JP2016178801A - Switched reluctance rotary machine and rotary device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチトリラクタンス回転機、及び回転装置に関するものである。 The present invention relates to a switched reluctance rotating machine and a rotating device.
スイッチトリラクタンス回転機は、ロータに永久磁石や巻線がなく、ロータとステータとの間に生じる磁気吸引力によって動作する構成となっている。スイッチトリラクタンス回転機は、原理的に振動、騒音等の課題があるが、構造が簡単で堅牢、高速回転にも耐えることができ、また、ネオジム磁石等の高価な永久磁石が不要であるため安価であるという特徴を有しており、近年、低コストで信頼性に優れた回転機として、実用化に向けての研究開発が進められている。このようなスイッチトリラクタンス回転機として、例えば、下記特許文献1に記載されたリラクタンス型電動機が知られている。
The switched reluctance rotating machine has a configuration in which a rotor does not have permanent magnets or windings and operates by a magnetic attractive force generated between the rotor and the stator. Switched reluctance rotating machines have problems such as vibration and noise in principle, but the structure is simple and robust, can withstand high-speed rotation, and expensive permanent magnets such as neodymium magnets are unnecessary. In recent years, research and development for practical application of a rotating machine with low cost and excellent reliability has been promoted. As such a switched reluctance rotating machine, for example, a reluctance motor described in
ところで、上記先行技術のようなリラクタンス型電動機が、例えば、遠心圧縮機等の回転装置に適用された場合、ロータがインペラを回転させるためのシャフトに接続される。遠心圧縮機では、シャフトを高速回転させるため、シャフトを支持する軸受に磁気軸受を採用することがある。磁気軸受は、シャフトを非接触で支持するため、シャフトとの摩擦が発生せず、高寿命である。しかしながら、磁気軸受は、所定の軸長でシャフトを支持しなければならず、設置スペースを確保するために、装置全体が大型化する問題があった。 By the way, when the reluctance type electric motor as in the above prior art is applied to a rotating device such as a centrifugal compressor, the rotor is connected to a shaft for rotating the impeller. In a centrifugal compressor, in order to rotate a shaft at high speed, a magnetic bearing may be adopted as a bearing that supports the shaft. Since the magnetic bearing supports the shaft in a non-contact manner, friction with the shaft does not occur and the life is long. However, the magnetic bearing has to support the shaft with a predetermined axial length, and there is a problem that the entire apparatus becomes large in order to secure an installation space.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、磁気軸受の設置スペースを確保し、装置全体を小型化できるスイッチトリラクタンス回転機、及び回転装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a switched reluctance rotating machine and a rotating device that can secure an installation space for a magnetic bearing and can reduce the size of the entire device.
上記の課題を解決するために、本発明は、環状のロータヨーク及び前記ロータヨークの外周面から突出するロータ突極を有するロータと、前記ロータ突極と対向するステータコイルを有するアウターステータと、を有するスイッチトリラクタンス回転機であって、前記ロータヨークは、径方向内側に空間部を有し、前記空間部に配置された磁気軸受を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロータのロータヨークの径方向内側に空間部を設け、この空間部に磁気軸受を配置する。これにより、アウターステータとロータとの間の基本的構造は変えずに、ロータの径方向内側に磁気軸受を組み込むことができる。したがって、回転機本体の外側に磁気軸受の設置スペースを確保する必要がなく、装置全体を小型化できる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes an annular rotor yoke, a rotor having a rotor salient pole protruding from the outer peripheral surface of the rotor yoke, and an outer stator having a stator coil facing the rotor salient pole. In the switched reluctance rotating machine, a configuration is adopted in which the rotor yoke has a space portion radially inside and has a magnetic bearing disposed in the space portion.
By adopting this configuration, in the present invention, a space is provided inside the rotor yoke of the rotor in the radial direction, and a magnetic bearing is disposed in this space. Thereby, a magnetic bearing can be incorporated inside the rotor in the radial direction without changing the basic structure between the outer stator and the rotor. Therefore, it is not necessary to secure an installation space for the magnetic bearing outside the rotating machine body, and the entire apparatus can be reduced in size.
