JP2011114939A - Salient-pole rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、突極形回転子の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a salient pole rotor.
突極形同期電動機は、回転軸と同軸的に延びて回転可能に軸支された突極形回転子、および、突極形回転子の外周に間隔を空けて配設された固定子を有している(例えば、特許文献1および2を参照)。
The salient-pole synchronous motor has a salient-pole rotor that is coaxially extended with the rotation shaft and is rotatably supported, and a stator that is arranged on the outer periphery of the salient-pole rotor with a space therebetween. (For example, refer to
ここで、従来の突極形回転子について、図4および図5を用いて説明する。図4は、従来の突極形回転子の縦断面図である。図5は、従来の突極形回転子のポールヘッドの平面図である。 Here, a conventional salient pole rotor will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a conventional salient pole rotor. FIG. 5 is a plan view of a pole head of a conventional salient pole rotor.
突極形回転子101は、主軸110および複数の磁極120を有している。主軸110は、回転軸と同軸的に延びて、同期電動機への据付け時には、軸受によって回転可能に軸支される。複数の磁極120は、主軸110の外周面に固定されて、回転軸に沿って延びて、回転軸の周方向に互いに間隔を空けて配列されている。
The
各磁極120は、ポールボディ130、コイル(界磁巻線)140、および、ポールヘッド150を有している。ポールボディ130は、主軸10の外周面に固定されて、回転軸に沿って延びている。また、コイル140は、ポールボディ130に巻回されている。ポールヘッド150は、その回転軸方向の長さがポールボディ130の回転軸方向の長さに比べて僅かに大きい1枚の板状に形成されていて、ポールボディ130の外面132bを覆うようにポールボディ130に固定されている。
Each
なお、ポールヘッド150は、その中央に挿入されたリーマピン160によって、ポールボディ130に対して位置決めされて、複数のボルト162によって、ポールボディ130に締結されている。
The
突極形同期電動機は、ポールヘッド150に流れる渦電流と固定子巻線(図示しない。)との間に働く電磁力によって始動する。
The salient pole type synchronous motor is started by an electromagnetic force acting between an eddy current flowing in the
上述したように、ポールヘッド150には、同期電動機の始動時に渦電流が流れるが、始動初期にすべり周波数が高い場合には、その渦電流が表皮効果の影響によってポールヘッド150の表面に集中して、ポールヘッド150が高温になってしまう。
As described above, eddy current flows through the
ここで、ポールヘッド150が高温になることによる問題について、図6および図7を用いて説明する。図6および図7は、従来の突極形回転子のポールボディおよびポールヘッドの一部の模式的縦断面図である。
Here, the problem caused by the high temperature of the
まず、ポールヘッド150が高温になると、図6(a)に示したように、ポールヘッド150は、熱膨張(熱伸び)する(図6(a)の点線から実線に変形する。)。ポールヘッド150は、回転軸方向に延びた板状に形成されているため、特に、回転軸方向への伸びが顕著となる。
First, when the
ポールヘッド150は、ポールボディ130に固定されているため、ポールヘッド150の熱伸びに伴って、ポールヘッド150の内面152aおよびポールボディ130の外面132bには摩擦力が働く。そのため、図6(b)に示したように、ポールボディ130の外面132b付近は、ポールヘッド150の熱伸びに伴って変形して(図6(b)の点線から実線に変形する。)、ポールボディ130の内側の端部(図6(b)の一点鎖線の囲み部分)には、応力が集中してしまう。
Since the
ポールヘッド150の熱伸びの量がさらに大きくなると、図7(a)に示したように、ポールボディ130は、元の形状に戻る(図7(a)の点線から実線に変形する。)。その後、同期電動機の同期運転開始や停止等により渦電流が消失して、ポールヘッド150が冷却されて、ポールヘッド150が収縮すると、ポールヘッド150の内面152aおよびポールボディ130の外面132bに働く摩擦力によって、ポールボディ130の外面132b付近は変形して(図7(b)の点線から実線に変形する。)、ポールボディ130の内側の端部(図7(b)の点線囲み部分)には、応力が集中してしまう。
When the amount of thermal expansion of the
このような変形および応力集中が繰返し生じると、ポールボディ130、ポールヘッド150、ボルト162、または、主軸110等の部品が変形あるいは破損してしまうおそれがある。また、これらの部品の変形によって、突極形回転子101の回転がアンバランスになってしまう。
If such deformation and stress concentration occur repeatedly, parts such as the
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、突極形回転子の変形あるいは破損を抑制することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to suppress deformation or breakage of the salient pole rotor.
