JP2002526014A - Apparatus and method - Google Patents

Apparatus and method

Info

Publication number
JP2002526014A
JP2002526014A JP2000571101A JP2000571101A JP2002526014A JP 2002526014 A JP2002526014 A JP 2002526014A JP 2000571101 A JP2000571101 A JP 2000571101A JP 2000571101 A JP2000571101 A JP 2000571101A JP 2002526014 A JP2002526014 A JP 2002526014A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
rotor
hollow
rotating
winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000571101A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
マッツ レイジョン,
Original Assignee
エービービー エービー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エービービー エービー filed Critical エービービー エービー
Publication of JP2002526014A publication Critical patent/JP2002526014A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/22Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16Stator cores with slots for windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/26Rotor cores with slots for windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/10Synchronous motors for multi-phase current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 ステータ(2)とロータ(1)を有する回転電気機器。ステータは、磁化可能な材料からなるコアと巻き線(8)を有する。ロータは、ステータに対して回転する1自由度を有する。ステータはロータを取り囲むカップ形状の中空(9)を有する。中空は、部分的にアーチ状の線を軸の周りに回転させた回転対称形状の壁面を有する。 (57) [Summary] A rotary electric machine having a stator (2) and a rotor (1). The stator has a core made of a magnetizable material and a winding (8). The rotor has one degree of freedom to rotate with respect to the stator. The stator has a cup-shaped hollow (9) surrounding the rotor. The hollow has a rotationally symmetrical wall with a partially arched line rotated about an axis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】【Technical field】

本発明は、静的部分つまりステータと、ステータに対してジャーナルによって
回転自在に支持された回転部分つまりロータとを具備する回転電気機器に関する
。より詳細には、本発明は、内表面が円柱形状とは異なるステータを有する回転
電気機器に関する。本発明に係る回転電気機器は、高電圧と低電圧の両方用の、
複数のパワー範囲を対象に製造されるものである。本発明は、好ましくは、電力
ネットワークにおいて、特に、高電圧大電力用として使用されるものである。明
細書においては、回転電気機器との用語は、電力エネルギーを機械的なエネルギ
ーに変換するか、その逆の変換を行う、回転部を有する電気機器を意味する。し
たがって、回転電気機器はモータでも発電機でもありえるものである。
The present invention relates to a rotating electrical machine having a static part or stator and a rotating part or rotor rotatably supported by a journal with respect to the stator. More specifically, the present invention relates to a rotating electric device having a stator whose inner surface is different from a cylindrical shape. The rotating electrical device according to the present invention, for both high voltage and low voltage,
It is manufactured for a plurality of power ranges. The invention is preferably used in power networks, especially for high voltage and high power. As used herein, the term rotating electrical equipment refers to electrical equipment having a rotating part that converts electrical energy into mechanical energy or vice versa. Thus, rotating electrical equipment can be either a motor or a generator.

【0002】[0002]

【背景技術】[Background Art]

現在知られている回転電気機器の大部分は、円筒形の中空部を有するステータ
の中で回転する円筒形のロータを有する。大きなトルクを得るためには、ロータ
の直径を大きくし、加速度を大きくするには直径が小さくて軸長の長いロータを
使用する。回転速度とロータの外側部材の材料強度が一般にロータの外形を決定
する要因になる。ステータの形状が円筒状である第1の理由は、そのほうが製造
がはるかに容易なためである。ロータが回転する事実はステータの内部において
回転対称形状が許容されることを意味するに過ぎない。同様に、ステータに収容
されて唯一外部と接触する軸を有している必要がある。ステータの内部とその中
に収容される円筒との空隙は、エアギャップである。
Most currently known rotating electrical machines have a cylindrical rotor that rotates within a stator having a cylindrical hollow. In order to obtain a large torque, the diameter of the rotor is increased, and in order to increase the acceleration, a rotor having a small diameter and a long shaft is used. The rotational speed and the material strength of the outer member of the rotor are generally factors that determine the outer shape of the rotor. The first reason for the cylindrical shape of the stator is that it is much easier to manufacture. The fact that the rotor rotates only means that a rotationally symmetric shape is allowed inside the stator. Similarly, it must have a shaft that is housed in the stator and only contacts the outside. The air gap between the interior of the stator and the cylinder contained therein is the air gap.

【0003】 通常の回転電気機器の形状は歴史的な理由によって決まっているものである。
ロータとステータは通常別々に製造される。2つの部分を後に組み合わせて均等
なエアギャップを確保するには、使用できる形状は2種類しかない:円筒または
円錐である。円錐状の設計は円柱状の設計に比較して数々の不利益があり、商業
的な意味の製品としてはブレーキモータが存在するだけである。現在最も一般的
に使用されているタイプの回転電気機器は従って円筒状のものである。現在の巻
き線技術によれば、コイル巻き線がステータまたはロータのスロットに設置され
ることになる。高電圧用のモータを製造する際は、コイルをまず固定部材に巻回
し、その上に絶縁体を設ける。その後に、コイルに対して、気泡の排出と絶縁体
の硬化のためにしばしばオートクレーブ処理を行う。このようにして「完成」し
たコイルをスロットに押し込み、楔によって固定する。最終的に、コイルの端部
を相互に結線して巻き線が完成する。
[0003] The shape of ordinary rotating electrical equipment is determined for historical reasons.
The rotor and the stator are usually manufactured separately. To subsequently combine the two parts to ensure a uniform air gap, there are only two shapes available: cylinders or cones. The conical design has a number of disadvantages compared to the cylindrical design, and the only commercial product is the brake motor. The most commonly used type of rotating electrical equipment at present is thus cylindrical. With current winding technology, coil windings will be installed in slots in the stator or rotor. When manufacturing a motor for high voltage, a coil is first wound around a fixed member, and an insulator is provided thereon. Thereafter, the coil is often autoclaved to discharge air bubbles and cure the insulator. The coil thus "completed" is pushed into the slot and secured with a wedge. Finally, the ends of the coils are connected to each other to complete the winding.

【0004】 大型の回転電気機器の確立された製造技術によれば、ステータのコアとしばし
ば同様にロータのコアは積層鋼板で構成されている。磁気的な意味で方向付けら
れる積層板は渦流による損失を低減するために軸方向に重ね合わせられている。
そのような回転電気機器のためにステータを積層することはエッジでステータを
重ね合わせることを意味する。各層は打ち抜いた金属シートから構成されており
、円筒状の一部をなし中空円筒の軸方向の層を構成する。シートは、ステータが
完成したときには巻き線を収容するためのスロットとなるうち抜き部を有する。
スロットとスロットの間には、ステータの内表面を構成する、尖頭を有する櫛歯
が形成される。
[0004] According to established manufacturing techniques for large rotating electrical machines, the rotor core, as well as the stator core, are often constructed of laminated steel plates. Laminates oriented in a magnetic sense are axially superposed to reduce eddy current losses.
Stacking stators for such rotating electrical equipment means overlapping the stators at the edges. Each layer is composed of a stamped metal sheet and forms a part of a cylindrical shape and constitutes an axial layer of a hollow cylinder. The seat has a punched-out portion that becomes a slot for accommodating the winding when the stator is completed.
Between the slots are formed comb teeth having a pointed point, which constitute the inner surface of the stator.

