JP5233497B2 - 電動機 - Google Patents
電動機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5233497B2 JP5233497B2 JP2008210092A JP2008210092A JP5233497B2 JP 5233497 B2 JP5233497 B2 JP 5233497B2 JP 2008210092 A JP2008210092 A JP 2008210092A JP 2008210092 A JP2008210092 A JP 2008210092A JP 5233497 B2 JP5233497 B2 JP 5233497B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- winding
- teeth
- holding member
- electric motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 187
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 79
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 23
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 24
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Description
電動機が作動してローターが回転すると、回転子スロットに巻装された回転子巻線には遠心力が働き、回転子スロットの外周方向へ移動しようとする。回転子スロットに装着された保持部材は、回転子巻線を保持して外周方向への移動を防止する機能を有する。
発生した遠心力に抗して、回転子巻線の外周方向への移動を防止するためには、保持部材の強度を増大させ、その保持力を向上させる必要がある。そのため、保持部材が大型化し、その材質も限定される。また、回転子巻線自体も、移動しにくい角線等を用いる必要があり、電動機の高コスト化をもたらす。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストの電動機を提供することにある。
これにより、回転子巻線が複数層に分離して巻装されているため、各層の回転子巻線の重量を低減でき、各層の回転子巻線を保持する保持部材を小型化でき、材質についても選択の自由度が増える。さらに、回転子巻線自体も角線等に限定されずに多様なものを使用できるため、低コストの電動機にすることができる。
これにより、巻線保持部材を開口からスリット内に挿入し、ローターの回転軸方向に移動させることにより、巻線保持部材をティースに対し容易に装着できる。
これにより、ティースをかしめるだけで巻線保持部材をローターへ取り付けることができ、巻線保持部材の固定を容易に行うことができる。
これにより、半径方向において異なる位置に取り付けられた複数の巻線保持部材が、互いに連結されることにより、回転子巻線の巻装スペースを確保しながら、巻線保持部材の剛性を向上させ、回転子巻線を強固に保持することができる。
これにより、半径方向において異なる位置に取り付けられた複数の巻線保持部材が、一体となってコア部に対して固定されるため、回転子巻線の巻装スペースを確保しながら、巻線保持部材の剛性を一層向上させ、回転子巻線をさらに強固に保持することができる。
これにより、固定子巻線に通電された励磁用電流によって、回転子巻線に誘起される交流電流が、整流素子により整流されてローターに界磁極が形成されるのであるが、励磁用電流によって発生する界磁磁束のうちには、ローターのコア部を通らない漏れ磁束もあり、通常、漏れ磁束は界磁極の形成に対して有効ではなかった。
これにより、それぞれの回転子巻線と接続された整流素子が、並列に接続された回転子巻線同士の間を流れる循環電流の発生を防止し、回転子巻線に誘起される整流後の電流の減少を防ぐことができる。
図1乃至図10に基づき、本発明の実施形態1による電動機について説明する。本実施形態による電動機は、電機子巻線給電方式の界磁巻線型同期機である。図1はこの同機機(電動機)の回転軸方向断面図を示す。この同期機は車両用走行動力発生装置としてハイブリッド車や燃料電池車や電気自動車などに適用されるが、これに限られるものではない。
図1において、モーターケース1はケース蓋2と結合されて本発明のハウジングを形成する。モーターケース1の内周面にはステーター3(本発明のステーターに該当する)が形成され、ステーター3に形成された複数のスロット4(図2示)には、電機子巻線5(本発明の固定子巻線に該当する)が、後述するローター6と半径方向に対向するように巻回されている。
隣り合ったティース10間において、互いに対向する一対の外周側のスリット10bも、回転軸方向の少なくとも同じ側の一端部が開口している。外周側保持部材14の両端部を、ローター6の回転軸方向の端部における開口から、外周側のスリット10b内に挿入し回転軸方向に移動させることにより、外周側保持部材14を隣り合ったティース10間に架設することができる。外周側保持部材14はローター6の回転軸方向に亘って延びており、界磁巻線12の外周面全体を覆い、ローター6の回転にともなう遠心力に抗して、界磁巻線12を保持する。
図1に示すように、回転センサ15は、ローター6の回転位置を検出するセンサである。回転センサ15は、ローターシャフト8に固定されて周方向に一定ピッチで磁気突極が形成された磁性輪板の外周面に対面して配置されて、磁気突極の通過を検出することにより、ローター6の回転位置を検出し、検出信号をコントローラー31に送信する。
電機子巻線5は3相の相巻線を有し、コントローラー31は、回転センサ15から得られたローター6の回転位置に対応した電機子電流を電機子巻線5に通電するべくインバーター30を断続制御する。
この界磁巻線型同期機を駆動するための回路を図5に示す。図5において、35は平滑コンデンサである。上述した三相のインバーター30は、合計3つの上アーム素子と合計3つの下アーム素子とをもち、各アーム素子はそれぞれIGBTとフライホイルダイオードとにより構成されている。もちろん、各アーム素子をMOSトランジスタに代替してもよい。
