JP2008228363A - Magnetic core for armature, armature, rotary electric machine, and compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電機子用磁芯及び電機子に関し、特にアキシャルギャップ型の回転電機に適用できる。 The present invention relates to an armature magnetic core and an armature, and is particularly applicable to an axial gap type rotating electrical machine.
回転電機は、電機子及び界磁子を有する。特にアキシャルギャップ型の回転電機においては、回転軸に垂直な面に沿って拡がるエアギャップを介して、回転軸に沿って電機子と界磁子とが相互に対向して配置される。 The rotating electric machine has an armature and a field element. In particular, in an axial gap type rotating electric machine, the armature and the field element are arranged to face each other along the rotating shaft through an air gap that extends along a plane perpendicular to the rotating shaft.
電機子は、ヨークと、当該ヨークに設けられるティースと、当該ティースを芯として巻回される電機子巻線とを有する。界磁子は、電機子で発生する回転磁界によって回転される。 The armature includes a yoke, a tooth provided on the yoke, and an armature winding wound around the tooth. The field element is rotated by a rotating magnetic field generated by the armature.
電機子巻線に交流を流すことにより電機子内に磁束が流れる。当該磁束によって、ヨーク及びティースには渦電流が生じる。 Magnetic flux flows in the armature by passing alternating current through the armature winding. Due to the magnetic flux, an eddy current is generated in the yoke and the teeth.
ティースでは磁束が回転軸に沿って流れる。よってティースとして、回転軸に平行な方向に沿って積層された電磁鋼板が採用された場合には、当該磁束は積層された電磁鋼板の界面を横切る。この場合にはティースにおいて渦電流が発生しやすい。他方、回転軸に垂直な方向に沿って積層された電磁鋼板をティースとして採用すれば、電磁鋼板の界面を横切る磁束は減少できる。 In the teeth, magnetic flux flows along the rotation axis. Therefore, when the electromagnetic steel plates laminated along the direction parallel to the rotation axis are employed as the teeth, the magnetic flux crosses the interface of the laminated electromagnetic steel plates. In this case, eddy current is likely to occur in the teeth. On the other hand, if the magnetic steel sheets stacked along the direction perpendicular to the rotation axis are employed as the teeth, the magnetic flux crossing the interface of the magnetic steel sheets can be reduced.
特許文献1ではこのようにしてティースでの渦電流を低減し、またヨークには回転軸に平行な方向に沿って積層された電磁鋼板が採用されている。
In
あるいは渦電流を低減するには、ティースとして圧粉鉄心を採用しても良い。かかる技術は、例えば特許文献2に開示されている。
Or in order to reduce an eddy current, you may employ | adopt a dust core as teeth. Such a technique is disclosed in
その他、本発明に関連する技術が特許文献3に開示されている。 In addition, Patent Document 3 discloses a technique related to the present invention.
一般にはヨークはケーシングに固着されるので、機械的強度が要求される。他方、ティースはその中での磁束密度の変化が高調波成分に富み、鉄損が少ないことが求められる。よって両者は適切に設計されるべきである。 In general, since the yoke is fixed to the casing, mechanical strength is required. On the other hand, the teeth are required to have a high change in magnetic flux density and a low iron loss. Therefore, both should be designed appropriately.
しかし特許文献1の技術では、ヨーク及びティースにそれぞれ積層鋼板を用いているものの、機械的強度と磁気特性とのトレードオフについては検討されておらず、両特性を共に向上させる観点がない。例えば特許文献1ではモールドしており、これは機械的強度を向上させるものの、積層鋼板自体によって両特性を向上させているものではない。
However, although the technique of
また、特許文献2の技術によれば、ヨークの機器本体への保持、及び、ティースのヨークへの保持等において、機械的強度が低下するおそれがある。
Further, according to the technique of
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、渦電流、引いては鉄損を低減する一方、機械的強度を確保することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to reduce the eddy current and, in turn, the iron loss, while ensuring the mechanical strength.
この発明にかかる電機子用磁芯の第1の態様は、所定の軸(Q)に沿って積層された平板状の第1の磁性体板(111)の複数を有し、前記軸の一方側に主面(11a)を呈するヨーク(11)と、各々が前記軸に対して垂直な方向に積層された平板状の第2の磁性体板(121,122)の複数を有し、前記主面において前記軸(Q)の周りで環状に配置され、電機子巻線(13)が巻回される芯として機能するティース(12)の複数とを備える。そして、いずれの前記第1の磁性体板の一枚当たりの厚みも、いずれの前記第2の磁性体板の一枚当たりの厚みより大きい。 A first aspect of the armature magnetic core according to the present invention includes a plurality of flat first magnetic plates (111) stacked along a predetermined axis (Q), and one of the axes. A yoke (11) having a main surface (11a) on the side, and a plurality of flat plate-like second magnetic plates (121, 122) each stacked in a direction perpendicular to the axis, And a plurality of teeth (12) that are annularly arranged around the axis (Q) on the main surface and function as a core around which the armature winding (13) is wound. And the thickness per sheet of any of the first magnetic plates is larger than the thickness of any one of the second magnetic plates.
この発明にかかる電機子用磁芯の第2の態様は、その第1の態様であって前記ヨーク(11)には、前記ティース(12)を嵌め込む前記主面(11a)側に開口した凹部(112,113,114)が設けられる。 The second aspect of the armature core according to the present invention is the first aspect, wherein the yoke (11) is opened to the main surface (11a) side into which the teeth (12) are fitted. Recesses (112, 113, 114) are provided.
この発明にかかる電機子用磁芯の第3の態様は、その第2の態様であって、前記ティース(12)の前記ヨーク(11)側の形状が、前記凹部と嵌合する凸部(12a2)と、前記凸部に対して前記ティースとは反対側に位置して前記凸部よりも幅広の幅広部(12a1)とを呈する。 A third aspect of the armature magnetic core according to the present invention is the second aspect thereof, wherein the shape of the teeth (12) on the side of the yoke (11) is a convex portion that fits into the concave portion ( 12a2) and a wide portion (12a1) which is located on the opposite side to the teeth with respect to the convex portion and is wider than the convex portion.
この発明にかかる電機子用磁芯の第4の態様は、その第3の態様であって、前記ティース(12)は、前記凹部(112)に、焼きばめされる。 The 4th aspect of the armature magnetic core concerning this invention is the 3rd aspect, Comprising: The said teeth (12) are shrink-fitted by the said recessed part (112).
この発明にかかる電機子用磁芯の第5の態様は、その第1乃至第4の態様のいずれかであって、前記第2の磁性体板(121)は、前記軸(Q)に対する径方向に積層される。 A fifth aspect of the armature magnetic core according to the present invention is any one of the first to fourth aspects, wherein the second magnetic plate (121) has a diameter with respect to the axis (Q). Laminated in the direction.
この発明にかかる電機子用磁芯の第6の態様は、その第1乃至第5の態様のいずれかであって、前記ティース(12)は、前記第2の磁性体板が積層される方向から見た形状が一定である。 A sixth aspect of the armature core according to the present invention is any one of the first to fifth aspects, wherein the teeth (12) are in a direction in which the second magnetic plates are laminated. The shape seen from is constant.