【0005】 しかし、マックスウエルの式を評価すれば、ロータとステータの形状を円筒状
でなくすることによって誘導力を一層有効に利用することができることがわかる
。ロータの短い端部の先端が丸められており、ステータがロータの丸められた部
分に覆い被さっている構造によって効率が一層高い回転電気機器が得られる。上
述の記載によれば、これは全く新しいアプローチであり、完全に新たな回転電気
機器の製造方法にかかるものであることが理解される。
However, when the Maxwell's equation is evaluated, it is understood that the induction force can be more effectively used by making the rotor and the stator non-cylindrical. A more efficient rotary electric machine is obtained by the structure in which the short end of the rotor is rounded and the stator covers the rounded portion of the rotor. According to the above description, it is understood that this is a completely new approach and involves a completely new method of manufacturing rotary electric equipment.

【0006】 専門書及びいくつかの特許文献には、いわゆる「球体モータ」と称するものが
記載されている。この表現は、それがモータに関するものであり、ロータが球状
でシャフトの周りに回転するものであることを示唆するものである。しかし、1
つの点の周りに3次元的な動きを必要とするのは工業用ロボットの駆動装置であ
る。そのような装置の一例が米国特許第5410232号に記載されている。そ
こに示された装置では、ロータに固定された軸は基本的に回転軸ではなく、制御
の下で異なる方向を「指し示す」ために動くものである。この種の装置の他の例
は、米国特許第5413010号に記載されたものである。そこに開示されたモ
ータの役目は基本的に回転するためでは無く、操作アームを種々の方向へ向かせ
るための装置である。例示されたものの中には、したがって、1自由度のロータ
を回転させる回転電気機器に関するものは無く、制御の下で共通の点の周りにシ
ャフトを回転させるモータについて記述したものである。
[0006] In specialized books and some patent documents, what is called a so-called "spherical motor" is described. This expression implies that it is about a motor and that the rotor is spherical and rotates around a shaft. However, 1
It is the drive of an industrial robot that requires three-dimensional movement around one point. One example of such a device is described in U.S. Pat. No. 5,410,232. In the device shown there, the axis fixed to the rotor is not essentially a rotating axis, but rather moves to "point" in different directions under control. Another example of this type of device is that described in U.S. Pat. No. 5,413,010. The role of the motor disclosed therein is not for rotating basically, but for a device for turning the operating arm in various directions. None of the examples are, therefore, related to rotating electrical equipment for rotating a rotor with one degree of freedom, but to a motor for rotating a shaft around a common point under control.

【0007】 いわゆる「球体モータ」の他の例は、米国特許第4739241号と米国特許
第4661737号とに記載されている。これらの公報では、懸架装置に固定さ
れた回転軸を有する、それ自体は既に知られているモータが開示されている。懸
架装置によって、回転軸が一定の制御の下で中心の周りに種々の方向に向くこと
が可能になる。
[0007] Other examples of so-called "spherical motors" are described in US Patent Nos. 4,739,241 and 4,661,737. These publications disclose motors which are known per se, having a rotating shaft fixed to the suspension. The suspension allows the axis of rotation to be oriented in various directions around the center under certain control.

【0008】 ロータの形状が円筒状で無い回転モータの例はポンプモータである。この適用
例では、モータはしばしば球状である。球の半分は、その部分を流れる液体に運
動エネルギーを付与するインペラを収容している。他の半分は、同様に半球状の
ステータから磁力を受けて回転するロータである。ロータとステータの磁界はバ
ランスが取れておらず、軸方向のベアリングに望ましくない軸力を印加すること
になる。通常は、その種のポンプモータは、静的なシャフトの周りを回転するこ
とは無く、ロータはボールによってジャーナル支持されており、そのことによっ
てシールが必要なシャフトベアリングを排除することができ、ロータは中心の周
りにある程度首を振ることができる。この種のポンプモータの例は例えば米国特
許4580335号や米国特許4352646号に記載されている。
[0008] An example of a rotary motor whose rotor is not cylindrical is a pump motor. In this application, the motor is often spherical. One half of the sphere contains an impeller that imparts kinetic energy to the liquid flowing through it. The other half is a rotor that also rotates by receiving magnetic force from a hemispherical stator. The magnetic fields of the rotor and stator are unbalanced and will apply an undesired axial force to the axial bearing. Normally, such pump motors do not rotate around a static shaft, and the rotor is journaled by a ball, which can eliminate shaft bearings that require sealing and reduce Can shake her head around the center to some extent. Examples of this type of pump motor are described, for example, in U.S. Pat. Nos. 4,580,335 and 4,352,646.

【0009】 球体から切り出した厚さの厚い部分によって構成されたロータを有する回転電
気機器は、E. R. Laithwaiteによる「球体モータの設計」、Electrical Times
、1960年6月9日に開示されている。当該文献で議論されているモータは、
均一な厚さのエアギャップがロータの周囲に設けられている。ステータは放射方
向の板部材の集合であって、ステータの巻き線を収容するための打ち抜かれたポ
ケットを有する。ステータは、ロータのシャフトを直角に横切る軸の周りに回転
可能で、ステータの一部はロータの外側のほうに曲げられている。ステータの巻
き線は前記の軸を横切る平面に対して角度を有する。ステータを回転させると、
電磁誘導力が減少し、ロータとステータの巻き線が互いに角度を有するようにな
る。ここに示されている装置の目的は、ステータを回転させることによって速度
とトルクを制御することである。
A rotating electric device having a rotor constituted by a thick portion cut out from a sphere is described in “Design of a Spherical Motor” by ER Laithwaite, “Electrical Times”.
, On June 9, 1960. The motor discussed in that document is
An air gap of uniform thickness is provided around the rotor. The stator is a collection of radial plate members having punched pockets for receiving stator windings. The stator is rotatable about an axis perpendicular to the shaft of the rotor, with a portion of the stator bent outwardly of the rotor. The windings of the stator are at an angle to a plane transverse to said axis. When you rotate the stator,
The electromagnetic induction force is reduced, and the windings of the rotor and the stator become angled with each other. The purpose of the device shown here is to control speed and torque by rotating the stator.

【0010】 米国特許第5204570号には、円筒状でないロータを有する回転電気機器
が開示されている。その装置の目的は、全体の容積を小さくすることが第一の要
求である条件の下で、小型のモータを製造することである。その装置の用途とし
て、ファン、ディスクやテープレコーダ用の駆動モータとして使用することが記
載されている。説明によれば、小型のものであっても、モータは安価で驚くほど
に効率が良い。当該装置は、1つまたは複数の永久磁石を有する回転楕円体のロ
ータを具備する。ステータは、モータシャフトと軸が交差する、らせん状に巻回
したコイルを有する。コイルには鉄心が無く若干曲面状である。当該公報には、
重量の観点から、ステータに空心コイルを使用するのが好ましいと記載されてい
る。積層鉄心は、高価な器具のために高価であるだけでなく、さらに渦電流によ
る損失も伴う。
US Pat. No. 5,204,570 discloses a rotating electrical machine having a non-cylindrical rotor. The purpose of the device is to produce a small motor under conditions where reducing the overall volume is a primary requirement. It describes that the device is used as a drive motor for a fan, a disk or a tape recorder. According to the description, the motor is inexpensive and surprisingly efficient, even if it is small. The apparatus comprises a spheroidal rotor having one or more permanent magnets. The stator has a spirally wound coil whose axis intersects the motor shaft. The coil has no iron core and is slightly curved. The gazette states that
It is stated that it is preferable to use an air-core coil for the stator in terms of weight. Laminated cores are not only expensive due to expensive equipment, but also involve losses due to eddy currents.

