における径方向ＲＤの外側の端部と、二次導体１１との間に位置する。ロータバックヨーク部１４は、軸線方向ＡＤの両側の端面に一対の突出部１３を備える。
The rotor core 12 includes a rotor back yoke portion 14. The rotor back yoke portion 14 is located between the outer end of the rotor core 12 in the radial direction RD and the
一対の突出部１３は、それぞれロータバックヨーク部１４における他の部位に比べて軸線方向ＡＤと平行な方向に突出する。このため、一対の突出部１３は、それぞれロータバックヨーク部１４における空隙Ｇ側の端部に比べて軸線方向ＡＤと平行な方向に突出する。本実施形態において、一対の突出部１３は、短絡環部１９対し径方向ＲＤの外側に位置して短絡環部１９に接する。一対の突出部１３の径方向ＲＤの外側の端部は、ロータ１０における径方向ＲＤの外側の端部に相当する。一対の突出部１３の軸線方向ＡＤに沿った長さは、径方向ＲＤにおけるいずれの位置においても等しい。したがって、各突出部１３の軸線方向ＡＤの端面は、いずれも径方向ＲＤと平行である。一対の突出部１３は、磁気飽和の発生を抑制するために設けられている。磁気飽和の発生抑制の効果の詳細については、後述する。
The pair of projecting
二次導体１１は、導体の部材からなる棒状の部材である。二次導体１１は、ステータで生じた磁束により誘導電流を発生させる。本実施形態において、二次導体１１は、アルミニウムにより形成されている。なお、アルミニウムに代えて、銅などの導体である任意の材料により形成してもよい。
The
一対の短絡環部１９は、それぞれ環状の外観形状を有する。各短絡環部１９は、複数の二次導体１１の一方の端部に溶接されている。一対の短絡環部１９は、それぞれ複数の二次導体１１同士を電気的に接続する。本実施形態において、一対の短絡環部１９は、二次導体１１と同様にアルミニウムにより形成されている。
Each of the pair of short-
ステータ２０は、径方向ＲＤの中央に回転軸３０を収容する筒状の空隙が設けられた円筒状の外観形状を有する。ステータ２０の径方向ＲＤの内側の端部は、第１カバー部１０２に接合されている。これにより、ステータ２０は、ハウジング１０１により保持されている。ステータ２０は、ステータコア２２と、複数のコイル２１と、コイルエンド２９とを備える。
The
ステータコア２２は、複数のコイル２１を保持して磁束を伝えるステータバックヨーク部２４を備える。なお、図２では、各コイル２１は、模式的に表されている。本実施形態において、ステータバックヨーク部２４は、ロータバックヨーク部１４と同様に、軸線方向ＡＤに積層された複数の金属板部材を備える。かかる複数の金属板部材の材料や構成は、上述したロータバックヨーク部１４における複数の金属板部材の材料や構成と同じであるので、その詳細な説明を省略する。ステータバックヨーク部２４は、軸線方向ＡＤの両側の端面に突出部２３を備える。
The
一対の突出部２３は、それぞれステータバックヨーク部２４における他の部位に比べて軸線方向ＡＤと平行な方向に突出する。このため、一対の突出部２３は、それぞれステータバックヨーク部２４における空隙Ｇ側の端部に比べて軸線方向ＡＤと平行な方向に突出する。一対の突出部２３は、一対の突出部１３と同様に、磁気飽和の発生を抑制するために設けられている。磁気飽和の発生抑制の効果の詳細については、後述する。各突出部２３の径方向ＲＤの内側の端面は、第１カバー部１０２に接合されている。
The pair of projecting
コイルエンド２９は、ステータコア２２の径方向ＲＤの外側の端部において、軸線方向ＡＤに突出している。
The
回転軸３０は、一対の軸受３１を介して回転可能にハウジング１０１に固定されている。また、回転軸３０には、ロータ保持部４０を介してロータ１０が固定されている。このため、ロータ１０の回転に伴い、回転軸３０が回転することとなる。一対の軸受３１のうち、一方は、第１カバー部１０２における径方向ＲＤの内側中央に形成された開口の近傍に配置されており、回転軸３０を回転可能に支持しており、他方は、第２カバー部１０３における径方向ＲＤの内側中央に形成された開口の近傍に配置されており、回転軸３０を回転可能に支持している。
The rotating
ロータ保持部４０は、ロータ１０を保持すると共に、ロータ１０と回転軸３０とを一体化する。ロータ保持部４０は、第１カバー部１０２の内周面に近い位置に配置されてロータ１０と接合された筒状の部位と、回転軸３０の外周面に接合された筒状の部位とが、円盤状の部位により接合された外観形状を有する。
The
上記構成を有する回転電機１００は、極数を切替え可能に構成されている。極数が切替えられることにより、回転電機１００の速度は切替えられる。具体的には、極数が増加することにより回転数は減少し、極数が減少することにより回転数は増加する。