この発明にかかる電機子用磁芯の第7の態様は、その第5の態様であって、前記軸(Q)に沿った方向から見た前記ティース(12)の形状は、前記軸に対する周方向の幅が前記軸に近い内周側よりも外周側に向かうに従って拡がる側面を呈する。 A seventh aspect of the armature core according to the present invention is the fifth aspect thereof, wherein the shape of the teeth (12) viewed from the direction along the axis (Q) is a circumference with respect to the axis. It exhibits a side surface in which the width in the direction expands toward the outer peripheral side rather than the inner peripheral side close to the axis.
この発明にかかる電機子用磁芯の第8の態様は、その第5の態様であって、前記ティース(12)の前記ヨーク(11)とは反対側の形状が、前記軸(Q)及び前記第2の磁性体板(121)の積層方向のいずれにも直交する方向に長さ(s)で幅広となる鍔部(12b)を呈する。 An eighth aspect of the armature magnetic core according to the present invention is the fifth aspect thereof, wherein the shape of the teeth (12) on the side opposite to the yoke (11) is the axis (Q) and A flange (12b) that is wide in length (s) in a direction orthogonal to any of the lamination directions of the second magnetic plate (121) is presented.
この発明にかかる電機子用磁芯の第9の態様は、その第8の態様であって、前記鍔部(12b)が幅広となる前記長さ(s)は、前記第2の磁性体板(121)の積層方向に依らず一定である。 A ninth aspect of the armature core according to the present invention is the eighth aspect, wherein the length (s) at which the flange (12b) is wide is the second magnetic plate. It is constant regardless of the stacking direction of (121).
この発明にかかる電機子用磁芯の第10の態様は、その第1乃至第9の態様のいずれかであって、前記ティース(12)の透磁率の最大値は、前記ヨーク(11)の透磁率の最大値よりも大きい。 A tenth aspect of the armature core according to the present invention is any one of the first to ninth aspects, wherein the maximum value of the magnetic permeability of the teeth (12) is the value of the yoke (11). It is larger than the maximum value of magnetic permeability.
この発明にかかる電機子用磁芯の第11の態様は、その第1乃至第10の態様のいずれかであって、前記ヨーク(11)の飽和磁束密度は、前記ティース(12)の飽和磁束密度よりも大きい。 An eleventh aspect of the armature core according to the present invention is any one of the first to tenth aspects, wherein the saturation magnetic flux density of the yoke (11) is equal to the saturation magnetic flux of the teeth (12). Greater than density.
この発明にかかる電機子用磁芯の第12の態様は、その第1乃至第11の態様のいずれかであって、前記第1の磁性体板(111)の前記厚みは0.2mm以上である。 A twelfth aspect of the armature core according to the present invention is any one of the first to eleventh aspects, wherein the thickness of the first magnetic plate (111) is 0.2 mm or more. is there.
この発明にかかる電機子用磁芯の第13の態様は、その第1乃至第12の態様のいずれかであって、前記第2の磁性体板(121)の珪素の含有量が、前記第1の磁性体板(111)の珪素の含有量より大である。 A thirteenth aspect of the armature core according to the present invention is any one of the first to twelfth aspects, wherein the silicon content of the second magnetic plate (121) is the first aspect. It is larger than the silicon content of one magnetic material plate (111).
この発明にかかる電機子用磁芯の第14の態様は、その第1乃至第13の態様のいずれかであって、前記第2の磁性体板(121)の前記厚みは0.2mm以下である。 A fourteenth aspect of the armature core according to the present invention is any one of the first to thirteenth aspects, wherein the thickness of the second magnetic plate (121) is 0.2 mm or less. is there.
この発明にかかる電機子用磁芯の第15の態様は、その第14の態様であって、前記第2の磁性体板(121)の材質には、アモルファス材料またはパーマロイが含まれる。 A fifteenth aspect of the armature magnetic core according to the present invention is the fourteenth aspect, and the material of the second magnetic plate (121) includes an amorphous material or permalloy.
この発明にかかる電機子の第1の態様は、電機子用磁芯の第1乃至第15の態様のいずれかと、前記電機子巻線(13)とを備える。 A first aspect of the armature according to the present invention includes any one of the first to fifteenth aspects of the armature magnetic core and the armature winding (13).
この発明にかかる電機子の第2の態様は、その第1の態様であって、前記電機子巻線(13)は、ティース毎に集中巻で巻回される。 The 2nd aspect of the armature concerning this invention is the 1st aspect, Comprising: The said armature winding (13) is wound by concentrated winding for every teeth.
この発明にかかる回転電機の第1の態様は、電機子の第1乃至第2の態様のいずれかと、前記軸(Q)に沿って前記電機子に対向して配置される界磁子(200)とを備える。 According to a first aspect of the rotating electrical machine of the present invention, any one of the first to second aspects of the armature and a field element (200) disposed to face the armature along the axis (Q). ).
この発明にかかる回転電機の第2の態様は、その第1の態様であって、前記界磁子(200)は界磁磁束を発生する磁石(22)を有する。 The 2nd aspect of the rotary electric machine concerning this invention is the 1st aspect, Comprising: The said field element (200) has a magnet (22) which generates a field magnetic flux.
この発明にかかる圧縮機は、回転電機の第1乃至第2の態様のいずれかを搭載する。 A compressor according to the present invention includes any one of first to second aspects of a rotating electrical machine.
この発明にかかる電機子用磁芯の第1の態様によれば、ティースに電機子巻線を巻回して得られる電機子において、磁束はティース内で軸に平行に流れ、第2の磁性体板が積層される境界を殆ど横切らない。またヨーク内では軸に垂直に流れ、第1の磁性体板が積層される境界を殆ど横切らない。よって電機子用磁芯で発生する渦電流が低減される。 According to the first aspect of the armature core according to the present invention, in the armature obtained by winding the armature winding around the tooth, the magnetic flux flows parallel to the axis in the tooth, and the second magnetic body It hardly crosses the boundary where the plates are stacked. In the yoke, it flows perpendicularly to the axis and hardly crosses the boundary where the first magnetic plates are laminated. Therefore, the eddy current generated in the armature core is reduced.
しかもティースでは、電機子と対向する界磁子との間で直接に磁束の流入出が発生するので、ティースを流れる磁束は高調波成分が多く、渦電流損が主体である。そこで第2の磁性体板の厚みを薄くして渦電流、引いては鉄損を低減する一方、ヨークでは第1の磁性体板の厚みを厚くして、筐体に固定されるための機械的強度を確保する。 In addition, in the teeth, the inflow and outflow of magnetic flux directly occurs between the armature and the opposing field element, so that the magnetic flux flowing through the teeth has many harmonic components and is mainly eddy current loss. Therefore, the thickness of the second magnetic plate is reduced to reduce eddy currents, and thereby iron loss, while the yoke is a machine for increasing the thickness of the first magnetic plate and fixing it to the housing. To ensure proper strength.
この発明にかかる電機子用磁芯の第2の態様によれば、ティースをヨークに固定しやすい。 According to the second aspect of the armature core according to the present invention, the teeth can be easily fixed to the yoke.
