JP2006296001A - 回転電機および電磁機器 - Google Patents
回転電機および電磁機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006296001A JP2006296001A JP2005109410A JP2005109410A JP2006296001A JP 2006296001 A JP2006296001 A JP 2006296001A JP 2005109410 A JP2005109410 A JP 2005109410A JP 2005109410 A JP2005109410 A JP 2005109410A JP 2006296001 A JP2006296001 A JP 2006296001A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic pole
- core
- iron core
- pole
- 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
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/145—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having an annular armature coil
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/145—Stator cores with salient poles having an annular coil, e.g. of the claw-pole type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
- H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
【課題】回転電機として、ボビン式巻線と磁極鉄心とによって形成する直流および交流電磁石を複数個組み合わせて使われる固定子において、磁極鉄心構造、巻線構造を基本の構成として組立性を一層改善し、シンプル化し、生産性向上をはかる。
【解決手段】巻線がボビンなどの集中巻き構造の特徴を生かし、棒状の磁極鉄心を採用し、巻線のブロック(モジュール)化をはかり、組立作業性を向上した構造とする。磁極鉄心の材質は鉄の焼結材、電磁鋼板の積層鉄心、絶縁鉄粉および絶縁鉄線の単独又はこれら二つ以上の組み合わせにて構成して作成する。また、固定子の極数や機器容量の異なる鉄心に縦横に対応できるようにしている。コイルや電気絶縁材にアルミやチタンの陽極酸化皮膜を用いて、電機の飛躍的な耐熱性の向上をはかっている。
【選択図】 図1a
【解決手段】巻線がボビンなどの集中巻き構造の特徴を生かし、棒状の磁極鉄心を採用し、巻線のブロック(モジュール)化をはかり、組立作業性を向上した構造とする。磁極鉄心の材質は鉄の焼結材、電磁鋼板の積層鉄心、絶縁鉄粉および絶縁鉄線の単独又はこれら二つ以上の組み合わせにて構成して作成する。また、固定子の極数や機器容量の異なる鉄心に縦横に対応できるようにしている。コイルや電気絶縁材にアルミやチタンの陽極酸化皮膜を用いて、電機の飛躍的な耐熱性の向上をはかっている。
【選択図】 図1a
Description
この発明は、ボビン式巻線と磁極鉄心とによって形成する直流及び交流電磁石を複数個組み合わせて使われる回転電機において、小型機器のみならず大型機器までの分野への普及拡大のための回転電機お呼び電磁機器に関する。
一般的に従来の発電機や電動機の固定子に用いられている電磁結合のための巻線は分布巻きが行われている。且つ、積層した電磁鋼板に巻線挿入用に設けられているスロットに巻線を組み込み製作している。
巻線組み込み後巻線端部を接続、エンドコイルの成形や固定等非常に複雑面倒な作業で作業性が悪く、工程も長く、作業中の傷付き等による使用時絶縁破壊等の信頼性の低下、狭いスロットや巻線間の絡みや干渉、または組線作業の作業性をよくする為のスロット占積率の低下(通常50%以下)、余分なエンドコイルの延長によるコスト増、エンドコイル部の抵抗損の増加や漏洩磁束の増加等による効率低下や出力低下等をまねいていた。
また生産の機械化が難しく、それを実施した場合に設備費に多額の費用がかかっていた。また低電圧や中型・大型機器の場合巻線の徑が大きくなり一層作業性を悪くしてさらに大幅なコスト高になっていた。
巻線組み込み後巻線端部を接続、エンドコイルの成形や固定等非常に複雑面倒な作業で作業性が悪く、工程も長く、作業中の傷付き等による使用時絶縁破壊等の信頼性の低下、狭いスロットや巻線間の絡みや干渉、または組線作業の作業性をよくする為のスロット占積率の低下(通常50%以下)、余分なエンドコイルの延長によるコスト増、エンドコイル部の抵抗損の増加や漏洩磁束の増加等による効率低下や出力低下等をまねいていた。
また生産の機械化が難しく、それを実施した場合に設備費に多額の費用がかかっていた。また低電圧や中型・大型機器の場合巻線の徑が大きくなり一層作業性を悪くしてさらに大幅なコスト高になっていた。