【0011】 ステータの外側に磁界を集めるために、強磁性体材料からなるドーム状のシェ
ルをロータに接続する。このドームがロータと共に回転する事実は、渦電流によ
る損失が生じないことを意味している。しかし、実際には、このようなモータは
外壁が回転することによる不利益を伴うものである。
To collect a magnetic field outside the stator, a dome-shaped shell made of a ferromagnetic material is connected to the rotor. The fact that the dome rotates with the rotor means that no eddy current losses occur. However, in practice, such motors have the disadvantage of rotating the outer wall.

【0012】 少なくとも出力が大きい場合には、ステータ巻き線は大きな熱を発生させるの
で冷却が必要になる。空心コイルの場合は、周囲の空気によってしか熱を除去す
ることができない。効率よく冷却するには、冷たい空気が永久にコイルの周囲を
回るように周囲の空気を循環させなければならない。この点に関しては、外側の
ドームが、周囲の空気循環の障害になる。従って、冷却効率が極めて悪くなり、
巻き線の絶縁材料が溶けて短絡の危険性を生じる。効率的な冷却のためには、通
常、巻線と熱的な接触を行って冷却材によってその熱を有効に除去するような熱
媒体が必要である。金属はそのような熱媒体の1つである。
[0012] At least when the output is large, the stator windings generate large heat and need to be cooled. In the case of air-core coils, heat can only be removed by the surrounding air. For efficient cooling, the surrounding air must be circulated so that the cool air goes around the coil permanently. In this regard, the outer dome obstructs the surrounding air circulation. Therefore, the cooling efficiency becomes extremely poor,
The insulation material of the windings melts, creating the danger of a short circuit. Efficient cooling usually requires a heating medium that makes thermal contact with the windings to effectively remove the heat by the coolant. Metal is one such heat carrier.

【0013】[0013]

【発明の要旨】[Summary of the Invention]

本発明の目的は、従来の方法よりも、より有効な方法によってロータとステー
タの間の電磁誘導力を使用する回転電気機器の製造を提案することである。モー
タあるいは発電機である回転電気機器は、コスト効率が良く広い出力範囲に対し
て高電圧及び低電圧の機器を製造することができる。同じ出力の従来装置と比較
して、本発明に基づく装置は、ステータとロータコアとさらに巻き線材料を大幅
に節約することができる。本発明に基づく装置は、同じ大きさの従来装置に比較
してはるかに効率よく製造することができる。本発明に基づく装置は、装置内で
発生する熱を極めて効率的に除去することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to propose the production of a rotating electrical machine using electromagnetic induction between a rotor and a stator in a more effective way than in the prior art. Rotary electrical equipment, such as motors or generators, are cost effective and can produce high and low voltage equipment over a wide output range. Compared with a conventional device of the same output, the device according to the invention can save a great deal on the stator and rotor core and also on the winding material. The device according to the invention can be manufactured much more efficiently than a conventional device of the same size. The device according to the invention can remove heat generated in the device very efficiently.

【0014】 本回転電気機器は、低出力と同様に高出力用のものを製造することができる。
本装置が対象とする用途には、36kVあるいはそれ以上の電圧の高圧ネットワ
ークに直接接続される水力またはターボ発電機用の高圧領域での使用が含まれる
。この種の適用においては、装置は10kW以上の出力用に製造される。同様に
電力網に接続すべき装置を製造することも可能である。低圧用のものとしては、
本発明にかかる電力節約装置をモータまたは発電機として使用する多くの用途が
考えられる。従って、本発明にかかる装置を内燃機関によって駆動する移動発電
機として使用することができる。本発明にかかる装置は、移動搬送装置の駆動源
として使用することもできる。ここでの移動搬送は広い意味で理解する必要があ
る。移動搬送という場合は、路面や線路を移動する陸上車両や、空中や水中を移
動する装置が含まれる。本発明に基づく低電力用途に含まれる他の用途は、例え
ば冷蔵庫やフリーザ、電気掃除機、料理用機器等の家庭電化製品における動力源
である。
The rotary electric machine can be manufactured for high output as well as for low output.
Applications targeted by the device include use in high pressure areas for hydro or turbo generators that are directly connected to a high voltage network of 36 kV or higher. In this type of application, the device is manufactured for an output of 10 kW or more. Similarly, it is possible to manufacture devices to be connected to the power grid. For low pressure,
Many applications are envisaged for using the power saving device according to the invention as a motor or a generator. Thus, the device according to the invention can be used as a mobile generator driven by an internal combustion engine. The device according to the present invention can also be used as a drive source for a mobile transport device. Moving and transporting here needs to be understood in a broad sense. The term “mobile conveyance” includes a land vehicle moving on a road surface or a track, and a device moving in the air or underwater. Other applications included in the low power applications according to the present invention are power sources in home appliances such as refrigerators, freezers, vacuum cleaners, cooking appliances and the like.

【0015】 上記のそれぞれの目的は、独立の請求項1、17及び19の特徴部分に記載さ
れた特徴を有する回転電気機器と、独立の請求項12と16の特徴部分に記載さ
れた特徴を有する方法とによって達成される。従属請求項の特徴部分には、好ま
しい実施態様が記述されている。
[0015] Each of the above objects is achieved by a rotating electric machine having the features described in the independent claims 1, 17 and 19 and the features described in the independent claims 12 and 16. And a method having the above. The features of the dependent claims describe preferred embodiments.

【0016】 明細書の以下の部分においてモータ、発電機あるいは装置と称する回転電気機
器は、磁化可能な材料からなり、その内面の少なくとも一部はカップ状である回
転対称形のコアを有するステータを具備する。磁化可能な材料とは、1より大き
い相対透磁率を有する材料を意味する。ステータの内壁面は、従って、曲線を回
転させた形状の中空を有する。曲線の変化率は連続的で、変化率は少なくとも端
部ではゼロでない。同様に、ロータは円筒形では無くステータの内壁面と相似形
状を有して、ロータとステータとの間にほぼ一定のエアギャップが形成されるも
のであっても良い。本発明にかかる装置においては、磁界がロータの中心に向け
て三次元的に広がっていることが肝要である。そのような動的磁界はステータの
巻き線をほぼ直角に横切りロータを取り巻くか、少なくともロータの一部をカッ
プ形状で取り囲む。
In the following part of the description, a rotating electrical machine, referred to as a motor, a generator or a device, comprises a stator having a rotationally symmetrical core made of a magnetizable material, at least part of its inner surface being cup-shaped. Have. By magnetizable material is meant a material having a relative permeability greater than one. The inner wall surface of the stator therefore has a hollow with a curved shape. The rate of change of the curve is continuous and the rate of change is non-zero at least at the ends. Similarly, the rotor may not have a cylindrical shape but have a shape similar to the inner wall surface of the stator, and a substantially constant air gap may be formed between the rotor and the stator. In the apparatus according to the present invention, it is essential that the magnetic field spreads three-dimensionally toward the center of the rotor. Such a dynamic magnetic field traverses the windings of the stator approximately at right angles and surrounds the rotor, or at least partially surrounds the rotor in a cup shape.

