JP2010148261A - 回転電機 - Google Patents

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Abstract

【課題】出力向上を図ることができる回転電機を提供すること。
【解決手段】車両用電動機100は、固定子巻線3が巻装された固定子鉄心1を有する固定子と、固定子鉄心1に対向配置された回転子3と、固定子鉄心1の軸方向端面から突出した固定子巻線のコイルエンド部31に配置された磁性体部10と、回転子3とともに回転して磁性体部10に対向する円盤部6とを備えている。磁性体部10は、コイルエンド部31内に放射状に配置された複数の板状部材10aと、複数の板状部材11を連結する環状部材10bとを含んで構成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、乗用車等に搭載される回転電機に関する。
従来から、固定子のコイルエンドの漏れ磁束によって発生する誘導トルクを利用して電動機の出力向上を図る手法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この電動機では、回転子の軸方向端部に円盤が取り付けられており、この円盤が固定子のコイルエンドの漏れ磁束を透過させるようになっている。この円盤が回転子とともに回転すると、漏れ磁束によって円盤に渦電流が発生するため、この渦電流による誘導トルクが磁石トルクに加わって出力を向上させることができる。
特開2004−254356号公報(第4−8頁、図1−8)
ところで、上述した特許文献1に開示された電動機では、固定子のコイルエンドの漏れ電流の方向およびそれにより発生する渦電流の方向は一定ではなく多岐にわたるとともに、漏れ磁束が磁気抵抗の大きい空気中を通過するため円盤を透過する磁束が少なくなり、誘導トルクによる出力向上が少ないという問題があった。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、出力向上を図ることができる回転電機を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明の回転電機は、固定子巻線が巻装された固定子鉄心を有する固定子と、固定子鉄心に対向配置された回転子と、固定子鉄心の軸方向端面から突出した固定子巻線のコイルエンド部に配置された磁性体部と、回転子とともに回転して磁性体部に対向する円盤部とを備えている。これにより、コイルエンド部で発生する磁束を透磁率が高い磁性体部に通してその向きを揃えるとともに損失を低減して円盤部に効率よく磁束を通すことができるため、出力向上を図ることが可能となる。
また、上述した磁性体部は、コイルエンド部によって発生する磁束が鎖交する位置に配置されていることが望ましい。あるいは、上述した磁性体部は、コイルエンド部内に放射状に配置された複数の板状部材と、複数の板状部材を連結する環状部材とを含んで構成されていることが望ましい。また、上述したコイルエンド部は、径方向に沿った向きに延在した電気導体を含んでおり、板状部材は、周方向に隣り合った電気導体の間に配置されていることが望ましい。これにより、コイルエンド部で発生する磁束を確実に磁性体部に導くことができる。
また、上述した円盤部の少なくとも一部であって磁性体部と対向する部分は、磁石または磁性体で構成されていることが望ましい。これにより、コイルエンド部内の磁性体部と円盤部による磁路を形成することができ、円盤部を回転子の一部として出力向上を図ることができる。
以下、本発明の回転電機を適用した一実施形態の車両用電動機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、一実施形態の車両用電動機の断面図である。図1に示すように、本実施形態の車両用電動機100は、固定子鉄心1、回転子2、固定子巻線3、フロントフレーム4、リアフレーム5、円盤部6、回転軸7、磁性体部10を含んで構成されている。
固定子鉄心1は、フロントフレーム4とリアフレーム5によって軸方向に挟持されて固定されており、所定厚さの鋼板を積層することにより構成されている。固定子巻線3は、固定子鉄心1の各スロットに巻装されている。固定子巻線3と、固定子巻線3が巻装された固定子鉄心1とによって固定子が構成されている。