在来の構造で極数を変更する場合巻き線を変えて行っているが、特別に鉄心の外形を大きくして対処する場合は別として、通常8極が限度となっている。
磁石式電動機や発電機の場合、出力調整、起動トルク調整及び効率アップ調整は巻き線および回転子における固定式の磁石の強さの調整が主体となっている。鉄心は一体積層が一般的で、分割方式は皆無である。
また、在来の鉄心巻線構造を超高温環境で使用される電機は周囲温度とコイルの温度上昇値を合せた温度は250度が限度である。
従来の回転電機は低速、低出力時の効率が非常に低く磁石式回転電機でも20から30%が一般的である。
この改善のために最近、発電機および電動機の固定子を例えばボビン型電磁石で構成し、回転子は例えば磁石又は電磁石及びこれらの組み合せを使用した磁極鉄心において、固定子の回転子との空隙部に面する磁極の形状を平行四辺形に形成すると共に、円周方向に、直線的または偏位することにより、固定子あるいは回転子に単独又は相方にスキュー効果等を持たせた方式の磁極構造とした特許文献1がある。
特許公開2000−324768
解決しよとする課題は、交流発電機や電動機等の固定子や回転子の巻線及び鉄心構造及びその構成等により、構造のシンプル化、複合機能電機の実現等を解決すること。交流発電機や電動機等の固定子や回転子の巻線及び鉄心構造及びその構成等により、鉄心構造・構成・材質、および巻線構造のシンプル化、少量、多種、多量生産にも対応可能な複合構造等を実現し、さらに小型から大型回転電機まで幅広く実用化を行う技術課題を解決することにある。
回転電機の固定子や回転子の巻線構造をシンプル化するため、鉄心構造・構成・材質、および巻線構造のシンプル化である。例えば巻線がボビンなどの集中巻きの構造で磁極鉄心部の磁界形成が出来る構造としてある。構造的に磁界にも電流損失が少なく、作業性を配慮した鉄心とし、その材質は鉄の焼結材、電磁鋼板の積層鉄心、鉄線および鉄粉を絶縁した鉄心を単一か複数組み合わせて構成して作成されている。
これらをより確実に具体化する構成を工夫した回転電機および電磁機器を本発明とするものである。
これらをより確実に具体化する構成を工夫した回転電機および電磁機器を本発明とするものである。
第1の発明は、回転電機として、ボビン式巻線と磁極鉄心とによって形成する直流または交流電磁石を複数個組み合わせて使われる固定子において、巻線により電磁結合される棒状磁極鉄心と、磁路形成鉄心(側壁や補助ヨーク部)と、磁極鉄心保持板と、巻線体と、各相の仕切板とからなり、磁極鉄心および磁路形成鉄心は鉄系焼結材、電磁鋼板の積層、絶縁被服鉄線、絶縁被服鉄粉のいずれか一つかこれら二つ以上を組み合わせブロック化したものとし、電磁結合される磁極鉄心は側板の孔と棒状磁極鉄心端部のエッジによる接触また勘合にて形成し、回転子に面する棒状磁極鉄心の磁極部(ポールピース部)の形状を略平行四辺形とした磁路・磁極構造を有することを特徴とする。
第2の発明は、発明1において、該磁路形成鉄心(側壁や補助ヨーク部)外周に、磁路形成鉄心Aを設け、磁路・磁極構造の軸方向や円周方向の長さを短くしたことを特徴とする。
第3の発明は、発明1において、該磁極鉄心の磁路部内周に棒状磁極鉄心を保持する磁性体や非磁性体かまたはこれらを組み合わせた円筒状のリングを設け、空隙の磁界を円滑にしてコギングをなくし、特性を改善するようにしたことを特徴とする。
第4の発明は、発明1において、該磁極鉄心の磁路部内周に全周又は一部に円弧状の磁界調整リングを鉄系焼結材、電磁鋼板又は線状の積層材にて設け空隙の磁界を円滑にして特性を改善するようにしたことを特徴とする。
第5の発明は、発明1において、回転子の外周の軸方向の一部か全長に渡って円筒状か複数の円弧状の磁界調整リングを鉄系焼結材または電磁鋼板の積層材にて設け空隙の磁界を円滑にしてコギングをなくし、特性を改善するようにしたことを特徴とする。
第6の発明は、発明1において、回転子の外周の軸方向の一部か全長に渡って円筒状の磁界調整リングを非磁性体を介して鉄系焼結材または電磁鋼板の積層材にて設け、空隙の磁界を円滑にしてコギングをなくし、特性を改善するようにしたことを特徴とする。
第7の発明は、発明4から発明6を組み合わせ、空隙の磁界をより円滑にしてコギングをなくし、特性を改善するようにしたことを特徴とする。
第8の発明は、発明1において、それを多相電機に用いる場合に、隣接する各相相互の磁極変位角度を(1〜2)*360/極数*相数(度)とし、位相調整器を用いずに最適な特性を持たせるようにし、回転電機各相の磁界の独自性を持たせたことを特徴とする。
第9の発明は、上述の回転電機において、電磁結合される磁極鉄心は棒状に形成し、回転子に面する磁極鉄心の磁極部(ポールピース部)の形状を略平行四辺形とし、該磁極部(ポールピース部)の形状を固定保持するための連通した広角度孔を持つ支持枠を設け、空隙部の磁極面を連続的に拡大して磁極鉄心を組立てるようにしたことを特徴とする。
第10の発明は、多相回転電機において、電磁結合される磁極鉄心は棒状に形成し、回転子に面する磁極鉄心の磁極部(ポールピース部)の形状を略平行四辺形とし、該磁極部(ポールピース部)の形状を隣接する相相互にはみ出し的に固定保持し回転磁界の形成を円滑にしたことを特徴とする。
