JPWO2009139278A1 - 磁気誘導子型回転機およびそれを用いた流体移送装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転機の構成を示す一部破断斜視図、図2はこの発明の実施の形態1に係る回転機に適用される回転子の構成を示す斜視図である。
ハウジング13は、鉄などの塊状磁性体で作製され、第1固定子コア9のコアバック9aの外周面と第2固定子コア10のコアバック外周面とに密接するように配設され、軸方向磁路形成部材を構成している。
回転子3Aの回転に伴い、突極4bは、図5の(a)に示されるティース9bと対向する状態から、図5の(b)に示されるスロット9cの開口と対向する状態を経て、図5の(c)に示される隣のティース9bに対向する状態に移行する。
このように、比較例の回転機100においては、第1および第2固定子コア9,10および第1および第2回転子コア4,5内を径方向に流れる磁束成分、および回転軸2およびハウジング13内を軸方向に流れる磁束成分が大きく変動する。
しかし、磁性鋼板の積層体は、回転軸2およびハウジング13を軸方向に流れる磁束成分の増減(変動)によりその積層面内に渦電流を発生し、大きな鉄損となる。また、磁性鋼板の積層体に代えて、樹脂コーティングされた鉄粉を圧縮成型した圧粉鉄心を用いた場合でも、導電率があるので、磁束変動に起因して渦電流損やヒステリシス損などの鉄損が生じてしまう。
そこで、回転子3の回転に伴い、突極4bは、図4の(a)に示されるティース9bと対向する状態から、図4の(b)に示される隣り合う2つのティース9bと対向する状態を経て、図4の(c)に示される隣のティース9bに対向する状態に移行する。
このように、回転子3が回転しても、突極4bは常にティース9bと対向する状態となっているので、回転子3と固定子7との間の磁気抵抗を小さく保つことができ、磁束量の変動が最小限に制限される。
また、回転子3での発熱は、回転軸2を介して軸受に伝達され、軸受での潤滑油やグリースの熱劣化をもたらし、軸受寿命の短縮をもたらす。そして、高周波駆動される超高速回転運転では、回転子3での発熱が顕著となる。しかし、この実施の形態1によれば、渦電流の発生が抑制され、回転子3での発熱が少なくなる。
そこで、本回転機1を超高速回転が要求される電動アシストターボなどのモータに適用すれば、超高速回転における軸共振の問題もなく、かつ軸受の長寿命化が図られる。
重なり部δが第1固定子コア9のティース9bと対向する位置にくると、第1固定子コア9のティース9bから第1回転子コア4の突極4bおよび第2回転子コア5の突極5bを経て第2固定子コア10のティース10bに至る経路で軸方向の漏れ磁束40が流れる。この経路の磁気抵抗は小さいので、この漏れ磁束40の磁束量は大きく、しかもその磁束の成分は軸方向成分が主となる。そして、重なり部δが第1固定子コア9のスロット9cと対向する位置にくると、突極4bとティース9bとの間の磁気抵抗が大きくなるので、この漏れ磁束40の磁束量は小さく、かつその磁束の成分は周方向成分と径方向成分とが主となる。したがって、漏れ磁束40は回転子位置が変化すると、磁束量の大きさが3次元ベクトル的に変動する。
Ns=3×(N+1)
Nr=M×(N+1)
180/Nr>βr>θs
を満足するように、回転機を設計することが望ましい。但し、M=1,2、N=1,2,3である。
図8はこの発明の実施の形態2に係る回転機を示す一部破断斜視図である。なお、図8において、固定子コイルは省略されている。
図8において、第1固定子コア9Aは、円筒状のコアバック9aと、コアバック9aの内周面から径方向内方に突設されて周方向に等角ピッチで6つ設けられたティース9bと、を備える。そして、鍔部9dが各ティース9bの内周端部から周方向の両側に延設され、スロット9cの開口幅を縮小している。第2固定子コア10Aは、第1固定子コア9Aと同一形状に作製され、鍔部10dが各ティース10bの内周端部から周方向の両側に延設され、スロット10cの開口幅を縮小している。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
従って、この実施の形態2においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態2では、鍔部9d、10dをティース9b,10bの内周端部から周方向の両側に延設しているので、突極幅βrを大きくできないような場合でも、βr>θsを満足する固定子の設計が容易となる。
図9はこの発明の実施の形態3に係る回転機を示す一部破断斜視図である。なお、図8において、固定子コイルは省略されている。
図9において、界磁手段としての第1永久磁石41が第1固定子コア9Aのコアバック9aの外周面とハウジング13との間に密接状態に介装され、着磁方向43が径方向内方に向くように着磁配向されている。また、界磁手段としての第2永久磁石42が第2固定子コア10Aのコアバック10aの外周面とハウジング13との間に密接状態に介装され、着磁方向43が径方向外方に向くように着磁配向されている。
なお、他の構成は上記実施の形態2と同様に構成されている。