The rotating
図３では、極数が多い場合の磁束Ｂ１が太い実線の矢印により模式的に表されている。図４では、極数が少ない場合の磁束Ｂ２が太い実線の矢印により模式的に表されている。図３および図４に示すように、磁束Ｂ１、Ｂ２は、空隙Ｇを介してロータコア１２とステータコア２２とに亘って周回する。なお、図３および図４では、図示の便宜上、１つの極における磁束Ｂ１、Ｂ２のみが代表して表され、他の極の磁束は省略されている。
In FIG. 3, the magnetic flux B1 when the number of poles is large is schematically represented by a thick solid line arrow. In FIG. 4, the magnetic flux B2 when the number of poles is small is schematically represented by a thick solid line arrow. As shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic fluxes B <b> 1 and B <b> 2 circulate over the rotor core 12 and the
極数が多い場合、各極の磁束Ｂ１は極数が少ない場合の磁束Ｂ２に比べてバックヨーク部において少なくなる。このため、磁束Ｂ１は、磁気抵抗が低い部分のみを流れることができる。具体的には、図３に示すように、磁束Ｂ１は、ロータコア１２において、二次導体１１に対して径方向ＲＤに近い位置を周方向に沿って流れ、ステータコア２２において、コイル２１に対して径方向ＲＤに近い位置を周方向に沿って流れる。なお、磁束Ｂ１は、ロータコア１２を周方向に沿って流れて極の端部に達すると、周方向から径方向ＲＤの内側に方向を変えて流れ、空隙Ｇを介してステータコア２２に達する。また、磁束Ｂ１は、ステータコア２２を周方向に沿って流れて極の端部に達すると、周方向から径方向ＲＤの外側に方向を変えて流れ、空隙Ｇを介してロータコア１２に達する。したがって、図５に示すように、極数が多い場合、磁束Ｂ１は、突出部１３、２３を流れない。このため、磁束が少ない場合に、軸線方向ＡＤの成分を含んだ方向（例えば、軸線方向ＡＤと平行な方向）に磁束を向かわせることを抑制でき、軸線方向ＡＤと平行な方向に流れる磁束により生じる渦電流の増大を抑制できる。
When the number of poles is large, the magnetic flux B1 of each pole is smaller in the back yoke portion than the magnetic flux B2 when the number of poles is small. For this reason, the magnetic flux B1 can flow only through a portion having a low magnetic resistance. Specifically, as shown in FIG. 3, the magnetic flux B <b> 1 flows along the circumferential direction in the rotor core 12 at a position close to the radial direction RD with respect to the
これに対して、極数が少ない場合、各極の磁束Ｂ２は極数が多い場合の磁束Ｂ１に比べてバックヨーク部において多くなる。このため、磁束Ｂ２は、磁気抵抗が低い部分だけでは足りず、磁気抵抗の高い部分、換言すると、経路が長くなるような部分も流れることとなる。具体的には、図４に示すように、磁束Ｂ２は、ロータコア１２において、二次導体１１に対して径方向ＲＤに近い位置から遠い位置までに亘って帯状に周方向に沿って流れ、ステータコア２２において、コイル２１に対して径方向ＲＤに近い位置から遠い位置までに亘って帯状に周方向に沿って流れる。なお、図４では、上述の帯状の周方向の流れが、空隙Ｇから最も遠い位置での周方向の流れによって模式的に表されている。
On the other hand, when the number of poles is small, the magnetic flux B2 of each pole is larger in the back yoke portion than the magnetic flux B1 when the number of poles is large. For this reason, the magnetic flux B2 does not suffice with only a portion with a low magnetic resistance, and a portion with a high magnetic resistance, in other words, a portion with a long path flows. Specifically, as shown in FIG. 4, the magnetic flux B <b> 2 flows in the rotor core 12 along the circumferential direction in a band shape from a position close to the radial direction RD to a position far from the