第11の発明は、発明1から10において、コイル材にアルミやチタン線の表皮を陽極酸化皮膜処理又は更に架橋型耐熱シリコーン樹脂で硬質化した電線を用いたことを特徴とする。
第12の発明は、発明11において、スロット絶縁材にアルミやチタン材の表皮を陽極酸化皮膜処理を施すか、更に架橋型耐熱シリコーン樹脂で硬質化した物を用いたことを特徴とする。
第13の発明は、発明11において、コイル状の冷媒を通す貫通材を用いたことを特徴とする。
第14の発明は、発明11において、コイルと併置して冷媒を通すコイル状の貫通管を設けたことを特徴とする。
第15の発明は、発明11において、コイル材に超伝導材を用いたことを特徴とする。
第16の発明は、発明15において、回転子の磁石部のアルミやチタン皮膜の陽極酸化コイル材に換え耐熱性向上をしたり、超伝導材を用いて容量を大幅にアップ(約15倍程度)したことを特徴する。
第17の発明は、発明1から16において、電磁結合される磁極鉄心の磁路形成鉄心(側壁や補助ヨーク部)及び磁路形成鉄心を珪素鋼板と電気絶縁性を有する非磁性体にて積層構成にし、磁界の調整や高周波磁界発生時の渦電流を防止し、高性能及び高効率を可能にした磁路・磁極構造を有することを特徴とする。
第18の発明は、同期回転電機に適用し、コイルに流れる電流の位相制御を行い回転子磁極との位相を変化して出力増加や変動を制御するようにしたことを特徴とする。
第1の発明は、回転電機として、ボビン式巻線と磁極鉄心とによって形成する直流または交流電磁石を複数個組み合わせて使われる固定子において、巻線により電磁結合される棒状磁極鉄心と、磁路形成鉄心(側壁や補助ヨーク部)と、磁極鉄心保持板と、巻線体と、各相の仕切板とからなり、磁極鉄心および磁路形成鉄心は鉄系焼結材、電磁鋼板の積層、絶縁被服鉄線、絶縁被服鉄粉のいずれか一つかこれら二つ以上を組み合わせブロック化したものとし、電磁結合される磁極鉄心は側板の孔と棒状磁極鉄心端部のエッジによる接触または勘合にて形成し、回転子に面する磁極鉄心の磁極部(ポールピース部)の形状を略平行四辺形とした磁路・磁極構造を有し、ブロックごとに相対して「ロの字形」に組立て閉磁路を形成する。係る構造によって、各相のビルディングブロックを形成して、磁路・磁極構造として形成させている。この結果、電磁結合される磁極鉄心における磁力の強化の確実性、とともに、加工性、組立作業性等の生産性の強化を図ることができる。
第2の発明は、発明1において、該磁路形成鉄心(側壁や補助ヨーク部)外周に、磁路形成鉄心を設け、磁路・磁極構造の軸方向や円周方向の長さを短くできるようにし、電磁結合される磁極鉄心における磁力の強化の確実性、とともに、加工性、組立作業性等の生産性の強化を図ることができる。
第3の発明は、発明1において、該磁極鉄心の磁路部内周に棒状磁極鉄心を保持する磁性体や非磁性体かまたはこれらを組み合わせた円筒状のリングを設け、空隙の磁界を円滑にしてコギングをなくし、特性を改善することができる。
第4の発明は、発明1において、該磁極鉄心の磁路部内周に全周又は一部に円弧状の磁界調整リングを鉄系焼結材、電磁鋼板又は線状の積層材にて設け空隙の磁界を円滑にして特性を改善するようにしたことを特徴とする。
第5の発明は、発明1において、回転子の外周の軸方向の一部か全長に渡って円筒状か複数の円弧状の磁界調整リングを鉄系焼結材または電磁鋼板の積層材にて設けることにより、空隙の磁界を円滑にしてコギングをなくし、特性を改善することができる。
第6の発明は、発明1において、回転子の外周の軸方向の一部か全長に渡って円筒状の磁界調整リングを非磁性体を介して鉄系焼結材または電磁鋼板の積層材にて設けることにより、空隙の磁界を円滑にしてコギングをなくし、特性を改善することができる。
第7の発明は、発明4から発明6を組み合わせることにより、空隙の磁界をより円滑にしてコギングをなくし、特性を改善することができる。
第8の発明は、発明1において、それを多相電機に用いる場合に、隣接する各相相互の磁極変位角度を 360/極数*相数から(1〜2)*360/極数*相数(度)とし各相の磁界の独自性を持たせ、コイル端末に位相調整部を設けずに特性の最適化を図ることができる。
第9の発明は、上述の回転電機において、電磁結合される磁極鉄心は棒状に形成し、回転子に面する磁極鉄心の磁極部(ポールピース部)の形状を略平行四辺形とし、該磁極部(ポールピース部)の形状を固定保持するための連通した広角度孔を持つ支持枠を設け、空隙部の磁極面を連続的に拡大して特性を20から30%改善することができる。。
第10の発明は、多相回転電機において、電磁結合される磁極鉄心は棒状に形成し、回転子に面する磁極鉄心の磁極部(ポールピース部)の形状を略平行四辺形とし、該磁極部(ポールピース部)の形状を隣接する相相互にはみ出し的に固定保持し回転磁界の形成を円滑にし,コギングの低減と大幅な特性改善をすることができる。
第11の発明は、発明1から10において、コイル材にアルミやチタン線の表皮を陽極酸化皮膜処理単独か、架橋型耐熱シリコーン樹脂で硬質化した電線を用いることにより、コイルの耐熱性を飛躍的(200から300度)に向上できる。
第12の発明は、発明11において、スロット絶縁材にアルミやチタン材の表皮を陽極酸化皮膜処理単独か、架橋型耐熱シリコーン樹脂で硬質化した物を用いることにより、コイルの耐熱性を飛躍的(200から300度)に向上できる。
