JP6686662B2 - Switch reluctance motor - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチトリラクタンスモータに関する。 The present invention relates to a switched reluctance motor.
互いに対向する複数のティースを各々備えたステータおよびロータと、ステータのティースに巻回されたコイルとを備え、ステータとロータのそれぞれのティース間に発生させた磁気吸引力によってロータを回転運動させるスイッチトリラクタンスモータが知られている。例えば特許文献1には、ステータに複数相からなる巻線構造を備えたスイッチトリラクタンスモータの構造およびその駆動方法が開示されている。同文献におけるスイッチトリラクタンスモータでは、ステータのティースに巻回されたコイル同士をつないで巻線構造を構成している。 A switch including a stator and a rotor each having a plurality of teeth facing each other, and a coil wound around the teeth of the stator, and rotating the rotor by a magnetic attraction force generated between the teeth of the stator and the rotor. Reluctance motors are known. For example, Patent Document 1 discloses a structure of a switched reluctance motor having a stator having a winding structure of a plurality of phases and a driving method thereof. In the switched reluctance motor in the document, the winding structure is formed by connecting the coils wound around the teeth of the stator.
従来のスイッチトリラクタンスモータでは、駆動時に発生するラジアル力によってステータの変形が引き起こされる場合があり、このようなステータの変形が原因で騒音・振動(以下、「NV」という)が発生するという問題があった。特に、特許文献1におけるスイッチトリラクタンスモータのように、各相のコイルが同じ特性(例えばターン数)を持っている場合、ステータに働くラジアル力が周方向に同じ大きさとなるため、ステータが周方向に均等に変形し、NVの問題が顕著となる。 In the conventional switched reluctance motor, the radial force generated during driving may cause the deformation of the stator, and noise and vibration (hereinafter referred to as “NV”) are generated due to the deformation of the stator. was there. In particular, when the coils of each phase have the same characteristics (for example, the number of turns) as in the switched reluctance motor in Patent Document 1, since the radial force acting on the stator is the same in the circumferential direction, the stator is It deforms evenly in the direction, and the problem of NV becomes noticeable.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、NV性能を向上させることができるスイッチトリラクタンスモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a switched reluctance motor capable of improving NV performance.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータは、複数のティースを備えるロータと、複数のティースを備えるステータと、前記ステータのティースに巻回された複数相のコイルと、前記ステータのティースに巻回されたコイル同士を接続するバスバーと、を備え、前記バスバーで接続された各コイルのターン数が不均一であることを特徴とする。 In order to solve the problems described above and achieve the object, a switched reluctance motor according to the present invention includes a rotor including a plurality of teeth, a stator including a plurality of teeth, and a plurality of coils wound around the teeth of the stator. A phase coil and a bus bar that connects the coils wound around the teeth of the stator are provided, and the number of turns of each coil connected by the bus bar is uneven.
これにより、スイッチトリラクタンスモータは、ステータに働くラジアル力の大きさが、当該ステータの周方向に不均一となる。 As a result, in the switched reluctance motor, the magnitude of the radial force acting on the stator becomes uneven in the circumferential direction of the stator.
本発明に係るスイッチトリラクタンスモータによれば、ステータに働くラジアル力の大きさが周方向に不均一となるため、ステータが周方向に均等に変形することが防止される。従って、NVが低減し、NV性能が向上する。 According to the switched reluctance motor of the present invention, the magnitude of the radial force acting on the stator becomes non-uniform in the circumferential direction, so that the stator is prevented from being uniformly deformed in the circumferential direction. Therefore, NV is reduced and NV performance is improved.
本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 An embodiment of a switched reluctance motor according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments below. In addition, constituent elements in the following embodiments include elements that can be easily replaced by those skilled in the art, or substantially the same elements.
