DE19838157A1

DE19838157A1 - Salient pole rotor for electric motor

Info

Publication number: DE19838157A1
Application number: DE1998138157
Authority: DE
Inventors: Masafumi Sakuma; Satomi Suzuki
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 1999-02-25
Also published as: JPH1169674A

Abstract

The salient pole rotor for electric motor has disc-like end plates at each end of a rotor core and in contact with it, overlapping recesses at pole bottoms. The salient pole rotor for an electric motor has a rotor core (1) with a number of salient poles protruding radially about an axis of rotation (2) and located at a certain spacing from one another. There are disc-like end plates (10,11) with a radius that is greater than the distance between a bottom of a recess extending axially between the poles and the center of the axis. The plates are provided at both ends of the rotor core and are in contact with it. Each has an annular bent-over region which protrudes in a direction facing away from the rotor core and has the same axis of rotation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor eines Elektromotors und insbe sondere einen Schenkelpol-Rotor mit einer Mehrzahl von Schenkelpolen bzw. ausgeprägten Polen, welche bezüglich einer Drehachse in eine Radialrichtung vorstehen und mit einem festgelegten Abstand voneinander in Drehrichtung ver teilt angeordnet sind. Ein solcher Schenkelpol-Rotor wird beispielsweise bei ei nem geschalteten Reluktanzmotor (SR-Motor) bzw. einem Schrittmotor einge setzt.The present invention relates to a rotor of an electric motor and in particular in particular a salient pole rotor with a plurality of salient poles or salient poles, which are in a radial direction with respect to an axis of rotation protrude and ver at a specified distance from each other in the direction of rotation divides are arranged. Such a salient pole rotor is used for example at ei switched on reluctance motor (SR motor) or a stepper motor puts.

Beispielsweise umfaßt ein Schenkelpol-Rotor eines SR-Motors im allgemeinen einen Rotor, bei welchem ein Polbereich in einer nach außen vorstehenden Ge stalt ausgebildet ist, und einen Stator, bei welchem ein Polbereich in einer nach einwärts vorstehenden Gestalt ausgebildet ist. Der Rotor weist einen Kern mit vorstehenden Polen bzw. einen Schenkelpolkern aus laminierten Platten aus si liciumhaltigen Stahl auf, und eine elektrische Spule ist um einen vorstehenden Pol bzw. Schenkelpole gewickelt. For example, a salient pole rotor generally includes an SR motor a rotor in which a pole region in an outwardly projecting Ge stalt is formed, and a stator, in which a pole region in a inwardly projecting shape is formed. The rotor has a core protruding poles or a salient pole core made of laminated plates from si Licium-containing steel, and an electrical coil is protruding around it Pole or salient poles wound.

Der SR-Motor weist als Merkmal auf, daß sein Aufbau einfacher und stärker ist als ein Induktionsmotor. Zudem weist der SR-Motor Vorteile dahingehend auf, daß es nicht notwendig ist, ein teures Metallmaterial zu verwenden, und eine elektrische Spule weist weniger nutzlose Bereiche (beispielsweise ein Spulenen de) auf. Für einen Hochgeschwindigkeitsdrehantrieb oder eine Geschwindig keitssteuerung in einem Bereich mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit ist jedoch ein hoher Grad an Steuerung für die Stromzuführungszeiten (Umschalten der Erregung in Synchronisation mit der Drehung des Rotors) notwendig. Eine Stromzuführungssteuerungsvorrichtung eines SR-Motors ist in der japanischen Patentpublikation (ungeprüft) Hei. 7-274569 des mit dieser Anmeldung überein stimmenden Anmelders offenbart.The feature of the SR motor is that its construction is simpler and stronger as an induction motor. In addition, the SR engine has advantages in that that it is not necessary to use an expensive metal material and one electrical coil has less useless areas (for example, a coil de) on. For a high-speed rotary drive or a speed speed control in an area with a comparatively high speed however, a high degree of control over the power supply times (switching excitation in synchronization with the rotation of the rotor) is necessary. A Power supply control device of an SR motor is in Japanese Patent publication (unexamined) Hei. 7-274569 des of this application voting applicant disclosed.