第13の発明は、発明11において、コイル状の冷媒を通す貫通材を用いて、コイルの冷却を効果的に行わせることができる。
第14の発明は、発明11において、コイルと併置して冷媒を通すコイル状の貫通管を設けることにより、コイル部の冷却を効果的に行わせることができる。
第15の発明は、発明11において、コイル材に超伝導材を用いて、コイルの電流容量を向上し、飛躍的な機器の容量アップを可能にする。
第16の発明は、発明15において、回転子の磁石部のコイル材に超伝導材を用いて、コイルの電流容量を向上して回転子の磁極の磁力の飛躍的な向上により機器の容量アップを可能にする。
第17の発明は、発明1から16において、電磁結合される磁極鉄心の磁路形成鉄心(側壁や補助ヨーク部)及び磁路形成鉄心を珪素鋼板と電気絶縁性を有する非磁性体にて積層構成にし、磁界の調整や高周波磁界発生時の渦電流を防止し、機器の高性能及び高効率化を可能にする。
第18の発明は、同期回転電機に適用した場合、コイルに流れる電流のコンデンサーやリアクターにて位相制御を行い回転子磁極との位相を変化して駆動力を変化させ、出力増加や変動を制御することを可能にする。
具体的に基本的構成として、図1aに示すように本発明の回転電機1はボビン式巻線と磁極鉄心とによって形成する直流または交流電磁石を複数個組み合わせて使われる固定子4と、磁石を複数個組み合わせて使われる回転子5と、回転軸8、エンドブラケット2、筐体3等からなる。6は軸受である。図1bは在来の回転電機11で、在来の複雑で電工作業に多くの工数を要する巻線71を施した固定子41を装着した筐体31、エンドブラケット21、回転軸81に装着された回転子51より構成されている。61は軸受である。本案のボビン巻線固定子は電工作業がシンプルで作業時間を少なくできるほか、作業中の傷がつきずらく製品の信頼性が高く、コイル材に超伝導材やアルミやチタンなどの陽極酸化皮膜を施した電線を導入可能になり、耐熱温度の向上や容量アップを可能にできるなどの数多くの特徴をもっている。
本発明のボビン式巻線を用いた固定子4の実施例1を図2a、図2bに示す。ボビン式巻線と磁極鉄心とによって形成する直流または交流電磁石を複数個組み合わせて使われる固定子4において、巻線により電磁結合される棒状磁極鉄心33と、棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34と、左右に対峙して設けた側壁磁極鉄心32と、巻線体7とから構成されている。また棒状磁極鉄心33および棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34は鉄系焼結材33a、34a珪素鋼板の積層33b、34b絶縁を施した鉄線33c、34cおよび絶縁鉄粉を固化したブロック33d、34d等により形成されている。
磁極鉄心は「一種類か二種類以上の棒状鉄心33、34と棒状鉄心間を連結する磁極の側壁部鉄心32」にてロの字形磁路が形成されている。また、37は対面の位置に来る磁路形成鉄心33、34、背面の位置に来る棒状磁路形成鉄心34(ヨーク部)の連結の機能を有するヨーク部連結鉄心である。38は棒状磁極鉄心33を空隙部で保持している磁極ホルダーで珪素鋼板か非磁性体金属で出来ている。35は巻線7と磁路形成鉄心との電気絶縁ボビンで、回転電機の耐熱性を確保する場合にアルミやチタン金属材の表面を陽極酸化皮膜(必要に応じて耐熱シリコーン樹脂にて硬質アルマイト処理を施す)を形成してもちいる。電線材も絶縁ボビン35同様の被膜絶縁処理をしたものを用いれば、巻線の耐熱性を300℃以上にすることは容易になる。
磁極鉄心は「一種類か二種類以上の棒状鉄心33、34と棒状鉄心間を連結する磁極の側壁部鉄心32」にてロの字形磁路が形成されている。また、37は対面の位置に来る磁路形成鉄心33、34、背面の位置に来る棒状磁路形成鉄心34(ヨーク部)の連結の機能を有するヨーク部連結鉄心である。38は棒状磁極鉄心33を空隙部で保持している磁極ホルダーで珪素鋼板か非磁性体金属で出来ている。35は巻線7と磁路形成鉄心との電気絶縁ボビンで、回転電機の耐熱性を確保する場合にアルミやチタン金属材の表面を陽極酸化皮膜(必要に応じて耐熱シリコーン樹脂にて硬質アルマイト処理を施す)を形成してもちいる。電線材も絶縁ボビン35同様の被膜絶縁処理をしたものを用いれば、巻線の耐熱性を300℃以上にすることは容易になる。
本発明のボビン式巻線を用いた固定子4の実施例2を図3a、図3b、図3cに示す。
図3aは3相のボビン式固定子4で、棒状磁極鉄心33と棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34の長さを各相とも1相の軸方向幅にして、各相内で磁路を完結するようにしている例で、隣接する相間の磁界の漏洩を防ぎ、構造が簡単で組み立て工数を少なくできる。
電気特性も通常の性能を実現できる。
図3bは3相のボビン式固定子4で、棒状磁極鉄心33と棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34の長さを各相とも1相の軸方向幅のもの33、34と2相分の幅のもの33a、34aとで構成し、各相の磁界の相互乗り入れを実現したもので、回転磁界のスムーズな形成に有効である。