この発明にかかる電機子用磁芯の第3の態様によれば、凸部と幅広部との段差によって、ティースが凹部への過剰な嵌まり込みを防止する。また凹部の大きさを幅広部よりも小さくできるので、ヨークの強度が向上する。 According to the third aspect of the armature core according to the present invention, the teeth prevent excessive fitting in the concave portion due to the step between the convex portion and the wide portion. Further, since the size of the recess can be made smaller than that of the wide portion, the strength of the yoke is improved.
この発明にかかる電機子用磁芯の第4の態様によれば、ティースとヨークとを固定するのに接着剤を用いる必要がない。しかもティースにおいて焼きばめされるのは凸部であるので、第2の磁性体板の厚みは小さいがその焼きばめに対する強度が確保される。 According to the fourth aspect of the armature core according to the present invention, it is not necessary to use an adhesive to fix the tooth and the yoke. In addition, since the convex portions are shrink-fitted in the teeth, the strength of the second magnetic material plate is ensured although the thickness of the second magnetic plate is small.
この発明にかかる電機子用磁芯の第5の態様によれば、ティース内を流れる磁束は電機子反作用により周方向に磁束が流れやすいので、磁気抵抗が低減される。 According to the fifth aspect of the armature core according to the present invention, the magnetic flux flowing in the teeth is likely to flow in the circumferential direction due to the armature reaction, so that the magnetic resistance is reduced.
この発明にかかる電機子用磁芯の第6の態様によれば、第2の磁性体板として同一形状のものが採用されるので、ティースの製造、例えば第2の磁性体板の打ち抜きが容易である。特に、ティースの個数が多い多極の電機子用磁芯や、電機子巻線が巻回される態様として分布巻が採用される場合に好適である。さらに、第2の磁性体板を同一形状に打ちぬくので、それらの形状のばらつきを小さくし易く、ティースの凹部への嵌合が良好となる。 According to the sixth aspect of the armature core according to the present invention, since the same shape is adopted as the second magnetic plate, it is easy to manufacture teeth, for example, punch the second magnetic plate. It is. In particular, it is suitable when a multi-pole armature core with a large number of teeth or distributed winding is adopted as an aspect in which the armature winding is wound. Furthermore, since the second magnetic material plate is punched into the same shape, variations in the shapes can be easily reduced, and the fitting of the teeth into the recesses is good.
この発明にかかる電機子用磁芯の第7の態様によれば、ティースに電機子巻線を巻回して得た電機子において、電機子巻線をティースの間に効率よく高い密度で配置し、占積率が向上する。しかもティースの軸に垂直な断面積を大きく採れるので、電機子用磁芯の磁気飽和も防止される。かかる側面を滑らかに形成してティースと凹部との嵌合を良好にする観点からも、第2の磁性体板が薄いことは好適である。 According to the seventh aspect of the armature core according to the present invention, in the armature obtained by winding the armature winding around the tooth, the armature winding is efficiently arranged at a high density between the teeth. , Improve the space factor. Moreover, since a large cross-sectional area perpendicular to the teeth axis can be taken, magnetic saturation of the armature core can be prevented. It is preferable that the second magnetic plate is thin also from the viewpoint of smoothly forming such side surfaces and improving the fit between the teeth and the recesses.
この発明にかかる電機子用磁芯の第8の態様によれば、第2の磁性体板の各々の形状を、そのヨークとは反対側で幅広とすることで、鍔部の形成が容易となる。 According to the eighth aspect of the armature core according to the present invention, the shape of each of the second magnetic plates is widened on the side opposite to the yoke, thereby facilitating the formation of the flange portion. Become.
この発明にかかる電機子用磁芯の第9の態様によれば、第2の磁性体板の、軸方向及び積層方向のいずれにも直交する方向に呈する端面の形状を一定にできる。よって第2の磁性体板の打ち抜きに用いられる刃を第2の磁性体板に依らずに共用し、鍔部の形成が容易である。 According to the ninth aspect of the armature core according to the present invention, the shape of the end face of the second magnetic plate that is present in the direction orthogonal to both the axial direction and the stacking direction can be made constant. Therefore, the blade used for punching the second magnetic material plate is shared without depending on the second magnetic material plate, and the formation of the collar portion is easy.
この発明にかかる電機子用磁芯の第10の態様によれば、ヨークに比べて磁束密度の変化が大きいティースについて、鉄損、特にヒステリシス損を低減することができる。これはティースが軸に沿った方向について磁気抵抗が小さく、ティース内を磁束が流れやすいことに鑑みて好適である。 According to the tenth aspect of the armature core according to the present invention, the iron loss, particularly the hysteresis loss, can be reduced for the teeth having a large change in magnetic flux density compared to the yoke. This is preferable in view of the fact that the magnetic resistance is small in the direction along the axis and the magnetic flux easily flows in the tooth.
この発明にかかる電機子用磁芯の第11の態様によれば、ティースに比べて磁束密度が大きくなりやすいヨークにおいて、磁気飽和の発生が防止される。 According to the eleventh aspect of the armature core according to the present invention, magnetic saturation is prevented from occurring in the yoke where the magnetic flux density is likely to be larger than that of the tooth.
この発明にかかる電機子用磁芯の第12の態様によれば、ヨークの強度が高い。 According to the twelfth aspect of the armature core according to the present invention, the strength of the yoke is high.
この発明にかかる電機子用磁芯の第13の態様によれば、ティース部の鉄損を低減する。またティースを凹部で保持する場合には、当該凹部の変形を余儀なくされるヨークの硬度を下げてヨークの破断を防止する観点で好適である。 According to the thirteenth aspect of the armature core according to the present invention, the iron loss of the tooth portion is reduced. In addition, when the teeth are held by the recesses, it is preferable from the viewpoint of preventing the yoke from being broken by lowering the hardness of the yoke that is forced to deform the recesses.
この発明にかかる電機子用磁芯の第14の態様によれば、ティース部の鉄損を大幅に低減する。 According to the fourteenth aspect of the armature core according to the present invention, the iron loss of the tooth portion is significantly reduced.
この発明にかかる電機子用磁芯の第15の態様によれば、第2の磁性体板の厚みを0.2mm以下にしやすい。 According to the fifteenth aspect of the armature core according to the present invention, the thickness of the second magnetic plate can be easily reduced to 0.2 mm or less.
この発明にかかる電機子の第1の態様によれば、効率良く回転磁界を発生させることができる。 According to the first aspect of the armature according to the present invention, the rotating magnetic field can be generated efficiently.
この発明にかかる電機子の第2の態様によれば、界磁子と共に構成する回転電機は、小型ながらもトルクが高まる。特に、第2の磁性体板の厚みが小なる故に、それらをかしめて積層を維持することが困難となるところ、電機子巻線の巻回時の張力は当該積層に寄与し、ティースの機械的強度を増す。 According to the second aspect of the armature according to the present invention, the rotating electric machine configured with the field element has a small torque but an increased torque. In particular, since the thickness of the second magnetic plate is small, it becomes difficult to maintain the lamination by caulking them, and the tension at the time of winding the armature winding contributes to the lamination. Increase strength.