スイッチトリラクタンスモータ(以下「SRモータ」という)1は、回転子に永久磁石を使用しない三相誘導電動機であり、図1(a)〜図1(c)に示すように、突極構造のステータ10と、突極構造のロータ20と、リード線31,32と、バスバー40と、を備えている。
A switched reluctance motor (hereinafter referred to as “SR motor”) 1 is a three-phase induction motor that does not use a permanent magnet for a rotor, and has a salient pole structure as shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c). The
ステータ10は、図1に示すように、環状構造の内周部に、突極としてのティース(ステータ歯)11を複数(同図では6個)備えている。ティース11は、ステータ10の径方向において、2つのティースごとに対向するように配置されており、それぞれにコイル12が巻回されている。なお、同図では、三相のうちの一相分のティース11およびコイル12の構成を抜き出して示しており、他の二相分のティース11およびコイル12は図示を省略している(以降の図も同様)。すなわち、ステータ10は、実際にはコイル12が巻回されたティース11を18個(18極)備えている。
As shown in FIG. 1, the
ロータ20は、図1に示すように、ステータ10の径方向内側に配置されており、環状構造の外周部に、突極としてのティース(ロータ歯)21を複数(同図では4個)備えている。なお、同図では、三相のうちの一相分のティース21の構成を抜き出して示しており、他の二相分のティース21は図示を省略している(以降の図も同様)。すなわち、ロータ20は、実際にはティース21を12個(12極)備えている。
As shown in FIG. 1, the
リード線31,32は、コイル12に電流を供給するものである。なお、同図では、三相のうちの一相分(例えばU相)のリード線31,32の構成を抜き出して示しており、他の二相分のリード線31,32は図示を省略している(以降の図も同様)。
The
バスバー40は、ステータ10のティース11に巻回されたコイル12同士を接続するものである。バスバー40は、図1に示すように、ステータ10の内周部の位置において、2つのティース11の間に亘って設けられている。そして、バスバー40は、同じ相を形成するコイル12であって、ステータ10の周方向に隣接するコイル12の終端12bと始端12aとを接続している(後記する図4参照)。バスバー40は、同図に示したような、ステータ10の内周部に沿って曲がったコの字状の金属部材や、プレート状の金属部材によって構成されている。また、バスバー40は、隣接するコイル12同士を電気的に接続する他に、後記するように、コイル12を固定して脱落を防止する機能も有している。
The
(コイルの具体的構成)
ここで、本実施形態に係るSRモータ1は、従来技術と比較してコイル12の構成が異なる。前記した特許文献1におけるSRモータでは、各相のコイルが同じターン数で巻回されている。従って、ステータに働くラジアル力の大きさが周方向(ステータの周方向)で等しくなり、ステータが周方向に均等に変形するため、NVが大きくなるという問題があった。
(Specific configuration of coil)
Here, in the SR motor 1 according to the present embodiment, the configuration of the
一方、本実施形態に係るSRモータ1では、上記問題を解決するために、バスバー40で接続された各コイル12のターン数(巻き数)を不均一にしている。これにより、SRモータ1では、図2に示すように、ステータ10に働くラジアル力Frの大きさが周方向に不均一となるため、ステータ10が周方向に均等に変形することが防止される。従って、ラジアル力Frの大きさが周方向に等しい場合と比較して、NVが低減し、NV性能が向上する。
On the other hand, in the SR motor 1 according to the present embodiment, in order to solve the above problem, the number of turns (number of turns) of each
(バスバーの具体的構成)
本実施形態に係るSRモータ1は、従来技術と比較してバスバー40の構成も異なる。従来のSRモータ101におけるバスバー40は、例えば図3に示すように、隣接するコイル12の終端12bと始端12aとの間にそれぞれ設けられているとともに、コイル12における一方のコイルエンドにのみ設けられている。すなわち、バスバー40は、コイル12によってステータ10の一端側と他端側とにそれぞれ形成されたコイルエンドのうち、ステータ10の一端側に形成されたコイルエンド(一方のコイルエンド)にのみ設けられている。これにより、SRモータ101は、各コイル12の巻始め(始端12a)と巻終わり(終端12b)とが全て同じステータ10の一端側となっている。なお、図3は、コイル12による巻線構造をステータ10の周方向に展開した状態を示している(以降の図4,5においても同様)。
(Specific configuration of bus bar)
In the SR motor 1 according to this embodiment, the configuration of the
上記のような構成を備える従来のSRモータ101は、一方のコイルエンドのみがバスバー40によって固定されているため、コイル12が脱落する可能性があり、脱落したコイル12がロータ20と接触することにより絶縁破壊される可能性がある。
In the
一方、本実施形態に係るSRモータ1では、上記問題を解決するために、バスバー40がコイル12における両方のコイルエンドに設けられている。すなわち、SRモータ1におけるバスバー40は、図4に示すように、一部(同図では4個)が一方のコイルエンドに設けられ、残りの一部(同図では1個)が他方のコイルエンドに設けられている。これにより、両方のコイルエンドがバスバー40によってそれぞれ固定されることになるため、コイル12の脱落を防止することができる。