上述のように、磁束Ｂ２が多い場合、ロータバックヨーク部１４において、空隙Ｇから遠い部分（径方向ＲＤの外側寄りの部分）を磁束Ｂ２が流れることになる。ここで、ロータバックヨーク部１４において、空隙Ｇから遠い位置には、一対の突出部１３が形成されているので、空隙Ｇから遠い部分における周方向と直交するロータバックヨーク部１４の断面積は大きい。このため、磁束Ｂ２が多くなっても磁気飽和が発生することが抑制される。同様に、磁束Ｂ２が多い場合、ステータバックヨーク部２４において、空隙Ｇから遠い部分（径方向ＲＤの内側寄りの部分）を磁束Ｂ２が流れることになる。ステータバックヨーク部２４において、空隙Ｇから遠い位置には、一対の突出部２３が形成されているので、空隙Ｇから遠い部分における周方向と直交するステータバックヨーク部２４の断面積は大きい。このため、磁束Ｂ２が多くなっても磁気飽和が発生することが抑制される。
As described above, when the magnetic flux B2 is large, the magnetic flux B2 flows through a portion far from the gap G (a portion closer to the outside in the radial direction RD) in the rotor back yoke portion 14. Here, in the rotor back yoke portion 14, since the pair of
図６に示すように、ステータ２０から空隙Ｇを介してロータ１０へと流れる磁束Ｂ２のうち、一部の磁束Ｂ２は、突出部１３に向かって軸線方向ＡＤの成分を含んだ方向に流れてから周方向へと流れの向きを変える。ロータ１０は、軸線方向ＡＤの両側に突出部１３を備えるので、径方向ＲＤに沿って流れる磁束Ｂ２の方向が、軸線方向ＡＤの成分を含んだ方向（例えば、軸線方向ＡＤと平行な方向）に変化する際に、各突出部１３に分散して向かわせることができる。このため、軸線方向ＡＤの片側の端面のみに突出部１３を設ける構成に比べて、軸線方向ＡＤの成分を含んだ方向に磁束Ｂ２が流れる際の経路長を短くでき、磁気抵抗の増大を抑制できる。同様に、突出部２３を周方向に流れる磁束Ｂ２のうち、一部の磁束Ｂ２は、軸線方向ＡＤの成分を含んだ方向に流れてから径方向ＲＤへと流れの向きを変える。ステータ２０は、軸線方向ＡＤの両側に突出部２３を備えるので、周方向に沿って突出部２３を流れるＢ２の方向が軸線方向ＡＤの成分を含んだ方向に変化する際の経路長を短くでき、磁気抵抗の増大を抑制できる。
As shown in FIG. 6, out of the magnetic flux B <b> 2 flowing from the
また、図４ないし図６から理解できるように、極数が多くバックヨーク部に流れる磁束が少ない場合に磁束Ｂ１が流れる経路には突出部が設けられていない。このため、磁束が少ない場合に、軸線方向ＡＤの成分を含んだ方向（例えば、軸線方向ＡＤ）に磁束を向かわせることを抑制でき、軸線方向ＡＤの成分を含んだ方向に流れる磁束により生じる渦電流の増大を抑制できる。 Further, as can be understood from FIGS. 4 to 6, no protrusion is provided in the path through which the magnetic flux B1 flows when the number of poles is large and the magnetic flux flowing through the back yoke portion is small. For this reason, when there is little magnetic flux, it can suppress directing a magnetic flux to the direction (for example, axial direction AD) containing the component of axial direction AD, and the vortex produced by the magnetic flux which flows in the direction containing the component of axial direction AD An increase in current can be suppressed.
