JP2010081715A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スロットが形成された電機子を有する回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electric machine having an armature in which slots are formed.
インバータ装置を用いて例えば多相交流の回転電機を駆動する場合には、駆動電流に、インバータのスイッチングに起因する高調波電流が発生する。これにより巻線には、基本波電流による損失に加えて、高調波電流に起因する高調波損失が発生する。 For example, when a multiphase AC rotating electrical machine is driven using an inverter device, a harmonic current resulting from switching of the inverter is generated in the drive current. Thereby, in addition to the loss due to the fundamental wave current, the harmonic loss due to the harmonic current is generated in the winding.
この高調波電流による損失を低減するためには、例えば特許文献1に開示されているように、回路インダクタンスを増やして高調波電流を減らす方法が知られている。 In order to reduce the loss due to the harmonic current, for example, as disclosed in Patent Document 1, a method of increasing the circuit inductance to reduce the harmonic current is known.
この方法では力率は悪化するが、スロットを深くすることやコイル巻回数を増やすことなど、スロット漏れインダクタンスを増加させる設計が行われている。また、インバータ装置と電機子巻線端子の間にリアクトルを直列に挿入することなどが知られている。
しかしながら、高速大容量機、多相電動機、低電圧大電流電動機などインダクタンスを低く設計する必要がある場合には、回転電機の設計によってインダクタンスを増加させるには限界がある。 However, when it is necessary to design a low inductance such as a high-speed large-capacity machine, a multi-phase motor, or a low-voltage high-current motor, there is a limit to increasing the inductance by designing the rotating electrical machine.
また、漏れインダクタンスを増加させる方法として磁性のスロット楔を適用する方法があるが、楔の形状に制約が多く、インダクタンスを容易に増加させることができない場合がある。 In addition, there is a method of applying a magnetic slot wedge as a method of increasing the leakage inductance, but there are cases where the wedge shape has many restrictions and the inductance cannot be easily increased.
また、磁性スロットの楔には、電磁力等が作用するので、ゆるみや脱落が発生しやすくなる。これによって、安全性や信頼性が低下するため、高速大容量機、多相電動機、低電圧大電流電動機には、適用できないことがある。 In addition, since electromagnetic force or the like acts on the wedge of the magnetic slot, loosening or dropping is likely to occur. As a result, safety and reliability are lowered, so that it may not be applicable to high-speed, large-capacity machines, multiphase motors, and low-voltage, high-current motors.
一方、リアクトルを回路に直列に挿入する場合、リアクトルには基本波電流を流す必要がある。このため、装置が大型化してしまい、損失発生および磁気音発生等の原因となる。 On the other hand, when inserting a reactor in series with a circuit, it is necessary to flow a fundamental current through the reactor. This increases the size of the apparatus, causing loss and magnetic sound.
本発明は上述した課題を解決するものであり、その目的は、交流回転電機のスロット漏れ磁束を大きくし、回路インダクタンスを容易に増加させることである。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to increase the slot leakage magnetic flux of the AC rotating electric machine and easily increase the circuit inductance.
上記目的を達成するための本発明に係る回転電機は、回転軸を回転中心とする略円筒状の回転子と、前記回転軸方向に延びて前記回転子を取り囲むように形成された中空部を有する略円筒形状で、前記回転軸方向に延びる複数の固定子スロットが前記中空部の内周側面に形成されて、静止固定された固定子鉄心と、前記各固定子スロット内に配置されて前記回転軸方向に延びたコイルと、前記回転軸方向に延びて、前記固定子スロット内で前記コイルよりも前記固定子スロットの開口側に嵌め込まれるように取り付けられた非磁性スロット楔と、前記回転軸方向に延びて、前記固定子スロット内の前記コイルに接するように挿入されて磁性を備えたスペーサと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rotating electrical machine according to the present invention includes a substantially cylindrical rotor having a rotation axis as a rotation center, and a hollow portion extending in the rotation axis direction so as to surround the rotor. A plurality of stator slots extending in the direction of the rotation axis are formed on the inner peripheral side surface of the hollow portion, the stator cores are stationary and fixed, and the stator slots are disposed in the stator slots. A coil extending in the direction of the rotation axis, a nonmagnetic slot wedge extending in the direction of the rotation axis and attached to be fitted closer to the opening side of the stator slot than the coil in the stator slot, and the rotation A spacer that extends in the axial direction and is magnetically inserted into contact with the coil in the stator slot.
また、本発明に係る回転電機は、回転軸周りを回転する略中空円筒状の回転子と、前記回転子の中空部内を貫通するように配置された略円筒形状で、外周側面に前記回転軸方向に延びる複数の固定子スロットが形成されて、静止固定された固定子鉄心と、前記各固定子スロット内に配置されて前記回転軸方向に延びたコイルと、前記回転軸方向に延びて、前記固定子スロット内で前記コイルよりも前記固定子スロットの開口側に嵌め込まれるように取り付けられた非磁性スロット楔と、前記回転軸方向に延びて、前記固定子スロット内の前記コイルに接するように挿入されて磁性を備えたスペーサと、を有すること特徴とする。 The rotating electrical machine according to the present invention includes a substantially hollow cylindrical rotor that rotates around a rotating shaft, and a substantially cylindrical shape that is disposed so as to penetrate through the hollow portion of the rotor, and the rotating shaft is disposed on an outer peripheral side surface. A plurality of stator slots extending in a direction are formed, the stator core fixed stationary, a coil disposed in each stator slot and extending in the rotation axis direction, and extending in the rotation axis direction, A nonmagnetic slot wedge attached to be fitted closer to the opening side of the stator slot than the coil in the stator slot, and extends in the rotation axis direction so as to contact the coil in the stator slot And a spacer provided with magnetism.
また、本発明に係る回転電機は、前記回転軸周りに配置された中空円筒状で、前記回転軸方向に延びる複数の電機子スロットが外周面および前記中空部の内周面の少なくとも一方の面に形成された電機子と、前記各電機子スロット内に配置されて前記回転軸方向に延びたコイルと、前記回転軸方向に延びて、前記電機子スロット内で前記コイルよりも前記電機子スロットの開口側に嵌め込まれるように取り付けられた非磁性スロット楔と、前記回転軸方向に延びて、前記電機子スロット内の前記コイルに接するように挿入されて磁性を備えたスペーサと、を有することを特徴とする。 The rotating electrical machine according to the present invention has a hollow cylindrical shape arranged around the rotating shaft, and a plurality of armature slots extending in the rotating shaft direction includes at least one of an outer peripheral surface and an inner peripheral surface of the hollow portion. An armature formed in each armature slot and extending in the direction of the rotation axis, and extending in the direction of the rotation axis, and in the armature slot more than the coil in the armature slot A non-magnetic slot wedge attached so as to be fitted to the opening side, and a spacer extending in the direction of the rotation axis and inserted in contact with the coil in the armature slot and provided with magnetism. It is characterized by.
本発明によれば、交流回転電機のスロット漏れ磁束を大きくし、回路インダクタンスを容易に増加させることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to increase the slot leakage magnetic flux of the AC rotating electric machine and easily increase the circuit inductance.
以下、本発明に係る回転電機の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
本発明に係る回転電機の第1の実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。図1は、本実施形態の回転電機の固定子の一部を示す部分横断面図である。図2は、図1のコイル間磁性スペーサ51の外観を示す概略斜視図である。図3は、図1の楔下非磁性スペーサ42および溝底非磁性スペーサ43の外観を示す斜視図である。
[First Embodiment]
A first embodiment of a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a part of the stator of the rotating electrical machine of the present embodiment. FIG. 2 is a schematic perspective view showing the appearance of the inter-coil
本実施形態の回転電機は、回転軸を回転中心とする略円筒状のインナ型回転子11と、このインナ型回転子11を取り囲むように形成された中空部を具備し回転軸方向に延びた中空円筒形状で、静止固定されたアウタ型固定子鉄心21とを有し、固定子を電機子とするインナロータ型の回転電機である。
The rotating electrical machine of this embodiment includes a substantially cylindrical
図1に示すように、アウタ型固定子鉄心21の中空部23の内周面22には、回転軸方向に延びる固定子スロット29が、周方向に互いに間隔をあけて平行に複数形成されている。図1では、1つの固定子スロット29のみを示している。
As shown in FIG. 1, a plurality of
これらの複数の固定子スロット29それぞれには、その内部に回転軸方向に延びた2層のコイル、すなわち固定子スロット29の溝底側の第1コイル31と、開口側の第2コイル32が配置されている。これらの第1コイル31および第2コイル32それぞれには、それらの外周を覆う対接地絶縁35が設けられている。
In each of the plurality of
固定子スロット29それぞれの内部には、第2コイル32よりも固定子スロット29の開口側に回転軸方向に延びた非磁性スロット楔41が嵌め込まれるように取り付けられている。
A
第2コイル32と第1コイル31との間には、コイル間磁性スペーサ51が挿入されている。このコイル間磁性スペーサ51は、図2に示すように、回転軸方向に延びた帯板状で磁性を有している。
An inter-coil
コイル間磁性スペーサ51は、例えば鉄粉等の磁性材料と、例えば非導電性接着剤およびエポキシ系樹脂の非磁性材料と、を混合して成形したものである。また、図2に示す磁性スペーサの板厚h1よりも薄い平板を積層させて固定子スロット29に挿入してもよい。
The inter-coil
非磁性スロット楔41と第2コイル32との間には、楔下非磁性スペーサ42が挿入されている。また、固定子スロット29の底部と第1コイル31との間には、溝底非磁性スペーサ43が挿入されている。これらの楔下非磁性スペーサ42および溝底非磁性スペーサ43は、図3に示すように回転軸方向に延びた帯板状で、例えばガラス・ポリエステルの積層板である。図2のコイル間磁性スペーサ51と同様に、図3に示す楔下非磁性スペーサ42または溝底非磁性スペーサ43の板厚h2よりも薄い平板を積層させて挿入してもよい。
A non-wedge
この溝底非磁性スペーサ43は、第1コイル31と固定子スロット29の底部を含むスロット壁面とを絶縁する機能と、固定子スロット29内に第1コイル31および第2コイル32が所望の位置に配置させるための寸法調整機能とを有している。
This groove bottom
各固定子スロット29内は、第1コイル31および第2コイル32が配置されて、非磁性スロット楔41、楔下非磁性スペーサ42、コイル間磁性スペーサ51、および溝底非磁性スペーサ43が挿入された後に、エポキシ樹脂等により真空含浸されている。
In each
また、本実施形態の回転電機は、第1および第2コイル31、32にインバータ装置等の電力変換装置(図示せず)を接続し、駆動電流を供給できるように構成されている。
In addition, the rotating electrical machine of the present embodiment is configured such that a power conversion device (not shown) such as an inverter device can be connected to the first and
多相交流の回転電機のインダクタンスは、固定子スロット29や回転子に形成されたスロットにおけるスロット漏れ磁束、じくざぐ漏れ磁束、コイルエンド漏れ磁束、相帯間漏れ磁束などの大きさにより決まる。
The inductance of the multi-phase AC rotating electric machine is determined by the magnitudes of the slot leakage magnetic flux, the jagged leakage magnetic flux, the coil end leakage magnetic flux, the inter-phase leakage magnetic flux, etc. in the
本実施形態では、主にスロット漏れ磁束を大きくするものである。スロット漏れ磁束は、固定子スロット29の溝幅および溝深さの寸法と、固定子スロット29に挿入するコイル、すなわち第1および第2コイル31、32の寸法により算定できる。
In this embodiment, the slot leakage magnetic flux is mainly increased. The slot leakage magnetic flux can be calculated from the dimensions of the groove width and groove depth of the
このため、固定子スロット29の非磁性スロット楔41の下と、第1および第2コイル31、32の間に磁性体を挿入すると、磁性体の部分には、空気に比べて磁束が通りやすくなりスロット漏れ磁束が増加する。このため、回路インダクタンスが増加する。
For this reason, when a magnetic material is inserted under the
また、各スペーサが非磁性スペーサのみで構成された場合に比べ、本実施形態では、巻線インダクタンスは増加する。このため、高調波損失を減らすことができる。 Moreover, compared with the case where each spacer is comprised only with the nonmagnetic spacer, in this embodiment, winding inductance increases. For this reason, harmonic loss can be reduced.
また、非磁性スロット楔41には電磁力等が作用しないため、緩みや脱落等を抑制可能になる。このため、回転電機の安全性および信頼性が向上する。
Further, since electromagnetic force or the like does not act on the
さらに、磁性スペーサが挿入されていない回転電機において交流電圧を印加してインダクタンスを測定したときに所望値よりもインダクタンスが小さいと判断された場合には、非磁性スペーサが挿入されていた部分に磁性スペーサを入れ替える。これにより大幅な設計変更をすることなくスロット漏れ磁束を大きくすることができ、回路インダクタンスを増加させることが可能になる。 Furthermore, if it is determined that the inductance is smaller than the desired value when an AC voltage is applied to the rotating electrical machine in which no magnetic spacer is inserted and the inductance is measured, the portion where the non-magnetic spacer has been inserted is magnetized. Replace the spacer. As a result, the slot leakage magnetic flux can be increased without significant design change, and the circuit inductance can be increased.
以上の説明から分かるように本実施形態によれば、大形のリアクトルを追加することなく、交流回転電機のスロット漏れ磁束を大きくし、回路インダクタンスを容易に増加させることが可能になる。 As can be seen from the above description, according to the present embodiment, the slot leakage magnetic flux of the AC rotating electric machine can be increased and the circuit inductance can be easily increased without adding a large reactor.
[第2の実施形態]
本発明に係る回転電機の第2の実施形態について、図4を用いて説明する。図4は、本発明に係る第2の実施形態の回転電機の固定子の一部を示す部分横断面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a part of the stator of the rotating electric machine according to the second embodiment of the present invention. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 1st Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、非磁性スロット楔41および第2コイル32の間には、楔下磁性スペーサ52が挿入されている。楔下磁性スペーサ52は、第1の実施形態で説明したコイル間磁性スペーサ51と同じ機能を有している。
In the present embodiment, a sub-wedge
これにより、第1の実施形態の効果に加えて、スロット漏れインダクタンスをより増加させることが可能になる。 Thereby, in addition to the effect of the first embodiment, it is possible to further increase the slot leakage inductance.
[第3の実施形態]
本発明に係る回転電機の第3の実施形態について、図5を用いて説明する。図5は、本実施形態の回転電機の固定子の一部を示す部分横断面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a part of the stator of the rotating electrical machine of the present embodiment. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 1st Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、固定子スロット29内には、回転軸方向に延びる単層コイル33が配置されている。この単層コイル33は、第1の実施形態と同様に、その外側に対接地絶縁35が設けられている。
In the present embodiment, a
非磁性スロット楔41および単層コイル33の間には、第3の実施形態と同様に、楔下磁性スペーサ52が挿入されている。
A non-wedge
これにより単層コイル33の場合においても、第1の実施形態と同様に、スロット漏れインダクタンスを容易に増加させることが可能になる。
As a result, even in the case of the single-
[第4の実施形態]
本発明に係る回転電機の第4の実施形態について、図6を用いて説明する。図6は、本発明に係る第4の実施形態の回転電機の固定子の一部を示す部分横断面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a part of the stator of the rotating electric machine according to the fourth embodiment of the present invention. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 1st Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態の回転電機は、回転軸周りを回転する略中空円筒状のアウタ型回転子15と、このアウタ型回転子15の中空部内を貫通するように配置されて静止固定された略円筒形状のインナ型固定子鉄心25とを有し、固定子を電機子とするアウタロータ型の回転電機である。
The rotating electrical machine according to the present embodiment includes a substantially hollow cylindrical
図6に示すように、インナ型固定子鉄心25の外周面26には、回転軸方向に延びる固定子スロット29が、周方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。
As shown in FIG. 6, a plurality of
各固定子スロット29は、第1の実施形態と同様に、第1コイル31および第2コイル32が配置されて、非磁性スロット楔41、楔下非磁性スペーサ42、コイル間磁性スペーサ51、および溝底非磁性スペーサ43が挿入された後に、エポキシ樹脂等により真空含浸されている。
As in the first embodiment, each
本実施形態によれば、アウタロータ型回転電機においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。 According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained also in the outer rotor type rotating electrical machine.
[その他の実施形態]
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
[Other Embodiments]
The description of the above embodiment is an example for explaining the present invention, and does not limit the invention described in the claims. Moreover, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim.
第2および第3の実施形態についてはインナロータ型回転電機について説明したが、これに限らない。アウタロータ型回転電機に用いることも可能である。 In the second and third embodiments, the inner rotor type rotating electrical machine has been described, but the present invention is not limited to this. It can also be used for an outer rotor type rotating electrical machine.
また、上記の実施形態では、固定子が電機子となる場合について説明したが、これに限らない。回転子が電機子となる場合においても、電機子となる回転子に形成された複数の電機子スロットに、楔下磁性スペーサ52等を挿入してもよい。
Moreover, although said embodiment demonstrated the case where a stator became an armature, it is not restricted to this. Even when the rotor is an armature, the under-wedge
11…インナ型回転子、15…アウタ型回転子、21…アウタ型固定子鉄心、22…内周面、23…中空部、25…インナ型固定子鉄心、26…外周面、29…固定子スロット、31…第1コイル、32…第2コイル、33…単層コイル、35…対接地絶縁、41…非磁性スロット楔、42…楔下非磁性スペーサ、43…溝底非磁性スペーサ、51…コイル間磁性スペーサ、52…楔下磁性スペーサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記回転軸方向に延びて前記回転子を取り囲むように形成された中空部を有する略円筒形状で、前記回転軸方向に延びる複数の固定子スロットが前記中空部の内周側面に形成されて、静止固定された固定子鉄心と、
前記各固定子スロット内に配置されて前記回転軸方向に延びたコイルと、
前記回転軸方向に延びて、前記固定子スロット内で前記コイルよりも前記固定子スロットの開口側に嵌め込まれるように取り付けられた非磁性スロット楔と、
前記回転軸方向に延びて、前記固定子スロット内の前記コイルに接するように挿入されて磁性を備えたスペーサと、
を有することを特徴とする回転電機。 A substantially cylindrical rotor having a rotation axis as a rotation center;
A substantially cylindrical shape having a hollow portion extending in the rotation axis direction and surrounding the rotor, and a plurality of stator slots extending in the rotation axis direction are formed on an inner peripheral side surface of the hollow portion, A stationary stator core,
A coil disposed in each stator slot and extending in the direction of the rotation axis;
A non-magnetic slot wedge extending in the direction of the rotation axis and attached to be fitted closer to the opening side of the stator slot than the coil in the stator slot;
A spacer that extends in the direction of the rotation axis, is inserted to contact the coil in the stator slot, and has magnetism;
A rotating electrical machine comprising:
前記回転子の中空部内を貫通するように配置された略円筒形状で、外周側面に前記回転軸方向に延びる複数の固定子スロットが形成されて、静止固定された固定子鉄心と、
前記各固定子スロット内に配置されて前記回転軸方向に延びたコイルと、
前記回転軸方向に延びて、前記固定子スロット内で前記コイルよりも前記固定子スロットの開口側に嵌め込まれるように取り付けられた非磁性スロット楔と、
前記回転軸方向に延びて、前記固定子スロット内の前記コイルに接するように挿入されて磁性を備えたスペーサと、
を有すること特徴とする回転電機。 A substantially hollow cylindrical rotor that rotates about a rotation axis;
A substantially cylindrical shape disposed so as to penetrate through the hollow portion of the rotor, and a plurality of stator slots extending in the direction of the rotation axis are formed on the outer peripheral side surface, and the stator core fixed stationary,
A coil disposed in each stator slot and extending in the direction of the rotation axis;
A non-magnetic slot wedge extending in the direction of the rotation axis and attached to be fitted closer to the opening side of the stator slot than the coil in the stator slot;
A spacer that extends in the direction of the rotation axis, is inserted to contact the coil in the stator slot, and has magnetism;
A rotating electrical machine characterized by comprising:
前記スペーサは、前記第1コイルおよび第2コイルの間に挿入されたコイル間スペーサを含むこと、
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の回転電機。 The coil includes a first coil disposed on the bottom side in the stator slot, and a second coil disposed on the opening side of the stator coil in the stator slot,
The spacer includes an inter-coil spacer inserted between the first coil and the second coil;
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記各電機子スロット内に配置されて前記回転軸方向に延びたコイルと、
前記回転軸方向に延びて、前記電機子スロット内で前記コイルよりも前記電機子スロットの開口側に嵌め込まれるように取り付けられた非磁性スロット楔と、
前記回転軸方向に延びて、前記電機子スロット内の前記コイルに接するように挿入されて磁性を備えたスペーサと、
を有することを特徴とする回転電機。 A hollow cylinder disposed around the rotation axis, and a plurality of armature slots extending in the direction of the rotation axis formed on at least one of an outer peripheral surface and an inner peripheral surface of the hollow portion;
A coil disposed in each armature slot and extending in the direction of the rotation axis;
A non-magnetic slot wedge that extends in the direction of the rotation axis and is attached to be fitted closer to the opening side of the armature slot than the coil in the armature slot;
A spacer that extends in the direction of the rotation axis, is inserted so as to be in contact with the coil in the armature slot, and has magnetism;
A rotating electric machine comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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