上記目的を達成するために、本発明に係る突極形回転子は、回転軸と同軸的に延びて回転可能に軸支される主軸と、前記主軸の外周に固定されて回転軸に沿って延びて回転軸の周方向に互いに間隔を空けて配列された複数のポールボディと、各前記ポールボディに対して回転軸に垂直な巻回軸周りに巻回されたコイルと、各前記ポールボディの回転軸の半径方向の外側の面に固定されて互いに回転軸に沿って空隙を空けて配列されて導電体からなる複数のポールヘッドと、を具備したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a salient pole rotor according to the present invention includes a main shaft that extends coaxially with a rotating shaft and is rotatably supported, and is fixed to the outer periphery of the main shaft along the rotating shaft. A plurality of pole bodies extending and arranged at intervals in the circumferential direction of the rotation shaft, a coil wound around a winding axis perpendicular to the rotation axis with respect to each pole body, and each of the pole bodies And a plurality of pole heads made of a conductor fixed to the outer surface in the radial direction of the rotation axis and arranged with a gap therebetween along the rotation axis.
本発明によれば、突極形回転子の変形あるいは破損を抑制できる。 According to the present invention, deformation or breakage of the salient pole rotor can be suppressed.
本発明の実施形態に係る突極形回転子の構造について、図1ないし図3を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る突極形回転子の縦断面図である。図2は、図1のII‐II矢視断面図である。図3は、本実施形態に係る突極形回転子のポールヘッドの平面図である。 The structure of the salient pole rotor according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a salient pole rotor according to the present embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. FIG. 3 is a plan view of the pole head of the salient pole rotor according to the present embodiment.
突極形回転子1は、例えば、突極形同期電動機等の回転電機に用いられる6極形の塊状突極形回転子であって、主軸10および6つの磁極20を有している。なお、本実施形態では、6極形の突極形回転子を例に挙げているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、4極形、8極形あるいは10極形の突極形回転子でも良い。
The
主軸10は、回転軸と同軸的に延びて、回転電機への据付け時には、すべり軸受等によって回転可能に軸支される。主軸10の回転軸方向の中間部には、磁極取付部12が形成されている。磁極取付部12は、図2に示したように、その横断面が略六角柱形状となっている。
The
磁極取付部12の外周面には、回転軸方向に延びた6つのダブテール挿入溝14が形成されていて、6つのダブテール挿入溝14は、互いに周方向に等間隔に配列されている。ダブテール挿入溝14は、磁極取付部12の外周面から半径方向の内方に向かうにつれて幅広になっていて、その横断面が略台形形状となっている。
Six
6つの磁極20は、主軸10の外周面に固定されて、回転軸に沿って延びて、回転軸の周方向に互いに間隔を空けて配列されている。各磁極20は、ポールボディ30、コイル(界磁巻線)40、および、ポールヘッド50を有している。
The six
ポールボディ30は、主軸10の外周面に固定されて、回転軸に沿って延びている。ポールボディ30の回転軸の半径方向の内側の面(以下、「ポールボディ30の内面」という。)32aには、回転軸に沿って延びたダブテール部34が形成されている。このダブテール部34は、その横断面がダブテール挿入溝14の形状に対応した略台形形状となっている。
The
ポールボディ30の主軸10(磁極取付部12)への固定は、ダブテール部34をダブテール挿入溝14に回転軸に沿って挿入して、さらに、ダブテール部34とダブテール挿入溝14との隙間に板状のキー36を挿入して行われる。
The
コイル40は、ポールボディ30に巻回されていて、詳しくは、回転軸に垂直な巻回軸周りに巻回されている。
The
各磁極20は、例えば、3つのポールヘッド50a,50b,50c(まとめて「ポールヘッド50」と記載する。)を有していて、3つのポールヘッド50は、互いに回転軸に沿って空隙54a,54bを空けて配列されている。各磁極20のポールヘッド50は、回転軸方向に3分割されている。3つのポールヘッド50は、例えば、高張力鋼等の導電体からなり、略板状に形成されている。
Each
3つのポールヘッド50は、ポールボディ30の回転軸の半径方向の外側の面(以下、「ポールボディ30の外面」という。)32bを覆うように、ポールボディ30の外面32bに固定されている。各ポールヘッド50の回転軸の半径方向の内側の面(以下、「ポールヘッド50の内面」という。)52aは、ポールボディ30の回転軸の外面32bと密着するように形成されている。ポールヘッド50a,50b,50cの回転軸方向の幅Da,Db,Dcは、ほぼ同一に設計されている。また、空隙54a,54bの回転軸方向の幅da,dbは、ほぼ同一に設計されている。
The three pole heads 50 are fixed to the
各ポールヘッド50の中央には、リーマピン60を挿入するためのピン孔が形成されている。一方、ポールボディ30の外面32bのピン孔に対応する位置には、ピン穴が形成されている。また、各ポールヘッド50には、複数のボルト62を挿入するための複数のボルト孔が形成されている。一方、ポールボディ30の外面32bの複数のボルト孔に対応する位置には、複数のボルト穴が形成されている。
A pin hole for inserting the
各ポールヘッド50は、リーマピン60によってポールボディ30の外面32b上に位置決めされた後、複数のボルト62によってポールボディ30に固定される。
Each pole head 50 is positioned on the
本発明の実施形態に係る突極形回転子1の効果について説明する。
