JP6854875B1 - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は実施の形態1に係る回転電機を模式的に示す断面図、図2は本実施の形態1に係る回転電機の回転子を示す概観図、図3は本実施の形態1に係る回転電機の回転子に適用されるポールコア体の概観を示す斜視図、図4はポールコア体の概観を構成する第1ポールを示す斜視図である。図1から図4において、車両用交流発電電動機としての回転電機1は、回転機部2と電気機器部3に分けられ、電気機器部3にはブラシ8とスリップリング9を介して回転子巻線18に電力供給するように構成されており、また固定子巻線12に電力供給するパワー回路部などが具備されている。
固定子10は、円筒状の固定子鉄心11と、固定子鉄心11に巻装され、回転子13の回転に伴い、後述する回転子巻線18からの磁束を受ける固定子巻線12と、を備えている。回転子13は、ブラシ8とスリップリング9を介して、電気機器部3から供給される電流によって磁束を発生させる回転子巻線18と、回転子巻線18を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア体15と、を備えている。ポールコア体15は、それぞれ例えばS10Cなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法などによって作製された第1ポール16および第2ポール17に分割構成されている。
第1ポール16は、端面を正円とする円筒体に作製され、シャフト挿通穴19が軸心位置を貫通して形成されたボス部16cと、ボス部16cの一端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の継鉄部16bと、継鉄部16bの外周部から軸方向他端側に延設された第1爪状磁極部16aとを有している。第1爪状磁極部16aは、その最径外面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚が先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、継鉄部16bの外周部に周方向に等ピッチで例えば8個配列されている。
第2ポール17は、端面を正円とする円筒体に作製され、第1ポール16と同様に、シャフト挿通穴が軸心位置を貫通して形成されたボス部と、ボス部の一端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の継鉄部17bと、継鉄部17bの外周部から軸方向他端側に延設された第2爪状磁極部17aとを有している。第2爪状磁極部17aは、その最径外面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚が先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、継鉄部17bの外周部に周方向に等ピッチで例えば8個配列されている。
図10において先行例では永久磁石23が挿入されている磁極間部22aに隣接する第1面取り部26aおよび第2面取り部27aと、永久磁石が挿入されていない磁極間部22bに隣接する第1面取り部26bおよび第2面取り部27bとで形状が同じため、回転子起磁力の強弱を調整する機構を備えておらず、永久磁石23が挿入されている磁極間部22aの方が起磁力の振れ幅が大きくなり、回転子起磁力が非対称波形となっている。
それに対して、本実施の形態では、例えば図6のように永久磁石23が挿入されている磁極間部22aに隣接する第1面取り部26aおよび第2面取り部27aの回転方向幅WMaを、永久磁石23が挿入されていない磁極間部22bに隣接する第1面取り部26bおよび第2面取り部27bの回転方向幅WMbよりも大きくすることで、永久磁石23が挿入されている磁極間部22aで作られる回転子起磁力MFaを減調整し、永久磁石23が挿入されていない磁極間部22bで作られる回転子起磁力MFbを増調整することができるため、回転子起磁力波形を図11に示されるように対称波形にすることができる。その結果、図12のように本実施の形態によって作られる回転子起磁力波形は、先行例よりも高調波成分を少なくすることができることから、図13のようにモータ鉄損を低減できる。なお、図12、図13において、先行例における特性は棒グラフA(ドット表示)で表し、本実施の形態における特性は棒グラフB(ハッチング表示)で表している。
図17は実施の形態2に係る回転子の第1ポール16および第2ポール17および永久磁石23の第1爪状磁極部16a、第2爪状磁極部17aの付近を示す断面図である。永久磁石23が挿入されている磁極間部22aに隣接する第1面取り部26aおよび第2面取り部27aの幅WMaの方が、永久磁石が挿入されていない磁極間部22bに隣接する第1面取り部26bおよび第2面取り部27bの幅WMbよりも、回転方向幅が広い。
図18は実施の形態3に係る回転子の第1ポール16および第2ポール17および永久磁石23の第1爪状磁極部16a、第2爪状磁極部17aの付近を示す断面図である。永久磁石23が挿入されている磁極間部22aに隣接する第1面取り部26aおよび第2面取り部27aの回転方向幅WMaは、永久磁石23の磁束出力面の径方向幅の半分Wrhよりも広い。
図19は実施の形態4に係る回転子の第1ポール16および第2ポール17および永久磁石23の第1爪状磁極部16a、第2爪状磁極部17aの付近を示す断面図である。永久磁石23が挿入されていない磁極間部22bに隣接する第1面取り部26bおよび第2面取り部27bの回転方向幅WMbは、永久磁石23の磁束出力面の径方向幅の半分Wrhよりも狭い。
図20は実施の形態5に係る回転子の第1ポール16および第2ポール17および永久磁石23の第1爪状磁極部16a、第2爪状磁極部17aの付近を示す断面図である。永久磁石23が挿入されている磁極間部22aに隣接する第1磁束調整部24aおよび第2磁束調整部25aの回転方向幅WHaの方が、永久磁石が挿入されていない磁極間部22bに隣接する第1磁束調整部24bおよび第2磁束調整部25bの回転方向幅WHbよりも広い。
図21は実施の形態6に係る回転子の第1ポール16の第1爪状磁極部16a、第2爪状磁極部17aおよび第2ポール17および永久磁石23の付近を示す断面図である。永久磁石23が挿入されている磁極間部22aに隣接する第1磁束調整部24aおよび第2磁束調整部25aの径方向幅WKは、永久磁石の磁束出力面の径方向幅の半分Wrhもよりも広い。