すなわち、本実施形態において界磁磁束は、電機子巻線5へのローター励磁用電流51〜53の通電と、界磁巻線11、12の誘導交流電圧の整流により形成される。なお、上記パルス状の通電はローター6にトルクを発生させない位相で瞬時的に行う事が望ましい。図6に示す基本波電流(同期電流)41〜43とローター励磁用電流51〜53とを合成した合成相電流波形を図7に示す。
さらに、本実施形態による電動機において、ローター励磁用電流51〜53を電機子巻線5に通電した場合、ローター6のティース10を通る磁束のうち、コア部9を通らない漏れ磁束φ2も、外周側の界磁巻線12と鎖交することにより、外周側の界磁巻線12にとっては有効な界磁磁束となる。したがって、漏れ磁束φ2を利用して界磁磁束を増大させ、外周側の界磁巻線12に流れる整流後の電流を増大させることにより、延いては、ローター6の回転トルクを増大させることができる。
これにより、界磁巻線11、12が2層に分離して巻装されているため、各層の界磁巻線11、12の重量を低減でき、各層の界磁巻線11、12を保持する保持部材13、14を小型化でき、材質についてもアルミニウム等の軟性のものを選択することもできる。さらに、界磁巻線11、12自体も角線等に限定されずに、アルミニウム線等の多様なものを使用できるため、低コストの電動機にすることができる。
これにより、保持部材13、14を、ローター6の回転軸方向の端部における開口からスリット10a、10b内に挿入し、ローター6の回転軸方向に移動させることにより、保持部材13、14をティース10に対し容易に装着できる。
これにより、ティース10の外周端をかしめるだけで、最も外周側に位置する保持部材14をローター6へ取り付けることができ、保持部材14の固定を容易に行うことができる。
これにより、2層に形成された界磁巻線11、12のうち、外周側に位置する界磁巻線12がコア部9を通らない漏れ磁束φ2を有効な磁束として利用でき、界磁巻線12に誘起される整流後の電流を増大させることができる。したがって、電機子巻線5に通電する同期電流を増大させることなしに、ローター6の回転トルクを増大できるため、インバーター30を大電流用の仕様等にする必要がない。
図9は、上述した実施形態の第1変形例を示している。図9に示すように、内周側の界磁巻線11および外周側の界磁巻線12の接続点と、各々の界磁巻線11、12との間には、ダイオード16がそれぞれ設けられている。また、各々のダイオード16は、界磁巻線11、12同士の接続点のうち、一方の接続点から他方の接続点へ向けて流れる電流(図9において、左方への電流)のみを許容するように、同一方向を向くように形成されている。
図10は、上述した実施形態の第2変形例を示している。図10に示すように、内周側の界磁巻線11、外周側の界磁巻線12およびダイオード16を直列に接続してもよい。本変形例によれば、漏れ磁束φ2を利用して界磁磁束を増大させる効果はないものの、界磁巻線11、12を2層にしたことによる、界磁巻線11、12を保持する保持部材13、14の効果については、上述した実施形態1のものと同様である。
図11に基づき、本発明の実施形態2による電動機について説明する。説明においては、実施形態1との相違点のみについて述べる。本実施形態において、内周側保持部材13および外周側保持部材14の円周方向中央部は、梁部17(本発明の連結部に該当する)により半径方向に接続されて一体に形成されている。図11に示すように、梁部17は、ティース10間において隣り合う界磁巻線11、12の間を通って、内周側保持部材13と外周側保持部材14とを連結している。梁部17はローター6の回転軸方向(図11において、紙面に垂直な方向)に亘って延びており、内周側保持部材13と外周側保持部材14とを強固に連結している。
本実施形態においても、一体化された内周側保持部材13および外周側保持部材14を、ローター6の端部の開口から各スリット10a、10b内に挿入し、回転軸方向に移動させることによりティース10に装着できる。
図12および図13に基づき、本発明の実施形態3による電動機について説明する。説明においては、実施形態1との相違点のみについて述べる。本実施形態によるローター6Aの各々のティース10Aは、実施形態1によるティース10よりも半径方向に若干長く形成されており、各ティース10A間には、半径方向に3層に分離された界磁巻線21、22、23が巻装されている。
本実施形態においても、一体化された内周側保持部材24および外周側保持部材25を、ローター6Aの端部の開口から各スリット10a、10b内に挿入するとともに、係合部27の先端部を保持溝9aに挿入し、回転軸方向に移動させることによりティース10Aに装着できる。
本実施形態の場合、ローター励磁用電流51〜53を電機子巻線5に通電した場合、ローター6Aのコア部9Aを通らない漏れ磁束も、外周側の界磁巻線23および中間位置にある界磁巻線22にとっては有効な界磁磁束となる。したがって、漏れ磁束を利用して外周側の界磁巻線23および中間位置にある界磁巻線22に流れる整流後の電流を増大させ、ローター6Aの回転トルクを増大させることができる。
これにより、内周側保持部材24および外周側保持部材25が、一体となってコア部9Aに対して固定されるため、界磁巻線21、22、23の巻装スペースを確保しながら、内周側保持部材24および外周側保持部材25の剛性を一層向上させ、界磁巻線21、22、23をさらに強固に保持することができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
上述した実施形態においては、本発明を回転界磁形同期機に適用した場合について説明したが、本発明による電動機は、回転電機子形同期機にも適用できる。また、同期機のみではなく、誘導機、直流機等にも適用可能である。
Claims (5)
- ハウジングに設けられたステーターと、
該ハウジングに回転可能に取り付けられ、回転中心に形成されたコア部と、該コア部から放射状に延びた複数のティースを有するローターと、
該ローターと半径方向に対向するように、前記ステーターに取り付けられた固定子巻線と、
前記ローターの前記ティースに、半径方向に複数層に分離して巻装された回転子巻線と、
前記回転子巻線のそれぞれの半径方向外方に位置するように、前記ティースに取り付けられた複数の巻線保持部材と、
を備える電動機であって、
