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 |
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JP2018024861A Pending JP2019140863A (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Rotary electric machine |
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