Da bei einem Schenkelpol-Rotor der Rotor den Schenkelpolaufbau bzw. den Auf bau mit vorstehenden Polen aufweist und zwischen den Schenkelpolen ein Nutausnehmungsraum besteht, hat der Schenkelpol-Rotor im Vergleich mit ei nem anderen Rotor, bei welchem der Außenumfang des Rotors nahezu säulen förmig ist, einen eher großen Luftströmungsverlust, und der Luftströmungsver lust ist eine der Hauptursachen für die Erniedrigung der Motoreffizienz, insbe sondere bei einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit.Since in a salient pole rotor the rotor has the salient pole structure or the up Construction with protruding poles and between the salient poles There is slot recess space, the salient pole rotor has in comparison with ei Another rotor in which the outer circumference of the rotor is almost columnar is shaped, a rather large air flow loss, and the air flow ver lust is one of the main causes of lowering engine efficiency, especially especially when rotating at high speed.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Luftströmungsverlust eines Schenkelpol-Rotors zu erniedrigen.It is an object of the present invention to control airflow loss To lower the salient pole rotor.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Einstellung der Ro torauswuchtung zu erleichtern.Another object of the present invention is to adjust the Ro to facilitate gate balancing.

Hierzu umfaßt ein Schenkelpol-Rotor bzw. ein Rotor mit vorstehenden Polen eines Elektromotors gemäß der vorliegenden Erfindung einen Rotorkern (1) mit einer Mehrzahl von Schenkelpolen (R1-R6), welche in eine Radialrichtung einer Drehachse (2) vorstehen und in einer Drehrichtung mit festem Abstand vonein ander verteilt angeordnet sind, und er zeichnet sich dadurch aus, daß scheiben artige Endplatten (10, 11) mit einem Radius, der größer ist als ein Abstand (rb) zwischen einem Boden einer zwischen Schenkelpolen (R1-R6) in einer Axialrich tung sich erstreckenden Nutausnehmung und dem Zentrum (CP) der Drehachse jedem Ende in Axialrichtung des Rotorkerns (1) derart vorgesehen sind, daß die Endplatten in Kontakt mit dem Rotorkern (1) sind. Zur Erleichterung des Verständnisses sind Zeichen von entsprechenden in den Zeichnungen dargestell ten und in den Ausführungsformen beschriebenen Komponenten in Klammern hinzugefügt.For this purpose, a salient pole rotor or a rotor with protruding poles of an electric motor according to the present invention comprises a rotor core ( 1 ) with a plurality of salient poles (R1-R6) which protrude in a radial direction of an axis of rotation ( 2 ) and in one direction of rotation fixed distance from each other are arranged, and it is characterized in that disc-like end plates ( 10 , 11 ) with a radius that is greater than a distance (rb) between a bottom of one between salient poles (R1-R6) in one Axialrich extending groove recess and the center (CP) of the axis of rotation each end in the axial direction of the rotor core ( 1 ) are provided such that the end plates are in contact with the rotor core ( 1 ). For ease of understanding, characters from corresponding components shown in the drawings and described in the embodiments are added in parentheses.

Demgemäß behindern die Endplatten (10, 11) ein Gas in der Nutausnehmung zwischen den Schenkelpolen (R1-R6) daran, sich aus einem Raum zwischen einer die Drehachse (2) lagernden Halterung und dem Ende des Rotorkerns hinein- oder hinauszubewegen, so daß der Luftströmungsverlust des Rotors hierdurch erniedrigt ist und die Motoreffizienz hierdurch verbessert ist.Accordingly, the end plates ( 10 , 11 ) prevent a gas in the groove recess between the salient poles (R1-R6) from moving in or out of a space between a holder supporting the axis of rotation ( 2 ) and the end of the rotor core, so that the Air flow loss of the rotor is thereby reduced and the engine efficiency is thereby improved.