隣り合った一対の前記ティースの対向面には、それぞれ複数のスリットが形成されることにより、該スリットのうち、前記ティース間において互いに対向するもの同士が、前記ローターの軸方向の少なくとも同じ側の一端部において開口しており、
前記巻線保持部材の両端部が、前記ローターの軸方向端部から、前記ティース間において対向した前記スリットに対し挿入されることにより、前記巻線保持部材は隣り合った前記ティース間に架設され、
前記ローターの最も外周側に位置する前記巻線保持部材及びそれより内周側に位置する前記巻線保持部材は、前記各スリットに挿入された後、前記ティースをそれぞれかしめることにより、前記ティースに固定されることを特徴とする電動機。 - 前記ティースの半径方向において異なる位置に取り付けられた複数の前記巻線保持部材は、前記ティース間において隣り合う前記回転子巻線の間を、連結部により半径方向に接続されていることを特徴とする請求項1記載の電動機。
- 前記ローターの最も内周側に位置する前記巻線保持部材からは、固定部が半径方向内方へと延び、前記固定部の先端部は前記コア部に係合していることを特徴とする請求項2記載の電動機。
- 複数層の前記回転子巻線は互いに並列に接続されるとともに、それぞれの前記回転子巻線の両端部は短絡されて閉回路が形成され、該閉回路中には流れる電流を一方向に規制する整流素子が設けられており、
前記固定子巻線には、回転磁界を形成する多相交流電流が印加されるとともに、該多相交流電流には前記多相交流電流の1周期よりも短い所定時間の間だけ、波形の異なる励磁用電流が重畳され、
前記固定子巻線に流れる前記励磁用電流により前記回転子巻線に誘起される交流電流が、前記整流素子により整流され前記ローターに界磁極が形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電動機。 - 各々の前記回転子巻線と、前記回転子巻線同士の接続点との間には、前記整流素子がそれぞれ設けられており、すべての前記整流素子は、前記回転子巻線同士の一方の接続点から他方の接続点へ向けて流れる電流のみを許容する向きに形成されていることを特徴とする請求項4記載の電動機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008210092A JP5233497B2 (ja) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | 電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008210092A JP5233497B2 (ja) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | 電動機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010045956A JP2010045956A (ja) | 2010-02-25 |
JP5233497B2 true JP5233497B2 (ja) | 2013-07-10 |
Family
ID=42016838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008210092A Active JP5233497B2 (ja) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | 電動機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5233497B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5492458B2 (ja) * | 2009-05-28 | 2014-05-14 | 株式会社豊田中央研究所 | モータ |
JP2011223652A (ja) * | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Toyota Central R&D Labs Inc | 回転電機巻線及び回転電機構成部材 |
JP5694062B2 (ja) * | 2011-06-10 | 2015-04-01 | トヨタ自動車株式会社 | 電磁石型回転電機 |
JP5261539B2 (ja) * | 2011-06-13 | 2013-08-14 | トヨタ自動車株式会社 | 電磁石型回転電機 |
JP5782850B2 (ja) * | 2011-06-15 | 2015-09-24 | トヨタ自動車株式会社 | 電磁石型回転電機 |
JP5742499B2 (ja) * | 2011-06-16 | 2015-07-01 | トヨタ自動車株式会社 | 電磁石型回転電機 |
WO2013018122A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Three Eye Co., Ltd. | Brush-less exciter and full-bridge inverter employed by the same |
JP5798456B2 (ja) * | 2011-11-24 | 2015-10-21 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機用ロータ |
JP6334961B2 (ja) * | 2014-03-05 | 2018-05-30 | 株式会社ミツバ | アーマチュアコア、アーマチュア、および電動モータ |
TWI547065B (zh) * | 2014-09-24 | 2016-08-21 | 建準電機工業股份有限公司 | 雙相馬達定子及其繞線方法 |
JP6604291B2 (ja) * | 2016-09-08 | 2019-11-13 | 株式会社デンソー | 界磁巻線式回転機 |
JP6709508B2 (ja) * | 2016-12-13 | 2020-06-17 | 株式会社デンソー | 界磁巻線型回転機 |
JP6841247B2 (ja) * | 2018-02-08 | 2021-03-10 | 株式会社デンソー | 界磁巻線型回転電機 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57135857U (ja) * | 1981-02-19 | 1982-08-24 | ||