【0017】 従来の円筒形状のモータの動的磁界が楔状であったのに対して、本発明に基づ
くモータの磁界は円錐またはピラミッド状である。カップ状の磁界がステータと
ロータの電磁誘導力を増幅する。本発明に基づく磁界は、ロータの軸と平行な成
分を有してロータの中心を指している磁力線ベクトルによって表現することがで
きる。磁界のバランスが取れているときは、軸方向の成分の合計はゼロである。
最も効率の良い実施例は、球状の内壁面を有するステータと、その中で回転する
球状のロータを具備する装置であると思われる。しかし、装置のシャフト近傍に
ステータの巻き線を巻くことが困難なので、球以外の回転形状がより好ましいこ
とが示唆されている。
While the dynamic field of a conventional cylindrical motor is wedge-shaped, the field of the motor according to the invention is conical or pyramid-shaped. The cup-shaped magnetic field amplifies the electromagnetic induction force of the stator and the rotor. A magnetic field according to the present invention can be represented by a field line vector having a component parallel to the axis of the rotor and pointing to the center of the rotor. When the magnetic fields are balanced, the sum of the axial components is zero.
The most efficient embodiment would be an apparatus with a stator having a spherical inner wall and a spherical rotor rotating therein. However, since it is difficult to wind the winding of the stator near the shaft of the device, it has been suggested that a rotating shape other than a sphere is more preferable.

【0018】 ロータとステータ共に対象となる形状はいわゆる回転楕円である。回転楕円と
は、楕円を対称軸の周りに回転させて得られる形状である。したがって、この形
状は、扁平で平坦な形状も、長球状の細長い形状も採ることができる。楕円には
円が含まれるので、回転楕円には球が含まれる。共通の回転形状は、しかし、必
ずしも回転楕円に限定されるわけではなく、他の多くの回転形状をとることも可
能である。本発明には、両端に回転楕円の半分を付加した円筒も含まれる。適用
例によっては、ステータの巻き線の現実的な側面から形状が決定される。
The target shape of both the rotor and the stator is a so-called spheroid. A spheroid is a shape obtained by rotating an ellipse around an axis of symmetry. Therefore, this shape can take both a flat and flat shape and an elongated shape of an elongated sphere. Since the ellipse includes a circle, the spheroid includes a sphere. The common rotation shape, however, is not necessarily limited to a spheroid, and many other rotation shapes are possible. The present invention also includes a cylinder having a spheroid added to both ends. In some applications, the shape is determined from practical aspects of the stator windings.

【0019】 本発明にかかる装置には、ロータ及びステータともに種々の異なる形の巻き線
を設けることが可能である。本発明では従来の装置で使用されている巻き線方式
を使用することもできる。ロータにはスクアラルケージ(squirrel cage)型のま
き線を使用することができ、ステータとロータはともにラップ巻き線(lap wind
ing)と波型巻き線(wave winding)を使用することができる。装置は電力網に
接続するための巻き線が施されていても良い。これは、特に交流電流の場合に、
従来の装置に使用されているように単一位相または複数位相用の巻き線を施すこ
とを含む。上記の意味において従来の装置とは、円筒状のロータと円筒状の内壁
面を有するステータを有する装置を意味する。
The device according to the invention can be provided with windings of various different shapes on both the rotor and the stator. In the present invention, the winding method used in the conventional device can be used. A squirrel cage type winding wire can be used for the rotor, and the stator and the rotor are both wrapped (lap wind).
ing) and wave windings can be used. The device may be provided with windings for connection to a power grid. This is especially true for alternating currents.
This involves applying single phase or multiple phase windings as used in conventional devices. In the above sense, the conventional device means a device having a cylindrical rotor and a stator having a cylindrical inner wall surface.

【0020】 従来型の装置と同様に、本発明にかかる装置のロータおよび/またはステータ
にも巻き線を収容するためのスロットが形成される。従来の装置では、巻き線用
のスロットが直線状であることは当然であった。本発明にかかる装置の場合には
、スロットは曲線状で、従って、通常の巻き線技術をそのまま適用することはで
きない。巻き線は従って、まず固定対象に巻回して成形し、次にスロットに挿入
することは適当でない。本発明にかかる装置の場合は、巻き線は「実機に対して
」巻回さなければならない。このために、巻き線はケーブルであることが好まし
い。ケーブルとは、柔軟性のある絶縁を有する電気導体であって場合によっては
複数の導体のより線を有するものを意味する。
As in the conventional device, the rotor and / or the stator of the device according to the invention are provided with slots for receiving windings. In the conventional device, it is natural that the winding slot is straight. In the case of the device according to the invention, the slots are curved, so that the usual winding techniques cannot be applied directly. It is therefore not appropriate to first form the winding by winding it around the object to be fixed and then insert it into the slot. In the case of the device according to the invention, the winding must be wound "with respect to the actual machine". For this purpose, the winding is preferably a cable. By cable is meant an electrical conductor with flexible insulation, possibly with multiple conductor strands.

【0021】 高圧送電網に直接接続するためには、本発明にかかる装置は巻き線として高電
圧用のケーブルを用いる。こうすることで10MW以上の電力を得ることができ
る。そのようなケーブルは、通常細線の束に分割されることもある半導体の均等
な層を導体の周囲に有している。半導体層は、フラッシュオーバーを起こすよう
な電界集中が発生しないように電界を分散させるためのものである。この種のケ
ーブルはさらに絶縁層の周囲に半導体層を有し、電界をケーブル内部に封じ込め
る。通常は、外部の半導体層は接地されている。高電圧に使用するのに適当なケ
ーブルと巻き線方法が国際出願WO97/45919に記載されている。
To connect directly to the high-voltage grid, the device according to the invention uses high-voltage cables as windings. By doing so, power of 10 MW or more can be obtained. Such cables usually have a uniform layer of semiconductor around the conductor, which may be divided into bundles of fine wires. The semiconductor layer is for dispersing the electric field so that the electric field concentration that causes flashover does not occur. This type of cable further has a semiconductor layer around the insulating layer to confine the electric field inside the cable. Normally, the external semiconductor layer is grounded. Suitable cables and winding methods for use at high voltages are described in International Application WO 97/45919.

【0022】 円筒状のステータの中で回転する円筒状のロータを有する従来の装置の場合は
、端部の壁面は有効でない表面である。そこでは有効な磁界が発生せず、代わり
に有効性を損なう漏洩が生じる。従来の巻き線技術によってコイルを接続するに
はステータの端部の部材に大きな体積が必要になる。コイル端部が空間を要求す
るということは、ロータシャフトのためのベアリングをロータの中央部から離れ
た位置に設けなければならないことを意味する。これはロータのバランスが崩れ
るリスクが大きくなることを意味し、ベアリングのサイズを大きくする必要を生
じる。つまり、従来の装置の端部壁が効率を下げ、かつ装置全体の体積の効率的
な利用を妨げていることがわかる。ロータの端部壁に丸みをもたせ、ステータを
カップ状にすることは効果があると考えられる。このように、ロータ全体を集中
磁界によって取り囲むことによって装置の効率を向上させることができる。
In the case of a conventional device having a cylindrical rotor rotating in a cylindrical stator, the end walls are ineffective surfaces. There is no effective magnetic field generated, but instead leakage that impairs effectiveness. Connecting the coils by the conventional winding technique requires a large volume at the end of the stator. The fact that the coil ends require space means that the bearings for the rotor shaft must be provided at a distance from the center of the rotor. This means that the risk of the rotor being out of balance increases, and it is necessary to increase the size of the bearing. In other words, it can be seen that the end walls of the conventional device reduce the efficiency and hinder efficient use of the volume of the entire device. It is considered effective to make the end wall of the rotor round and make the stator cup-shaped. Thus, the efficiency of the device can be improved by surrounding the entire rotor with the concentrated magnetic field.

【0023】 本発明に基づく回転電気機器が、円筒状のロータと対応するステータを有する
従来の装置に比較して複数の利点を有することを説明する。出力は同じであるに
もかかわらず、従来の装置のロータが大きな体積を占めていたために、本発明に
基づく装置の重量は30%低減される。本発明に基づく装置が従来の装置と重量
が同じであれば、出力を50%増大させることができる。
It will be explained that the rotary electric machine according to the present invention has several advantages compared to the conventional device having a cylindrical rotor and a corresponding stator. Despite the same power, the weight of the device according to the invention is reduced by 30% due to the large volume of the rotor of the conventional device. If the device according to the invention is of the same weight as a conventional device, the output can be increased by 50%.