この発明にかかる回転電機の第1の態様によれば、その出力が高まる。 According to the first aspect of the rotating electrical machine of the present invention, the output is increased.
この発明にかかる回転電機の第2の態様によれば、ティースに流入出する磁束が高調波を多く含み、かつ磁束密度が高くなるが、ティースで鉄損を低減する効果が高いので、効率良くトルクを発生させることができる。 According to the second aspect of the rotating electrical machine according to the present invention, the magnetic flux flowing into and out of the tooth contains a lot of harmonics and the magnetic flux density is high, but the effect of reducing iron loss with the tooth is high, so it is efficient. Torque can be generated.
この発明にかかる圧縮機によれば、小型で高トルクの回転電機を採用するので、冷媒を圧縮する際の損失が小さい。 According to the compressor according to the present invention, a small and high-torque rotating electric machine is adopted, so that a loss when the refrigerant is compressed is small.
第1の実施の形態.
図1及び図2は、本実施の形態にかかる電機子100Aを概念的に示す斜視図である。電機子100Aは、電機子用磁芯1と電機子巻線13とを備える。電機子用磁芯1は、ヨーク11とティース12を含んでいる。但し図1では、ヨーク11とティース12と、電機子巻線13とが回転軸Qに沿った方向(以下「回転軸方向」と称す)において分離して示されている。図2では回転軸Qに沿った方向において分離はされていない。
First embodiment.
1 and 2 are perspective views conceptually showing an
ヨーク11は、回転軸方向に沿って積層された平板状の磁性体板111の複数を有しており、回転軸の一方側に主面11aを呈する。また図示しない界磁子に保持される回転シャフトを貫通させる孔110を、回転軸Q近傍に設けている。
The
ティース12の複数は主面11aにおいて回転軸Qの周りで環状に配置され、電機子巻線13が巻回される芯として機能する。各電機子巻線13は本来は、電線を複数回巻回してなるが、図面では電線の束を一体として表示している。また、各電機子巻線13同士の結線は省略している。
A plurality of
電機子巻線13は、ティース12に絶縁体(図示せず)を介して巻回される。図1では、電機子巻線13の巻回方式として集中巻が採用されている。かかる巻回方式によれば、電機子巻線13のティース12への巻回が容易である。しかも、銅損を低減することができる。なお、電機子巻線13は分布巻や波巻で巻回されても良い。ティース12を採用することにより、電機子巻線13に流す電流によって発生する回転磁界を、効率的に発生させることができる。
The armature winding 13 is wound around the
ヨーク11は、表面11aに開口する凹部を有する。当該凹部にはティース12が嵌め込まれる。図1に示される構造では凹部として貫通孔113が設けられる。ティース12の配置位置に対応して、当該凹部も主面11aにおいて回転軸Qの周りで環状に配置される。かかる凹部を設けることで、ティース12をヨーク11に固定しやすい。
The
図3及び図4はティース12の各々の、二種類の構成を示す斜視図であり、回転軸方向を方向zに採って示している。図3に示された構造では回転軸Qに対する径方向rにおいて平板状の磁性体板121が積層されており、図4に示された構造では回転軸Qに対する周方向θにおいて平板状の磁性体板122が積層されている。径方向rと周方向θのいずれも回転軸Qに対して垂直な方向である。
3 and 4 are perspective views showing two types of configurations of each of the
積層された磁性体板121,122の緩みを防止するという観点からは、積層された磁性体板121,122同士は、積層間をカラマセによりカシメたり、溶接したりしても良い。また、接着性のある被膜で表面が覆われた鋼板を磁性体板121,122として採用しても良い。また、積層された磁性体板121,122をコイルボビンに嵌合したり、積層された磁性体板121,122に電機子巻線13を直接巻回しても良い。直接巻回すれば、その巻回する張力で、積層同士を保持するからである。
From the viewpoint of preventing the laminated
ティース12は貫通孔113に嵌め込まれる胴部12aと、これよりも幅広の鍔部12bとを有しており、貫通孔113に収納されない位置で胴部12aには電機子巻線13が巻回される。
The
鍔部12bはヨーク11とは反対側で回転軸方向に沿って、図示しない界磁子と対向する。鍔部12bを設けることにより、電機子巻線13の幅の分の隙間がティース12間で空くことを防ぎ、以て界磁子の磁束を電機子100Aに鎖交させ易くする。なお、隣接する鍔部12b同士の間は、ティース12同士の間で磁束が短絡的に流れることを防止するため、一定の空隙が必要である。具体的には、両者の間の最短距離が、電機子と界磁子とが対向する間隙(いわゆる「エアギャップ」)の長さの2倍を超えることが望ましい。
The
図5は他の電機子100Bの構成を概念的に示す斜視図であり、電機子100A(図1参照)と同様に回転軸Qに沿った方向において分離して示している。電機子100Bは電機子100Aの貫通孔113に代替して貫通していない凹部112を設けている点のみ異なっている。このように貫通していない凹部112を採用することにより、ヨーク11の強度が増すとともに、ティース12の、具体的には胴部12aが嵌め込まれる深さが規定される。
FIG. 5 is a perspective view conceptually showing the configuration of another
図6及び図7は、図3に示された構成のティース12の、凹部112に嵌め込んだ場合に得られる構成を示す断面図である。図6は周方向θに垂直な断面を、図7は径方向rに垂直な断面を、それぞれ示している。
6 and 7 are cross-sectional views showing a configuration obtained when the
このような構成を採用することにより、電機子100B(電機子100Aについても同様)において電機子反作用によってティース12内に流れる磁束は、ティース12内で回転軸Qに平行に流れ、磁性体板121が積層される境界を殆ど横切らない。またヨーク11内では回転軸Qに垂直に流れ、磁性体板111が積層される境界を殆ど横切らない。よって電機子用磁芯1で発生する渦電流が低減される。また磁気抵抗も低減される。
By adopting such a configuration, the magnetic flux flowing in the
特に図3に示された構成を有するティース12を採用することは、ティース12内の周方向θの磁気抵抗を小さくする。これは電機子反作用によってティース12を流れる磁束の周方向θの成分が大きいことに鑑みれば、電気装荷の比率の大きい回転電機において望ましい。
In particular, adopting the
なお、図3に示された構成を有するティース12を採用すれば、その積層される方向から見た形状が一定の磁性体板122を採用することができる。これはティース12の製造、例えば磁性体板122の打ち抜きが容易である点で好適である。特に、ティース12の個数が多い多極の電機子用磁芯や、電機子巻線13が巻回される態様として分布巻が採用される場合に好適である。さらに、磁性体板122を同一形状に打ち抜くことは、それらの形状のばらつきを小さくし易く、ティース12を凹部112や貫通孔113へ良好に嵌合できる。
If the
図8及び図9は、図4に示された構成のティース12の、凹部112に嵌め込んだ場合に得られる構成を示す断面図である。図8は径方向rに垂直な断面を、図9は周方向θに垂直な断面を、それぞれ示している。
8 and 9 are cross-sectional views showing a configuration obtained when the
このような構成を採用することによっても上述と同様に、ティース12内に流れる磁束は、ティース12内で回転軸Qに平行に流れ、磁性体板122が積層される境界を殆ど横切らない。またヨーク11内では回転軸Qに垂直に流れ、磁性体板111が積層される境界を殆ど横切らない。よって電機子用磁芯で発生する渦電流が低減される。
Also by adopting such a configuration, the magnetic flux flowing in the
特に図4に示された構成を有するティース12を採用することは、その径方向rの位置と、電機子100B(電機子100Aについても同様)に対向する界磁子(図示せず)の磁極の径方向rについての配置とが大きく異なるような場合には、界磁子とのティース12との間で磁束を流入出させ易い観点で望ましい。
In particular, adopting the
図10は、ティース12内を流れる磁束の磁束密度の、界磁子の回転角度に対する解析値を示すグラフである。図10に示されるグラフによれば、当該磁束は三角波形状に近い波形を含むが、回転角度が15°〜30°及び60°〜75°の範囲においては、磁束の波形が三角波形状からずれていることがわかる。すなわち、磁束密度には、基本波に対して高次の周波数成分が多く含まれている。これは例えば、電機子100A,100Bに設けられた界磁子の回転や、電機子巻線133に流される電流についてのPWM(Pulse Width Modulation)制御などによって生じる。なお、PWM制御によって生じる渦電流は、磁束密度のキャリア周波数成分によって誘導されやすい。
