JP2015115973A - 回転電機の回転子及び回転電機 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本実施形態に係る回転電機1及び空気冷却器5の構成について説明する。図1に示すように、回転電機1は、固定子3の内側に回転子2を備えたインナーロータ型の発電機である。回転電機1は、回転子2及び固定子3と、回転子2及び固定子3を収容した円筒状の本体フレーム4と、回転子2及び固定子3を冷却する空気冷却器5と、回転子2が固定されたシャフト10と、を備えている。
図2及び図3に示すように、回転子2は、シャフト10の軸方向に配列された複数の鉄心ブロック21を有する上記回転子鉄心20と、鉄心ブロック21の相互間に配置された複数のダクト部材22と、各鉄心ブロック21に埋め込まれた複数の永久磁石23とを備える。永久磁石23は、ダクト部材22を軸方向に貫通して鉄心ブロック21内に挿入される。
ダクト部材22は、例えばオーステナイト系SUS等の非磁性体で構成されている。図3に示すように、ダクト部材22は、円板状のダクト板28と、ダクト板28の一方側(負荷側又は反負荷側)の面上に放射状に配置された複数の第1ダクトピース30A,30B及び第2ダクトピース29とを備える。ダクト部材22は、複数の鉄心ブロック21の相互間に配置され、複数の鉄心ブロック21の相互間に上記通風ダクト18を形成している。
以上説明したように、本実施形態の回転電機1は、複数の永久磁石23がダクト部材22を軸方向に貫通して鉄心ブロック21に埋め込まれた、いわゆるIPM型の回転電機である。
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
上記実施形態では、第1ダクトピース30Aを、貫通孔31の外周側の領域において半径方向に対して周方向一方側及び他方側に向けて直角以下の角度で各々傾斜した2つの傾斜部30aを有するY字状に形成したが、傾斜部30aの形状はこれに限定されない。第1ダクトピース30Aの傾斜部30aの変形例の一例を図5(a)及び図5(b)に示す。
本変形例の一例を図6に示す。図6に示すように、本変形例では、回転子鉄心20内における各組の永久磁石23の外周側の領域に、複数の鉄心ブロック21及びダクト部材22を軸方向に貫通した導体で構成された複数(この例では一対の永久磁石23の各組ごとに3本。但し本数は限定されない)の棒部材33が配置されている。棒部材33は、第1ダクトピース30Aの2つの傾斜部30aの周方向両側及びその中間部近傍にそれぞれ位置している。これら複数の棒部材33は、その軸方向端部がそれぞれ図示しない短絡片によって電気的に接続されており、回転電機1の運転中に何らかの原因で回転速度が不安定となった場合に、制動トルクを発生させ、回転速度を安定化させるいわゆる制動巻線として機能する。
本変形例の一例を図7に示す。本変形例では、図7に示すように、ダクト部材22の第1ダクトピース30Aは、貫通孔31の外周側の領域において半径方向に対して周方向一方側に向けて直角に傾斜した傾斜部30aを有しており、外周側の先端が略L字状に形成される。また、各組の永久磁石23の外周側の領域に、複数の鉄心ブロック21及びダクト部材22を軸方向に貫通した導体で構成された1本(複数でもよい)の棒部材33が配置されている。棒部材33は、貫通孔31の外周側の領域におけるL字状の傾斜部30aの延出方向とは反対側に配置されている。
本変形例の一例を図8に示す。本変形例では、図8に示すように、ダクト部材22の第1ダクトピース30Aは、V字状に配置された一対の永久磁石23(貫通孔31)の間に位置し、傾斜部を備えずに半径方向にダクト板28の外周側の縁部近傍まで直線的に延びている。また、各組の永久磁石23の外周側の領域には、複数の鉄心ブロック21及びダクト部材22を軸方向に貫通した導体で構成された複数(この例では2本。但し3本以上としてもよい)の棒部材33が配置されている。棒部材33は、第1ダクトピース30Aの周方向両側に配置されている。
上記実施形態では、屋外配置に適した空気冷却器5を用いる場合を一例として説明したが、屋内配置用の空気冷却器を用いてもよい。本変形例の一例を図9に示す。本変形例の空気冷却器5Aは、図1に示す外部ファン14及び冷却パイプ16を具備しておらず、シャフト10に取り付けられた内部ファン15を用いて、本体フレーム4内に外部空気を直接取り入れる。そして、空気冷却器5Aは、取り入れた外部空気を冷却風として回転子2及び固定子3を冷却し、冷却後の空気は本体フレーム4から外部に排気する。
上記実施形態では、図1に示すように、通風ダクト18の位置を固定子3と回転子2とで一致させる場合を一例として説明したが、必ずしも一致させる必要はない。例えば図10に示すように、通風ダクト18の位置を固定子3と回転子2とでずれた位置としてもよい。
例えば図11に示すように、回転子鉄心20内における各組の永久磁石23の外周側の領域に導体で構成された複数の棒部材33を設置する場合に、各棒部材33の外周側に切り欠き37を形成してもよい。この切り欠き37は、回転子鉄心20に棒部材33の挿通孔を打ち抜いて形成する際に併せて形成すればよい。
以上では、回転電機が発電機である場合を一例として説明したが、本実施形態は、回転電機がモータである場合にも適用することができる。
1A 回転電機
2 回転子
3 固定子
10 シャフト
18 通風ダクト
20 回転子鉄心
21 鉄心ブロック
22 ダクト部材
23 永久磁石
28 ダクト板
29 第2ダクトピース(ダクトピース)
30A 第1ダクトピース(ダクトピース、突っ張る手段)
30B 第1ダクトピース(ダクトピース)
30a 傾斜部
31 貫通孔
33 棒部材(突っ張る手段)
Claims (8)
- 回転電機の回転子であって、
複数の鉄心ブロックを備えた回転子鉄心と、
前記複数の鉄心ブロックの相互間に配置され、円板状のダクト板及び前記ダクト板上に放射状に配置された複数のダクトピースを備えたダクト部材と、
前記鉄心ブロックに埋め込まれた複数の永久磁石と、
前記ダクト板に形成され、前記永久磁石を挿通可能な複数の貫通孔と、を有する
ことを特徴とする回転電機の回転子。 - 前記複数のダクトピースは、
周方向において前記複数の貫通孔の相互間に位置し、半径方向に沿って前記ダクト板の縁部近傍まで延びる第1ダクトピースと、
前記周方向において前記貫通孔と同じ領域に位置し、半径方向に沿って前記貫通孔の内周側まで延びる第2ダクトピースと、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機の回転子。 - 前記第1ダクトピースは、
前記貫通孔の外周側の領域で前記半径方向に対して傾斜した傾斜部を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の回転電機の回転子。 - 前記第1ダクトピースは、
前記半径方向に対して前記周方向一方側及び他方側の各々に向けて傾斜した2つの前記傾斜部を有する
ことを特徴とする請求項3に記載の回転電機の回転子。 - 前記回転子鉄心内における前記永久磁石の外周側の領域に前記複数の鉄心ブロック及び前記ダクト部材を軸方向に貫通して配置された、導体で構成された複数の棒部材をさらに有する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。 - 前記ダクト部材は、
非磁性体で構成される
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。 - 前記複数の永久磁石は、
軸方向から見て実質的にV字状に配置された一対の前記永久磁石を複数組有する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。 - 固定子と、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の回転子と、
前記回転子が固定されたシャフトと、を有する
ことを特徴とする回転電機。
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