【0024】 導体のループが時間と共に変化する磁束を取り囲むなら、ループ内に電圧つま
り起電力が発生する。誘導電圧は、ループの巻き数と磁束の時間変化率との積で
ある。磁束は磁界と、例えばステータの巻き線に取り囲まれた領域の面積の積に
依存する。磁界は材料に依存するので、面積のみが可変であることがわかる。条
件に従って面積を最適化する場合には、ループの回転によって一定の体積が形成
されるので、円あるいは球の面積を得ることができる。このことは、ロータは球
状でステータの内表面は球状で無ければならないことを示唆している。
If a conductor loop surrounds a time-varying magnetic flux, a voltage or electromotive force is generated in the loop. The induced voltage is the product of the number of turns in the loop and the rate of change of magnetic flux over time. The magnetic flux depends on the product of the magnetic field and, for example, the area of the region surrounded by the windings of the stator. Since the magnetic field depends on the material, it can be seen that only the area is variable. When the area is optimized according to the conditions, a constant volume is formed by the rotation of the loop, so that the area of a circle or a sphere can be obtained. This implies that the rotor must be spherical and the inner surface of the stator must be spherical.

【0025】 従来の装置に関しては、コイルの端部が問題となっていた。本発明による装置
では、実質的にはコイルの端部は存在しない。従って、装置の端部に起因する損
失は、従来の装置における端部損失に比較して格段に小さい。
With conventional devices, the end of the coil has been a problem. In the device according to the invention, virtually no ends of the coil are present. Therefore, the losses due to the edges of the device are much smaller than the edge losses in conventional devices.

【0026】[0026]

【好ましい実施例の説明】DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

好ましい実施例と添付の図面を参照しながら、本発明についてより詳細に説明
する。
The present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments and the accompanying drawings.

【0027】 図1に示す回転電気機器はロータ1とステータ2を具備する。ロータはステー
タに対して1つの回転自由度を有する。ステータは例えば、ロータを取り囲むコ
アに対して磁気的に方向付けられた積層板から構成される。ステータは複数の櫛
歯3と同じ数のステータスロット4を有する。複数の導体より線を有しても良い
複数の絶縁された導体5がステータスロットの中に収容される。図に示した例で
は、ケーブルを巻きまわしてあり、図示した装置は高電圧用のものである。導体
は全体として1つ以上の主巻き線を有する。放射方向の最も離れた位置には、複
数の小さくかつ絶縁された導体6が設けられており、図示した例ではこれが複数
の電圧に接続される、いわゆる多電圧装置の追加パワーまたは追加電圧のための
巻き線である。
The electric rotating machine shown in FIG. 1 includes a rotor 1 and a stator 2. The rotor has one rotational degree of freedom with respect to the stator. The stator consists, for example, of a laminate that is magnetically oriented with respect to the core surrounding the rotor. The stator has the same number of status lots 4 as the plurality of comb teeth 3. A plurality of insulated conductors 5, which may have a plurality of conductor strands, are housed in the status lot. In the example shown in the figure, the cable is wound, and the device shown is for high voltage. The conductor has one or more main windings as a whole. At the furthest point in the radial direction, a plurality of small and insulated conductors 6 are provided, which in the example shown are connected to a plurality of voltages, for the additional power or voltage of a so-called multi-voltage device. It is a winding of.

【0028】 図2は、本発明による回転電気機器の基本構成を示す図である。ロータ1はロ
ータシャフト7に固定されており、その周りを回転する。ロータはステータ2に
取り囲まれており、ステータは例えば磁気的に方向付けられてもよい鉄のような
帯磁性の材料からなる。ステータは、ロータ1を取り囲む内部の空隙9を有して
おり、その表面がステータの内表面に相当する。図に示した例では、空隙は球状
である。ステータの外側は回転楕円体状である。図に示した例では、表面はロー
タの軸と同一の対称軸である短軸のまわりに楕円を回転させた回転楕円体の形状
である。しかし、ステータの外形は、任意の形状を取ることができる。ロータは
回転中実形状で、図に示した例では、回転楕円の形状である。図に示した例では
、ステータとロータが共に回転形状でありその軸は重なっている。しかし、回転
軸は互いに交差する位置関係であっても良い。
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a rotating electric device according to the present invention. The rotor 1 is fixed to a rotor shaft 7 and rotates around it. The rotor is surrounded by a stator 2, which is made of a magnetic material, for example iron, which may be magnetically oriented. The stator has an internal gap 9 surrounding the rotor 1, and the surface thereof corresponds to the inner surface of the stator. In the example shown in the figure, the gap is spherical. The outside of the stator is spheroidal. In the example shown, the surface is in the form of a spheroid with the ellipse rotated about a minor axis, which is the same axis of symmetry as the axis of the rotor. However, the outer shape of the stator can take any shape. The rotor has a solid shape during rotation, and in the example shown in the figure, has a spheroidal shape. In the example shown in the figure, both the stator and the rotor have a rotating shape, and their axes overlap. However, the rotation axes may have a positional relationship intersecting with each other.

【0029】 図にはステータコアを貫通する4つのステータ巻き線8が示されている。3つ
の巻き線はロータ側の端部でステータコアから出ているが、1つはステータの中
に収容されている。ステータの巻き線はステータコアのスロットに編みこまれて
いる。ロータの軸に垂直な平面で切ったステータの断面を比較すると、ロータ軸
の中央部の垂直平面で直径が最大になることがわかる。断面の直径はステータの
端部に近づくに従って小さくなる。図に示した例では、ステータの断面積もまた
端部に行くにしたがって小さくなる。しかし、断面を通じて巻き線の面積は一定
であり、従ってコア面積の比率は端部に近づくに従って小さくなる。従って、中
央の垂直平面からある距離だけ離れた位置で、巻き線の間のコアの面積がなくな
ることが理解される。中央垂直面からのこの距離で、巻き線は同一のスロットに
収容されるかあるいは互いにクロスするように巻かれる。対称面からさらに遠い
位置では、巻回のための領域だけが残り、従って巻き線はステータコアを離れて
空中に延びる。ロータシャフトの逆では、巻き線は前述のようにステータコアに
収容されている。巻き線技術をより詳細に説明するために、巻き線の方法は1自
由度で回転させながらボールに線を巻くことに例えられる。このことは、ロータ
の軸を横切る方向にも巻き線が巻かれることを意味する。
The figure shows four stator windings 8 penetrating the stator core. Three windings exit the stator core at the rotor end, one is housed in the stator. The stator windings are woven into slots in the stator core. Comparing the cross section of the stator taken in a plane perpendicular to the axis of the rotor, it can be seen that the diameter is greatest in the vertical plane in the center of the rotor axis. The diameter of the cross section decreases as it approaches the end of the stator. In the example shown, the cross-sectional area of the stator also decreases as it goes to the ends. However, the area of the winding is constant throughout the cross-section, so the ratio of the core area decreases as it approaches the end. Thus, it can be seen that at a distance from the central vertical plane, there is no core area between the windings. At this distance from the central vertical plane, the windings can be accommodated in the same slot or wound so as to cross each other. At a position further from the plane of symmetry, only the area for winding remains, so that the winding extends off the stator core into the air. On the opposite side of the rotor shaft, the windings are housed in the stator core as described above. To describe the winding technique in more detail, the winding method is likened to winding a wire around a ball while rotating it with one degree of freedom. This means that the winding is also wound in a direction transverse to the axis of the rotor.