FIG. 10 is a graph showing analysis values of the magnetic flux density of the magnetic flux flowing through the
図11は、ヨーク11内を流れる磁束の磁束密度の、界磁子の回転角度に対する解析値を示すグラフである。図11に示されるグラフによれば、回転角度が30°〜60°の範囲で1.0(T)以上の磁束密度が得られることがわかる。具体的には、当該範囲においてほぼ一定して1.2(T)の磁束密度が得られる。すなわち回転角度の広い範囲で、磁束密度が大きい。
FIG. 11 is a graph showing analysis values of the magnetic flux density of the magnetic flux flowing in the
よって、ティース12内を流れる磁束に比べて、ヨーク11内を流れる磁束のほうが、回転角度の広い範囲で磁束密度の高い状態を得ることができ、以って磁束密度に含まれる高次の周波数成分が少ない。
Therefore, compared to the magnetic flux flowing in the
磁性体板111の一枚当たりの厚みは、磁性体板121あるいは磁性体板122の一枚当たりの厚みより大きい。ティース111では、電機子100Aあるいは電機子100Bと対向する界磁子との間で直接に磁束の流入出が発生するので、図10を用いて説明したように、ティース12を流れる磁束はヨーク11を流れる磁束と比較して高調波成分が多く、渦電流損が主体である。よって磁性体板121,122の厚みを薄くして渦電流、引いては鉄損を低減する一方、ヨーク11では磁性体板111の厚みを厚くして、筐体に固定されるための機械的強度を確保する。筐体へヨーク11を固定する方法としては、例えばヨーク11の外周を筐体に圧入や焼きばめ、溶接することが挙げられる。
The thickness per one
さらに、各磁性体板121,122には板厚偏差があり、積層したときに板厚偏差が蓄積され、積層方向の長さの寸法に誤差を生む。この誤差は、ティース12は、磁性体板121,122の積層方向の長さ、具体的には図3に示された径方向r、図4に示された周方向θの長さは、それぞれ磁性体板121,122の厚み(板厚)の単位でしか調整できない。従って、板厚の偏差が蓄積して誤差が発生しやすい。
Furthermore, there is a plate thickness deviation in each of the
しかし、板厚が小さければ小さいほど、積層方向の長さの誤差が小さくなる。特に、積層方向の面で焼きばめや圧入の強度を確保する場合は、0.05mm程度以下、望ましくは0.01mm以下の誤差に収めたい。すなわち、0.05mm以下、望ましくは0.01mm以下の薄板を用いるのが望ましい。 However, the smaller the plate thickness, the smaller the length error in the stacking direction. In particular, when the strength of shrink fitting or press fitting is ensured on the surface in the stacking direction, it is desired that the error be about 0.05 mm or less, preferably 0.01 mm or less. That is, it is desirable to use a thin plate of 0.05 mm or less, desirably 0.01 mm or less.
もちろん圧入や焼きばめ等の強度は、積層方向ではない面(積層面が露出した面:図3の構成では周方向θに露出する磁性体板121の断面、図4の構成では径方向rに露出する磁性体板122の断面)で確保するのが望ましい。打ち抜き精度は、積層方向の長さ精度より良好だからである。
Of course, the strength such as press-fitting and shrink fitting is not a surface in the stacking direction (the surface on which the stacking surface is exposed: the cross section of the
仮に、積層方向の長さ精度が十分ではない場合は、ヨークとの隙間に磁性接着剤を用いるのも一策である。 If the length accuracy in the stacking direction is not sufficient, it is also possible to use a magnetic adhesive in the gap with the yoke.
ティース12での鉄損を大幅に低減するという観点からは、磁性体板121,122の厚みは0.2(mm)以下であることが望ましい。磁性体板121,122の材質にアモルファス材料またはパーマロイを含めることで、厚みを0.2(mm)以下にすることができ、しかも渦電流損を顕著に低減することができる。具体的には、アモルファス材料で成形された磁性体板121は、0.025(mm)まで厚みを小さくすることができる。また、パーマロイで成形された磁性体板121,122は、0.05(mm)まで厚みを小さくすることができる。
From the viewpoint of greatly reducing the iron loss in the
なお、ティース12の透磁率の最大値は、ヨーク11の透磁率の最大値よりも大きいことが望ましい。ヨーク11に比べて磁束密度の変化が大きいティース12について、鉄損、特にヒステリシス損を低減することができる。これはティース12が回転軸方向について磁気抵抗が小さく、ティース12内を磁束が流れやすいことに鑑みて好適である。
Note that the maximum value of the magnetic permeability of the
ヨーク11の強度を高めるという観点からは、磁性体板111の厚みは0.2(mm)以上であることが望ましい。より望ましい厚みは0.35(mm)以上である。例えば、カラマセによって磁性体板111同士を連結することも容易である。
From the viewpoint of increasing the strength of the
そして、磁性体板111の材質に珪素を含めることで、強度を低下させることなく、鉄損、特にヒステリシス損を低減することができる。これは、通常、電磁鋼板と呼ばれる一般的な薄板である。
And by including silicon in the material of the
なお、ヨーク11の飽和磁束密度は、ティース12の飽和磁束密度よりも大きいことが望ましい。なぜなら、ティース12に比べて磁束密度が大きくなりやすいヨーク11において、磁気飽和の発生を防止するためである。
Note that the saturation magnetic flux density of the
一方、同じ電磁鋼板であれば、磁性体板111よりも、磁性体板121,122の方が珪素含有量を大きくする方が良い。珪素を多くすることにより、より鉄損を低減すべくティース12の鉄損を低減することができ、ティース12を保持する凹部112や貫通孔113の変形を余儀なくされるヨーク11の硬度を下げることによりヨークの破断が防止される。
On the other hand, in the case of the same electromagnetic steel sheet, it is better that the
内転型のラジアルギャップ型モータにおいては、ヨークが円環状であり、その内側にティースが突出する構造をとる。このような構造では、ティースとヨークを別部材とすると、ヨークの内周部がスクラップとなり、打ち抜きの歩留まりが悪くなる。しかし本実施の形態のようなアキシャルギャップ型モータにおいては、ヨーク11の内径を規定する孔110の径は、回転シャフトが貫通する程度ので足りるので、ティース11とヨーク12を別部材とすることによる打ち抜きの歩留まりの悪化はない。
The internal rotation type radial gap type motor has a structure in which the yoke has an annular shape and the teeth protrude inside thereof. In such a structure, if the teeth and the yoke are separate members, the inner peripheral portion of the yoke becomes scrap, and the punching yield deteriorates. However, in the axial gap type motor as in the present embodiment, the diameter of the
なお、電機子巻線13を集中巻で巻回することは、界磁子と共に構成する回転電機を小型にしつつもトルクを高める観点で望ましい。特に、磁性体板121,122の厚みが小なる故に、それらをかしめて積層を維持することが困難となるところ、電機子巻線13を集中巻で巻回する時の張力が当該積層に寄与し、ティース12の機械的強度が増す。
Note that winding the armature winding 13 in a concentrated manner is desirable from the viewpoint of increasing torque while reducing the size of the rotating electric machine configured with the field element. In particular, since the thickness of the
なお、上述の磁性体板111,121,122の厚さの相互関係及び厚さ自体については、後述するいずれの実施の形態においても採用されることが望ましい。
It should be noted that it is desirable to adopt the mutual relationship between the thicknesses of the
第2の実施の形態.