回転子2は、フロントフレーム4およびリアフレーム5に軸受け8、9を介して回転自在に支持された回転軸7に固定されたリラクタンス型の構造を有しており、固定子鉄心1の内径側に配置されている。回転子2は、例えば、所定厚さの鋼板を積層することにより構成されている。固定子巻線3は、例えば三相電機子巻線であって、外部のバッテリに接続された三相インバータ(図示せず)から給電されて回転磁界を発生する。なお、回転子2はリラクタンス型の構造を有しているが、磁石を含むIPM型構造あるいは界磁巻線を含む構造であってもよい。
固定子巻線3は、図2に示す所定形状(U字状)の電気導体としてのセグメント33を固定子鉄心1の一方の端面側から固定子鉄心1の各スロットに挿通し、スロットから各セグメント33の飛び出し端部を固定子鉄心1の他方の端面側に必要な長さだけ突出させ、各セグメント33の飛び出し端部を周方向にほぼ電気角でπ/2だけそれぞれ捻り、各セグメント33の飛び出し端部の先端部(接合部)を所定の組み合わせで溶接して構成されている。セグメント33は、溶接部分すなわち上記飛び出し端部の先端部(端部先端部ともいう)を除いて樹脂皮膜(絶縁皮膜)で被覆されたU字形状を有している。
次に、2本のセグメント33からなるセグメントセット(図2)の詳細を更に詳しく説明する。図2に示すセグメントセットは、ほぼU字状のターン部と、このターン部の両端から直線的に伸びてスロットに収容されている一対のスロット導体部と、両スロット導体部の先端からそれぞれ伸びる一対の飛び出し端部とをそれぞれ有する2つのセグメント33からなっている。これら2つのセグメント33において、小さい方を小セグメント332、この小セグメント332を囲む大きい方を大セグメント331と称する。なお、固定子鉄心1の各スロット35に挿入される前の状態では、周方向に捻られた飛び出し端部が形成されておらず、スロット導体部と飛び出し端部に相当する部分が直線部を形成している。
固定子巻線3は、固定子鉄心1の一方の端面側に全体としてリング状に存在する第1のコイルエンド部31と、固定子鉄心1の他方の端面側に全体としてリング状に存在する第2のコイルエンド部32と、スロット内に存在するスロット導体部とに区分される。つまり、図1において、一方のコイルエンド31は、各セグメント33のターン部により構成され、他方のコイルエンド32は各セグメント33の飛び出し端部により構成されている。
大セグメント331は、スロット導体部331a、331bと、ターン部331cと、飛び出し端部331f、331gとを有する。飛び出し端部331f、331gの先端部331d、331eは、接合部分であるので端部先端部又は接合部とも称する。
小セグメント332は、スロット導体部332a、332bと、ターン部332cと、飛び出し端部332f、332gとを有する。飛び出し端部332f、332gの先端部332d、332eは、接合部分であるので端部先端部又は接合部とも称する。
符号「’」は、図示しない大セグメント331または小セグメント332の符号「’」がない部分と同じ部分を示す。したがって、図2では、互いに径方向に隣接する接合部332dと接合部331d’とが溶接され、互いに径方向に隣接する接合部332eと接合部331e’とが溶接されている。
図2では、最内層のスロット導体部331aと中内層のスロット導体部332aが、固定子鉄心1の一のスロット35に収容される場合、同じ大セグメント331および小セグメント332の最外層のスロット導体部331bと中外層のスロット導体部332bは、この一のスロット35から所定奇数磁極ピッチT(たとえば1磁極ピッチ(電気角度π))離れた他のスロット35に収容される。小セグメント332のターン部332cは大セグメント331のターン部331cに囲まれるようにして配置されている。
磁性体部10は、上述した一方のコイルエンド部31に、このコイルエンド部31によって発生する磁束が鎖交する位置に配置されている。図3は、磁性体部10の平面図である。また、図4は磁性体部10の断面図である。本実施形態の磁性体部10は、コイルエンド部31内に回転軸7を中心とした放射状に配置された複数の板状部材10aと、複数の板状部材11を連結する環状部材10bとを含んで構成されている。これらの板状部材10aおよび環状部材10bの両方が磁性体材料により形成されている。環状部材10bは、上述した大セグメント331の内側に配置された小セグメント332のターン部332cのさらに内側を貫通するように配置されている。また、磁性体部10の固定および位置決めは、複数(少なくとも2枚)の板状部材10aから連結部10cを固定子鉄心1側に延在させ、その端部を固定子鉄心1に溶接等で連結することにより行われる(図1)。