JPS60124252U (ja) * | 1984-01-26 | 1985-08-21 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の鉄心 |
JPH0779538A (ja) * | 1993-09-08 | 1995-03-20 | Toshiba Corp | 回転電機の巻線形回転子 |
JPH0984312A (ja) * | 1995-09-19 | 1997-03-28 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
JPH10271781A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-09 | Sawafuji Electric Co Ltd | ブラシレス自励形同期発電機 |
JPH1198782A (ja) * | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Denso Corp | 回転電機の回転子 |
JP3787980B2 (ja) * | 1997-09-18 | 2006-06-21 | 株式会社デンソー | 回転電機の電機子 |
JP4923374B2 (ja) * | 2001-09-26 | 2012-04-25 | 日産自動車株式会社 | 回転電機のステータ構造 |
JP2005160225A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Nissan Motor Co Ltd | 電動機のステータ構造及びその製造方法 |
JP3823990B2 (ja) * | 2004-08-30 | 2006-09-20 | 日産自動車株式会社 | 回転電機および回転電機の製造方法 |
JP5120586B2 (ja) * | 2005-06-28 | 2013-01-16 | 株式会社デンソー | 界磁巻線型同期機 |
-
2008
- 2008-08-18 JP JP2008210092A patent/JP5233497B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010045956A (ja) | 2010-02-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5233497B2 (ja) | 電動機 | |
JP5120586B2 (ja) | 界磁巻線型同期機 | |
US7880424B2 (en) | Rotary electric apparatus having rotor with field winding inducing current therethrough for generating magnetic field | |
JP5363913B2 (ja) | 回転電機駆動システム | |
US10090742B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP5867628B2 (ja) | ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機 | |
JP6579379B2 (ja) | 界磁巻線型同期機駆動システム | |
JP2009112091A (ja) | 回転電機及びその駆動制御装置 | |
JP4032516B2 (ja) | 自動車用電動駆動装置 | |
JP2010022185A (ja) | 同期機 | |
JP6604291B2 (ja) | 界磁巻線式回転機 | |
JP4853232B2 (ja) | 回転電機装置 | |
JP5538984B2 (ja) | 永久磁石式電動機 | |
JP4802958B2 (ja) | 回転電機装置 | |
EP3579406A1 (en) | Motor and control device therefor | |
Dajaku et al. | Opportunities of advanced multi-phase concentrated windings | |
JP2010136523A (ja) | 回転電機の駆動制御装置 | |
JP2009213257A (ja) | 回転電機 | |
US20180159415A1 (en) | Switched reluctance machine (srm) with parallel flux path | |
JP4984643B2 (ja) | 同期モータ及びその制御装置 | |
JP5301905B2 (ja) | 複数相回転電機駆動装置、複数相発電機用コンバータ、複数相回転電機、及び回転電機駆動システム | |
WO2018110458A1 (ja) | 界磁巻線型回転電機 | |
JP7226809B2 (ja) | モータ、及び、モータ駆動システム | |
JP2018207632A (ja) | 電動機 | |
JP5623346B2 (ja) | 回転電機駆動システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101018 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120828 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120829 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121024 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130311 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5233497 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160405 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |