JP2009106045A - Rotating electric machine - Google Patents
Rotating electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009106045A JP2009106045A JP2007274580A JP2007274580A JP2009106045A JP 2009106045 A JP2009106045 A JP 2009106045A JP 2007274580 A JP2007274580 A JP 2007274580A JP 2007274580 A JP2007274580 A JP 2007274580A JP 2009106045 A JP2009106045 A JP 2009106045A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- axis direction
- magnetic poles
- rotation axis
- 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
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q16/00—Equipment for precise positioning of tool or work into particular locations not otherwise provided for
- B23Q16/02—Indexing equipment
- B23Q16/04—Indexing equipment having intermediate members, e.g. pawls, for locking the relatively movable parts in the indexed position
- B23Q16/06—Rotary indexing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q16/00—Equipment for precise positioning of tool or work into particular locations not otherwise provided for
- B23Q16/02—Indexing equipment
- B23Q16/08—Indexing equipment having means for clamping the relatively movable parts together in the indexed position
- B23Q16/10—Rotary indexing
- B23Q16/105—Rotary indexing clamping with a disc brake
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q2220/00—Machine tool components
- B23Q2220/004—Rotary tables
Abstract
Description
本発明は固定子および回転子を備えた回転電機に関し、例えば固定子および回転子を備えた誘導電動機、あるいは磁石を有する回転子を備えた磁石型回転電機、あるいは回転子がリラクタンスバリア構造を有するリラクタンス型回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine including a stator and a rotor, for example, an induction motor including a stator and a rotor, a magnet-type rotating electrical machine including a rotor having a magnet, or a rotor having a reluctance barrier structure. The present invention relates to a reluctance type rotating electric machine.
従来のモータや発電機などの回転電機では、固定子巻線が複雑で、生産性の点で大きな課題を有していた。生産性を改善する回転電機として、例えば「特開2006−296188号公報」(特許文献1)に記載のクローポール型回転電機が知られている。 In conventional rotating electric machines such as motors and generators, the stator windings are complicated, which has a great problem in terms of productivity. As a rotating electrical machine that improves productivity, a claw pole type rotating electrical machine described in, for example, “JP 2006-296188 A” (Patent Document 1) is known.
前記特許文献1に記載のクローポールモータ型回転電機では固定子巻線のインダクタンスが大きい問題がある。例えばモータや発電機において固定子巻線のインダクタンスが大きくなると、電流と電圧の位相差が大きくなりモータや発電機の主要特性である力率を低下させる問題がある。
The claw pole motor type rotating electrical machine described in
本発明の目的は、固定子の生産性に優れ、さらに固定子巻線のインダクタンスの増大を低減できる回転電気を提供することにある。 An object of the present invention is to provide rotating electricity that is excellent in productivity of a stator and that can reduce an increase in inductance of a stator winding.
本発明の特徴の1つは、固定子と回転子とを有し、前記固定子は回転軸方向に並べて配置された少なくとも2つの回転子鉄心を有し、各回転子鉄心は周方向である回転方向に配置された複数個の磁極を有し、前記各磁極間に固定子巻線配置したことである。 One of the features of the present invention is that it has a stator and a rotor, and the stator has at least two rotor cores arranged side by side in the rotational axis direction, and each rotor core is in the circumferential direction. It has a plurality of magnetic poles arranged in the rotation direction, and a stator winding is arranged between the magnetic poles.
本発明の他の特徴は、固定子と回転子とを有し、前記固定子は回転軸方向に並べて配置された少なくとも2つの回転子鉄心を有し、各回転子鉄心は周方向に配置された複数個の磁極を有し、前記各磁極間に回転軸方向に溝を形成し前記溝内に固定子巻線配置したことである。 Another feature of the present invention includes a stator and a rotor, and the stator has at least two rotor cores arranged side by side in the rotation axis direction, and each rotor core is arranged in the circumferential direction. A plurality of magnetic poles, grooves are formed between the magnetic poles in the direction of the rotation axis, and stator windings are arranged in the grooves.
本発明によれば固定子巻線のインダクタンスの増大を少なく抑える、あるいは低減できる効果がある。 According to the present invention, there is an effect that an increase in inductance of the stator winding can be suppressed or reduced.
以下に説明する実施の形態によれば、一般のクローポール型の固定子に見られる、周方向の固定子巻線と回転子面との間に設けられた軸方向に延びる爪が無いので、固定子鉄心を生産し易い利点がある。 According to the embodiment described below, since there is no axially extending claw provided between the circumferential stator winding and the rotor surface, which is found in a general claw pole type stator, There is an advantage that it is easy to produce a stator core.
以下の実施の形態では、周方向の固定子巻線と回転子面との間に回転軸方向に延び、前記固定子巻線に鎖交する形状の爪が無いので、固定子巻線のインダクタンスを一般のクローポール型の固定子に比べ低くできる効果がある。 In the following embodiments, since there is no claw having a shape extending in the rotation axis direction between the circumferential stator winding and the rotor surface and interlinking with the stator winding, the inductance of the stator winding Is lower than that of a general claw pole type stator.
一般のクローポール型の固定子に比べ、固定子巻線122を包む磁性体の領域が少ないので、固定子巻線のインダクタンスを大幅に低減できる。 Compared to a general claw-pole type stator, the area of the magnetic body that encloses the stator winding 122 is small, so that the inductance of the stator winding can be greatly reduced.
以下の実施の形態では、一般のスロットティース型回転電機のように、固定子巻線を回転軸方向に配置すると共に、回転子鉄心を相単位に分けて回転軸方向に並べて配置しているので、固定子巻線が生産し易い形状となり、生産性が優れている効果がある。 In the following embodiments, the stator windings are arranged in the rotation axis direction and the rotor cores are arranged in phase units and arranged in the rotation axis direction as in a general slot tooth type rotating electrical machine. The stator winding has a shape that is easy to produce, and has an effect of excellent productivity.
以下の実施の形態では、周方向に配置された磁極間に回転軸方向に固定子巻線を配置しているので、固定子磁極の回転子側対向面を一般のクローポール型磁極に対して大きくでき、効率が向上する。 In the following embodiments, since the stator winding is arranged in the rotation axis direction between the magnetic poles arranged in the circumferential direction, the rotor-side facing surface of the stator magnetic pole is opposed to a general claw pole type magnetic pole. Can be increased and efficiency is improved.
以下の実施の形態では、固定子磁極は固定子鉄心を軸方向に積層して形成しているので、渦電流による鉄損を大幅に低減することができる。 In the following embodiments, the stator magnetic poles are formed by stacking the stator cores in the axial direction, so that iron loss due to eddy current can be greatly reduced.
以下の実施の形態では、積層鋼板を使用しているので、圧粉磁心を使用する場合に比べ、機械的な強度が非常に強い効果がある。 In the following embodiments, since laminated steel sheets are used, there is an effect that the mechanical strength is very strong as compared with the case where a dust core is used.