以上説明した第１実施形態の回転電機１００によれば、ロータバックヨーク部１４とステータバックヨーク部２４とは、それぞれ径方向ＲＤにおける空隙Ｇ側の端部から径方向ＲＤに離れた位置に、かかる端部に比べて軸線方向ＡＤと平行な方向に突出した突出部１３、２３を有するので、かかる突出部１３、２３において磁束を流して磁束飽和の発生を抑制できる。
According to the rotary
また、ロータバックヨーク部１４とステータバックヨーク部２４のうち、径方向ＲＤの外側に位置するロータバックヨーク部１４は突出部１３を有するので、かかるロータバックヨーク部１４において磁気飽和が生じることを抑制できる。このため、径方向ＲＤの外側に位置するロータバックヨーク部１４の径方向ＲＤの長さをより小さくして、空隙Ｇを径方向ＲＤのより外側に位置させることができる。したがって、径方向ＲＤの内側に位置するステータバックヨーク部２４の径方向ＲＤの長さをより大きくして回転電機１００の出力トルクをより増大させることができる。また、回転電機１００の小型化の要請から、ロータバックヨーク部１４の径方向ＲＤの長さ、すなわち幅が小さい場合であっても、ロータバックヨーク部１４における磁気飽和が発生することを抑制できる。
Further, of the rotor back yoke portion 14 and the stator back yoke portion 24, the rotor back yoke portion 14 located on the outer side in the radial direction RD has the protruding
また、ロータコア１２およびステータコア２２は、いずれも軸線方向ＡＤの両側の端面に突出部１３、２３を備える。このため、径方向ＲＤに沿って流れる磁束Ｂ２が周方向に沿った方向に変化する際に、各突出部１３にそれぞれ分散させて流すことができる。このため、軸線方向ＡＤの片側の端面のみに突出部１３を設ける構成に比べて、軸線方向ＡＤの成分を含んだ方向（例えば、軸線方向ＡＤ）に磁束Ｂ２が流れる際の経路長を短くでき、磁気抵抗の増大を抑制できる。
Further, the rotor core 12 and the
また、ロータバックヨーク部１４に形成されている突出部１３は、短絡環部１９に対し径方向ＲＤの外側に位置して短絡環部１９に接するので、回転に伴い短絡環部１９が径方向ＲＤの外側にずれることを突出部１３により抑制できる。
Moreover, since the
また、ステータ２０の複数のコイル２１は、極数を切替え可能に構成されているので、極数を切替えることにより回転電機１００の回転数を切替えることができる。加えて、突出部１３および突出部２３により、極数を低減して磁束Ｂ２のバックヨーク部に流れる磁束が増加した場合であっても、同じ回転速度での通電周波数を抑制できるので、突出部１３および突出部２３を有しない構成に比べて、軸線方向ＡＤの成分を含んだ方向に流れる磁束により生じる渦電流を低減できる。かかる効果は、極数を切替えることによりバックヨーク部の磁束を増減させる場合に限らず、ステータ２０のコイル２１への供給電流を増減させることによりバックヨーク部の周方向に流れる磁束を増減させる場合にも得ることができる。
Further, since the plurality of
Ｂ．第２実施形態：
図７および図８に示すように、第２実施形態の回転電機１００ａは、ロータ１０に代えてロータ１０ａを備える点において、第１実施形態の回転電機１００と異なる。第２実施形態の回転電機１００ａのその他の構成は、第１実施形態の回転電機１００と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、図７では、図１と同様に、軸線ＡＸを含む回転電機１００ａの断面が表わされている。また、図８では、図２と同様な位置での回転電機１００ａの断面が表わされている。
B. Second embodiment:
As shown in FIGS. 7 and 8, the rotating
回転電機１００ａは、永久磁石式ブラシレスモータとして構成されている。したがって、第２実施形態のロータ１０ａは、複数の二次導体１１および一対の短絡環部１９（すなわち、かご形導体）に代えて、複数の永久磁石１８を備える点において、第１実施形態のロータ１０と異なる。第２実施形態のロータ１０ａのその他の構成は、第１実施形態のロータ１０と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
The rotating
複数の永久磁石１８は、ロータバックヨーク部１４の径方向ＲＤの内側の端部に配置され、ロータバックヨーク部１４により保持されている。
The plurality of
以上の構成を有する第２実施形態の回転電機１００ａは、第１実施形態の回転電機１００と同様な効果を有する。
The rotating
Ｃ．第３実施形態：
図９に示す第３実施形態の回転電機１００ｂは、インターロータ形の誘導モータであり、また、永久磁石式ブラシレスモータとして構成されている点において、第１実施形態の回転電機１００と異なる。具体的には、回転電機１００ｂは、ハウジング１０１に代えてハウジング１０１ａを備える点と、ロータ１０に代えてロータ１０ｂを備える点と、ステータ２０に代えてステータ２０ａを備える点とにおいて、第１実施形態の回転電機１００と異なる。第３実施形態の回転電機１００ｂのその他の構成は、第１実施形態の回転電機１００と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、図９では、図１と同様に、軸線ＡＸを含む回転電機１００ａの断面が表わされている。
C. Third embodiment:
The rotating
