JP2016046879A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】周方向に隣り合うティースのティース先端突部間の周方向角度の最小値をφとし、ロータの軸心と直交し、かつ最大張り出し部を通る平面における、電線巻回部の最大張り出し部側の側面の延長線とティースの先端部内周面との交点A1と、最大張り出し部の周方向端部を通る第1半径線とティースの先端内周面との交点B1との間の周方向角度をθ1とし、ロータの軸心と直交し、かつ最小張り出し部を通る平面における、電線巻回部の最小張り出し部の側面の延長線とティースの先端部内周面との交点A2と、最小張り出し部の周方向端部を通る第2半径線とティースの先端内周面との交点B2との間の周方向角度をθ2としたときに、2×θ2<θ1<θ2+φが成立している。
【選択図】図2
Description
また、ティース先端突部の張り出し量L1,L2が、L1≒2×L2の関係を満足するように設定されているので、軸方向に配列されたコアブロックにおけるコギングトルクの位相差が適切な角度とならず、コギングトルクを効果的に低減できないという課題もあった。
また、θ1>2×θ2が成立しているので、段スキューにより、コギングトルクの位相差を適切な角度に設定でき、コギングトルクを低減することができる。
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る回転電機におけるステータコアを構成する分割コアを示す斜視図、図3はこの発明の実施の形態1に係る回転電機におけるステータコアの構成を説明する要部断面図、図4はこの発明の実施の形態1に係る回転電機におけるステータコアを平面上に展開した状態を径方向内方から見た平面図、図5はこの発明の実施の形態1に係る回転電機におけるステータコアの組み立て方法を説明する斜視図、図6はこの発明の実施の形態1に係る回転電機におけるティース先端突部の張り出し量とコギングトルクとの関係を示す図である。
このように構成された回転電機100は、8極12スロットのインナーロータ型の電動機、あるいは発電機として動作する。
この実施の形態1では、ステータコア2は、2×θ2<θ1<θ2+φを満足するように作製されている。
図7はこの発明の実施の形態2に係る回転電機における分割コアを示す斜視図、図8はこの発明の実施の形態2に係る回転電機におけるステータコアを平面上に展開した状態を径方向内方から見た平面図である。
この実施の形態2では、第1および第3コアブロック13,15が同一形状に作製され、第2コアブロック14の軸方向長さが第1および第3コアブロック13,15の軸方向長さの2倍となっている。そこで、ティース5Aの先端部内周面により構成される、ステータコア2Aのロータ50と対向するロータ対向面が、軸方向中央位置を通りシャフト51の軸心と直交する平面とロータ対向面との交差線に対して、線対称となっており、スラスト力は発生しない。
図9はこの発明の実施の形態3に係る回転電機における分割コアを示す斜視図、図10はこの発明の実施の形態3に係る回転電機におけるステータコアを平面上に展開した状態を径方向内方から見た平面図である。
この実施の形態3では、3段の段スキューが分割コア3Bに形成されているので、2段の段スキューよりも多くの周波数のコギングトルク成分を減少させることができる。
図11はこの発明の実施の形態4に係る回転電機における分割コアを示す斜視図、図12はこの発明の実施の形態4に係る回転電機におけるステータコアを平面上に展開した状態を径方向内方から見た平面図である。
図13はこの発明の実施の形態5に係る回転電機における分割コアを示す斜視図、図14はこの発明の実施の形態5に係る回転電機におけるステータコアを平面上に展開した状態を径方向内方から見た平面図である。
この実施の形態5では、ティース5Dの先端部内周面により構成される、ステータコア2Dのロータ50と対向するロータ対向面が、軸方向中央位置を通りシャフト51の軸心と直交する平面とロータ対向面との交差線に対して、線対称となっており、スラスト力は発生しない。
図15はこの発明の実施の形態6に係る回転電機における分割コアを示す平面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図16はこの発明の実施の形態7に係る回転電機における分割コアを示す平面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図17はこの発明の実施の形態8に係る回転電機における分割コアを示す平面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図18はこの発明の実施の形態9に係る回転電機における分割コアを示す平面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態8と同様に構成されている。
図19はこの発明の実施の形態10に係る回転電機におけるステータコアを平面上に展開した状態を径方向内方から見た平面図である。
この実施の形態10では、ステータコアのロータ対向面が、中央面26とロータ対向面との交差線に対して、線対称となっているので、スラスト力が発生しない。
図20はこの発明の実施の形態11に係る回転電機におけるロータを示す斜視図、図21はこの発明の実施の形態11に係る回転電機におけるロータコアを平面上に展開した状態を径方向外方から見た平面図、図22はこの発明の実施の形態11に係る回転電機におけるステータコアを平面上に展開した状態を径方向内から見た平面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態2と同様に構成されている。