〔固定子の基本構成の説明〕
図1乃至図6を用いて本発明の一実施の形態である固定子の基本構成を説明する。図1は、本発明の一実施の形態である、固定子の基本構成を示す斜視図である。図2は前記図1に示す固定子の基本構成の他の実施例で、図1の実施の形態である基本構成の各ティースに鍔を設けた実施例である。図2(a)は他の実施例である固定子の基本構成の全体図であり、図2(b)は図2(a)に示す固定子の基本構成の部分断面図であり、図2(c)は図2(a)に示す固定子の基本構成のさらに見方を変えた部分断面図であり、図2(d)は図2(a)に示す固定子の基本構成の回転軸に垂直な部分断面図である。図3は図1に示す固定子の基本構成の固定子鉄心を示す斜視図であり、図4は図2に示す他の実施例である固定子の基本構成の固定子鉄心を示す斜視図である。また図5は図3に示す固定子鉄心104のさらに他の実施の形態である。図6は図1や図2に示す固定子の基本構成に使用される固定子巻線である。
[Description of the basic structure of the stator]
A basic configuration of a stator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of a stator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is another example of the basic configuration of the stator shown in FIG. 1, and is an example in which a hook is provided on each tooth of the basic configuration according to the embodiment of FIG. 2A is an overall view of the basic configuration of a stator according to another embodiment, and FIG. 2B is a partial cross-sectional view of the basic configuration of the stator shown in FIG. 2A. FIG. 2C is a partial cross-sectional view in which the viewpoint of the basic configuration of the stator shown in FIG. 2A is further changed, and FIG. 2D is a rotation axis of the basic configuration of the stator shown in FIG. It is a vertical partial sectional view. 3 is a perspective view showing a stator core having a basic configuration of the stator shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a perspective view showing a stator core having a basic configuration of a stator according to another embodiment shown in FIG. is there. FIG. 5 shows still another embodiment of the
図1あるいは図2に示す固定子の基本構成102は固定子鉄心104と固定子巻線122とを有している。固定子の基本構成102の回転子側には、固定子の磁極として作用するティース106が全周に渡って等間隔に設けられており、後で動作を説明する都合上前記ティースに交互に106Aと106Bの符号を付す、しかしティース106Aと106Bはそれぞれ同様の作用を為す。ティース106Aと106Bの内側には上述の回転子が回転可能に設けられるが、図1乃至図4では説明の煩雑さを避けるため、回転子を図示していない。回転子としては、本発明を交流発電機として使用する場合はルンデルタイプを使用する。また永久磁石を表面あるいは内部に有する永久磁石回転子、D軸あるいはQ軸の磁束を制限することでリラクタンストルクを発生するフラックスバリヤ回転子、あるいはかご型回転子を使用することも可能であり、上記回転子と上記固定子との組み合わせて回転電機を構成することができ、本回転電機はそれぞれのモータあるいは発電機として作用する。
The
図1に示す固定子の基本構成102と図2に示す固定子の基本構成102はほとんど同じであるが、図2に示す固定子の基本構成102はティース106の回転子側の隣接する磁極方向にそれぞれ鍔108を有し、固定子の基本構成102の回転子側面の面積を大きくし出力特性の改善を図っている。また図5に示す固定子鉄心104は図3や図4に示す固定子鉄心104のさらに他の実施の形態で、隣接するティース106を繋ぐコアーバック112を曲線形状とし、生産性に優れている。
The
図2(a)乃至図2(c)に記載の如く、回転軸に垂直な面である周方向面にティース106が等間隔で配置されており、前記ティース106は交互に回転軸方向にずれて配置されているので、固定子の基本構成102の回転軸方向の端部にティース106に応じて1つおきに窪みが形成されている。前記窪みには固定子巻線122が配置され、固定子巻線122の回転軸端部での固定子鉄心104からの突出が少なくあるいは無くすことができる。
As shown in FIGS. 2A to 2C,
図2(b)に記載のティース106A−1およびティース106B−1とティース106B−2を回転軸に対し垂直な面で部分断面した断面図を図2(d)に示す。図2(d)に示す如く各ティース106Aとティース106B間にスロットの如き回転軸方向に延びる溝114が形成され、この溝114に上記固定子巻線122が収納されている。従来の固定子と異なる点は単相の巻線が溝114に挿入されていることで、固定子巻線122が単純な構成であることである。このため生産性に優れ、信頼性が向上する。図2(d)に示すとおり、各ティース106はコアーバック112でそれぞれ繋がっている。また各ティース106の回転子側には鍔108が形成されており、各溝114の回転子側は鍔108により、狭くなっている。この構造により、回転子に対向する面の面積が増大し回転電機の特性が改善される。
FIG. 2D shows a cross-sectional view in which the
図3乃至図5に示す固定子鉄心104は図1や図2に示す固定子の基本構成102の固定子鉄心104であり、複数のティース106を回転子側の周方向に沿って全周に渡って等間隔に有している。この実施の形態では20個のティース106が設けられている。これらのティース106はコアーバック112で隣接するティース106とそれぞれ繋がっており、隣接するティース106間には固定子巻線を挿入するための回転軸方向に延びる空間114あるいはスロット114が形成されている。図1乃至図5に示す固定子鉄心104では、ティース106を交互に回転軸方向にずらした形状を成しており、ティース106Aはティース106Bに対して他方側にずれている。このためティース106の一方側に空間が形成され、この空間に固定子巻線122を配置することで固定子巻線122の一方側の出っ張りをなくすることができ、固定子の基本構成102を小型にすることができる。また銅損も少なくなる。同様にティース106Bはティース106Aに対して一方側にずれているので、ティース106の他方側に空間が形成される。この空間に固定子巻線122を配置することで固定子巻線122の他方側の出っ張りをなくすことができ、上述と同様固定子の基本構成102を小型にすることができる。また銅損も少なくなる。
The
ただし、上述のティース106の交互のずれた配置構造は必須ではなく、ずれた構造が無くても回転電機の固定子の基本構成102として作用し、固定子巻線122の巻回作業が非常に簡単なため、従来の回転電機の固定子に対して生産性の点で非常に優れている。また特開2006−296188号や特開2005−151785号に記載の回転子側に多数の爪が設けられた一般的なクローポール型の固定子に対して、固定子のインダクタンスを大幅に低減できる効果がある。
However, the above-described alternately displaced arrangement structure of the
図3乃至図5に記載の固定子鉄心104はティース106の反対側であるコアーバック112の外周面を溶接で固定した溶接部116を有している。後述のとおり、生産性を良くする為にまた材料の無駄を少なくするために、後述のとおり、固定子鉄心104は薄板形状の連続した磁性鋼板を周方向に巻いて生産している。各ティース106に対応したコアーバック112の外周面に溶接部116を形成しているので、前記連続した薄板形状の磁性鋼板を周方向に巻いて溶接部116でそれぞれ固定子、その後コアーバック112をプレスなどで成形することで、簡単にティース106を回転軸方向にずらすことが可能となる。
The