図22は実施の形態7に係る回転子の第1ポール16および第2ポール17および永久磁石23の第1爪状磁極部16a、第2爪状磁極部17aの付近を示す断面図である。永久磁石23が挿入されていない磁極間部22bには、第1磁束調整部24bおよび第2磁束調整部25bは設けられていなく、第1磁束調整部24bおよび第2磁束調整部25bは隣接しない。即ち、永久磁石23が挿入されている磁極間部22aにのみ、第1磁束調整部24aおよび第2磁束調整部25aが設けられている。
図23は実施の形態8に係る回転子の第1ポール16および第2ポール17および永久磁石23の第1爪状磁極部16a、第2爪状磁極部17aの付近示す断面図である。永久磁石が挿入されていない磁極間部22bには、第1面取り部26bおよび第2面取り部27bは設けられていなく、第1磁束調整部24bおよび第2磁束調整部25bは隣接しない。即ち、永久磁石23が挿入されている磁極間部22aにのみ、第1面取り部26aおよび第2面取り部27aが設けられている。
図24は実施の形態9に係る回転電機の回転子13の磁極と永久磁石23の配置を示す模式図である。同図において、紙面に垂直な方向が回転子13の軸方向であり、紙面上方向が回転子13の径方向であり、紙面左方向が回転子13の回転方向である。永久磁石23が挿入されている磁極間部22aの数と永久磁石23が挿入されていない磁極間部22bの数は同数である。図24では簡略化して、回転方向を直線状の向きとし、磁極を構成する第1爪状磁極部16a、第2爪状磁極部17aと永久磁石23を直線的に示している。
図25は実施の形態10に係る回転電機の回転子13の磁極と永久磁石23の配置を示す模式図である。同図において、紙面に垂直な方向が回転子13の軸方向であり、紙面上方向が回転子13の径方向であり、紙面左方向が回転子13の回転方向である。永久磁石23が挿入されている磁極間部22aと永久磁石23が挿入されていない磁極間部22bは回転方向に交互に配置されている。図25では簡略化して、回転方向を直線状の向きとし、磁極を構成する第1爪状磁極部16a、第2爪状磁極部17aと永久磁石23を直線的に示している。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Claims (10)
- 回転子と、前記回転子の外周に対して空隙を介して配置された固定子とを備え、前記回転子は回転子巻線と、第1ポールと第2ポールとが組み合わされて構成され、前記第1ポールおよび前記第2ポールによって形成される内部空間に前記回転子巻線が配置されるポールコア体とを有し、前記第1ポールは前記回転子の回転方向に間隔を空けて配置された複数の第1爪状磁極部を有し、前記第2ポールは前記回転子の回転方向に間隔を空けて配置された複数の第2爪状磁極部を有し、前記第1爪状磁極部と前記第2爪状磁極部の間となる磁極間部の一部に永久磁石が具備され、前記第1ポールと前記第2ポールは、前記第1爪状磁極部と前記第2爪状磁極部とが交互に噛み合うように組合された回転電機において、前記第1爪状磁極部の回転方向両側面に設けられ、前記第1爪状磁極部と前記第2爪状磁極部との間の距離を縮小させる第1磁束調整部と、前記第2爪状磁極部の回転方向両側面に設けられ、前記第1爪状磁極部と前記第2爪状磁極部との間の距離を縮小させる第2磁束調整部と、前記第1爪状磁極部の固定子側表面に、回転方向両端側に設けられた一対の第1面取り部と、前記第2爪状磁極部の固定子側表面に、回転方向両端側に設けられた一対の第2面取り部とを備え、前記永久磁石が挿入されている磁極間部に隣接する前記第1面取り部および前記第2面取り部と、前記永久磁石が挿入されていない磁極間部に隣接する前記第1面取り部および前記第2面取り部とは形状が異なる、もしくは、前記永久磁石が挿入されている磁極間部に隣接する前記第1磁束調整部および前記第2磁束調整部と、前記永久磁石が挿入されていない磁極間部に隣接する前記第1磁束調整部および前記第2磁束調整部とは、形状が異なることを特徴とする回転電機。
- 前記永久磁石が挿入されている磁極間部に隣接する前記第1面取り部および前記第2面取り部の方が、前記永久磁石が挿入されていない磁極間部に隣接する前記第1面取り部および前記第2面取り部よりも、前記第1面取り部および前記第2面取り部の回転方向幅が広いことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記永久磁石が挿入されている磁極間部に隣接する前記第1面取り部および前記第2面取り部の回転方向幅は、前記永久磁石の磁束出力面の径方向幅の半分よりも広いことを特徴とする請求項2に記載の回転電機。
- 前記永久磁石が挿入されていない磁極間部に隣接する前記第1面取り部および前記第2面取り部の回転方向幅は、前記永久磁石の磁束出力面の径方向幅の半分よりも狭いことを特徴とする請求項3に記載の回転電機。
- 前記永久磁石が挿入されている磁極間部に隣接する前記第1磁束調整部および前記第2磁束調整部の方が、前記永久磁石が挿入されていない磁極間部に隣接する前記第1磁束調整部および前記第2磁束調整部よりも、前記第1磁束調整部および前記第2磁束調整部の回転方向幅が広いことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記永久磁石が挿入されている磁極間部に隣接する前記第1磁束調整部および前記第2磁束調整部の径方向幅は、前記永久磁石の磁束出力面の径方向幅の半分よりも広いことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記永久磁石が挿入されていない磁極間部には、前記第1磁束調整部および前記第2磁束調整部は隣接しないことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記永久磁石が挿入されていない磁極間部には前記第1面取り部および前記第2面取り部は隣接しないことを特徴とする請求項1または請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記永久磁石が挿入されている磁極間部の数と前記永久磁石が挿入されていない磁極間部の数は同数であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記永久磁石が挿入されている磁極間部と前記永久磁石が挿入されていない磁極間部は回転方向に交互に配置されることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の回転電機。
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