Vorteilhafterweise umfaßt jede der scheibenartigen Endplatten (10, 11) einen ringartig abgewinkelten Bereich (10a, 11a) nahe dem Außenumfang, welcher in Richtung zu der von dem Rotorkern abgewandten Seite vorsteht und das Dreh zentrum als sein Zentrum aufweist. Durch Anbringen von Masse zur Rotor-Unwucht-Korrektur an den Rückseiten (10b, 11b) der abgewinkelten Bereiche (10a, 11a) streut die Masse nicht. Die Rotor-Unwucht kann einfach eingestellt werden durch Anschweißen eines Gewichts zur Auswuchtungskorrektur an den Rückseiten (10b, 11b) oder durch das Bohren von Löchern in die Rückseiten (10b, 11b).Advantageously, each of the disc-like end plates ( 10 , 11 ) comprises a ring-like angled area ( 10 a, 11 a) near the outer circumference, which protrudes towards the side facing away from the rotor core and has the center of rotation as its center. By attaching mass for rotor imbalance correction to the rear sides ( 10 b, 11 b) of the angled areas ( 10 a, 11 a), the mass does not scatter. The rotor imbalance can be easily adjusted by welding a weight to correct the balance on the back ( 10 b, 11 b) or by drilling holes in the back ( 10 b, 11 b).

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläu tert. Hierbei istThe invention is explained below with reference to the drawings tert. Here is

Fig. 1 eine längsgeschnittene Darstellung eines mit einem Rotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehenen SR-Motors, und sie zeigt einen Schnitt des Rotors oberhalb der Zentrallinie der Drehachse 2 und einen Außenumfang des Rotors unterhalb davon; FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a rotor with a one embodiment of the present invention is provided according to the SR motor, and it shows a section of the rotor above the center line of the rotary axis 2 and an outer periphery of the rotor below thereof;

Fig. 2 eine Darstellung, welche nur den Rotor der Fig. 1 zeigt, und sie zeigt einen Schnitt des Rotors oberhalb der Zentrallinie der Drehachse (2) und einen Außenumfang des Rotors unterhalb hiervon; Fig. 2 is an illustration showing only the rotor of Fig. 1, and shows a section of the rotor above the center line of the axis of rotation ( 2 ) and an outer periphery of the rotor below it;

Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Rotors von rechts; Fig. 3 is a right side view of the rotor shown in Fig. 2;

Fig. 4A eine verkleinerte Vorderansicht einer Endplatte 10 der Fig. 2, und FIG. 4A is a reduced front view of an end plate 10 of Fig. 2, and

Fig. 4B eine verkleinerte Querschnittdarstellung der Endplatte; 4B is a reduced cross-sectional view of the end plate.

Fig. 5A eine eine Abwandlung einer Endplatte 10 zeigende Vorderansicht, und Fig. 5A is a a modification of an end plate 10 facing front view, and

Fig. 5B eine die Abwandlung zeigende Querschnittdarstellung; und FIG. 5B is a modification of the displayed cross-sectional view; and

Fig. 6 eine Darstellung, welche einen mit der in Fig. 5 gezeigten Endplatte versehenen Rotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigt, und sie zeigt einen Schnitt des Rotors ober halb der Zentrallinie der Drehachse 2 und den Außenumfang des Ro tors unterhalb davon. Fig. 6 is an illustration showing a rotor provided with the end plate shown in Fig. 5 according to a second embodiment of the present invention, and shows a section of the rotor above half the center line of the axis of rotation 2 and the outer periphery of the rotor below it .

Fig. 1 zeigt einen SR-Motor mit acht Stator-Polen und sechs Rotor-Polen. Eine Drehachse 2, an der der Rotorkern 1 befestigt ist, ist an Halterungen 5 und 6 über Lager 3 und 4 drehbar gelagert. Die Halterungen 5 und 6 sind mit einem Statorkern 7 durch eine Mehrzahl von Bolzen 8 miteinander verbunden, welche den Statorkern 7 derart durchsetzen, daß der Statorkern 7 zusammengehalten wird. Fig. 1 shows an SR motor with eight stator poles and six rotor poles. An axis of rotation 2 , to which the rotor core 1 is fastened, is rotatably mounted on brackets 5 and 6 via bearings 3 and 4 . The brackets 5 and 6 are connected to one another with a stator core 7 by a plurality of bolts 8 which penetrate the stator core 7 in such a way that the stator core 7 is held together.

Fig. 2 zeigt nur den von dem SR-Motor abgenommenen Rotor. Eine scheibenarti ge Endplatte 10, ein Rotorkern 1 und eine scheibenartige Endplatte 11 sind an der Drehachse 2 derart befestigt, daß der Rotorkern 1 aus laminierten Platten aus siliciumhaltigem Stahl sandwichartig zwischen den beiden Endplatten 10 und 11 angeordnet ist. Die Endplatte 10 ist von einem Flansch 9 der Drehachse 2 gehalten, und die Endplatte 11 ist durch einen an der Drehachse 2 befestigten Anschlagring 12 gehalten. Fig. 2 shows only the rotor removed from the SR motor. A scheibenarti ge end plate 10 , a rotor core 1 and a disc-like end plate 11 are attached to the axis of rotation 2 such that the rotor core 1 of laminated plates made of silicon-containing steel is sandwiched between the two end plates 10 and 11 . The end plate 10 is held by a flange 9 of the axis of rotation 2 , and the end plate 11 is held by a stop ring 12 fastened to the axis of rotation 2 .

Fig. 3 zeigt eine Endfläche des Rotors, betrachtet in Richtung dem Pfeils 3A in Fig. 2. Die Schenkelpole S1 bis S8 des Stators 7 sind durch eine strichpunkttiefste Linie (imaginäre Linie) ebenfalls dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Endplatte 10 eine kreisrunde Platte mit einem Radius, der gleich einem Abstand zwischen dem Zentrum CP der Drehachse und dem Scheitelpunkt bzw. Ende jedes der Schenkelpole R1 bis R6 des Rotors ist. Das gleiche gilt für die Endplatte 11. FIG. 3 shows an end face of the rotor, viewed in the direction of the arrow 3 A in FIG. 2. The salient poles S1 to S8 of the stator 7 are also represented by a dot-dash line (imaginary line). In this embodiment, the end plate 10 is a circular plate with a radius equal to a distance between the center CP of the axis of rotation and the apex or end of each of the salient poles R1 to R6 of the rotor. The same applies to the end plate 11 .

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist der Rotorkern 1 eine Schenkelpolstruktur auf, und da die Gestalt des Außenumfangs des Rotorkerns unregelmäßig ist, ist ein Luftströmungsverlust groß. Herkömmlicherweise sind die scheibenartigen End platten 10 und 11 nicht vorgesehen, vielmehr ist eine Endplatte mit der gleichen Gestalt wie die in Fig. 3 dargestellte Gestalt des Rotorkerns (gestrichelte Linie) verwendet, so daß die folgenden drei Luftströmungsverluste bestehen:
As is apparent from Fig. 3, the rotor core 1 has a salient pole structure, and since the shape of the outer periphery of the rotor core is irregular, an air flow loss is large. Conventionally, the disc-like end plates 10 and 11 are not provided, but an end plate with the same shape as the shape of the rotor core shown in FIG. 3 (dashed line) is used, so that the following three air flow losses exist:

i) in the case of a rotor in the case in which the outer circumference is columnar, generated air flow loss,
ii) an air flow loss that is generated because, due to the irregularity of the outer circumference of the rotor core as the rotor rotates, a clearance between the rotor core and the stator core changes with time due to increase or decrease, so that a pressure distribution in the air occurs and air in the groove recesses of the rotor core, ie in groove recesses between the salient poles, from and into the space between the holder 5 ( 6 ) and the end face of the rotor core, and
iii) a wind loss that is generated due to air in the groove recesses between the salient poles of the rotor core moves in the grooves.

Da die Enden der Nutausnehmungen in der Axialrichtung durch die Endplatten 10 und 11 verschlossen sind, ist bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten SR- Motor der vorangenannte Luftströmungsverlust (ii) erniedrigt, und die Motoref fizienz ist hierdurch erhöht.Since the ends of the groove recesses are closed in the axial direction by the end plates 10 and 11 , the aforementioned air flow loss (ii) is reduced in the SR motor shown in FIGS . 1 to 3, and the motor efficiency is thereby increased.

Wenn der Radius jeder der Endplatten 10 und 11 kleiner ist als der Abstand rb zwischen dem Drehzentrum CP und dem Boden der Nutausnehmungen zwischen den Schenkelpolen, wird der vorangenannte Luftströmungsverlust- Erniedrigungseffekt nicht erzielt, so daß der Radius der Endplatten 10 und 11 größer gewählt wird als der Abstand rb.If the radius of each of the end plates 10 and 11 is smaller than the distance rb between the center of rotation CP and the bottom of the groove recesses between the salient poles, the aforementioned air flow loss reducing effect is not achieved, so that the radius of the end plates 10 and 11 is chosen to be larger than the distance rb.

Die Fig. 5A und 5B zeigen eine Abwandlung der Endplatte 10. Die Endplatte 10 umfaßt einen ringartigen abgewinkelten Bereich 10a nahe dem Außenumfang, welcher in eine Richtung zu der dem Rotorkern abgewandten Seite vorsteht und das Drehzentrum als sein Zentrum aufweist. Dasselbe gilt für die Endplatte 11. Fig. 6 zeigt einen Rotor, welcher mit der in den Fig. 5A und 5B gezeigten Endplatte 10 ausgestattet ist. Bei dieser Ausführungsform ist Masse zur Rotor- Unwucht-Korrektur an die Rückseiten 10b und 11b der abgewinkelten Bereiche 10a und 11a der Endplatten 10 und 11 angebracht, so daß die Masse nicht streut. Die Rotor-Unwucht kann leicht eingestellt werden, indem ein Gewicht zur Aus wuchtkorrektur an die Rückseiten 10b und 11b angeschweißt wird oder indem Löcher in die Rückseiten 10b und 11b gebohrt werden. FIGS. 5A and 5B show a modification of the end plate 10. The end plate 10 comprises a ring-like angled region 10 a near the outer circumference, which protrudes in a direction to the side facing away from the rotor core and has the center of rotation as its center. The same applies to the end plate 11 . FIG. 6 shows a rotor which is equipped with the end plate 10 shown in FIGS. 5A and 5B. In this embodiment, mass for rotor imbalance correction is attached to the rear sides 10 b and 11 b of the angled regions 10 a and 11 a of the end plates 10 and 11 , so that the mass does not scatter. The rotor imbalance can be easily adjusted by welding a weight for balancing correction to the rear sides 10 b and 11 b or by drilling holes in the rear sides 10 b and 11 b.

Durch die scheibenartigen Endplatten 10 und 11 wird der als Pfeifgeräusch auf genommene Luftströmungsverlust erniedrigt, und es wird auch das Störgeräusch erniedrigt. In dem Fall, in dem der Rotorkern durch das Laminieren von dünnen Eisenplatten aufgebaut ist, können die Endeisenplatten des Rotorkerns ohne Biegen und Ausspachteln unter Verwendung der obigen scheibenartigen End platten 10 und 11 einfach gehalten werden, so daß die Produktivität erhöht ist und ein preiswerter Motor bereitgestellt werden kann.The disc-like end plates 10 and 11 reduce the air flow loss recorded as a whistling noise, and it also reduces the noise. In the case where the rotor core is constructed by laminating thin iron plates, the end iron plates of the rotor core can be kept simple without bending and filling using the above disc-like end plates 10 and 11 , so that productivity is increased and an inexpensive motor can be provided.

Claims

1. salient pole rotor for an electric motor with a rotor core ( 1 ) with a plurality of salient poles (R1-R6) which protrude in a radial direction with respect to an axis of rotation ( 2 ) and are arranged in the direction of rotation with a predetermined distance from one another, characterized by disk-like end plates ( 10 , 11 ) each having a radius which is greater than a distance (rb) between a bottom of a recess between the salient poles (R1-R6) in an axial direction and the center (CP) of the recess Axis of rotation, the disc-like end plates ( 10 , 11 ), viewed in the axial direction, being provided at the ends of the rotor core ( 1 ) in such a way that the end plates are in contact with the rotor core ( 1 ).

2. salient pole rotor according to claim 1, characterized in that each of the disc-like end plates ( 10 , 11 ) near an outer periphery has a ring-like angled region ( 10 a, 11 a) which protrudes in a direction facing away from the rotor core and that Center of rotation (CP) as its center.