図6は固定子の基本構成102に使用される固定子巻線122で本実施例は波巻きの固定子巻線122である。波巻き以外の集中巻の巻線も使用できるが、波巻の固定子巻線122を例に説明する。図6に記載の波巻の固定子巻線122は固定子巻線の磁極間部124を固定子巻線の一方の磁極端部126と固定子巻線の他方の磁極端部128とで繋ぐことで作られる連続した形状をしている。固定子巻線の磁極間部124を固定子巻線の一方の磁極端部126あるいは固定子巻線の他方の磁極端部128で交互に繋いでおり、前記固定子巻線の一方の磁極端部126が図2乃至図5に示す固定子鉄心104の回転軸方向に延びる形状を有する溝114にそれぞれ挿入される。前記固定子鉄心104の軸方向端部はティース106に対応して交互に窪みが形成されており、固定子鉄心104の一方端に形成された窪みに固定子巻線の一方の磁極端部126が挿入され、固定子鉄心104の他方端に形成された窪みに固定子巻線の他方の磁極端部128が挿入される。上述の如く、固定子鉄心104の回転軸における両端に必ずしも窪みを形成する必要がなく、その場合には前記固定子巻線の一方の磁極端部126や固定子巻線の他方の磁極端部128は固定子鉄心104の両端部から回転軸方向にはみ出す形状となる。
FIG. 6 shows a stator winding 122 used in the
図6に示す巻線を図3乃至図5に記載の固定子鉄心104に装着した場合、固定子鉄心の軸方向に設けられた溝114に互い違いに渡る構造であり、スロットティース型モータの波巻構造と同様の巻線形態で、全てのスロットを巻線がカバーする構造となる。このため固定子と回転子間に爪を有するクローポール型固定子に対し電気的特性が改善される。
When the winding shown in FIG. 6 is mounted on the
〔3相交流回転電機用の固定子の説明〕
以上説明した固定子の基本構成102は固定子全体に対して一相分の固定子として作用する。次に3相交流に関する固定子100を図7と図8を用いて説明する。図7は、図1あるいは図2に示す固定子の基本構成が組み合わせられて作られた3相回転電機の固定子100の斜視図である。図8は図7に示す3相交流の固定子100の展開図である。
[Description of stator for three-phase AC rotating electrical machine]
The
図7に記載の固定子100は3個の固定子の基本構成102をそれぞれU相固定子102UやV相固定子102V,W相固定子102Wとして使用する。U相固定子102UやV相固定子102V,W相固定子102Wはそれぞれ回転軸方向に分けられて並べて配置されているが、回転子は共通であり、各相の固定子の基本構成102は互いに位相を持って配置されている。
The
〔各相間の位相の説明〕
先に説明の固定子の基本構成102を使用して多相回転電機の固定子100を構成する場合、各相の固定子を軸方向に分けて配置する。各相の固定子の相対位置関係は、2相回転電機であれば、前記固定子の基本構成102を電気角で90度の位相を持たせて配置する。すなわち回転子側の一極対あたりの機械的な角度の1/4ずらして配置する。
[Description of the phase between each phase]
When configuring the
また、3相回転電機の固定子100であれば、電気角で120度ずつ位相を持たせては配置する。すなわち回転子側の一極対あたりの機械的な角度の1/3ずらして配置する。上述の図7に3相回転電機の固定子100の一例を示す。図7は20極の3相回転電機の固定子を示す。20極であるから、極対数は10である。このため、相と相の極のずらしの機械角度は、極対数は10の機械角である36度の1/3、すなわち12度となる。
Further, in the case of the
上記説明は、固定子100を構成する各固定子の基本構成102に対して回転子を共通の構造とし、回転子に位相を持たせない構造の場合である。回転子を共通の構造とすることは回転電機全体の構成を簡単化でき、小型化や生産性の点で効果が大きい。特に交流発電機として上記回転電機を使用する場合には固定子100を構成する各固定子の基本構成102は開示巻線をそれぞれ共用でき、高出力を得ることができる。
The above description is a case where the rotor has a common structure with respect to the
しかし固定子側の各相間の取り付け位置には位相を設けないで、回転子側を各相に対応して分割し、回転子側の各固定子に対応する部分の極にそれぞれ上記のように複数相回転電機を構成する位相を持たせて配置することも可能である。この位相関係は上記固定子側で説明した関係と同じである。 However, no phase is provided at the attachment position between each phase on the stator side, and the rotor side is divided corresponding to each phase, and the poles of the portions corresponding to each stator on the rotor side are respectively as described above. It is also possible to arrange them with the phases constituting the multi-phase rotating electrical machine. This phase relationship is the same as that described on the stator side.
上記説明では、多相回転電機の固定子100の代表として2相交流や3相交流について述べたがさらに多層の交流に対しても同様の考え方で対応できる。例えば6相交流発電機の固定子100を構成する場合は固定子の基本構成102を6個軸方向に配置すればよく、電気角で60度の位相を持たせればよい。6相の交流発電機を3相ごとに分けて整流後に並列接続することで、各相あたりの最大電流を下げることができ、整流回路などの電流容量を小さくできる効果がある。
In the above description, two-phase alternating current and three-phase alternating current have been described as representatives of the
〔3相固定子構造の説明〕
多層回転電機の固定子100の代表例として図7に3相交流回転電機用の固定子100を記載した。この固定子100の具体的な構造を図8を用いて説明する。図1や図2で説明した固定子の基本構成102をU相固定子102U,V相固定子102V,W相固定子102Wの3つの固定子ブロックを軸方向に並べて配置している。この構成で各相間には互いの相間の漏れ磁束を低減するために磁気的なシールド作用を有する磁気絶縁部材が設けられている。この磁気絶縁部材は、必要に応じて配置するものであり必須ではない、しかし漏れ磁束を減少させることは効率向上や特性改善に繋がる。
[Description of three-phase stator structure]
FIG. 7 shows a
前記絶縁材料は、非磁性体の高分子材料や、セラミックなどの導電性を有しない物質で構成することが望ましい。さらには、熱伝導性の良い物質とすることで、放熱性向上などが期待できる。また、ここでは図示しないが、この磁気絶縁部材3に固定子鉄心を位置決めするための溝や、穴、または突起や軸,インローなどの嵌合形状機能を有することで、固定子ブロックの高精度な位置決めが実現できる。この位置決めは、固定子の周方向位置、及び同軸度などが、回転電機のトルクリプルなどに影響を及ぼすためである。 The insulating material is preferably composed of a non-magnetic polymer material or a non-conductive substance such as ceramic. Furthermore, improvement in heat dissipation can be expected by using a material having good thermal conductivity. Although not shown here, the magnetic insulation member 3 has a fitting shape function such as a groove, a hole, or a protrusion, a shaft, and an inlay for positioning the stator core so that the stator block has high accuracy. Positioning can be realized. This positioning is because the circumferential position of the stator and the coaxiality affect the torque ripple of the rotating electrical machine.