図12は本実施の形態にかかる電機子100Cを概念的に示す斜視図である。電機子100Cは、電機子100Bとはティース12の形状が異なっている。図12ではヨーク11とティース12と電機子巻線13とが回転軸方向において分離して示されている。これらが分離しない状態では電機子100Cは電機子100Bと同様に現れる。
Second embodiment.
FIG. 12 is a perspective view conceptually showing the armature 100C according to the present embodiment. The armature 100C is different from the
図13は電機子100Cのティース12の、凹部112に嵌め込んだ場合に得られる構成を示す断面図であり、径方向rに垂直な断面を示している。本実施の形態において、ティース12は図3、図4のいずれの構成を採ってもよい。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration obtained when the
ティース12のティース11側にある胴部12aの形状は、凹部112と嵌合する凸部12a2と、凸部12a2に対してティース11とは反対側に位置して凸部12a2よりも径方向rと垂直な方向で幅広の幅広部12a1とを呈する。幅広部12a1は、鍔部12bと共に主面11aから突出し、電機子巻線13が巻回される。
The shape of the
凸部12a2と幅広部12a1との段差によって、ティース12が凹部112へ過剰に嵌まり込むことが防止される。また凹部112の大きさを幅広部12a1よりも小さくできるので、ヨーク11の強度が向上する。
The
電機子100B、100Cにおいて、ティース12は凹部112に焼きばめされることにより、ティース12とヨーク11とを固定するのに接着剤を用いる必要がない。特に電機子100Cにおいてはティース12において焼きばめされるのは凸部12a2であるので、磁性体板111,112の厚みは小さくてもその焼きばめに対する強度が確保される。
In the armatures 100 </ b> B and 100 </ b> C, the
もちろん、電機子100Aにおいて、ティース12は貫通孔113に焼きばめされてもよい。
Of course, in the
図3に示された構成を採用すれば、径方向rが積層方向となる。そして鍔部12bは、ティース12のヨーク11とは反対側で、回転軸方向にも積層方向のいずれにも直交する方向に長さsで幅広となる。このように幅広となる方向を回転軸方向にも積層方向のいずれにも直交する方向に採用することにより、磁性体板121の各々の形状を、そのヨーク11とは反対側で幅広とすることができ、鍔部12bの形成が容易となる。
If the configuration shown in FIG. 3 is adopted, the radial direction r becomes the stacking direction. And the
第3の実施の形態.
図14は本実施の形態にかかる電機子100Dを概念的に示す斜視図である。図14ではヨーク11とティース12と電機子巻線13とが回転軸方向において分離して示されている。
Third embodiment.
FIG. 14 is a perspective view conceptually showing the armature 100D according to the present embodiment. In FIG. 14, the
電機子100Dは、電機子100Bと比較して、ティース12、電機子巻線13、凹部112の周方向の寸法が、内周側(回転軸Qに近い側)に向かうに従って小さくなっている点で異なっている。もちろん、その側面が外周側近傍で丸みを帯び、ティース12の周方向の寸法が最外周において若干小さくなっても良い。換言すれば回転軸Qに沿った方向から見たティース12の形状は、周方向の幅が内周側よりも外周側に向かうに従って拡がる側面を呈している。
The armature 100D is smaller than the
図15は隣接する複数のティース12を示す平面図であり、回転軸方向から見ている。これにより鍔部12bは実線で現れるが、胴部12aは隠れ線たる破線で示されている。
FIG. 15 is a plan view showing a plurality of
このような形状を採ることにより、電機子巻線13(図14参照)が巻回される胴部12bの、周方向で隣接する側面同士の間隔dは、径方向の位置に依らずほぼ一定となる。よってこの隙間で電機子巻線13を整列巻すると、電機子巻線13の幅が一定になる。これは電機子巻線13をティース12の間で効率よく高い密度で配置することができる。よって占積率を向上させる。しかもティース12の、回転軸に垂直な断面積を大きく採れるので、その磁気飽和も防止される。また、電機子巻線13がティース12から抜け出ることも防止される。
By adopting such a shape, the interval d between the side surfaces adjacent to each other in the circumferential direction of the
本実施の形態においても、ティース12は図3、図4のいずれの構成を採ってもよい。図16は凹部112と胴部12aとの嵌合を示す平面図である。このように磁性体板121を用いて図3の構成を採用すれば、ティース12の周方向の側面が階段状になる。これは、磁性体板121の厚さの範囲では、ティース12の幅(厚さと垂直方向に延びる長さ)は同一となるからである。
Also in the present embodiment, the
よって図3の構成を採る場合、ティース12の側面を滑らかに形成してティース12(より具体的にはその胴部12a)と凹部112との嵌合を良好にする観点からも、磁性体板121(図3参照)が薄いことは好適である。できるだけ薄くすれば、形状も滑らかになる。これは、ティース12とヨーク11の勘合強度を増す観点で望ましい。
Therefore, in the case of adopting the configuration of FIG. 3, the magnetic plate is also used from the viewpoint of smoothly forming the side surface of the
更に、凹部112と磁性体板121との間にある三角形の隙間が磁気抵抗となっても、磁性体板121を薄くすることは、当該三角形を小さくして磁気抵抗を小さくできる観点からも望ましい。磁気抵抗を小さくすることで、当該固定子に対向する回転子の永久磁石(図示せず)の動作点磁束密度が増し、当該永久磁石がより多くの磁束を発生することが可能となるからである。
Further, even if the triangular gap between the
なお、第2の実施の形態においても、本実施の形態においても、鍔部12bが幅広となる長さs(図13)が、磁性体板121の積層方向に依らず一定であれば、磁性体板121の周方向の端面の形状を一定にできる。これは第2の実施の形態に示された形状はもとより、本実施の形態において採用されるティース12の形状であっても同様である。
Note that in both the second embodiment and the present embodiment, if the length s (FIG. 13) at which the
長さsを一定とすることにより、磁性体板121の打ち抜きに用いられる刃を磁性体板121に依らずに共用し、鍔部12bの形成が容易となる。たとえ胴部12aが(本実施の形態で示されるように)外周側へと拡がって、これに採用される磁性体板121の形状が異なっていても、それは周方向の端面同士の間隔が拡がるに過ぎない。よって打ち抜きに用いられる刃はその打ち抜き位置を平行移動させるのみで足り、刃の形状自体を多く準備する必要はない。
By making the length s constant, the blade used for punching the
ティース12の周方向の端面が外周側に向かって拡がるか否かによらず、ヨーク11にティース12が嵌合していれば、胴部12aの少なくとも一部はヨーク11の内層の磁性体板111に至る。よって単にティース12を主面11a上に配置する場合と比較すると、主面11aよりもヨーク11側を流れる磁束について、ティース12が磁路となる長さを多く取れる。これはティース12の磁気抵抗がヨーク11の磁気抵抗よりも小さい場合には、電機子用磁芯1の磁気抵抗を小さくでき、好適である。
Regardless of whether or not the end face in the circumferential direction of the
第4の実施の形態.