ハウジング１０１ａは、第１カバー部１０２に代えて第１カバー部１０２ａを備える点において、第１実施形態のハウジング１０１と異なる。ハウジング１０１ａの第２カバー部１０３は、第１実施形態の第２カバー部１０３と同じである。第１カバー部１０２ａは、径方向ＲＤの外側に位置するステータ２０ａを接合して保持している点において、第１実施形態の第１カバー部１０２と異なる。
The
ロータ１０ｂは、ステータ２０ａに対して径方向ＲＤの内側に空隙Ｇを介して配置されている。ロータ１０ｂは、径方向ＲＤの中央に回転軸３０を収容する筒状の空隙が設けられた円柱状の外観形状を有する。かかる外観形状に加えて、ロータ１０ｂは、複数の二次導体１１および一対の短絡環部１９（すなわち、かご形導体）に代えて複数の永久磁石１８を備える点と、突出部１３が回転軸３０に接合されている点とにおいて、第１実施形態のロータ１０と異なる。ロータ１０ｂのその他の構成は、概観形状を除いて第１実施形態のロータ１０と同じであるので、同様な構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。複数の永久磁石１８は、上述した第２実施形態のロータ１０ａが備える複数の永久磁石１８と同じであるので、その詳細な説明を省略する。突出部１３が回転軸３０と接合することにより、ロータ１０ｂの回転に伴い回転軸３０も回転することとなる。
The
ステータ２０ａは、円環状の外観形状を有する。ステータ２０ａは、ロータ１０ｂに対して径方向ＲＤの内側に空隙Ｇを介して配置されている。ステータ２０ａの径方向ＲＤの外側の端部は、第１カバー部１０２ａの内周面に接合されている。ステータ２０ａの各構成要素は、外観形状を除きステータ２０と同じであるので、同様な構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
The
以上の構成を有する第３実施形態の回転電機１００ｂは、第１実施形態の回転電機１００と同様な効果を有する。
The rotating
Ｄ．第４実施形態：
図１０に示す第４実施形態の回転電機１００ｃは、ロータ１０ｂに代えてロータ１０ｃを備える点において、図９に示す第３実施形態の回転電機１００ｂと異なる。第４実施形態の回転電機１００ｃにおけるその他の構成は、第３実施形態の回転電機１００ｂと同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
D. Fourth embodiment:
A rotating
ロータ１０ｃは、ロータバックヨーク部１４が、一対の突出部１３に加えて、一対の突出部１５を備える点において、第３実施形態のロータ１０ｂと異なる。一対の突出部１５は、一対の突出部１３と同様に、ロータバックヨーク部１４における他の部位に比べて軸線方向ＡＤと平行な方向に突出する。このため、一対の突出部１５は、ロータバックヨーク部１４における空隙Ｇ側の端部に比べて軸線方向ＡＤと平行な方向に突出する。一対の突出部１５は、ロータバックヨーク部１４の軸線方向ＡＤの両側の端面にそれぞれ形成されている。また、一対の突出部１５は、一対の突出部１３に対し径方向ＲＤの外側に位置して一対の突出部１３に連なる。一対の突出部１５の軸線方向ＡＤに沿った長さは、一対の突出部１３の軸線方向ＡＤに沿った長さに比べて小さい。したがって、ロータバックヨーク部１４の軸線方向ＡＤの両側の端面には、一対の突出部１３と一対の突出部１５とを合わせた一対の階段状の突出部が形成されていると言い換えることができる。かかる階段状の突出部においては、軸線方向ＡＤと平行な方向の長さは、径方向ＲＤの外側に向かうにつれて段階的に大きくなる。
The
以上の構成を有する第４実施形態の回転電機１００ｃは、第１実施形態の回転電機１００と同様な効果を有する。
The rotating
Ｅ．第５実施形態：
図１１に示す第５実施形態の回転電機１００ｄは、ロータ１０ｂに代えてロータ１０ｄを備える点において、図９に示す第３実施形態の回転電機１００ｂと異なる。第５実施形態の回転電機１００ｄにおけるその他の構成は、第３実施形態の回転電機１００ｂと同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
E. Fifth embodiment:
The rotating
ロータ１０ｄは、ロータバックヨーク部１４が、一対の突出部１３に加えて、一対の突出部１６および一対の突出部１７を備える点において、第３実施形態のロータ１０ｂと異なる。一対の突出部１６および一対の突出部１７は、いずれも、一対の突出部１３と同様にロータバックヨーク部１４における他の部位に比べて軸線方向ＡＤと平行な方向に突出する。このため、一対の突出部１６および一対の突出部１７は、ロータバックヨーク部１４における空隙Ｇ側の端部に比べて軸線方向ＡＤと平行な方向に突出する。一対の突出部１６および一対の突出部１７は、ロータバックヨーク部１４の軸線方向ＡＤの両側の端面にそれぞれ形成されている。
The
一対の突出部１６は、一対の突出部１３に対し径方向ＲＤの外側に位置して一対の突出部１３に連なる。一対の突出部１７は、一対の突出部１６に対し径方向ＲＤの外側に位置して一対の突出部１６に連なる。一対の突出部１６の軸線方向ＡＤに沿った長さは、一対の突出部１３の軸線方向ＡＤに沿った長さに比べて小さい。一対の突出部１７の軸線方向ＡＤに沿った長さは、一対の突出部１３の軸線方向ＡＤに沿った長さに比べて小さく且つ一対の突出部１６の軸線方向ＡＤに沿った長さに比べて大きい。したがって、ロータバックヨーク部１４の軸線方向ＡＤの両側の端面には、一対の突出部１３と一対の突出部１６と一対の突出部１７とを合わせた一対の階段状の突出部が形成されていると言い換えることができる。かかる階段状の突出部においては、軸線方向ＡＤと平行な方向の長さは、径方向ＲＤの外側に向かうにつれて段階的に小さくなったり大きくなったりしている。
The pair of projecting
以上の構成を有する第５実施形態の回転電機１００ｄは、第１実施形態の回転電機１００と同様な効果を有する。