金属系の材料でこの磁気シールドを構成することも可能である。具体的な物質名を挙げると、金属では、アルミニウム系の合金,非磁性のステンレス合金,銅系合金などが適している。コストの問題はあるが軽量のチタンなども候補である。また、樹脂では、LCP(液晶ポリマー),PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂),PBT(ポリブチレンテレフタレート樹脂),PET(ポリエチレン系樹脂)、またはガラス繊維で強化されたナイロン,PC(ポリカーボネート樹脂)などが候補として挙げられる。また、炭素繊維強化樹脂や、エポキシ系,不飽和ポリエステル系などの熱硬化性の樹脂も候補である。それぞれ使用するモータや発電機などが必要とする熱的,機械的な強度の制約条件などにより、これらの材質は決定されることが望ましい。これらの製造方法は、アルミニウム,銅合金はダイキャスト,ステンレス系の合金などは、機械加工や、冷間,温間による鍛造での製作。樹脂系材料は、射出成形などの工法によって製作することができる。金属系の材料を使用する場合は、渦電流の発生経路に注意して形状を決定する必要がある。 It is also possible to form this magnetic shield with a metal-based material. Specifically, for metals, aluminum alloys, nonmagnetic stainless alloys, copper alloys, and the like are suitable. Although there is a problem of cost, lightweight titanium is also a candidate. In addition, LCP (liquid crystal polymer), PPS (polyphenylene sulfide resin), PBT (polybutylene terephthalate resin), PET (polyethylene resin), nylon reinforced with glass fiber, PC (polycarbonate resin), etc. are candidates. As mentioned. Carbon fiber reinforced resins and thermosetting resins such as epoxy and unsaturated polyester are also candidates. It is desirable to determine these materials according to the thermal and mechanical strength constraints required by the motors and generators used. These production methods include die-casting for aluminum and copper alloys, and machining for stainless steel alloys by cold forging and warm forging. The resin material can be manufactured by a method such as injection molding. When using a metal-based material, it is necessary to determine the shape while paying attention to the eddy current generation path.
〔車両用交流発電機の説明〕
次に図7に示す固定子100を車両用交流発電機に使用した実施の形態を図9乃至図11を用いて説明する。図9は、車両用交流発電機の側面断面図であり、図10は、車両用交流発電機の回転子を示す斜視図、図11は車両用交流発電機の部分断面図の斜視図である。図9中の左側に配置される前側ハウジング212と図中右側に配置される後側ハウジング222とに挟まれて固定子100が設けられている。前記固定子100は回転軸方向に配置されたU相固定子102UとV相固定子102VとW相固定子102Wとを有している。
[Description of AC generator for vehicles]
Next, an embodiment in which the
固定子100の内側には空隙を介してルンデル型回転子252が回転可能に設けられている。前記前側ハウジング212と後側ハウジング222にはそれぞれ軸受けが設けられ、シャフト236が前記軸受けにより回転可能に保持されている。前記シャフト236には図10に示すルンデル型回転子252が固定されており、シャフト236の回転と共に回転する。
A
図10に示す如く、ルンデル型回転子252は前側から後側に向かって延びる一方の回転子爪磁極262Aと後側から前側に向かって延びる他方の回転子爪磁極262Bとを有している。前記一方の回転子爪磁極262Aと他方の回転子爪磁極262Bとの内側には供給される界磁電流に基づいて磁束を発生する界磁巻線264が設けられている。
As shown in FIG. 10, the
車両に設けられた内燃機関から動力伝達用のベルトを介してシャフト236に設けられたプーリが回転し、前記ルンデル型回転子252が回転し、固定子100に交流電力が誘起される。この交流電力は整流回路により全波整流され、端子242から直流電流が出力され、車両に搭載された蓄電池に充電される。
A pulley provided on the
車両用交流発電機は内部を冷却するためにルンデル型回転子252の両側に2個のファン232がシャフト236に固定されて設けられており、シャフト236の回転に基づき、前側ハウジング212や後側ハウジング222に設けられた通風孔238から空気が導入され、そして排出される。
In order to cool the interior of the vehicle alternator, two
図10に示す前記ルンデル型回転子252は磁極数が16であるがこれは模式的に記載したものであり、前記ルンデル型回転子252が固定子100を構成する固定子の基本構成102の磁極数と同じ数の磁極を有していることが望ましい。固定子100を構成する各固定子の基本構成102の磁極数が20である場合にはルンデル型回転子252の磁極数が20であることが望ましい。一方の回転子爪磁極262Aと他方の回転子爪磁極262Bとは同じ形状を成しており、爪磁極の根元の周方向幅Aが広く、固定子100の対向部分の爪の周方向幅Bはやや狭く、その先の周方向幅Cはさらに狭くなっている。爪の先端は磁束密度が小さく、周方向の幅Cを狭くしても磁気飽和が生じない。ルンデル型回転子252は1分間に一万数千回転以上の高速回転する可能性があり、遠心力を小さくすることが望ましい。従って爪の先端の周方向の幅Cをできるだけ狭くしている。これにより回転子爪磁極の先端部の遠心力による持ち上がりを少なくでき、固定子100とルンデル型回転子252との間の間隙を少なくできる。前記間隙を少なくすることで効率向上が図られる。
The Rundel-
図12は図10から図12に記載の交流発電機の動作を説明する説明図であるが、ここで説明する動作原理は図1や図2あるいは図7に示す固定子の基本動作でもある。図12(a)は交流発電機のティース106Aに一方の回転子爪磁極262Aが近づきつつある状態を示し、図12(b)は交流発電機のティース106Aに他方の回転子爪磁極262Bが近づきつつある状態を示す。図でティース106Aおよびティース106Bは回転子側面を示している、すなわち回転子外周面から固定子面を見た図である。本来なら回転子は軸方向に並列に配置された全ての固定子の内面である全ての相のティース106に対応している。図12では1相分の固定子のみ示しており、回転子との関係を正確に記載できないが概念的に破線262−1は回転子を示し、回転子であるルンデル型回転子252の磁極の状態を表すために破線262−2を設けた。
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the AC generator shown in FIGS. 10 to 12. The operating principle described here is also the basic operation of the stator shown in FIG. 1, FIG. 2, or FIG. 12A shows a state in which one rotor claw