図17は本実施の形態にかかる電機子100Eを概念的に示す斜視図である。また図18は電機子100Eに採用されるティース12の斜視図である。
Fourth embodiment.
FIG. 17 is a perspective view conceptually showing the
図17では構成の理解を容易にするために、一つのティース12及びこれに巻回された電機子巻線13を径方向に分離して示している。但し、電機子100Eとして使用する場合には、他のティース12や電機子用巻線13と同様に、組み立てられる。
In FIG. 17, in order to facilitate understanding of the configuration, one
本実施の形態においてヨーク11は外周側に開口し、かつ回転軸方向に貫通して径方向に延在する溝114を有している。またティース12はその胴部12aが、図13に示されたような凸部12a2及び幅広部12a1と、更に、凸部12a2よりも径方向に垂直な方向において幅広の幅広部12a3を有している。幅広部12a3は凸部12a2に対して幅広部12a1とは反対側に設けられている。よって胴部12aは凸部12a2において幅広部12a1,12a3に対して、径方向rに垂直な方向で狭まっているといえる。
In the present embodiment, the
溝114の径方向の幅は主面11a側で狭く、反対側で広くなっている。溝114に対してティース12を径方向に沿って差し込むことにより、溝114の径方向の幅の相違が形成する段差へ、ティース12の凸部12a2と幅広部12a3とが形成する段差が嵌合する。これにより、鍔部12b及び幅広部12a1が主面11aから突出する。
The radial width of the
つまり凹部112や貫通孔113と同様に、溝114はティース12を嵌め込む主面11a側に開口した凹部として把握することができる。
That is, like the
本実施の形態においても、ヨーク11は回転軸方向に積層された磁性体板111(例えば図1参照)で構成される。但し、溝114の径方向の幅が、ヨーク11を構成する磁性体板111の積層方向の位置に依存して異なるので、磁性体板111を打ち抜きで形成するための金型は複数種必要となる。図17で例示された溝114は二種類の幅を採るので、上記金型は二種必要となる。
Also in this embodiment, the
幅広部12a1には電機子巻線13を巻回するが、当該巻回はティース12を溝114へと嵌合させる前であっても後であってもよい。
The armature winding 13 is wound around the
例えば磁性体板121(あるいは磁性体板122)を積層してティース12を形成し、これに対して絶縁を施した上で電機子巻線13を幅広部12a1に巻回し、その後にヨーク11へとティース12を嵌合する。
For example, the magnetic material plate 121 (or the magnetic material plate 122) is laminated to form the
あるいは予め別途にボビンに電機子巻線13を巻回しておき、積層されたティース12へ、鍔部12bと反対側から電機子巻線13をボビンごと挿入する。そして電機子巻線13が挿入されたティース12をヨーク11に嵌合する。
Alternatively, the armature winding 13 is separately wound around the bobbin in advance, and the armature winding 13 is inserted into the
あるいは積層されたティース12をヨーク11に勘合した後、絶縁を介して電機子巻線13を巻回、あるいは挿入する。鍔部12bを設けない場合には、ボビンに巻回された電機子巻線13をボビンごと主面11a側から幅広部12a1へ挿入することもできる。
Alternatively, after the
上述のように、溝114の段差と、胴部12a(とりわけその凸部12a2と幅広部12a3とが形成する段差)とが係合することにより、電機子100Eに対向する界磁子(図示せず)からの吸引力に抗してティース12がヨーク11に保持される。なお、ティース12がヨーク11から径方向に抜けることを防止する手段を設けても良い。例えば、ヨーク11の外周にリングを嵌めたり、接着剤で固定する技術が例示できる。
As described above, a field element (not shown) that faces the
回転電機の構成.
図19は、上述した電機子100Aと、界磁子200とで構成した回転電機を例示する斜視図である。実際は、界磁子200と電機子100Aとは、わずかな空隙を介して対向しているが、図19では、構造の理解を容易にするために、両者の間隔を大きく開けて示している。また界磁子200の構造を回転軸方向において分離して示している。
Configuration of rotating electrical machine.
FIG. 19 is a perspective view illustrating a rotating electric machine composed of the armature 100 </ b> A and the
界磁子200は、ティース12側で電機子100Aに対向して設けられる。界磁子200は永久磁石22とヨーク25とを備えている。永久磁石22は回転軸Qの周囲で環状に配置され、ヨーク25は図示しない回転シャフトを貫通させる孔20が回転軸Q近傍に設けられている。実際はヨーク25と永久磁石22とは密着して設けられる。
The
電機子100Aに代えて、電機子100B〜100Eのいずれを採用してもよい。このような回転電機によれば、電機子100A〜100Eにおける鉄損の低減により、効率良くトルクを発生させることができる。
Any of the
図20は他の構成を有する界磁子200と、電機子100A,300とで構成された回転電機を例示する斜視図である。界磁子200は、永久磁石22の各々に対して回転軸方向に沿っての両側から、磁性体板21,23が設けられている。永久磁石22が界磁子200表面に現れていないことにより、永久磁石22にかかる減磁界の影響が低減される。
FIG. 20 is a perspective view illustrating a rotating electric machine including a
また、永久磁石22に焼結の希土類磁石を採用する場合は、永久磁石内部の渦電流損が低減される。かかる界磁子200によれば、回転電機の出力を高めることができる。
Further, when a sintered rare earth magnet is employed as the
特に、永久磁石22を用いるとエアギャップの磁束密度が高いため、小型で高い出力を実現できる。永久磁石22を用いるとティース12に流入出する磁束が高調波を多く含み、かつ磁束密度が高くなるが、上述の実施の形態にかかる電機子を採用することにより、ティース12で鉄損を低減する効果が高い。よって効率良くトルクを発生させることができる。
In particular, when the
永久磁石22と磁性体板21,23とは非磁性のホルダー24によって保持されている。ホルダー24は孔240,241を有している。孔240は回転軸Q近傍に設けられ図示されない回転シャフトを貫通させる。孔241には永久磁石22と磁性体板21,23とが嵌合する。
The
電機子300は磁性体であり、図示されない回転シャフトを貫通させる孔30が回転軸Q近傍に設けられている。電機子300と界磁子200との間に磁気的な吸引力が働くので、電機子100Aと界磁子200との間に働くスラスト力をキャンセルすることができる。スラスト力は、回転シャフトを支持する軸受に働くので、スラスト力をキャンセルすることで軸受損失を低減することができる。
The
界磁子200は更に薄い磁性体板26を有してもよい。磁性体板26は、電機子300と界磁子200との間に働く磁気的な吸引力を弱め、スラスト力のキャンセルを調整することができる。この場合磁性体板23を省略できる。図20では磁性体板23,26の両方が備えられている場合を例示した。
The
圧縮機の構成.