図3cは3相のボビン式固定子4で、棒状磁極鉄心33と棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34の長さを各相とも1相の軸方向幅のもの33、34と2相分の幅のもの33a、34aのもの(図示せず)と3相に跨る幅のもの33b、34bとで構成し、各相の磁界のよりスムーズな相互乗り入れを実現したもので、回転磁界のスムーズな形成に有効でより性能向上が可能となる。発電機に用いた場合の出力電圧の増加、入力電流の低下に役立つ。
図3aは3相のボビン式固定子4で、棒状磁極鉄心33と棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34の長さを各相とも1相の軸方向幅にして、各相内で磁路を完結するようにしている例で、隣接する相間の磁界の漏洩を防ぎ、構造が簡単で組み立て工数を少なくできる。
電気特性も通常の性能を実現できる。
図3bは3相のボビン式固定子4で、棒状磁極鉄心33と棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34の長さを各相とも1相の軸方向幅のもの33、34と2相分の幅のもの33a、34aとで構成し、各相の磁界の相互乗り入れを実現したもので、回転磁界のスムーズな形成に有効である。
図3cは3相のボビン式固定子4で、棒状磁極鉄心33と棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34の長さを各相とも1相の軸方向幅のもの33、34と2相分の幅のもの33a、34aのもの(図示せず)と3相に跨る幅のもの33b、34bとで構成し、各相の磁界のよりスムーズな相互乗り入れを実現したもので、回転磁界のスムーズな形成に有効でより性能向上が可能となる。発電機に用いた場合の出力電圧の増加、入力電流の低下に役立つ。
本発明のボビン式巻線を用いた固定子4の実施例3を図4a、図4b、図4c、図4d、図4e
に示す。本実施例は磁極数の変更が容易な側壁磁極鉄心32の構造に関するもので、図4aは本実施例を採用した固定子4の断面図である。図4bは4極専用の側壁磁極鉄心32で一体構造になっている。この場合4極以外の極数には対応できない。Aは棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34を挿入する孔、Bは棒状磁極鉄心33を挿入する孔となっている。図4cは側壁磁極鉄心32を4分割にした分割鉄心32Aの構造図で、これを用いて図4d、図4eはそれぞれ4極、8極に適用した例を示している。また、外形の大きくすればさらに極数の多い機器の側壁磁極鉄心32を製造可能となる。
に示す。本実施例は磁極数の変更が容易な側壁磁極鉄心32の構造に関するもので、図4aは本実施例を採用した固定子4の断面図である。図4bは4極専用の側壁磁極鉄心32で一体構造になっている。この場合4極以外の極数には対応できない。Aは棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34を挿入する孔、Bは棒状磁極鉄心33を挿入する孔となっている。図4cは側壁磁極鉄心32を4分割にした分割鉄心32Aの構造図で、これを用いて図4d、図4eはそれぞれ4極、8極に適用した例を示している。また、外形の大きくすればさらに極数の多い機器の側壁磁極鉄心32を製造可能となる。
本発明のボビン式巻線を用いた固定子4の実施例4を図5a、図5b、図5c、図5d、図5eに示す。本実施例は磁極数の変更が容易な側壁磁極鉄心32の構造に関するもので、図5aは本実施例を採用した固定子4の断面図である。図5bは4極専用の側壁磁極鉄心32で一体構造になっている。この場合4極以外の極数には対応できない。Aは棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34を挿入する孔、Bは棒状磁極鉄心33を挿入する孔となっている。図5cは側壁磁極鉄心32を12分割にした3種類の分割鉄心32X、32Y、32Zの構造図で、これらを用いて図5d、図4eはそれぞれ2極、12極に適用した例を示している。また、外形の大きくすればさらに極数の多い機器の側壁磁極鉄心32を製造可能となる。
本発明のボビン式巻線を用いた固定子4の実施例5を図6a、図6b、図6c、図6d、図6eに示す。本実施例は棒状磁極鉄心33、34をヨーク部で保持連結するヨーク部連結鉄心37および磁極ホルダー38の構造に関するもので、図6aは本実施例を採用した固定子4の断面図である。図6bは2極から12極まで適用できるヨーク部連結鉄心37の構造図である。
Aは棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34を挿入する孔である。図6cはヨーク部連結鉄心37を4分割したヨーク部連結鉄心37Aの構造図で、材料取および量産時の工具代を安くすることが可能で製造コストを低減できる。図6d、図6eは磁極ホルダー38の構造説明図で、38Aは鉄系材を用いた磁極ホルダーで磁極の磁界強化やコギング低下に効果がある。38Bは非磁性体を用いた磁極ホルダーで空隙部の磁界の調整やコギング低下に効果がある。