図12(a)は、回転している一方の回転子爪磁極262Aがティース106Aに近づきつつある状態を示しており、一方の回転子爪磁極262Aからティース106Aへの磁束Φ1が増加し、ティース106A通りコアーバック112に向かう磁束Φ2が増加し、コアーバック112を通る磁束Φ4が増加し、コアーバック112からティース106Bを通り他方の回転子爪磁極262Bに戻る磁束Φ6とΦ9が増加する。この磁束は溝114の内部に配置された固定子巻線122と鎖交する関係となり、固定子巻線122に矢印の方向の電流を誘起する。
FIG. 12A shows a state where one rotating rotor claw
一方ティース106Aから一方の回転子爪磁極262Aが遠ざかり他方の回転子爪磁極262Bが接近する状態となると固定子の磁束の方向が反転し、一方の回転子爪磁極262Aからティース106Bに磁束Φ9が導入され、ティース106Bから磁束Φ6コアーバック112を磁束Φ4として通り、磁束Φ2としてティース106Aを通り、他方の回転子爪磁極262Bに磁束Φ1が戻る方向に、磁束が増加する。この結果固定子巻線122には矢印として示す如く図12(a)とは逆方向の電流が誘起される。
On the other hand, when one rotor claw
以上の説明は図9の固定子100における1相分の固定子の動作であるが、U相固定子102UやV相固定子102VやW相固定子102Wのそれぞれの固定子において共通の回転子に対し上記動作が生じ、3相交流電流が発生する。図9で固定子100を構成する固定子の基本構成102の数を増やせばそれに応じて、発生する交流電力の数が増加し、多相化される。
The above description is the operation of the stator for one phase in the
〔ルンデル型回転子252の説明〕
次に図13を用いて車両用交流発電機のルンデル型回転子252の他の実施の形態を説明する。図13(a)はルンデル型回転子252の斜視図、図13(b)はルンデル型回転子252の回転子爪磁極262に渦電流を低減するための溝272を形成した部分断面図、図13(c)は回転子爪磁極262に渦電流を低減するための溝272を形成した他の実施の形態を説明する部分断面図である。
[Description of Rundel type rotor 252]
Next, another embodiment of the
ルンデル型回転子252はその内側に界磁巻線が巻回され、その外周側に回転子爪磁極262が回転軸に沿って互い違いに延びており、一方の回転子爪磁極262Aと他方の回転子爪磁極262Bとして作用する。回転子爪磁極262の回転軸方向の両端部にはファン232が固定されている。交流発電機の全体構造は図9や図11で説明のとおりであり、シャフト236に設けられたスリップリングを介して前記界磁巻線に直流電流が供給されることにより、図12に記載の如く一方の回転子爪磁極262AがN磁極、他方の回転子爪磁極262BがS磁極として作用する。
The Rundel-
前記爪型の磁極は直流電流により発生する磁束によって磁化される電磁石なので、渦電流の影響は小さいと考えられている。しかし、実際には、スロットの高調波などによる磁極の表面に高調波磁束が発生し、その影響による渦電流が発生する。そこで、回転子爪磁極の表面には、図13(b)や(c)に記載の溝を形成して渦電流の発生を抑えている。図13(b)は回転子爪磁極262の表面に角型の溝を形成している。また図13(c)ではV字型の溝を形成している。これら図13(b)や(c)に記載の溝は一例であり、角型形状やV字形状に限るものではない。
Since the claw-shaped magnetic pole is an electromagnet that is magnetized by a magnetic flux generated by a direct current, it is considered that the influence of eddy current is small. However, in reality, a harmonic magnetic flux is generated on the surface of the magnetic pole due to the harmonics of the slot, and an eddy current is generated due to the influence. Therefore, the grooves described in FIGS. 13B and 13C are formed on the surface of the rotor claw magnetic pole to suppress the generation of eddy currents. In FIG. 13B, a square groove is formed on the surface of the rotor claw
次に図14を用いて交流発電機用のルンデル型回転子252の更に他の実施の形態について説明する。上述のルンデル型回転子252は、図13(a)に示すように一方の回転子爪磁極262Aと他方の回転子爪磁極262Bは回転軸に垂直な周方向に関して対象な形状を成しており、固定子との対抗面は爪の先端に向かって先細り形状となっている。回転子爪磁極262はその根元部は磁束量が多いため磁気飽和し易いので、根元部は出来るだけ大きな断面積となるようにしている。
Next, still another embodiment of the
前記図9や図11の記載の如く、固定子を構成する各相の固定子を回転軸に沿って配置すると各相間の出力特性がアンバランスになる可能性がある。特に両サイドに配置される相に対し内部に挟まれる相の出力が小さい傾向がある。各相間の出力特性の均一化を図るために間に挟まれた相の出力を増大することが望ましく、図14の実施例では、永久磁石をルンデル型回転子252の回転軸方向の中央付近に配置し、前記間に挟まれた相の固定子巻線122に鎖交する磁束を発生する起磁力を増やす構造としている。図14(a)は他の実施例である、ルンデル型回転子252の斜視図、図14(b)は爪と永久磁石との形状を示す部分拡大図、図14(c)は図14(b)に示す爪と永久磁石との形状の他の実施の形態、図14(d)は図14(b)あるいは図14(c)に記載の爪と永久磁石との形状を示す部分断面図である。
As shown in FIGS. 9 and 11, when the stators of the respective phases constituting the stator are arranged along the rotation axis, there is a possibility that the output characteristics between the phases become unbalanced. In particular, the output of the phase sandwiched inside tends to be small with respect to the phase arranged on both sides. In order to make the output characteristics between the phases uniform, it is desirable to increase the output of the phase sandwiched between them. In the embodiment of FIG. 14, the permanent magnet is placed near the center of the run-
ルンデル型回転子252の外周側に位置する一方の回転子爪磁極262Aと他方の回転子爪磁極262Bとの間に永久磁石274が設けられており、図9や図11に記載の交流発電機において、固定子100の内側に位置する固定子巻線122の鎖交磁束量を増やすためにルンデル型回転子252の回転軸の中央部に永久磁石274を設けている。なお、図14(d)に示すように、回転子爪磁極262や永久磁石274の内部に界磁巻線264が設けられている。
A
上記のルンデル型回転子252では一方の回転子爪磁極262Aと他方の回転子爪磁極262Bとの爪間に永久磁石274を装着することが必要となる。しかしながら、永久磁石274を一方と他方の回転子爪磁極262Aと262Bとの間に装着しようとすると、隣り合う回転子爪磁極の根元部が広がった形状となると、永久磁石274が挿入し難い形状となる。図14の実施の形態では、各回転子爪磁極262の根元部において磁束が通る磁気回路の断面積を大きくするために、ルンデル型回転子252の回転方向に対して反対方向の側だけを周方向に広げる爪形状とし、磁束が通る断面積を大きくしている。このように周方向である回転方向の一方向側だけを幅広とすれば、図14(a)に記載の永久磁石274を図14(b)や図14(c)に示すように、幅広の根元部が形成されていない軸方向側から永久磁石274を装着することができる。