ロータ50Aが正回転した場合、領域γ、領域δの順に磁気飽和が大きくなるが、逆回転した場合は、領域ε、領域ηの順に磁気飽和が大きくなる。ロータ50Aの段スキューの切り換え部に対向する点Gは、ロータ50Aの軸方向の漏れ磁束の影響で、磁気飽和しやすい。このため、正回転した場合の点G近傍の磁気飽和は、逆転した場合の点G又は点F近傍の磁気飽和と比較して、大きくなる。
図24はこの発明の実施の形態12に係る回転電機におけるロータコアを平面上に展開した状態を径方向外方から見た平面図、図25はこの発明の実施の形態12に係る回転電機におけるステータコアを平面上に展開した状態を径方向内から見た平面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図26はこの発明の実施の形態13に係る回転電機におけるロータを示す斜視図、図27はこの発明の実施の形態13に係る回転電機におけるステータコアの磁束漏れを説明する模式図であり、図27の(a)は最大スキュー角度θがスロット開口角度φより小さい場合を示し、図27の(b)は最大スキュー角度θがスロット開口角度φより大きい場合を示している。図28はこの発明の実施の形態13に係る回転電機におけるインダクタンスとスロット開口幅との関係を示す図であり、横軸はスロット開口幅、縦軸はスロット開口幅が3mmの時のd軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスで規格化したd軸インダクタンスおよびq軸インダクタンスの値(Ldの比、Lqの比)である。なお、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンスである。
なお、他の構成は上記実施の形態2と同様に構成されている。
この実施の形態13では、最大スキュー角度θがスロット開口角度φより小さい。言い換えれば、スロット開口角度φを大きくすることで、第1および第2ティース先端突部6a2,6b2間の漏れ磁束を減少させているが、d軸およびq軸インダクタンスも減少する。しかし、d軸インダクタンスの減少率がq軸インダクタンスの減少率より大きいので、突極比ρが大きくなり、センサレス性能が向上し、センサレス制御が容易となる。
Claims (9)
- それぞれ、電磁鋼板を積層して作製され、弧状のコアバック部と上記コアバック部の内周面から径方向内方に突出するティースを有する分割コアを、上記コアバック部の周方向の側面同士を突き合わせて周方向に配列して構成された円環状のステータコア、および上記ティースに巻回されたコイルを備えるステータと、
上記ステータの内部に空隙を介して、同軸に配設されるロータと、を備えた回転電機において、
上記ティースは、上記コアバック部の内周面から一定の周方向幅で径方向内方に突出して軸方向に延びる電線巻回部と、上記電線巻回部の先端部から周方向両側に張り出した一対のティース先端突部と、を備え、
上記一対のティース先端突部は、それぞれ、最大張り出し量の最大張り出し部と、最小張り出し量の最小張り出し部と、を有し、
周方向に隣り合う上記ティースの相対する上記ティース先端突部間の周方向角度の最小値をφとし、
上記ロータの軸心と直交し、かつ上記最大張り出し部を通る平面における、上記電線巻回部の上記最大張り出し部側の側面の延長線と上記ティースの先端部内周面との交点A1と、上記最大張り出し部の周方向端部を通る第1半径線と上記ティースの先端部内周面との交点B1との間の周方向角度をθ1とし、
上記ロータの軸心と直交し、かつ上記最小張り出し部を通る平面における、上記電線巻回部の上記最小張り出し部の側面の延長線と上記ティースの先端部内周面との交点A2と、上記最小張り出し部の周方向端部を通る第2半径線と上記ティースの内周面との交点B2との間の周方向角度をθ2としたときに、
2×θ2<θ1<θ2+φが成立している回転電機。 - 3×θ2<θ1<6×θ2が成立している請求項1記載の回転電機。
- 隣り合う上記分割コアは、上記コアバック部の周方向側面同士が、嵌合部と被嵌合部との嵌合により連結されている請求項1又は請求項2記載の回転電機。
- 位置決め用孔23が、上記コアバック部を軸方向に貫通するように形成されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機。
- 逃げ溝が、上記位置決め用孔と上記コアバック部の径方向外方とを連通するように形成されている請求項4記載の回転電機。
- 上記分割コアの上記ティースの先端部内周面が、上記ロータの軸心と直交し、かつ上記分割コアの軸方向中央位置を通る平面と、上記ティースの先端部内周面との交差線に対して線対称である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機。
- 上記ロータは、段スキュー切り換え部が軸方向中央位置に設けられた段スキュー構造に構成されている請求項6記載の回転電機。
- 上記分割コアの上記ティースの先端部内周面が、上記ロータの軸心と直交し、かつ上記分割コアの軸方向中央位置を通る平面に対して非対称であり、
上記ロータの上記ステータに対向するステータ対向面が、段スキュー構造に構成され、上記ロータの軸心と直交し、かつ上記分割コアの軸方向中央位置を通る平面と、上記ステータ対向面との交差線に対して線対称である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機。 - 上記ロータは、磁石埋め込み型ロータである請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の回転電機。
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