Aは棒状磁路形成鉄心(補助ヨーク部)34を挿入する孔である。図6cはヨーク部連結鉄心37を4分割したヨーク部連結鉄心37Aの構造図で、材料取および量産時の工具代を安くすることが可能で製造コストを低減できる。図6d、図6eは磁極ホルダー38の構造説明図で、38Aは鉄系材を用いた磁極ホルダーで磁極の磁界強化やコギング低下に効果がある。38Bは非磁性体を用いた磁極ホルダーで空隙部の磁界の調整やコギング低下に効果がある。
本発明のボビン式巻線を用いた固定子4の実施例6を図7a、図7b、図7c、図7dに示す。本実施例はボビン式巻線7およびその電気絶縁材35に関するもので、特に巻線7に用いる電線の表面の絶縁処理および巻線と鉄心類との電気絶縁強化にアルミ線、アルミ箔、アルミ剛体やチタン線、チタン箔、チタン剛体を用いてこれらの表面を陽極酸化し、化学処理時に生じる細孔を耐熱性シリコーン樹脂で硬質処理を施して用いることにより、300℃以上の耐熱性を持たせることができる。図7cの42は巻線7の表面を上記箔を表面に捲いて処理した例を示し、図7dは巻線7のアルミ電線74に陽極酸化硬質処理被膜73を、銅生地75にアルミを表面クラッドして陽極酸化硬質処理被膜73Aを、中空のアルミ電線74に陽極酸化硬質処理被膜73Bを施したものに冷却管76を通した電線の例を示している。
中空の冷却管は超伝導線を製作する場合に有効となる。
中空の冷却管は超伝導線を製作する場合に有効となる。
本発明の活用例として、一般産業用機器、家庭用電機器、自動車・車両用機器、医療機器、風力・水力・火力等の電機器等、応用範囲は極めて広く利用されうる。
1,11:回転電機
2,21:エンドブラケット
3、31:筐体
4,41:固定子
5,51:回転子
6,61:軸受
7,71:巻線
8,81:軸
32,32A,32X,32Y,32Z:側壁磁極鉄心
33,33a,33b,33c,33d,33e,33f:棒状磁極鉄心
34,34a,34b,34c,34d,34e,34f:棒状磁路形成鉄心
35:電気絶縁ボビン
37,37A:ヨーク部連結鉄心
38,38A,38B:磁極ホルダー
39:側板
42:アルミ箔絶縁シート
73,73A,73B:陽極酸化膜
74:アルミ線
75:銅線
76:冷却管
A,B:貫通孔
2,21:エンドブラケット
3、31:筐体
4,41:固定子
5,51:回転子
6,61:軸受
7,71:巻線
8,81:軸
32,32A,32X,32Y,32Z:側壁磁極鉄心
33,33a,33b,33c,33d,33e,33f:棒状磁極鉄心
34,34a,34b,34c,34d,34e,34f:棒状磁路形成鉄心
35:電気絶縁ボビン
37,37A:ヨーク部連結鉄心
38,38A,38B:磁極ホルダー
39:側板
42:アルミ箔絶縁シート
73,73A,73B:陽極酸化膜
74:アルミ線
75:銅線
76:冷却管
A,B:貫通孔
Claims (18)
- 回転電機として、ボビン式巻線と磁極鉄心とによって形成する直流または交流電磁石を複数個組み合わせて使われる固定子において、巻線により電磁結合される棒状磁極鉄心と、磁路形成鉄心(側壁や補助ヨーク部)と、磁極鉄心保持板と、巻線体と、各相の仕切板とからなり、磁極鉄心および磁路形成鉄心は鉄系焼結材、電磁鋼板の積層、鉄線、鉄粉のブロック化したものによるものとし、電磁結合される磁極鉄心は磁路形成鉄心(側壁)の孔と棒状磁極鉄心端部のエッジにて形成し、回転子に面する棒状磁極鉄心の磁極部(ポールピース部)の形状を略平行四辺形とした磁路・磁極構造を有することを特徴とする回転電機。
- 請求項1において、該磁極形成鉄心のヨーク部外周に、円弧状の磁路形成鉄心を設け、磁路・磁極構造の軸方向や円周方向の磁路長を短くしたことを特徴とする回転電機。
- 請求項1において、該磁極鉄心の磁路部内周に棒状磁極鉄心を保持する非磁性体の円筒状のリングを設け、実質空隙長を大きくし、空隙の磁界を円滑にしてコギングをなくし、特性を改善するようにしたことを特徴とする回転電機。
- 請求項1において、該磁極鉄心の磁路部内周の全周又は一部に円弧状の磁界調整リングを鉄系焼結材、電磁鋼板又は線状の積層材にて設け空隙の磁界を円滑にして特性を改善するようにしたことを特徴とする回転電機。
- 請求項1において、回転子の外周の軸方向の一部か全長に渡って円筒状の磁界調整リングを鉄系焼結材または電磁鋼板の積層材にて設け空隙の磁界を円滑にしてコギングをなくし、特性を改善するようにしたことを特徴とする回転電機。
- 請求項1において、回転子の外周の軸方向の一部か全長に渡って円筒状の磁界調整リングを非磁性体を介して鉄系焼結材または電磁鋼板の積層材にて設け、空隙の磁界を円滑にしてコギングをなくし、特性を改善するようにしたことを特徴とする回転電機。
- 請求項3から請求項6を組み合わせ、空隙の磁界をより円滑にしてコギングをなくし、特性を改善するようにしたことを特徴とする回転電機。
- 請求項1において、それを多相電機に用いる場合に、隣接する各相相互の磁極変位角度を(1から2)*360/極数*相数(度)とし、位相調整器を用いずに最適な特性を持たせるようにしたことを特徴とする回転電機。