In the
尚、ルンデル型回転子252の回転方向に対して反対方向側の幅に広げる形状の爪を使用する技術思想は、図9乃至図11に記載の実施の形態にも適用でき、このように形状とすることで磁束が通る断面積を確保しつつ、必要に応じ永久磁石274を装着することが可能となる。
It should be noted that the technical idea of using a claw having a shape that is widened in the direction opposite to the rotation direction of the
〔固定子鉄心104の製造方法〕
次に固定子鉄心104の製造方法を図15を用いて説明する。回転電機の固定子磁極を電磁鋼板,冷間圧延鋼板,電磁ステンレスなどの鉄板をプレス打抜きなどの加工し、図15(a)に示す固定子薄板鉄心1042を形成する。この固定子薄板鉄心1042には溝114を形成するための打ち欠き1142が設けられている。前記固定子薄板鉄心1042を回転軸方向に積層して積層鉄心1044を製造する。なお積層鉄心1044は溶接により固定されており、溶接部116が積層鉄心1044の外周の全周に渡って等間隔に設けられているが、図15(a)では代表して1箇所のみ開示している。溶接部は磁気特性の影響の少ないコアーバック112の外周部が望ましく、上述のとおり、コアーバック112の外周部全体にわたって等間隔に設けることが望ましい。例えばティース106に対応して、その外周側のコアーバック112に設けることが望ましい。
[Method for Manufacturing Stator Core 104]
Next, a method for manufacturing the
固定子薄板鉄心1042の加工方法としてはプレス加工などによる打抜き加工の他にレーザー加工や放電加工などが可能である。図15(a)で示す積層鉄心1044を製造後、更に図15(c)に示すように固定子磁極を交互に回転軸方向にずらせて配置するようにプレスなどで加工成形しても良い。このようにして図3乃至図5に示す固定子の固定子鉄心104が製造される。この固定子鉄心104に、図6に記載の固定子巻線122を挿入し、固定する。上記図15(a)では打ち欠き1142を有する固定子薄板鉄心1042を打抜き加工により製造し、それを積層構造に積み上げて積層鉄心1044を製造する。
As a processing method of the stator
図15(b)により積層鉄心1044を製造する他の方法を説明する。打ち欠き1142と同様に固定子巻線122を挿入するための溝114に形成される打ち欠き1146を等間隔に有する薄板鋼板1046をプレスなどによる打抜き加工により生産する。次に図15(b)に記載の如く巻回し、積層鉄心1044を製造する。図15(a)に記載の積層鉄心1044との相違は固定子鉄心104が連続していることである。図15(b)に記載の方法では図15(a)の方法に比べ材料の無駄が少なくなる利点がある。図15(b)に記載の積層鉄心1044から固定子鉄心104を作る方法は図15(a)に記載の場合と同じであり、積層された薄板鋼板1046を溶接により固定する。
Another method of manufacturing the
図15(c)に示すように固定子鉄心104は回転軸方向に各ティース毎に交互にずれて形成されており、固定子鉄心104の回転軸方向の端部に各ティース毎に交互に窪みが形成されている。この窪みに固定子巻線122が配置されることにより、図1や図2に示す固定子の基本構成102が作られる。しかし回転機の動作からすると、図15(c)に示すような各ティース毎の交互のずれによる回転軸両端部の窪みを設けなくても良い。この場合には固定子鉄心104の回転軸方向の両端部に固定子巻線122が交互にはみ出す構造となる。また図15(c)に示す構造はコアーバック112が急な角度で成形されているが、滑らかな曲線で成形する方が製造が容易であり、また機械的な歪みも少なくなる。その構造を先に記載の図5に示す。
As shown in FIG. 15 (c), the
図1や図2に記載の固定子の基本構成102から磁気絶縁板と一体の1相分固定子を製作する方法の一例を図16に示す。なお、上記磁気絶縁板と一体化して製作した1相分の固定子ブロックを組み合わせることで、図7に示す固定子100が簡単に製造できる。
FIG. 16 shows an example of a method for producing a one-phase stator integrated with a magnetic insulating plate from the
図16(b)に一体成形後の固定子ブロック304を示す。この固定子ブロック304は、1相分の固定子鉄心104と固定子巻線122とを樹脂302などで覆って作られている。前記1相分の固定子ブロック304を複数個回転軸方向に組み合わせることにより、簡単に固定子100を製造することが可能である。
FIG. 16B shows the
前記固定子ブロック304を製造するための金型の構造を図16(a)に示す。ベースとなる金型312はその内部に、固定子巻線122を巻回した固定子鉄心104を備えた固定子の基本構成102を保持する手段を有し、前記保持手段は周方向の位置関係を高精度に位置決めできる保持部を有している。前記保持部に固定子の基本構成102を固定し、この固定子の基本構成102を固定した状態で注入部(ゲート)を有する金型314で型締めする。上下の金型が嵌合することでその内部に、樹脂が注入される空間が形成され、磁極となる積層形状の固定子鉄心104と固定子巻線122の間に存在する空間および磁気シールドとしたい回転軸方向の両端部に作られる空間に樹脂が満たされる。固定子鉄心104と固定子巻線122の回転軸方向の両端部に磁気シールド作用をする樹脂層が作られ、他の固定子ブロック304と重ねた場合に互いに漏洩する磁束量を前記樹脂層により減少できる。
FIG. 16A shows the structure of a mold for manufacturing the
前記樹脂層に位置決め形状を形成することができる。例えば、図16(b)に示す固定子ブロック304では、樹脂層の表面に突起316と溝318が形成されている。多相固定子を形成する場合、多相の各相に対応して固定子ブロック304を回転軸方向に重ねると共に前記固定子ブロック304を互いに周方向に所定の位相を持たせた位置関係に保持することが必要である。前記樹脂層表面の突起316と溝318を前記所定の位相関係に形成することで、互いの固定子ブロック304の突起316が溝318に挿入され、正確な周方向の位置決めが可能となる。
A positioning shape can be formed on the resin layer. For example, in the
本工法では、樹脂系の材料が使用可能であり、LCP(液晶ポリマー),PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂),PBT(ポリブチレンテレフタレート樹脂),PET(ポリエチレン系樹脂)、またはガラス繊維で強化されたナイロン,PC(ポリカーボネート樹脂)などが候補として挙げられる。また、炭素繊維強化樹脂や、エポキシ系,不飽和ポリエステル系などの熱硬化性の樹脂も使用可能である。それぞれ使用するモータや発電機などが必要とする熱的,機械的な強度の制約条件などにより、これらの材質は決定されることが望ましい。 In this method, resin-based materials can be used, and LCP (liquid crystal polymer), PPS (polyphenylene sulfide resin), PBT (polybutylene terephthalate resin), PET (polyethylene resin), or nylon reinforced with glass fiber , PC (polycarbonate resin) and the like. In addition, a carbon fiber reinforced resin, a thermosetting resin such as an epoxy type or an unsaturated polyester type can also be used. It is desirable to determine these materials according to the thermal and mechanical strength constraints required by the motors and generators used.