The effect of the
従来の突極形回転子101のポールヘッド150は、各磁極120に1つずつ設けられていて、一体構造となっている(図4を参照。)。これに対して、本実施形態に係る突極形回転子1のポールヘッド50は、各磁極120に3つずつ設けられていて、3つのポールヘッド50a,50b,50cは、互いに回転軸に沿って空隙54a,54bを空けて配列された、分割構造となっている(図1を参照。)。
One
上述のとおり、ポールヘッド50は、その表面に流れる渦電流によって高温になり、熱膨張(熱伸び)する。熱伸び量は、温度変化量、ポールヘッド50の材質の熱膨張係数、寸法に比例する。 As described above, the pole head 50 becomes a high temperature due to the eddy current flowing on the surface thereof, and is thermally expanded (heat stretched). The amount of thermal expansion is proportional to the temperature change amount, the coefficient of thermal expansion of the material of the pole head 50, and the size.
ここで、本実施形態に係る突極形回転子1においては、ポールヘッド50が分割構造となっているため、各ポールヘッド50a,50b,50cは、それぞれ中央に位置するリーマピン60を中心に熱膨張して、その熱伸び分は、空隙54a,54bによって緩和される。そのため、従来の突極形回転子101に比べて、ポールヘッド50全体としての回転軸方向の熱伸び量が小さくなり、ポールボディ30等に掛かる応力も減少する。その結果、突極形回転子1の変形あるいは破損を抑制でき、突極形回転子101の回転がアンバランスになることも抑制できる。
Here, in the
なお、本実施形態では、ポールヘッド50は、各磁極120に3つずつ設けられていているが、各磁極120に2つ以上設けられていれば、上述した効果を得ることができる。また、ポールヘッド50が高張力鋼からなる場合には、1または2以上の空隙54の回転軸方向の幅dの和は、複数のポールヘッド50の回転軸方向の幅Dの和の1%以上2%以下であることが好ましい。
In this embodiment, three pole heads 50 are provided for each
1…回転子、10…主軸、12…磁極取付部、14…ダブテール挿入溝、20…磁極、30…ポールボディ、32a…ポールボディの内面、32b…ポールボディの外面、34…ダブテール部、36…キー、40…コイル、50(50a,50b,50c)…ポールヘッド、52a…ポールヘッドの内面、52b…ポールヘッドの外面、54(54a,54b)…空隙、60…リーマピン、62…ボルト
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記主軸の外周に固定されて、回転軸に沿って延びて、回転軸の周方向に互いに間隔を空けて配列された複数のポールボディと、
各前記ポールボディに対して回転軸に垂直な巻回軸周りに巻回されたコイルと、
各前記ポールボディの回転軸の半径方向の外側の面に固定されて、互いに回転軸に沿って空隙を空けて配列されて、導電体からなる複数のポールヘッドと、
を具備したことを特徴とする突極形回転子。 A main shaft extending coaxially with the rotation shaft and rotatably supported;
A plurality of pole bodies fixed to the outer periphery of the main shaft, extending along the rotation axis, and arranged at intervals in the circumferential direction of the rotation shaft;
A coil wound around a winding axis perpendicular to the rotation axis for each of the pole bodies;
A plurality of pole heads made of a conductor, fixed to the outer surface in the radial direction of the rotation axis of each of the pole bodies, and arranged with a gap along the rotation axis.
A salient pole rotor characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009268827A JP2011114939A (en) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Salient-pole rotor |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009268827A JP2011114939A (en) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Salient-pole rotor |
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Family
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Family Applications (1)
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JP2009268827A Pending JP2011114939A (en) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Salient-pole rotor |
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JP (1) | JP2011114939A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017022910A (en) * | 2015-07-13 | 2017-01-26 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Rotary electric machine |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57193948A (en) * | 1981-05-21 | 1982-11-29 | Toshiba Corp | Salient-pole rotor |
-
2009
- 2009-11-26 JP JP2009268827A patent/JP2011114939A/en active Pending
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