上述した回転電機は、例えば圧縮機に搭載することができる。図21は、アキシャルギャップ型モータ400を搭載した高圧ドーム型の圧縮機を示す断面図である。但しアキシャルギャップ型モータ400については断面ではなく側面を示している。
Compressor configuration.
The rotating electrical machine described above can be mounted on a compressor, for example. FIG. 21 is a cross-sectional view showing a high pressure dome type compressor equipped with an axial
当該圧縮機は密閉容器1と、圧縮機構部2と、アキシャルギャップ型モータ400とを備えている。圧縮機構部2は密閉容器1内に配置され、密閉容器1内かつ圧縮機構部2の上側にアキシャルギャップ型モータ400が配置される。そして圧縮機構部2は、回転シャフト4を介してアキシャルギャップ型モータ400によって駆動される。
The compressor includes a sealed
アキシャルギャップ型モータ400は電機子100A,300と界磁子200とを備えており、その詳細は図20を用いて説明した。ここでは電機子100A,300が固定子として、界磁子200が回転子として、それぞれ機能する。
The axial
密閉容器1の下側側方には吸入管71が接続される一方、密閉容器1の上側には吐出管72が接続されている。吸入管71から供給される冷媒ガスは、圧縮機構部2の吸込側に導かれる。
A
密閉容器1内側にヨーク11及び電機子300の外周側が固定されて、アキシャルギャップ型モータ400が固定される。回転軸シャフト4の下端側が圧縮機構部2に連結されている。
The outer periphery side of the
圧縮機構部2は、シリンダ状の本体部20と、上端板8および下端板9とを備える。上端板8および下端板9は、それぞれ本体部20の開口端の上側と下側に取り付けられる。回転シャフト4は、上端板8および下端板9を貫通して、本体部20の内部に挿入されている。
The
回転シャフト4は、圧縮機構部2の上端板8に設けられた軸受21と、圧縮機構部2の下端板9に設けられた軸受22により回転自在に支持されている。本体部20内の回転シャフト4にはクランクピン5が設けられる。クランクピン5にはピストン6が嵌合して駆動される。ピストン6及びこれに対応するシリンダとの間に形成された圧縮室7において、冷媒ガスが圧縮される。ピストンは偏芯した状態で回転し、または、公転運動を行い、圧縮室7の容積を変化させる。
The
アキシャルギャップ型モータ400が回転することにより、圧縮機構部2が駆動されると、吸入管71から圧縮機構部2に冷媒ガスが供給され、圧縮機構部2(とりわけ圧縮室7)で冷媒ガスを圧縮する。圧縮機構部2で圧縮された高圧冷媒ガスは、圧縮機構部2の吐出ポート23から密閉容器1内に吐出される。更に高圧冷媒ガスは、回転シャフト4の周りに設けられた溝(図示せず)、ステータ100Aおよび界磁子200の内部を回転軸方向に貫通する穴(図示せず)、ステータ100Aおよび界磁子200の外周部と密閉容器1の内面との間の空間等を通って、アキシャルギャップ型モータ400の上部空間に運ばれる。その後、吐出管72を介して密閉容器1の外部に吐出される。
When the
かかる圧縮機によれば、冷媒を効率良く圧縮することができる。特に、上述のように電機子100Aにおいて鉄損を低減することで、従来の圧縮機と同程度またはそれ以上の運転効率が得られる。以って機器の省エネルギーに寄与する。換言すれば小型で高トルクの回転電機を採用するので、冷媒を圧縮する際の損失が小さくなる。
According to such a compressor, the refrigerant can be efficiently compressed. In particular, by reducing the iron loss in the
なお、電機子100Aの代わりに他の電機子100B〜100Eを採用しても鉄損を低減できることは明白である。また電機子300を設けることは必須でなく、界磁子200の構成についても図19に示された構成や、その他の構成を採用することができる。
It is obvious that iron loss can be reduced even if
1 電機子用磁芯
100A〜100E 電機子
11 ヨーク
111,121,122 磁性体板
112 凹部
113 貫通孔
114 溝
11a 主面
12 ティース
12a1 幅広部
12a2 凸部
13 電機子巻線
DESCRIPTION OF
Claims (20)
各々が前記軸に対して垂直な方向に積層された平板状の第2の磁性体板(121,122)の複数を有し、前記主面において前記軸(Q)の周りで環状に配置され、電機子巻線(13)が巻回される芯として機能するティース(12)の複数と
を備え、
いずれの前記第1の磁性体板の一枚当たりの厚みも、いずれの前記第2の磁性体板の一枚当たりの厚みより大きい、電機子用磁芯。 A yoke (11) having a plurality of flat plate-like first magnetic plates (111) laminated along a predetermined axis (Q) and presenting a main surface (11a) on one side of the axis;
Each has a plurality of flat plate-like second magnetic plates (121, 122) stacked in a direction perpendicular to the axis, and is arranged annularly around the axis (Q) on the main surface. A plurality of teeth (12) functioning as a core around which the armature winding (13) is wound,
The armature magnetic core, wherein the thickness of any one of the first magnetic plates is greater than the thickness of any of the second magnetic plates.
前記凹部と嵌合する凸部(12a2)と、
前記凸部に対して前記ティースとは反対側に位置して前記凸部よりも幅広の幅広部(12a1)と
を呈する、請求項2記載の電機子用磁芯。 The shape of the teeth (12) on the yoke (11) side is
A convex portion (12a2) that fits into the concave portion;
3. The armature core according to claim 2, wherein the armature magnetic core is located on a side opposite to the teeth with respect to the convex portion and presents a wide portion (12 a 1) wider than the convex portion.
前記電機子巻線(13)と
を備える、電機子。 The armature core according to any one of claims 1 to 15,
An armature comprising the armature winding (13).
前記軸(Q)に沿って前記電機子に対向して配置される界磁子(200)と
を備える、回転電機。 Armature (1) according to claim 16 or claim 17,
A rotating electric machine comprising: a field element (200) disposed to face the armature along the axis (Q).
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