〔固定子鉄心104の他の製造方法の説明〕
次に図15に示す固定子鉄心104の更に他の製造方法あるいは他の形状を図17に示す。先に図15で説明した実施の形態では、固定子鉄心104は周方向において一体形状の電磁鋼板で構成されていた。しかし、電気的特性からは一体形状が必須ではない。図17は一極対(2極分)のコア形状で固定子の磁気回路を構成している。図17(a)は、図3乃至図5で示した固定子鉄心104の一極対を示している。モータあるいは発電機である回転電機の構造では、回転子からの磁束の流れは、一極対分が回転子側の一極対分の磁束を賄うため、隣り合う極対間での磁束の流れを必要としない。したがって、鉄心を周方向に分割して配置することでも、一体とした場合と変わらない特性を満足することができる。そこで、図17(a)に示すようなティース106Aとティース106Bとを有する鉄心片で構成してこれを組み合わせて固定子鉄心104を組立ることで、モータあるいは発電機使用する前述の構造の固定子を構成することが可能となる。なお、同一符号は先に説明の同一符号の機能や作用効果を示す。
[Description of Other Manufacturing Method of Stator Core 104]
Next, still another manufacturing method or another shape of the
図17(b)は、図17(a)のティース106Aあるいは106Bの先端に鍔を有する形状としたものである。この鍔は、回転子からの流入磁束を有効に集める目的と、巻線した固定子巻線122の内側へのはみだし防止機能を有する。図17(c)には、軸方向に互い違いにする形状とした鉄心を示すが、その磁極の位置関係が、回転軸方向に重ならない構造を示している。固定子巻線122を配置するためのスペースを大きく確保するため、および、固定子巻線122の形状を単純化し生産性や作業性を向上するために、鉄心側の形状に工夫を凝らした実施例である。図3乃至図5あるいは図17の固定子鉄心104は磁性薄板の積層構成であるが、積層構造に限るものではなく、圧粉磁心などを圧縮成形して製造しても良い。しかし、強度や信頼性,磁気特性の観点で、積層鋼板の方が優れている。なお、図17(b)や図17(c)の記載において説明を省略しているが、先の記載と同一符号は同じような作用を無し、同じような効果を有する。
FIG. 17B shows a shape having a hook at the tip of the
図18には、図17(b)に示した鉄心を使用して、一相分の固定子鉄心である固定子鉄心104の製造概念を示す。ティース106Aとティース106Bとの間の回転軸方向に延びる溝114に図6に記載の固定子巻線122の固定子巻線の磁極間部124をそれぞれ挿入する。その後図18(a)の各磁極対を溶接などで固定することで、周方向に一体化した固定子鉄心104が完成する。
FIG. 18 shows a manufacturing concept of the
上記図18(a)の構造あるいは図1乃至図5の構造は、回転軸に沿った溝114が存在し、前記溝114に固定子巻線122の固定子巻線の磁極間部124が挿入される形状である。一方図18(b)に示す実施の形態は、ティース106Aとティース106Bが完全に回転軸方向にずれている。この形状においては、固定子巻線122はほとんど回転軸方向の屈曲を設けることなく、溝114に挿入可能である。このため、固定子巻線122の生産性にすぐれている、また固定子巻線122の溝114への挿入が容易であり、作業性に優れる。しかし回転子に面する磁気回路の断面積が小さくなり、出力が低下し易い欠点がある。ただ出力が小さくても良い場合には生産コストが安価となり、有効である。
In the structure shown in FIG. 18A or the structure shown in FIGS. 1 to 5, the
最終的に完成した固定子の基本構成102は図1や図2と同じであり、固定子巻線122は、回転軸に沿って一方端と他方端との間を行き来する掲示用を成して巻回されており、図2(b)乃至図2(d)に示す構造である。上記図面の固定子鉄心104は、回転軸方向にずらしたティース106Aとティース106Bを成す固定子鉄心104の回転軸方向の中央部で一部重なっている形状であり、図2(d)に示す断面のように、スロットティース型回転電機の巻線配置とほぼ変わらない配置となっている。このため回転子と対向する面は効率良く磁気回路が構成され、優れた電気的な特性が得られる。一方固定子巻線122はスロットティース型回転電機に比べ大変簡素化されており、優れた生産性が得られ、また固定子巻線122の形状がシンプルなため、安全性や信頼性において優れた効果がある。
The
図19に、固定子巻線122の他の実施の形態を示す。図1や図2に示した構造では、固定子巻線122が回転軸方向と周方向をつなぐ部分において略直角に近い角度で曲がっている。すなわち固定子巻線122が回転軸と略平行な部分を有している。実際の被覆付マグネットワイヤでは、直角に曲げると絶縁のための樹脂被膜が損傷する心配があり、作業時に色々注意を払うことが必要となる。ある程度の曲げR(半径)を持って形成することが望ましい。この点で、図1や図2に示す形状では固定子巻線122の形成作業に注意を払うことが望まれる。図19に示す形状では、ティース106Aとティース106Bとの間の溝114を周方向に広くしている。鉄心の磁極間の隙間をゆるくして、固定子巻線122の回転軸方向の部分を斜めに配置できる構造とした。この構造では曲げR(半径)をゆるやかに出来る利点が有り、作業性が向上する。ただし図1や図2の構造のほうが固定子巻線122の占積率(スロットに対する導体断面積の割合)を高くでき、高出力を得やすい効果がある。図19の構造で固定子巻線122の占積率が小さくならないように考慮することが効率向上の点で望ましい。
FIG. 19 shows another embodiment of the stator winding 122. In the structure shown in FIGS. 1 and 2, the stator winding 122 is bent at an angle close to a substantially right angle at a portion connecting the rotation axis direction and the circumferential direction. That is, the stator winding 122 has a portion substantially parallel to the rotation axis. In an actual coated magnet wire, if it is bent at a right angle, the resin film for insulation may be damaged, and it is necessary to pay various attentions at the time of work. It is desirable to form with a certain degree of bending R (radius). In this regard, it is desirable to pay attention to the operation of forming the stator winding 122 in the shapes shown in FIGS. In the shape shown in FIG. 19, the
図20に、占積率を向上するための固定子巻線122の断面形状を示す。通常、図20(a)に示すように、丸断面のマグネットワイヤを巻線として使用することが考えられるが、占積率を向上するためには、平角のマグネットワイヤを用いて、図20(b)や図20(c)のように整列配置することでその占積率を高めることが可能である。また、図6に示したように固定子巻線122を予め製造し、その後固定子鉄心104と一体化する場合には、固定子巻線122の断面形状を望ましい形に成形する工程を設けることが望ましい。固定子巻線122の断面形状を成形する場合には、断面が略円形状の線を、図20(d)に示すような形状に成形することで上記占積率を高めることが出来る。
FIG. 20 shows a cross-sectional shape of the stator winding 122 for improving the space factor. Normally, as shown in FIG. 20 (a), it is conceivable to use a magnet wire having a round cross section as a winding. However, in order to improve the space factor, a flat magnet wire is used to improve the space factor. The space factor can be increased by arranging and arranging as shown in FIG. Further, when the stator winding 122 is manufactured in advance as shown in FIG. 6 and then integrated with the
〔モータ等の回転電機への応用〕
図21(b)は図7に示す固定子100を回転電機に適用した場合の回転電機の斜視図であり、図21(a)は図21(b)に示す前記回転電機の展開図である。前側ハウジング418と後側ハウジング416に軸受414と軸受412とがそれぞれ固定されており、シャフト436が上記軸受414と412とに回転可能に保持されている。前記シャフト436には回転子404が固定されている。前記回転子404の外側には空隙を介して図7に記載の固定子100が設けられている。前側ハウジング418と後側ハウジング416とを通しボルト452で固定することにより、前側ハウジング418と後側ハウジング416との間に固定子100が固定され保持される。なお、固定子100の外周に更にアルミニウム材などで作られた外環401が設けられ、回転電機が密閉されている。
[Application to rotating electrical machines such as motors]
FIG. 21B is a perspective view of the rotating electrical machine when the