【0030】 図3には、ステータから切り出したステータエレメント10を示す、ここでス
テータエレメントは中空スペースの対称軸と同一の線で交差する2つの平面部分
で定義される本体からなる。本体の外観をよりよく説明するために、例えばメロ
ンの一切れにたとえることができる。ステータエレメントは、中空9と同じであ
る内部のカップ状の表面11と膨らんだ外部の表面12(隠れている)に挟まれ
ている。軸方向には、本体は平面状の第1の側面13と同様に平面状の第2の側
面14(隠れている)に挟まれている。ステータエレメントは長軸がロータ軸と
一致している。ロータシャフトのための空間を確保するために、第1のカップ状
のチャンファー15と第2のカップ状のチャンファー16はステータエレメント
において第1の側面と第2の側面との間に設けられている。図にはさらに本体に
組み込まれている部分17の等高線が記載されているが、この部分については図
4を参照して詳細に述べる。
FIG. 3 shows a stator element 10 cut from a stator, wherein the stator element consists of a body defined by two plane parts which intersect at the same line with the axis of symmetry of the hollow space. To better describe the appearance of the body, it can be compared to, for example, a piece of melon. The stator element is sandwiched between an inner cup-shaped surface 11 which is the same as the hollow 9 and a bulging outer surface 12 (hidden). In the axial direction, the body is sandwiched between a planar second side 14 (hidden) as well as a planar first side 13. The long axis of the stator element coincides with the rotor axis. In order to ensure space for the rotor shaft, a first cup-shaped chamfer 15 and a second cup-shaped chamfer 16 are provided between the first side and the second side in the stator element. ing. The figure further shows contour lines of a part 17 incorporated in the main body, which will be described in detail with reference to FIG.

【0031】 図4は、例えば低電圧装置のステータエレメントから切り出したコアの一部分
17を示すものである。明瞭にするために、切り出された部分は図3から破線に
よって示されるように切り出されたものと仮定する。コアの当該部分は、同じ地
点で互いに交わる4つの平面によって、コアの部分が先端を切り取ったピラミッ
ドのような形状になるような輪郭を与えられている。4つの平面は切り出された
コアの部分の仮想的な表面に過ぎず、3次元の形状を示すためのものである。連
続した通路18がコアの部分を通っており、(図示しない)巻き線を収容するこ
とができる。孔の側部は開口19と連続して、当該開口が第1の櫛歯20と第2
の櫛歯21とさらにはその後背部25とを区分している。コア本体の内部は、共
にカップ状の第一の櫛歯の表面22と第2の櫛歯の表面23に到り、後背部の外
側は膨らんだエンベロープ表面24(隠れている)に到る。
FIG. 4 shows, for example, a part 17 of a core cut out of a stator element of a low-voltage device. For clarity, it is assumed that the clipped portion has been clipped from FIG. 3 as shown by the dashed line. That portion of the core is contoured by four planes that intersect at the same point such that the portion of the core is shaped like a truncated pyramid. The four planes are merely imaginary surfaces of the cut core portion, and are for showing a three-dimensional shape. A continuous passage 18 extends through the portion of the core and can accommodate a winding (not shown). The side of the hole is continuous with the opening 19, and the opening is connected to the first comb teeth 20 and the second
Is further divided into a comb tooth 21 and a back portion 25 thereafter. The interior of the core body extends to a cup-shaped first comb tooth surface 22 and a second comb tooth surface 23, both of which are cup-shaped, and the outside of the back portion extends to a bulging envelope surface 24 (hidden).

【0032】 孔18を通っているループを駆動するにはコアの部分を通して磁界を発生させ
る。櫛歯の直前に位置するロータから(図示しない)、磁界がカップ状の第1の
櫛歯の表面22に鉛直に向けられる。コアの部分では、磁界は軸方向に櫛歯に沿
って延び、次に後背部を接線方向に延び、さらにステータの外の部分を通る。磁
界がカップ状の第2の櫛歯表面に達すると、磁界は第2の櫛歯の表面から鉛直に
出てロータに向かい、そこで磁界が閉じる。
To drive the loop through hole 18, a magnetic field is generated through a portion of the core. From a rotor (not shown) located immediately before the comb teeth, a magnetic field is directed vertically to the cup-shaped first comb tooth surface 22. In the part of the core, the magnetic field extends axially along the comb teeth, then tangentially on the back, and through the outer part of the stator. When the magnetic field reaches the cup-shaped second comb tooth surface, the magnetic field exits vertically from the second comb tooth surface to the rotor, where it closes.

【0033】 磁界が貫通する磁化可能な材料の面積は各セクションで同じ大きさである。図
4に示したコア部分に対応する3次元的に曲がったステータでは、後背部の幅が
大きいことによってエッジから孔までの距離を補償している。図において破線で
示した断面はこの事実を示したものである。図面から、第1の櫛歯の表面22が
、通路18の幅が最大になる位置での第1の断面26と同じ大きさであることが
示されている。最後に、この領域が、後背部に位置して第1の櫛歯表面に対向す
る第二の断面27とも同じであることが示されている。従って3次元的な曲面は
材料が節約されることが、特にステータの後背部において材料が節約されてステ
ータを小さくすることができることが示されている。
The area of magnetizable material through which the magnetic field penetrates is the same in each section. In the three-dimensionally bent stator corresponding to the core portion shown in FIG. 4, the distance from the edge to the hole is compensated by the large width of the rear portion. The section shown by the broken line in the figure illustrates this fact. The figures show that the first comb tooth surface 22 is as large as the first section 26 at the location where the width of the passage 18 is maximized. Finally, it is shown that this area is also the same as the second section 27 located at the back and facing the first comb tooth surface. Accordingly, it has been shown that a three-dimensional curved surface saves material, and in particular, saves material in the rear part of the stator and can reduce the size of the stator.

【0034】 前記の装置のロータは多くの異なる形状を取ることができる。図5は、装置で
使用されるロータの例を3つ示したものである。図5aは、ボール状のロータを
、図5cは回転楕円状のロータを示す。図示した例では、回転楕円体は縦長つま
り細長い形状である。図5bは、中央部が円筒状で長端部が半回転楕円状の組み
合わせ形状を示したものである。
The rotor of the device described above can take many different forms. FIG. 5 shows three examples of the rotor used in the apparatus. FIG. 5a shows a ball-shaped rotor, and FIG. 5c shows a spheroidal rotor. In the illustrated example, the spheroid is vertically long, that is, elongated. FIG. 5b shows a combined shape in which the central portion is cylindrical and the long end is semi-spheroidal.

【0035】 装置で発生した熱を取り除くために、冷却材のための冷却チャネル(図示しな
い)をステータコアに設けることができる。図に示した装置は複数の撚り線を有
する高圧用ケーブルを巻いたものである。この種のケーブルは完全に絶縁されて
おり、従って絶縁体の内側に完全な電圧ポテンシャルを包含している。ステータ
が設置されているので、この構成は例えば装置を冷却するときには利点となる。
このように、冷却材もまた接地電位に維持される。絶縁ケーブルの他の大きな利
点は、互いに自由に交差するように巻き線を巻くことができ、装置の端部におい
て互いが接触するように巻くことも可能な点である。
A cooling channel (not shown) for coolant may be provided in the stator core to remove heat generated by the device. The device shown in the figure is obtained by winding a high-voltage cable having a plurality of stranded wires. This type of cable is completely insulated and thus contains a complete voltage potential inside the insulator. This arrangement is advantageous, for example, when cooling the device, since a stator is provided.
In this way, the coolant is also maintained at ground potential. Another great advantage of the insulated cable is that the windings can be wound freely to intersect each other and can also be wound so that they touch each other at the end of the device.