The rotating
Ｆ．第６実施形態：
図１２に示す第６実施形態の回転電機１００ｅは、ロータ１０に代えてロータ１０ｅを備える点において、第１実施形態の回転電機１００と異なる。第６実施形態の回転電機１００ｅのその他の構成は、第１実施形態の回転電機１００と同一であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
F. Sixth embodiment:
A rotating
ロータ１０ｅは、突出部１３に代えて突出部１３ａを備える点において、第１実施形態のロータ１０と異なる。突出部１３ａにおけるその他の構成は、突出部１３と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
The
突出部１３ａは、径方向ＲＤの外側に向かうにつれて、軸線方向ＡＤの長さが連続的に増加している点において、第１実施形態の突出部１３と異なる。かかる構成においても、突出部１３ａは、ロータバックヨーク部１４の空隙Ｇ側の端部に比べて軸線方向ＡＤと平行な方向に突出している。したがって、第６実施形態の回転電機１００ｅは、第１実施形態の回転電機１００と同様な効果を有する。
The protruding
Ｇ．他の実施形態：
Ｇ１．他の実施形態１：
各実施形態では、ロータバックヨーク部１４とステータバックヨーク部２４とのうち、いずれも突出部１３、１３ａ、２３を備えていたが、これら２つのバックヨーク部１４、２４のうちのいずれか一方のみが突出部を備えてもよい。例えば、第１実施形態において、ロータバックヨーク部１４のみが突出部１３を備えていてもよい。かかる構成においては、誘導回転電機のロータバックヨーク部１４とステータバックヨーク部２４とのうち、ロータバックヨーク部１４のみが突出部１３を有するので、渦電流による鉄損をより低減できる。誘導回転電機においては、ロータ１０の磁束の周波数は、ステータ２０の複数のコイル２１に供給される電流の周波数に比べて低い。このため、磁束により生じる渦電流をより小さくでき、渦電流による鉄損を低減できる。かかる構成のように、ロータバックヨーク部１４とステータバックヨーク部２４とのうち、径方向ＲＤの外側に位置するバックヨーク部のみが突出部を備えてもよい。かかる構成においても、第１実施形態の回転電機１００と同様に、径方向ＲＤの外側に位置するバックヨーク部の径方向の長さをより小さくして、空隙Ｇを径方向ＲＤのより外側に位置させることができる。したがって、径方向ＲＤの内側に位置するバックヨーク部の径方向ＲＤの長さをより大きくして回転電機１００の出力トルクをより増大させることができる。
G. Other embodiments:
G1. Other Embodiment 1:
In each embodiment, the rotor back yoke portion 14 and the stator back yoke portion 24 are each provided with the protruding
Ｇ２．他の実施形態２：
各実施形態では、突出部１３、１３ａは、ロータバックヨーク部１４における軸線方向ＡＤの両側の端面に形成されていたが、いずれか一方の側の端面にのみ形成されていてもよい。同様に、突出部２３は、ステータバックヨーク部２４における軸線方向ＡＤのいずれか一方の側の端面にのみ形成されていてもよい。かかる構成においても、各実施形態と同様な効果を有する。
G2. Other embodiment 2:
In each embodiment, although the
Ｇ３．他の実施形態３：
各実施形態では、ロータコア１２およびステータコア２２は、いずれも軸線方向ＡＤに積層された複数の金属板部材であって、それぞれ軸線方向ＡＤの端面が絶縁加工された複数の金属板部材を備えていたが、本発明はこれに限定されない。ロータコア１２およびステータコア２２のうち、少なくとも一方は、単一の金属部材として形成されていてもよい。かかる構成においても、各実施形態の回転電機１００、１００ａ〜１００ｅと同様な効果を有する。
G3. Other embodiment 3:
In each embodiment, each of the rotor core 12 and the
Ｇ４．他の実施形態４：
第１実施形態において、一対の突出部１３は、短絡環部１９に接していたが、本発明はこれに限定されない。一対の突出部１３が短絡環部１９よりも径方向ＲＤの外側に位置し、且つ、短絡環部１９に接しない構成としてもよい。かかる構成においても、第１実施形態の回転電機１００と同様な効果を有する。
G4. Other embodiment 4:
In the first embodiment, the pair of
Ｇ５．他の実施形態５：
各実施形態において、ステータ２０が備える複数のコイル２１は、極数を切替可能に構成されていたが、本発明はこれに限定されない。極数が固定されていてもよい。かかる構成において、少ない極数で固定されていても、突出部を備えることにより、磁気飽和が生じることを抑制できる。
G5. Other embodiment 5:
In each embodiment, the plurality of
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the embodiments described in the summary section of the invention are intended to solve part or all of the above-described problems or to achieve one of the above-described effects. In order to achieve part or all, replacement or combination can be appropriately performed. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