前記回転子404として図22(a)に示すかご型回転子や(b)に示す永久磁石を備えた回転子や(c)に示す磁束バリアを内蔵する回転子が使用可能である。図22(a)乃至(c)は図21の回転軸に対して垂直な面で断面した回転子404の断面図を示している。図22(a)に示すかご型回転子404は、回転子鉄心472の内部外周に回転軸方向に並べられた複数個の導体バー462が全周に渡って等間隔に配置され、前記導体バー462が回転子の回転軸の両端部において図示しない短絡環で電気的に短絡されている。図21の固定子100に交流電流が供給され、回転磁界が発生すると前記導体バー462に電流が誘起され、回転トルクが発生する。前記固定子100に供給される交流電流と回転子404とのすべりを制御することで、回転子404に発生する回転トルクや固定子巻線に誘起される誘起電力を制御することが可能となる。
As the
図22(b)は図21の回転子404として永久磁石回転子を使用した例である。永久磁石464は回転子404の回転子鉄心472の表面に設けても良いし、内部に設けても良い、図22(b)は回転子鉄心472の内部に設けた例である。図21の固定子100に交流電流が供給されると、回転磁界が発生し、前記永久磁石を有する回転子404に回転トルクが発生する。前記固定子100に供給する交流電流と回転子404との磁極の位相を制御することで、回転トルクや発電電力の制御が可能となる。
FIG. 22B shows an example in which a permanent magnet rotor is used as the
図22(c)は図21の回転子404として磁束バリア468を有する回転子を使用した例である。回転子鉄心472に磁束バリアとして例えば空隙をq軸の磁路に形成することで、固定子100に交流電流が供給されたことにより発生する回転磁界に基づくd軸とq軸との磁気抵抗の違いが生じ、この磁気抵抗の相違に基づき回転トルクが発生する。
FIG. 22C shows an example in which a rotor having a
以上の如く上述の固定子100は色々な回転子との組合せにより、発電機として作用し、あるいはモータとして作用し、色々な用途に使用可能である。いずれにおいても固定子100の形状がシンプルで、特に固定子巻線122の形状がシンプルとなるため、生産性に優れている。また上記実施の形態では、軸方向の固定子巻線122のコイルエンドを少なくあるいは無くすことができ、小型化でき、さらに銅損を少なくできる。
As described above, the
102 固定子
102U U相固定子
102V V相固定子
102W W相固定子
104 固定子鉄心
106A,106B ティース
108 鍔
112 コアーバック
114 溝
116 溶接部
122 固定子巻線
122U U相固定子巻線
122V V相固定子巻線
122W W相固定子巻線
130 磁気絶縁板
102
Claims (10)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007274580A JP2009106045A (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Rotating electric machine |
EP08011066A EP2012409A2 (en) | 2007-06-19 | 2008-06-18 | Rotating electrical machine |
US12/142,574 US20090001843A1 (en) | 2007-06-19 | 2008-06-19 | Rotating electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007274580A JP2009106045A (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Rotating electric machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009106045A true JP2009106045A (en) | 2009-05-14 |
Family
ID=40707206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007274580A Pending JP2009106045A (en) | 2007-06-19 | 2007-10-23 | Rotating electric machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009106045A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114342215A (en) * | 2019-09-24 | 2022-04-12 | 日立金属株式会社 | Stator for rotating electric machine, method for manufacturing stator for rotating electric machine, and method for manufacturing rotating electric machine |
-
2007
- 2007-10-23 JP JP2007274580A patent/JP2009106045A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114342215A (en) * | 2019-09-24 | 2022-04-12 | 日立金属株式会社 | Stator for rotating electric machine, method for manufacturing stator for rotating electric machine, and method for manufacturing rotating electric machine |
CN114342215B (en) * | 2019-09-24 | 2023-10-20 | 株式会社博迈立铖 | Stator for rotating electric machine, method for manufacturing same, rotating electric machine, and method for manufacturing same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7701109B2 (en) | Rotating electrical machine | |
JP4389918B2 (en) | Rotating electric machine and AC generator | |
JP5070255B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP4926107B2 (en) | Rotating electric machine | |
AU2011303910B2 (en) | Rotor for modulated pole machine | |
JP6402257B2 (en) | Stator coil, stator provided with the same, and rotating electric machine provided with the same | |
US20090102314A1 (en) | Rotating electrical machinery | |
JP6563595B2 (en) | Rotating electric machine and rotating electric machine stator | |
JP2009219343A (en) | Rotating electric machine, and method for connecting stator coil of rotating electric machine | |
US10298084B2 (en) | Rotating electric machine for vehicle | |
CN109906545B (en) | Synchronous reluctance type rotating electric machine | |
JP6048191B2 (en) | Multi-gap rotating electric machine | |
JP6793257B2 (en) | Stator of rotary electric machine and rotary electric machine | |
JP2014050207A (en) | Dynamo-electric machine and manufacturing method therefor | |
JP2009027904A (en) | Rotating electrical machine | |
US20180248453A1 (en) | Rotor, Rotating Electric Machine Including Said Rotor, and Method of Manufacturing Said Rotor | |
JP4881708B2 (en) | Vehicle alternator and rotating electric machine | |
JP2009106044A (en) | Rotating electric machine | |
US8987971B2 (en) | Rotor core for an electric machine | |
JP5805046B2 (en) | Vehicle motor and vehicle generator | |
JP6536421B2 (en) | Electric rotating machine | |
JP2016129447A (en) | Rotary electric machine | |
JP2005124378A (en) | Induction motor having annular stator coil | |
JP2008072854A (en) | Multi-phase claw pole-type motor | |
US9755465B2 (en) | Method for manufacturing a rotor of a synchronous reluctance motor, a rotor of a synchronous reluctance motor, and a synchronous reluctance motor |