On the other hand, in the SR motor 1 according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係るSRモータ1は、図4に示すように、一方のコイルエンドに設けられるバスバー40の数と、他方のコイルエンドに設けられるバスバー40の数を不均一にしている。これにより、バスバー40で接続された各コイル12のターン数を不均一にすることができる。すなわち、各コイル12の始端12aおよび終端12bはバスバー40を設ける位置によって変わるため、一方のコイルエンドと他方のコイルエンドにそれぞれバスバー40を不均一に設けることにより、コイル12のターン数も自然と不均一となる。
Further, in the SR motor 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the number of
例えば図4で示した例では、6組のコイル12のうち、一方のコイルエンド(紙面上側)にのみバスバー40が設けられている4組のコイル12のターン数と比較して、他方のコイルエンド(紙面下側)にバスバー40が設けられている2組のコイル12のターン数は、半巻分だけ増減した数となる。具体的には、同図で示した6組のコイル12のうち、両側4組のコイル12のターン数を21とすると、真ん中2組のコイル12のターン数は20.5または21.5となる。
For example, in the example shown in FIG. 4, among the six sets of
このように、SRモータ1では、バスバー40を両方のコイルエンドに設けることにより、コイル12の脱落を防止することができる。また、一方および他方のコイルエンドに設けるバスバー40の数を不均一にすることにより、例えば前記したように各コイル12のターン数を積極的に不均一にしない場合であっても、各コイル12のターン数を不均一にすることができる。これにより、ステータ10に働くラジアル力Frの大きさを周方向に不均一にすることができ、NV性能を向上させることができる。
As described above, in the SR motor 1, by providing the bus bars 40 on both coil ends, the
なお、バスバー40を両方のコイルエンドに設ける態様としては、例えば図5に示すようなものでも構わない。同図に示したSRモータ1Aにおけるバスバー40は、一方のコイルエンドおよび他方のコイルエンドに交互に設けられている。すなわち、SRモータ1Aにおけるバスバー40は、図5に示すように、一部(同図では3個)が一方のコイルエンドに設けられ、残り一部(同図では2個)が他方のコイルエンドに設けられている。このような態様であっても、両方のコイルエンドをバスバー40によって固定することができるため、前記したSRモータ1と同様に、コイル12の脱落を防止することができる。
Note that the
以上、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータについて、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。 As described above, the switched reluctance motor according to the present invention has been specifically described with reference to the modes for carrying out the invention, but the gist of the present invention is not limited to these descriptions, and is described in the scope of claims. Must be broadly interpreted on the basis of. Further, it goes without saying that various changes and modifications based on these descriptions are also included in the spirit of the present invention.
1,1A,101 スイッチトリラクタンスモータ(SRモータ)
10 ステータ
11 ティース(ステータ歯)
12 コイル
12a 始端
12b 終端
20 ロータ
21 ティース(ロータ歯)
31,32 リード線
40 バスバー
1,1A, 101 Switch reluctance motor (SR motor)
10
12
31, 32
Claims (3)
複数のティースを備えるステータと、
前記ステータのティースに巻回された複数相のコイルと、
前記ステータのティースに巻回されたコイル同士を接続するバスバーと、
を備え、
前記ステータに働くラジアル力の大きさが、前記ステータの周方向に不均一となるように、前記バスバーで接続された各コイルのターン数が不均一であることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ。 A rotor having a plurality of teeth,
A stator having a plurality of teeth,
A plurality of phase coils wound around the teeth of the stator,
A bus bar connecting the coils wound around the teeth of the stator,
Equipped with
A switched reluctance motor , wherein the number of turns of each coil connected by the bus bar is non-uniform so that the magnitude of the radial force acting on the stator is non-uniform in the circumferential direction of the stator .
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