１００，１００ａ〜１００ｅ 回転電機、１０，１０ａ〜１０ｅ ロータ、１１ 二次導体、１２ ロータコア、１３，１３ａ，１５〜１７，２３ 突出部、１４ ロータバックヨーク部、１８ 磁石、２０，２０ａ ステータ、２１ コイル、２２ ステータコア、２４ ステータバックヨーク部
100, 100a to 100e Rotating
Claims (6)
前記ステータと前記ロータの２つの装置のうち、一方の装置は他方の装置に対して径方向の外側に空隙を介して配置され、
前記ステータは、通電により磁束を生じさせる複数のコイル（２１）と、前記複数のコイルを保持し前記磁束を伝えるステータコア（２２）と、を有し、
前記ステータコアは、前記ステータコアの前記空隙に面する端部から前記径方向に離れた側の端部と前記複数のコイルとの間に位置し、前記磁束が周方向に流れるステータバックヨーク部（２４）を有し、
前記ロータは、複数の二次導体（１１）または複数の磁石（１８）と、前記複数の二次導体または前記複数の磁石を保持するロータコア（１２）と、を有し、
前記ロータコアは、前記ロータコアの前記空隙に面する端部から前記径方向に離れた側の端部と前記二次導体または前記磁石との間に位置し、前記磁束が周方向に流れるロータバックヨーク部（１４）を有し、
前記ステータバックヨーク部と前記ロータバックヨーク部との２つのバックヨーク部のうち、少なくとも一方のバックヨーク部は、該バックヨーク部の前記径方向における前記空隙側の端部である径方向端部から前記径方向に離れた位置に、該径方向端部に比べて前記軸線方向と平行な方向に突出した突出部（１３、１３ａ、１５〜１７、２３）を有する、
回転電機。 A rotating electrical machine (100, 100a to 100e) comprising a stator (20, 20a) and a rotor (10, 10a to 10e) whose axial directions coincide with each other,
Of the two devices, the stator and the rotor, one device is disposed radially outside the other device via a gap,
The stator has a plurality of coils (21) that generate magnetic flux when energized, and a stator core (22) that holds the plurality of coils and transmits the magnetic flux,
The stator core is positioned between an end of the stator core facing the gap and spaced apart from the end in the radial direction and the plurality of coils, and a stator back yoke portion (24) in which the magnetic flux flows in the circumferential direction. )
The rotor has a plurality of secondary conductors (11) or a plurality of magnets (18), and a rotor core (12) that holds the plurality of secondary conductors or the plurality of magnets,
The rotor core is located between an end of the rotor core on the side away from the end facing the air gap in the radial direction and the secondary conductor or the magnet, and the rotor back yoke through which the magnetic flux flows in the circumferential direction Part (14),
Of the two back yoke portions of the stator back yoke portion and the rotor back yoke portion, at least one of the back yoke portions is a radial end portion that is an end portion on the air gap side in the radial direction of the back yoke portion. A projecting portion (13, 13a, 15-17, 23) projecting in a direction parallel to the axial direction compared to the radial end portion at a position away from the radial direction from
Rotating electric machine.
前記２つのバックヨーク部のうち、前記径方向の外側に位置するバックヨーク部は、前記突出部を有する、
回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1,