【0036】 本発明は、図示した実施例に限定されるわけではない。ロータとステータの形
状は非常に広い範囲で変化させることができる。これらの共通点は、ステータが
ロータを、3次元的な磁界がロータを取り囲むようにカップ状に取り巻くことで
ある。さらに、本発明は巻き線がステータのスロットに収容されることも要件と
はならない。巻き線は、従っていわゆるエアギャップ巻き線であっても良い。本
発明の装置の巻き線はロータやステータのシャフトと同じ方向に巻かれても良い
。巻き線の一部は曲面状のステータに沿って自由なパターンで巻きまわすことが
でき、直線状のスロットであってもロータの軸と交差するスロットであっても良
い。また、ロータとステータのシャフトは一致する必要は無く、シャフトが交差
する構造も本発明の一部である。
The present invention is not limited to the illustrated embodiment. The shapes of the rotor and the stator can be varied in a very wide range. The common feature of these is that the stator surrounds the rotor in a cup shape so that a three-dimensional magnetic field surrounds the rotor. Furthermore, the invention does not require that the windings be accommodated in slots in the stator. The winding may thus be a so-called air gap winding. The windings of the device of the invention may be wound in the same direction as the rotor or stator shaft. A part of the winding can be wound in a free pattern along the curved stator, and may be a straight slot or a slot intersecting the axis of the rotor. Also, the rotor and stator shafts need not coincide, and the structure where the shafts intersect is also part of the present invention.

【0037】 本発明に基づくモータはロータまたはステータに永久磁石を有するものであっ
ても良い。
The motor according to the present invention may have a permanent magnet on the rotor or the stator.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に基づく回転電気機器の断面の半分を示すものである。FIG. 1 shows a half section of a rotating electrical machine according to the invention.

【図2】 本発明に基づく装置の1実施例の基本構造の軸方向に沿った断面
を示すものである。
FIG. 2 shows an axial section through the basic structure of one embodiment of the device according to the invention.

【図3】 本発明にかかる装置のステータ部材を切り開いて示したものであ
る。
FIG. 3 is a cutaway view of a stator member of the device according to the present invention.

【図4】 ステータ部材の一部を切り開いて示したものである。FIG. 4 is a cutaway view of a stator member.

【図5】 本発明に基づく回転電気機器の3つの異なるロータ形状(a、b
、c)を示す図である。
FIG. 5 shows three different rotor shapes (a, b) of a rotating electrical machine according to the invention.
, C).

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成12年12月14日(2000.12.14)[Submission date] December 14, 2000 (2000.14)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H02K 3/40 H02K 3/40 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW Fターム(参考) 5H002 AA01 AA09 AE06 AE07 5H603 AA01 AA05 AA09 BB01 BB02 BB09 BB12 CA01 CA05 CB01 CB02 CB03 CC03 CC17 CD02 CD21 CD28 CD33 CD34 CE09 5H604 AA01 AA05 AA08 BB01 BB03 BB08 CC01 CC02 CC05 CC13 PB03 5H619 AA01 AA03 AA04 AA05 BB01 BB02 BB06 PP01 PP04 PP14──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme court ゛ (Reference) // H02K 3/40 H02K 3/40 (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, I, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV , MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZWF terms (reference) CC01 CC02 CC05 CC13 PB03 5H619 AA01 AA03 AA04 AA05 BB01 BB02 BB06 PP01 PP04 PP14

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁化可能な材料からなるコアと巻き線(8)を有するステー
タ(2)と、ステータに対して回転する1自由度を有してステータ(2)との間
にエアギャップを有するロータ(1)とを具備する回転電気機器であって、ステ
ータ(2)がロータ(1)を全面的に取り囲む曲面状の中空(9)を有すること
を特徴とする回転電気機器。
An air gap is formed between a stator (2) having a core made of a magnetizable material and a winding (8) and a stator (2) having one degree of freedom to rotate with respect to the stator. A rotary electric machine comprising a rotor (1) having a curved hollow (9) entirely surrounding the rotor (1).
【請求項2】 前記中空(9)は少なくとも端部において直径が漸減する回
転体状であることを特徴とする請求項1に記載の回転電気機器。
2. The rotary electric machine according to claim 1, wherein the hollow has a shape of a rotating body whose diameter gradually decreases at least at an end.
【請求項3】 前記中空(9)は回転楕円形状であることを特徴とする請求
項1または2のいずれかに記載の回転電気機器。
3. The rotary electric machine according to claim 1, wherein the hollow has a spheroidal shape.
【請求項4】 前記中空(9)は球状であることを特徴とする請求項1また
は2のいずれかに記載の回転電気機器。
4. The rotary electric machine according to claim 1, wherein the hollow (9) is spherical.
【請求項5】 前記エアギャップの前記中空を規定する表面と直交する方向
の厚さは、ステータの端部に向けて増大することを特徴とする請求項1ないし4
のいずれかに記載の回転電気機器。
5. The air gap according to claim 1, wherein a thickness of the air gap in a direction perpendicular to a surface defining the hollow increases toward an end of the stator.
A rotary electric device according to any one of the above.
【請求項6】 前記エアギャップの前記中空を規定する表面と直交する方向
の厚さは、一定であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の回
転電気機器。
6. The rotary electric device according to claim 1, wherein a thickness of the air gap in a direction orthogonal to a surface defining the hollow is constant.
【請求項7】 前記請求項1ないし6のいずれかに記載した回転電気機器の
電力網と直結する使用方法。
7. A method for directly connecting a rotating electrical device to a power network according to claim 1.
【請求項8】 前記請求項1ないし6のいずれかに記載した回転電気機器の
36kV以上の高圧電力網と直結する使用方法。
8. A method of using the rotary electric device according to claim 1 directly connected to a high-voltage power network of 36 kV or more.
【請求項9】 前記請求項1ないし6のいずれかに記載した回転電気機器の
内燃機関で駆動される搬送装置の発電機としての使用方法。
9. A method of using the rotating electric device according to claim 1 as a generator of a transfer device driven by an internal combustion engine.
【請求項10】 前記請求項1ないし6のいずれかに記載した回転電気機器
の搬送装置の主動力源としての使用方法。
10. A method of using the transfer device for rotating electric equipment according to claim 1 as a main power source.
【請求項11】 前記請求項1ないし6のいずれかに記載した回転電気機器
の家電製品の主動力源としての使用方法。
11. A method of using the rotary electric device according to any one of claims 1 to 6 as a main power source of a home electric appliance.
【請求項12】 磁化可能な材料からなるコアと巻き線(8)を有するステ
ータ(2)と、ステータに対して回転する1自由度を有してステータ(2)との
間にエアギャップを有するロータ(1)とを具備する回転電気機器の製造方法で
あって、ステータ(2)に円弧状の中空(9)を設け、ステータによってロータ
(1)を全面的に取り囲むことを特徴とする製造方法。
12. An air gap is formed between a stator (2) having a core made of a magnetizable material and a winding (8) and a stator (2) having one degree of freedom to rotate with respect to the stator. A method for manufacturing a rotating electric machine comprising a rotor (1) having an arc-shaped hollow (9) in a stator (2), wherein the rotor (1) is entirely surrounded by the stator. Production method.
【請求項13】 中空(9)を、少なくとも端部において直径が漸減する対
称形状の回転形とすることを特徴とする請求項12に記載の方法。
13. Method according to claim 12, characterized in that the hollow (9) is of a symmetrical shape with a decreasing diameter at least at the ends.
【請求項14】 中空(9)を回転楕円形状とすることを特徴とする請求項
12に記載の方法。
14. The method according to claim 12, wherein the hollow (9) has a spheroidal shape.
【請求項15】 中空(9)を球状とすることを特徴とする請求項12に記
載の方法。
15. The method according to claim 12, wherein the hollow (9) is spherical.
【請求項16】 磁化可能な材料からなるコアと巻き線(8)を有するステ
ータ(2)と、ステータに対して回転する1自由度を有するロータ(1)とを具
備する回転電気機器の製造方法であって、ロータ(1)は回転中実形状で、ステ
ータ(2)を円弧状の中空によってロータを取り囲むように設け、次にステータ
に巻き線(8)を設けることを特徴とする製造方法。
16. Production of a rotary electric machine comprising a stator (2) having a core made of a magnetizable material and a winding (8), and a rotor (1) having one degree of freedom rotating with respect to the stator. Manufacturing, characterized in that the rotor (1) has a solid shape during rotation, the stator (2) is provided to surround the rotor by an arcuate hollow, and then the stator is provided with windings (8). Method.
【請求項17】 磁化可能な材料からなるコアと巻き線(8)を有するステ
ータ(2)と、ステータに対して回転する1自由度を有して軸の周りに回転する
ロータ(1)とを具備する回転電気機器であって、駆動する際にはバランスの取
れた3次元磁界がステータ(2)とロータ(1)の間に作用して、その磁界をあ
らわす磁力線の各ベクトルがいずれも回転軸と平行な動的成分を有することを特
徴とする回転電気機器。
17. A stator (2) having a core made of a magnetizable material and a winding (8), and a rotor (1) rotating about an axis having one degree of freedom to rotate with respect to the stator. When driven, a balanced three-dimensional magnetic field acts between the stator (2) and the rotor (1) when driven, and each vector of magnetic lines of force representing the magnetic field is A rotating electric device having a dynamic component parallel to a rotation axis.
【請求項18】 回転軸と平行な全ての動的成分の合計がゼロである請求項
18に記載の回転電気機器。
18. The rotary electric machine according to claim 18, wherein the sum of all dynamic components parallel to the rotation axis is zero.
【請求項19】 磁化可能な材料からなるコアと巻き線(8)を有するステ
ータ(2)と、ステータに対して回転する1自由度を有して回転するロータ(1
)とを具備する回転電気機器であって、ステータ(2)はロータ(1)を全ての
側面から取り囲み、かつ、巻き線(8)はケーブル(5)を有することを特徴と
する回転電気機器。
19. A stator (2) having a core made of a magnetizable material and a winding (8), and a rotor (1) rotating with one degree of freedom relative to the stator.
Wherein the stator (2) surrounds the rotor (1) from all sides and the winding (8) has a cable (5). .
【請求項20】 前記ケーブル(5)は高電圧用ケーブルであることを特徴
とする請求項17に記載の回転電気機器。
20. The electric machine according to claim 17, wherein the cable is a high-voltage cable.
JP2000571101A 1998-08-28 1999-08-30 Apparatus and method Pending JP2002526014A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9802881-4 1998-08-28
SE9802881A SE9802881D0 (en) 1998-08-28 1998-08-28 Machine and procedure for such
PCT/SE1999/001487 WO2000013292A2 (en) 1998-08-28 1999-08-30 A machine and a method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002526014A true JP2002526014A (en) 2002-08-13