- 請求項1、2および8において、上述の回転電機において、電磁結合される磁極鉄心は棒状に形成し、回転子に面する磁極鉄心の磁極部(ポールピース部)の形状を略平行四辺形とし、該磁極部(ポールピース部)の形状を固定保持するための連通した広角度孔を持つ支持枠を設け、磁極鉄心を組立てるようにしたことを特徴とする回転電機。
- 請求項1、2および8において、上述の多相回転電機において、電磁結合される磁極鉄心は棒状に形成し、回転子に面する磁極鉄心の磁極部(ポールピース部)の形状を略平行四辺形とし、該磁極部(ポールピース部)の形状を隣接する相相互にはみ出し的に固定保持したことを特徴とする回転電機。
- 請求項1において、コイル材にアルミやチタン線の表皮を陽極酸化皮膜処理を施すか、更に架橋型耐熱シリコーン樹脂で硬質化した電線を用いたことを特徴とした回転電気。
- 請求項11において、スロット絶縁材にアルミやチタン材の表皮を陽極酸化皮膜処理を施すか、架橋型耐熱シリコーン樹脂で硬質化した物を用いたことを特徴とした回転電気。
- 請求項1において、コイル材に冷媒を通す貫通材を用いたことを特徴とした回転電気。
- 請求項1において、コイルと併置して冷媒を通すコイル状の貫通管を設けたことを特徴とした回転電気。
- 請求項1において、コイル材に超伝導材を用いたことを特徴とした回転電気。
- 請求項15において、回転子の磁石部をコイルに置き換え、コイル材に超伝導材を用いたことを特徴とした回転電機。
- 請求項1から16において、上述の回転電機において、電磁結合される磁極鉄心の磁路部(ヨーク部)及び磁路形成鉄心を珪素鋼板と電気絶縁性を有する非磁性体にて積層構成にし、磁界の調整や高周波磁界発生時の渦電流を防止し、高性能及び高効率を可能にした磁路・磁極構造を有することを特徴とする回転電機。
- 請求項1において、同期回転電機に適用し、コイルに流れる電流の位相制御を行い回転子磁極との位相を変化して出力増加や変動を制御するようにしたことを特徴とした回転電気。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005109410A JP2006296001A (ja) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | 回転電機および電磁機器 |
PCT/US2006/012884 WO2006108105A2 (en) | 2005-04-06 | 2006-04-06 | Electrical machine with segmented claw poles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005109410A JP2006296001A (ja) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | 回転電機および電磁機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006296001A true JP2006296001A (ja) | 2006-10-26 |
Family
ID=36751790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005109410A Pending JP2006296001A (ja) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | 回転電機および電磁機器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006296001A (ja) |
WO (1) | WO2006108105A2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010128674A1 (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-11 | Kinoshita Yukio | 回転電機を用いた駆動力発生機 |
JP2016536961A (ja) * | 2013-11-11 | 2016-11-24 | リーンテック モーター ゲー・エム・ベー・ハーLEANTEC Motor GmbH | 電気機械 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2025944B1 (en) | 2007-08-09 | 2017-08-09 | Askoll Holding S.r.l. | Mono-phase syncronous electric motorfor household appliances |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1398364A (en) * | 1972-09-14 | 1975-06-18 | Eheim G | Motor and pump combination |
JP2938748B2 (ja) * | 1994-02-02 | 1999-08-25 | 株式会社三協精機製作所 | ステッピングモータ |