Of the two back yoke portions, the back yoke portion located on the outer side in the radial direction has the protruding portion.
Rotating electric machine.
前記２つのバックヨーク部のうち、少なくとも一方のバックヨーク部は、前記軸線方向の表面が電気的に絶縁され前記軸線方向に積層された複数の金属板部材を含む積層鉄心を有するとともに、前記軸線方向の両側の端面に、前記突出部を有する、
回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
Of the two back yoke portions, at least one of the back yoke portions has a laminated iron core including a plurality of metal plate members whose surfaces in the axial direction are electrically insulated and laminated in the axial direction. The protrusions on both end faces in the direction,
Rotating electric machine.
前記ロータは、前記複数の二次導体を有すると共に、前記複数の二次導体同士を接続する導電性を有する短絡環部（１９）であって、前記ロータバックヨーク部から前記軸線方向と平行な方向に突出した短絡環部を、さらに有し、
前記ロータは、前記ステータに対して前記径方向の外側に前記空隙を介して配置され、
前記ロータバックヨーク部は、前記突出部を有する、
回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
The rotor includes a plurality of secondary conductors and a conductive short-circuit ring portion (19) that connects the plurality of secondary conductors, and is parallel to the axial direction from the rotor back yoke portion. Further having a short-circuited ring portion protruding in the direction,
The rotor is disposed outside the radial direction with respect to the stator via the gap,
The rotor back yoke portion has the protrusion.
Rotating electric machine.
前記突出部は、前記短絡環部に対し前記径方向の外側に位置して前記短絡環部に接する、
回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 4,
The protruding portion is located on the outer side in the radial direction with respect to the short-circuit ring portion and contacts the short-circuit ring portion.
Rotating electric machine.
前記複数のコイルは、極数を切替え可能に構成されている、
回転電機。 A rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5,
The plurality of coils are configured to be able to switch the number of poles,
Rotating electric machine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018024861A JP2019140863A (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Rotary electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018024861A JP2019140863A (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Rotary electric machine |
Publications (1)
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| JP2019140863A true JP2019140863A (en) | 2019-08-22 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2018024861A Pending JP2019140863A (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Rotary electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2019140863A (en) |
-
2018
- 2018-02-15 JP JP2018024861A patent/JP2019140863A/en active Pending
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