図5は、固定子巻線3のコイルエンド31と磁性体部10の板状部材10aの位置関係を示す平面図である。図5に示すように、コイルエンド部31は、径方向に沿った向きに延在した電気導体としての大セグメント331のターン部331cおよび小セグメント332のターン部332c(図5ではターン部331cにターン部332cが隠れている)を含んでいる。複数の板状部材10bは、周方向に隣り合ったターン部331c間に配置されている。
円盤部6は、回転子2の一方の軸方向端部に固定されて回転子2とともに回転する。この円盤部6は、断面がクランク形状に形成されており、外周側の円盤部分に複数の磁性体6aが周方向に所定間隔で配置されている。これらの磁性体6aは、上述した板状部材10aの軸方向端面と所定の隙間を介して対向配置されている。また、磁性体6aを除く円盤部6は非磁性体材料により形成されている。
図6は、板状部材10aと円盤部6の位置関係を示す図であり、固定子鉄心1を内径側から見た部分的な展開図である。図6に示すように、各板状部材10aの軸方向端面に対応する位置に円盤部6の磁性体6aが配置されている。また、隣接する2つの磁性体6aの周方向ピッチ(間隔)は、回転子2の磁極ピッチに一致している。なお、円盤部6全体を磁性体材料で形成し、磁性体6aに対応する円盤部分において磁性体6a以外の部分を凹ませるようにしてもよい(図5に示す回転子2の形状を周方向に展開した形状)。また、磁性体6aの代わりに永久磁石を用いるようにしてもよい。この場合には、極性が異なる永久磁石が周方向に沿って交互に配置されるようにする。
このような構造を有する本実施形態の車両用電動機100では、コイルエンド部31で発生する磁束を透磁率が高い磁性体部10に通してその向きを揃えるとともに損失を低減して円盤部6に効率よく磁束を通すことができるため、出力向上を図ることが可能となる。具体的には、コイルエンド部31内に磁性体部10として板状部材10aと環状部材10bとによって、円盤部6の隣接する2つの磁性体6aとの間に磁路が形成されるため、回転子2と固定子鉄心1の対向面積を増加させた場合と同様に作用し、これにより出力向上が図られる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、固定子巻線3の一方のコイルエンド部31側に磁性体部10と円盤部6を配置したが、これらを他方のコイルエンド部32側に配置したり、両方のコイルエンド部31、32に配置するようにしてもよい。
図7は、両方のコイルエンド部31、32に磁性体部と円盤部が配置された車両用電動機100Aの断面図である。この車両用電動機100Aは、図1に示した車両用電動機100に対してコイルエンド部32側に磁性体部10’(図8)と円盤部6が追加された点が異なっている。追加された円盤部6は、コイルエンド部31側の円盤部6と同じ構成を有している。また、磁性体部10’は、コイルエンド部31側の磁性体部10(図3)に対して、環状部材10bが1本追加されて、2本の環状部材10bを備えている点が異なっている。環状部材10bの本数は、コイルエンド部32の形状に基づいて決定される。すなわち、図2に示すように、コイルエンド部32は、飛び出し端部331gと飛び出し端部332gの先端同士を接合することで構成される第1のターン部と、飛び出し端部332fと飛び出し端部331fの先端同士を接合することで構成される第2のターン部とが径方向に沿って並んでおり、これら第1および第2のターン部のそれぞれに内包されるように2本の環状部材10bが備わっている。したがって、コイルエンド部31あるいはコイルエンド部32において、径方向に並んだターン部の数が3以上の場合には、これらのターン部の数に合わせた環状部材10bを有する磁性体部を用いればよい。
また、上述した環状部材10bは、セグメント33を固定子鉄心1のスロットに挿入する際に各ターン部の内側に環状部材10bを配置する必要があり、製造工程が複雑になる。図9は、固定子鉄心1に固定子巻線3を装備した後に磁性体部を追加する場合の具体例を示す図である。図9(A)に示すセグメント33では、径方向に沿って2つのターン部が並んでいる(例えば、図1および図7に示すコイルエンド32)。
この変形例では、磁性体部210、220が磁性体部10の代わりに用いられる。磁性体部210、220のそれぞれは、上部から見た形状がコの字型を有し、側方から見た形状(固定子巻線3の径方向から見た形状)がくの字型を有している(図9(A)、(B))。図9(B)は図9(A)に示された磁性体部210、220の側面図である。
これら2つの磁性体部210、220を組み合わせることにより、図2に示すセグメント33の反ターン部側(飛び出し端部331f等)の端部を部分的に抜き出したような形状となる(図9(C)、(D))。図9(D)は図9(C)に示された磁性体部210、220の側面図である。
図9(C)、(D)に示す一組の磁性体部210、220が、周方向に隣接するセグメント33間に配置される。これにより、周方向に隣接する一方の組に含まれる磁性体部210の斜行部210aの先端と、他方の組に含まれる磁性体部220の斜行部220aの先端とが径方向に連結するように配置される(図9(D))。これにより、各組の磁性体部210、220によって、図8に示した磁性体部10’と同様に周方向に連結するとともに、板状部材10aと同等の部位を含む磁路が確保される。しかも、固定子巻線3を形成した後に磁性体部210、220を追加することができるため、製造が容易となる。なお、2つの磁性体部210、220を組み合わせて用いるのは、磁性体部210、220を組み合わせた後の周方向幅が、周方向に隣接するセグメント33の間隔よりも広いためである。
また、上述した実施形態では、円盤部6に磁性体あるいは永久磁石を配置するようにしたが、円盤部6を導電性部材からなる非磁性体材料で形成するようにしてもよい。この場合には、この円盤部6に渦電流を発生させて出力向上を図ることができる。
一実施形態の車両用電動機の断面図である。 固定子巻線の一部をなすセグメントの斜視図である。 磁性体部の平面図である。 磁性体部の断面図である。 固定子巻線のコイルエンドと磁性体部の板状部材の位置関係を示す平面図である。 板状部材と円盤部の位置関係を示す図である。 両方のコイルエンド部に磁性体部と円盤部が配置された車両用電動機の断面図である。 変形例の磁性体部の平面図である。 固定子鉄心に固定子巻線を装備した後に磁性体部を追加する場合の具体例を示す図である。
符号の説明
100 車両用電動機
1 固定子鉄心
2 回転子
3 固定子巻線
4 フロントフレーム
5 リアフレーム
6 円盤部
7 回転軸
10 磁性体部
10a 板状部材
10b 環状部材

Claims (5)

  1. 固定子巻線が巻装された固定子鉄心を有する固定子と、
    前記固定子鉄心に対向配置された回転子と、
    前記固定子鉄心の軸方向端面から突出した前記固定子巻線のコイルエンド部に配置された磁性体部と、
    前記回転子とともに回転して前記磁性体部に対向する円盤部と、
    を備えることを特徴とする回転電機。
  2. 請求項1において、
    前記磁性体部は、前記コイルエンド部によって発生する磁束が鎖交する位置に配置されていることを特徴とする回転電機。
  3. 請求項2において、
    前記磁性体部は、前記コイルエンド部内に放射状に配置された複数の板状部材と、前記複数の板状部材を連結する環状部材とを含んで構成されていることを特徴とする回転電機。
  4. 請求項3において、
    前記コイルエンド部は、径方向に沿った向きに延在した電気導体を含んでおり、
    前記板状部材は、周方向に隣り合った前記電気導体の間に配置されていることを特徴とする回転電機。
  5. 請求項1〜4のいずれかにおいて、
    前記円盤部の少なくとも一部であって前記磁性体部と対向する部分は、磁石または磁性体で構成されていることを特徴とする回転電機。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009133241A (ja) * 2007-11-29 2009-06-18 Yamada Seisakusho Co Ltd ポンプ用dcモータ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009133241A (ja) * 2007-11-29 2009-06-18 Yamada Seisakusho Co Ltd ポンプ用dcモータ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010172053A (ja) * 2009-01-20 2010-08-05 Yaskawa Electric Corp スロットレスモータ

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