JP2002010594A - シンクロナスリラクタンス電動機の回転子構造 - Google Patents
シンクロナスリラクタンス電動機の回転子構造Info
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- JP2002010594A JP2002010594A JP2000179937A JP2000179937A JP2002010594A JP 2002010594 A JP2002010594 A JP 2002010594A JP 2000179937 A JP2000179937 A JP 2000179937A JP 2000179937 A JP2000179937 A JP 2000179937A JP 2002010594 A JP2002010594 A JP 2002010594A
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- Japan
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- bridge
- rotor
- synchronous reluctance
- reluctance motor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シンクロナスリラクタンス電動機において、
直軸インダクタンスを大きく、横軸インダクタンスを小
さくして、しかも高速回転に耐え得る回転子を提供す
る。 【解決手段】 遠心力により各ブリッジ部に発生する荷
重の大小によって、そのブリッジ部の厚さを変えた寸法
構成とする。
直軸インダクタンスを大きく、横軸インダクタンスを小
さくして、しかも高速回転に耐え得る回転子を提供す
る。 【解決手段】 遠心力により各ブリッジ部に発生する荷
重の大小によって、そのブリッジ部の厚さを変えた寸法
構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リラクタンストル
クを利用するシンクロナスリラクタンス電動機におけ
る、回転子の構造に関するものである。
クを利用するシンクロナスリラクタンス電動機におけ
る、回転子の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、回転子に永久磁石を有する回転
電機において、ｄ−ｑ軸上で表した電圧方程式は下式で
示される。 ここで、Ｖｄは直軸電圧、Ｖｑは横軸電圧、Ｒａは電機
子巻線の抵抗、Ｌｄは直軸インダクタンス、Ｌｑは横軸
インダクタンス、ｉｄは直軸電流、ｉｑは横軸電流、Ψ
ａは磁石による電機子鎖交磁束、ωは角周波数（＝２π
ｆ）である。また、トルクＴは下式で示される。 ここで、Ｐｎは極対数である。
電機において、ｄ−ｑ軸上で表した電圧方程式は下式で
示される。 ここで、Ｖｄは直軸電圧、Ｖｑは横軸電圧、Ｒａは電機
子巻線の抵抗、Ｌｄは直軸インダクタンス、Ｌｑは横軸
インダクタンス、ｉｄは直軸電流、ｉｑは横軸電流、Ψ
ａは磁石による電機子鎖交磁束、ωは角周波数（＝２π
ｆ）である。また、トルクＴは下式で示される。 ここで、Ｐｎは極対数である。
【０００３】永久磁石を有しないシンクロナスリラクタ
ンス電動機では、上記（１）式および（２）式における
電機子鎖交磁束Ψａは零である。したがって、電動機の
トルクは、（２）式においてΨａを零とすれば下式のよ
うになり、トルクはＬｄとＬｑの差に比例することにな
る。
ンス電動機では、上記（１）式および（２）式における
電機子鎖交磁束Ψａは零である。したがって、電動機の
トルクは、（２）式においてΨａを零とすれば下式のよ
うになり、トルクはＬｄとＬｑの差に比例することにな
る。
【０００４】直軸インダクタンスＬｄは電機子巻線の巻
数、ギャップ長および鉄心材料の磁気特性が決まるとほ
ぼ決定され、この値が最大のインダクタンスになるの
で、回転子の構造は横軸インダクタンスＬｑがなるべく
小さくなるように決めている。巻線の巻回数が決まった
状態で横軸インダクタンスを小さくするには、横軸での
比透磁率を小さくすること、すなわち磁気抵抗を増大す
ることであり、磁路１周当りの空気の割合を増やすとい
うことである。
数、ギャップ長および鉄心材料の磁気特性が決まるとほ
ぼ決定され、この値が最大のインダクタンスになるの
で、回転子の構造は横軸インダクタンスＬｑがなるべく
小さくなるように決めている。巻線の巻回数が決まった
状態で横軸インダクタンスを小さくするには、横軸での
比透磁率を小さくすること、すなわち磁気抵抗を増大す
ることであり、磁路１周当りの空気の割合を増やすとい
うことである。
【０００５】従来のシンクロナスリラクタンス電動機の
回転子構造例を図３に、図４にその部分拡大図を示す。
また、両図は、直軸インダクタンスＬｄを大きく、横軸
インダクタンスＬｑを小さくするために空気層のスリッ
トを２層とした回転子構造の例を示したものである。図
４において、１は回転子鉄心、２はスリット１層目（外
周側）、３はスリット２層目、４はブリッジ（１層
目）、５はブリッジ（２層目）である。ここで、スリッ
ト２、３のブリッジ部の厚さ４、および５の寸法は、両
者同一であるのが一般的である。また、このブリッジ部
の厚さは可能な限り薄い方が横軸インダクタンスを小さ
くできて好ましいが、遠心力に対する機械的抗力が弱く
なるので、回転数に応じて寸法を決めている。
回転子構造例を図３に、図４にその部分拡大図を示す。
また、両図は、直軸インダクタンスＬｄを大きく、横軸
インダクタンスＬｑを小さくするために空気層のスリッ
トを２層とした回転子構造の例を示したものである。図
４において、１は回転子鉄心、２はスリット１層目（外
周側）、３はスリット２層目、４はブリッジ（１層
目）、５はブリッジ（２層目）である。ここで、スリッ
ト２、３のブリッジ部の厚さ４、および５の寸法は、両
者同一であるのが一般的である。また、このブリッジ部
の厚さは可能な限り薄い方が横軸インダクタンスを小さ
くできて好ましいが、遠心力に対する機械的抗力が弱く
なるので、回転数に応じて寸法を決めている。
【０００６】シンクロナスリラクタンス電動機の長所は
回転子に磁石などがなく、高速回転に耐えられることで
あるが、遠心力によって図４に示すスリット部２のブリ
ッジ部４およびスリット部３のブリッジ部５に応力が集
中することになるため、ブリッジ部の応力を材料の引張
強度以下に抑えるようにブリッジ部の寸法を決める必要
が出てくる。
回転子に磁石などがなく、高速回転に耐えられることで
あるが、遠心力によって図４に示すスリット部２のブリ
ッジ部４およびスリット部３のブリッジ部５に応力が集
中することになるため、ブリッジ部の応力を材料の引張
強度以下に抑えるようにブリッジ部の寸法を決める必要
が出てくる。
【０００７】ブリッジ４で発生する応力は、回転数を一
定とすれば、スリット２の外周部の質量の関数になり、
ブリッジ５で発生する応力はスリット２の外周部とスリ
ット２とスリット３で囲まれた部分の質量の和の関数に
なる。質量は、ブリッジ５で受ける方がブリッジ４で受
けるより大きくなるため、応力をブリッジ４とブリッジ
５で同程度にするためにはブリッジ５の厚みを厚くする
必要がある。
定とすれば、スリット２の外周部の質量の関数になり、
ブリッジ５で発生する応力はスリット２の外周部とスリ
ット２とスリット３で囲まれた部分の質量の和の関数に
なる。質量は、ブリッジ５で受ける方がブリッジ４で受
けるより大きくなるため、応力をブリッジ４とブリッジ
５で同程度にするためにはブリッジ５の厚みを厚くする
必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の点を
鑑み創案したもので、シンクロナスリラクタンス電動機
において、直軸インダクタンスを大きく、横軸インダク
タンスを小さくして、かつ高速回転に耐え得る回転子を
提供することにある。
鑑み創案したもので、シンクロナスリラクタンス電動機
において、直軸インダクタンスを大きく、横軸インダク
タンスを小さくして、かつ高速回転に耐え得る回転子を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】回転子鉄心の内部には、
１極当たり、半径方向に複数の空気層を有し、固定子鉄
心には、単相または３相の多極スロットを有し、このス
ロットには、単相または３相の電機子巻線を巻回してな
るシンクロナスリラクタンス電動機において、回転子外
周部におけるブリッジの半径方向厚さを、遠心力により
各ブリッジ部に発生する荷重の大小に応じて変えた寸法
で配置する。
１極当たり、半径方向に複数の空気層を有し、固定子鉄
心には、単相または３相の多極スロットを有し、このス
ロットには、単相または３相の電機子巻線を巻回してな
るシンクロナスリラクタンス電動機において、回転子外
周部におけるブリッジの半径方向厚さを、遠心力により
各ブリッジ部に発生する荷重の大小に応じて変えた寸法
で配置する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明による、シンクロナスリラ
クタンス電動機の回転子の構造例を図１に示す。同図で
は、６極でスリットが２層の例を示しており、図２にそ
の部分拡大図を示す。両図において、図４と同一符号は
同一物を示す。図２において、ブリッジ４とブリッジ５
は遠心力により受ける荷重が異なるため、応力も異なっ
てくる。そのため、ブリッジ５の半径方向長さをブリッ
ジ４より大きくとり応力の低減を図っている。このよう
にブリッジ５の厚さを大きく取ると横軸インダクタンス
が大きめになるが、応力値が大きくならない寸法を決め
てから、インダクタンスを算定するのが効果的である。
つまり、ブリッジ４の厚さは、使用最高回転数とブリッ
ジ４の受け持つ質量から寸法を定め、ブリッジ５の厚さ
は、ブリッジ５の受け持つ質量とブリッジ４の受け持つ
質量の比から寸法を定めればよい。
クタンス電動機の回転子の構造例を図１に示す。同図で
は、６極でスリットが２層の例を示しており、図２にそ
の部分拡大図を示す。両図において、図４と同一符号は
同一物を示す。図２において、ブリッジ４とブリッジ５
は遠心力により受ける荷重が異なるため、応力も異なっ
てくる。そのため、ブリッジ５の半径方向長さをブリッ
ジ４より大きくとり応力の低減を図っている。このよう
にブリッジ５の厚さを大きく取ると横軸インダクタンス
が大きめになるが、応力値が大きくならない寸法を決め
てから、インダクタンスを算定するのが効果的である。
つまり、ブリッジ４の厚さは、使用最高回転数とブリッ
ジ４の受け持つ質量から寸法を定め、ブリッジ５の厚さ
は、ブリッジ５の受け持つ質量とブリッジ４の受け持つ
質量の比から寸法を定めればよい。
【００１１】図１の実施例ではスリットを２層とした例
を示しているが、さらに、スリットの層が３層、４層な
どと多層になった場合でも、各層に対応するブリッジが
受け持つ質量に比例した厚さを定めることにより、適切
な応力分布をする回転子を提供できる。また、図１の実
施例ではスリットの形状は円弧状で示しているが、他の
形状でもブリッジ部の厚さを負担する荷重により変更す
ることにより本発明を適用できる。
を示しているが、さらに、スリットの層が３層、４層な
どと多層になった場合でも、各層に対応するブリッジが
受け持つ質量に比例した厚さを定めることにより、適切
な応力分布をする回転子を提供できる。また、図１の実
施例ではスリットの形状は円弧状で示しているが、他の
形状でもブリッジ部の厚さを負担する荷重により変更す
ることにより本発明を適用できる。
【００１２】
【発明の効果】以上、述べたごとく、遠心力によって生
ずる荷重の差異をブリッジ部の厚さの変更により応力値
を適正化することにより、高速化に耐え得る回転子を提
供でき、実用上きわめて有用である。
ずる荷重の差異をブリッジ部の厚さの変更により応力値
を適正化することにより、高速化に耐え得る回転子を提
供でき、実用上きわめて有用である。
【図１】図１は本発明の実施例を示す回転子断面図であ
る。
る。
【図２】図２は図１の部分拡大図である。
【図３】図３は従来の回転子断面図である。
【図４】図４は図３の部分拡大図である。
１ 回転子鉄心 ２ スリット１層目（外周側） ３ スリット２層目 ４ ブリッジ（１層目） ５ ブリッジ（２層目）
Claims (1)
- 【請求項１】 回転子鉄心の内部には、１極当たり、半
径方向に複数の空気層を有し、固定子鉄心には、単相ま
たは３相の多極スロットを有し、このスロットには、単
相または３相の電機子巻線を巻回してなるシンクロナス
リラクタンス電動機において、回転子外周部におけるブ
リッジの半径方向厚さを、遠心力により各ブリッジ部に
発生する荷重の大小に応じて変えた寸法で配置すること
を特徴としたシンクロナスリラクタンス電動機の回転子
構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000179937A JP2002010594A (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | シンクロナスリラクタンス電動機の回転子構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000179937A JP2002010594A (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | シンクロナスリラクタンス電動機の回転子構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002010594A true JP2002010594A (ja) | 2002-01-11 |
Family
ID=18681119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000179937A Pending JP2002010594A (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | シンクロナスリラクタンス電動機の回転子構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002010594A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018051690A1 (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | 回転子およびリラクタンスモータ |
| US9973069B2 (en) | 2014-08-11 | 2018-05-15 | Fuji Electric Co., Ltd. | Rotor for synchronous reluctance motor with reduced flux leakage and residual stress |
| JP2018196178A (ja) * | 2017-05-12 | 2018-12-06 | 東芝産業機器システム株式会社 | 回転子鉄心及び同期リラクタンス回転電機 |
| US10790713B2 (en) | 2014-08-11 | 2020-09-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Rotating electrical machine with rotor with plurality of umbrella-shaped portions with demagnetized center bridge portions |
| WO2021081029A1 (en) * | 2019-10-22 | 2021-04-29 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Power tool with permanent magnet synchronous reluctance machine |
-
2000
- 2000-06-15 JP JP2000179937A patent/JP2002010594A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9973069B2 (en) | 2014-08-11 | 2018-05-15 | Fuji Electric Co., Ltd. | Rotor for synchronous reluctance motor with reduced flux leakage and residual stress |
| US10790713B2 (en) | 2014-08-11 | 2020-09-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Rotating electrical machine with rotor with plurality of umbrella-shaped portions with demagnetized center bridge portions |
| TWI666854B (zh) * | 2016-09-16 | 2019-07-21 | 日商東芝股份有限公司 | Rotor and reluctance motor |
| KR20190035888A (ko) * | 2016-09-16 | 2019-04-03 | 가부시끼가이샤 도시바 | 회전자 및 자기 저항 모터 |
| CN109716633A (zh) * | 2016-09-16 | 2019-05-03 | 株式会社东芝 | 转子以及磁阻马达 |
| WO2018051690A1 (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | 回転子およびリラクタンスモータ |
| US10587159B2 (en) | 2016-09-16 | 2020-03-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotor and reluctance motor |
| KR102129348B1 (ko) | 2016-09-16 | 2020-07-03 | 가부시끼가이샤 도시바 | 회전자 및 자기 저항 모터 |
| JP2018046722A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | 回転子およびリラクタンスモータ |
| CN109716633B (zh) * | 2016-09-16 | 2021-01-19 | 株式会社东芝 | 转子以及磁阻马达 |
| JP2018196178A (ja) * | 2017-05-12 | 2018-12-06 | 東芝産業機器システム株式会社 | 回転子鉄心及び同期リラクタンス回転電機 |
| WO2021081029A1 (en) * | 2019-10-22 | 2021-04-29 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Power tool with permanent magnet synchronous reluctance machine |
| US11799334B2 (en) | 2019-10-22 | 2023-10-24 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Power tool with permanent magnet synchronous reluctance machine |
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