従って、この実施の形態3においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態1〜3では、一対の第1および第2固定子コアにより固定子コアを構成するものとして説明しているが、固定子コアは複数対の第1および第2固定子コアをティースの周方向位置を一致させて軸方向に同軸に配列して構成してもよい。この場合、回転子も、複数対の第1および第2回転子コアを、第1回転子コア同士の突極の周方向位置を一致させて、かつ第2回転子コア同士の突極の周方向位置を一致させて同軸に配列して構成することになる。
図10はこの発明の実施の形態4に係る自動車用過給器を有するシステム構成図である。
図10において、本システムでは、エンジン21の回転トルクにより駆動される発電電動機25と、エンジン21の排気システムに接続された自動車用過給器としての電動アシストターボ30と、を備える。
発電電動機25は、プーリ26をエンジン21のクランクシャフト22に固着されたプーリ23にベルト24を介して連結されている。発電電動機25は、ベルト24を介して伝達されたエンジン21の駆動力を交流電力に変換する。この交流電力は、発電電動機25のプーリ26と反対側に一体に取り付けられたインバータ27により直流電力に変換され、バッテリ29を充電するとともに、車載負荷(図示せず)に供給される。
まず、通常状態では、吸気ガスAが、吸気系統35を介してエンジン21に供給され、エンジン21の内部で燃焼される。燃焼後の排気ガスBが、排気系統36を介して外部に排気される。タービン31は、排気系統36を流通する排気ガスBにより駆動される。これにより、タービン31の回転軸32に固着されたコンプレッサ33が回転駆動され、吸気ガスAが大気圧以上に過給される。
図9はこの発明の実施の形態3に係る回転機を示す一部破断斜視図である。なお、図9において、固定子コイルは省略されている。
図9において、界磁手段としての第1永久磁石41が第1固定子コア9Aのコアバック9aの外周面とハウジング13との間に密接状態に介装され、着磁方向43が径方向内方に向くように着磁配向されている。また、界磁手段としての第2永久磁石42が第2固定子コア10Aのコアバック10aの外周面とハウジング13との間に密接状態に介装され、着磁方向43が径方向外方に向くように着磁配向されている。
なお、他の構成は上記実施の形態2と同様に構成されている。
Claims (7)
- 内周側に開口するスロットを画成するティースが円筒状のコアバックの内周面から径方向内方に突設されて周方向に並べて複数配設されてなる同一形状に作製された第1固定子コアおよび第2固定子コアを、軸方向に所定距離離反して、かつ上記ティースの周方向位置を一致させて同軸に配置して構成された固定子コア、および上記固定子コアに集中巻きに巻装された固定子コイルを有する固定子と、
突極が周方向に等角ピッチで配設されてなる同一形状に作製された第1回転子コアおよび第2回転子コアを、それぞれ上記第1固定子コアおよび上記第2固定子コアの内周側に位置させ、かつ互いに周方向に半突極ピッチずらして回転軸に同軸に固着された回転子と、
上記固定子に配設され、上記第1回転子コアの突極と上記第2回転子コアの突極とが異なる極性となるように界磁磁束を発生する界磁手段と、
上記第1固定子コアのコアバック外周面と上記第2固定子コアのコアバック外周面とを連結するように軸方向に延設された軸方向磁路形成部材と、を備え、
上記第1回転子コアおよび上記第2回転子コアの突極の突極幅βrが、上記固定子の上記スロットの開口幅θsより大きく構成されていることを特徴とする磁気誘導子型回転機。 - 上記第1回転子コアおよび上記第2回転子コアの突極の突極幅βrが、(180/Nr)°(但し、Nrは上記第1回転子コアおよび上記第2回転子コアの各突極数である)より小さく構成されていることを特徴とする請求項1記載の磁気誘導子型回転機。
- 上記界磁手段は上記第1固定子コアおよび上記第2固定子コアの少なくとも一方のコアバックと上記軸方向磁路形成部材との間に配設された永久磁石であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の磁気誘導子型回転機。
- 上記界磁手段は上記第1固定子コアと上記第2固定子コアのコアバック間に介装された円筒状コイルであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の磁気誘導子型回転機。
- 上記第1固定子コア、上記第2固定子コア、上記第1回転子コア、および上記第2回転子コアが磁性鋼板を積層して作製され、上記回転軸、および上記軸方向磁路形成部材が塊状磁性体で作製されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の磁気誘導子型回転機。
- 上記第1固定子コアおよび上記第2固定子コアの各ティース数Nsが、Ns=3×(N+1)を満足し、上記第1回転子コアおよび上記第2回転子コアの各突極数Nrが、Nr=M×(N+1)を満足するように構成されている(但し、Mは1,2、Nは1,2,3である)ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の磁気誘導子型回転機。
- 請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の上記磁気誘導子型回転機をモータとして用いた流体移送装置。
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