US6952068B2 (en) * | 2000-12-18 | 2005-10-04 | Otis Elevator Company | Fabricated components of transverse flux electric motors |
JP4101552B2 (ja) * | 2002-04-30 | 2008-06-18 | 本田技研工業株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
-
2005
- 2005-04-06 JP JP2005109410A patent/JP2006296001A/ja active Pending
-
2006
- 2006-04-06 WO PCT/US2006/012884 patent/WO2006108105A2/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010128674A1 (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-11 | Kinoshita Yukio | 回転電機を用いた駆動力発生機 |
JP2016536961A (ja) * | 2013-11-11 | 2016-11-24 | リーンテック モーター ゲー・エム・ベー・ハーLEANTEC Motor GmbH | 電気機械 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006108105A2 (en) | 2006-10-12 |
WO2006108105A3 (en) | 2007-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6939543B2 (ja) | 回転電機 | |
US11784529B2 (en) | Torque tunnel Halbach Array electric machine | |
JP5576246B2 (ja) | アキシャルギャップ型ブラシレスモータ | |
KR101098459B1 (ko) | 초전도 코일 장치 및 유도자형 동기기(同期機) | |
Shi et al. | Influence of stator and rotor pole arcs on electromagnetic torque of variable flux reluctance machines | |
JP2008514167A (ja) | 同期機 | |
KR101255960B1 (ko) | 스위치드 릴럭턴스 모터 | |
Xu et al. | Analysis of a double stator linear rotary permanent magnet motor with orthogonally arrayed permanent magnets | |
JP2008514166A (ja) | 同期機 | |
JP2013055872A (ja) | スイッチドリラクタンスモータ | |
JP2006246571A (ja) | リラクタンスモータ | |
RU2603680C2 (ru) | Электродвигатель с обмоткой, не содержащей железа | |
US20130069453A1 (en) | Mechanically commutated switched reluctance motor | |
US20130214623A1 (en) | Switched reluctance motor | |
JP4576873B2 (ja) | 永久磁石電動機並びにその駆動方法及び製造方法、圧縮機、送風機及び空気調和機 | |
Xu et al. | Influence of slot number on electromagnetic performance of 2-pole high-speed permanent magnet motors with toroidal windings | |
CN110838779B (zh) | 一种混合励磁绕线转子及混合励磁绕线式同步电机 | |
CN105610291A (zh) | 浸在液化天然气中运行的超低温永磁同步电动机 | |
CN113178961B (zh) | 一种轴向模块化磁通反向电机 | |
Xu et al. | Influence of stator gap on electromagnetic performance of 6-slot/2-pole modular high speed permanent magnet motor with toroidal windings | |
WO2022193593A1 (zh) | 外转子永磁电机以及洗衣机 | |
JP2006296001A (ja) | 回転電機および電磁機器 | |
JP4323940B2 (ja) | 励磁機、界磁機およびそれを用いた同期機 | |
JP7095550B2 (ja) | 回転電機の制御装置及び回転電機の制御方法 | |
US11888350B2 (en) | Stator, stator manufacturing method, motor, and electric vehicle |