Family

ID=20412384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000571101A Pending JP2002526014A (en) 1998-08-28 1999-08-30 Apparatus and method

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP1114499A2 (en)
JP (1) JP2002526014A (en)
CN (1) CN1323460A (en)
AR (1) AR021210A1 (en)
AU (1) AU5893199A (en)
CA (1) CA2342191A1 (en)
CO (1) CO5090929A1 (en)
EA (1) EA200100290A1 (en)
SE (1) SE9802881D0 (en)
UY (1) UY25684A1 (en)
WO (1) WO2000013292A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008189118A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Toyo Electric Mfg Co Ltd In-wheel motor unit
JP2014513516A (en) * 2011-05-12 2014-05-29 ▲鶴▼ ▲陳▼ Irregular electric machine

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101309039B (en) * 2007-05-14 2011-05-25 刘新广 Master-slave electricity generating ball
CN101505076B (en) * 2009-03-11 2010-12-01 哈尔滨工程大学 Underwater globular motor propeller
DE102016212925A1 (en) * 2016-07-14 2018-01-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Permanent magnet for a sensor arrangement for determining an angular position of the permanent magnet
DE102020110484A1 (en) 2020-04-17 2021-10-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Direction of rotation optimized rotor topology with asymmetrical flooded poles, electrically excited synchronous machine and motor vehicle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4620120A (en) * 1984-11-02 1986-10-28 Karsten Laing Stator having tooth lamination strips lying between circular cylinders
US5204570A (en) * 1991-09-09 1993-04-20 Gerfast Sten R Spheroidal machine
US5410232A (en) * 1992-12-18 1995-04-25 Georgia Tech Research Corporation Spherical motor and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008189118A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Toyo Electric Mfg Co Ltd In-wheel motor unit
JP2014513516A (en) * 2011-05-12 2014-05-29 ▲鶴▼ ▲陳▼ Irregular electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
SE9802881D0 (en) 1998-08-28
WO2000013292A2 (en) 2000-03-09
UY25684A1 (en) 1999-11-17
EP1114499A2 (en) 2001-07-11
AR021210A1 (en) 2002-07-03
EA200100290A1 (en) 2001-08-27
CA2342191A1 (en) 2000-03-09
CN1323460A (en) 2001-11-21
WO2000013292A3 (en) 2000-06-08
AU5893199A (en) 2000-03-21
CO5090929A1 (en) 2001-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7294948B2 (en) Rotor-stator structure for electrodynamic machines
AU643442B2 (en) Lightweight high power electromotive device
US5004944A (en) Lightweight high power electromagnetic transducer
US7884522B1 (en) Stator and rotor-stator structures for electrodynamic machines
US8816557B2 (en) Dynamoelectric device
RU2608386C2 (en) High-speed turbine
KR20180006306A (en) Stators and coils for axial-flux dynamoelectric machines
JP2005522161A (en) Electrical machine
WO1999019962A1 (en) Generators and transformers with toroidally wound stator winding
JP4782303B2 (en) Permanent magnet generator
JP2023541629A (en) Electric machines with enhanced electromagnetic interaction
EP3726711A1 (en) Brushless motor-generator
WO2007013207A1 (en) Superconducting device and axial gap type superconducting motor
JP2002526014A (en) Apparatus and method
JP3670494B2 (en) Electric machine
CN102537048A (en) Axial magnetic bearing capable of controlling radial twisting
CN118748488A (en) Brushless motor generator
EP1810391B1 (en) Rotor-stator structure for electrodynamic machines
US20220329138A1 (en) Induction generator
US6054789A (en) Cylindrical permanent magnet magic ring electric motor and generator
WO2017182912A1 (en) A generator having unlike magnetic poles radially aligned
JP2000116087A (en) No-load generator
JPS5914352A (en) Flat motor
JP2003235224A (en) Apparatus for effectively taking out electricity from permanent magnet
US20030025420A1 (en) Electron turbine