また、本発明においては、前記磁気軸受は、環状のヨーク部及び前記ヨーク部の外周面から突出して前記ロータヨークの内周面に対しギャップをあけて対向する突部を有するコアと、前記突部に巻かれたコイルと、を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ロータヨークの内周面にギャップをあけて対向させたコアの突部にコイルを巻くことで、ロータを磁気的に径方向内側から支持することができる。また、コアは、環状のヨーク部を有し、突部をヨーク部と一体で形成できるヘテロポーラ型である。このため、コアが一つ一つ独立したホモポーラ型と比べて製作が容易になる。
In the present invention, the magnetic bearing includes an annular yoke portion, a core that protrudes from the outer peripheral surface of the yoke portion and has a protrusion that faces the inner peripheral surface of the rotor yoke with a gap therebetween, and the protrusion And a coil wound around.
By adopting this configuration, in the present invention, the rotor can be magnetically supported from the radially inner side by winding a coil around the core protrusion facing the inner circumferential surface of the rotor yoke with a gap. . The core is a heteropolar type that has an annular yoke portion, and the protrusion can be formed integrally with the yoke portion. For this reason, manufacture becomes easy compared with the homopolar type | mold with which the core became independent one by one.
また、本発明においては、前記ロータヨークは、前記アウターステータと前記磁気軸受との磁気特性に応じた厚みを有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、アウターステータと磁気軸受との磁気特性に応じてロータヨークの厚みを十分に確保しておくことで、アウターステータからロータヨークに流れ込む磁束と、磁気軸受からロータヨークに流れ込む磁束との干渉を起こさないようにすることができる。
In the present invention, a configuration is adopted in which the rotor yoke has a thickness corresponding to the magnetic characteristics of the outer stator and the magnetic bearing.
By adopting this configuration, in the present invention, by sufficiently securing the thickness of the rotor yoke according to the magnetic characteristics of the outer stator and the magnetic bearing, the magnetic flux flowing from the outer stator to the rotor yoke and the magnetic bearing to the rotor yoke It is possible to prevent interference with the magnetic flux flowing into the.
また、本発明においては、先に記載のスイッチトリラクタンス回転機と、前記スイッチトリラクタンス回転機を介して回転するシャフトと、前記シャフトに設けられた負荷装置と、を有する、回転装置を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、磁気軸受の設置スペースを確保し、装置全体を小型化できる回転装置が得られる。
Further, the present invention employs a rotating device that includes the switched reluctance rotating machine described above, a shaft that rotates via the switched reluctance rotating machine, and a load device provided on the shaft. .
By adopting this configuration, in the present invention, it is possible to obtain a rotating device that can secure an installation space for the magnetic bearing and can downsize the entire device.
また、本発明においては、前記スイッチトリラクタンス回転機は、前記シャフトの軸方向において前記空間部の一方側に配置された第1の磁気軸受と、前記シャフトの軸方向において前記空間部の他方側に配置された第2の磁気軸受と、を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、スイッチトリラクタンス回転機に第1の磁気軸受及び第2の磁気軸受を組み込み、シャフトの軸方向において空間部の一方側と他方側に配置された第1の磁気軸受及び第2の磁気軸受において変位制御することで、シャフトの平行度を調整することができる。スイッチトリラクタンス回転機が1台で済むため、装置全体をより小型化できる。
In the present invention, the switched reluctance rotating machine includes: a first magnetic bearing disposed on one side of the space portion in the axial direction of the shaft; and the other side of the space portion in the axial direction of the shaft. And a second magnetic bearing disposed on the surface.
By adopting this configuration, in the present invention, the first magnetic bearing and the second magnetic bearing are incorporated into the switched reluctance rotating machine, and the first magnetic bearing and the second magnetic bearing are arranged on one side and the other side of the space in the axial direction of the shaft. By controlling the displacement in the first magnetic bearing and the second magnetic bearing, the parallelism of the shaft can be adjusted. Since only one switched reluctance rotating machine is required, the entire apparatus can be further downsized.
本発明によれば、磁気軸受の設置スペースを確保し、装置全体を小型化できるスイッチトリラクタンス回転機、及び回転装置が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the installation space of a magnetic bearing is ensured and the switched reluctance rotary machine and rotary apparatus which can reduce the whole apparatus are obtained.
以下、本発明のスイッチトリラクタンス回転機、及び回転装置について図面を参照して説明する。以下の説明では、スイッチトリラクタンス回転機としてスイッチトリラクタンスモータを例示する。また、以下の説明では、回転装置として遠心圧縮機を例示する。 Hereinafter, a switched reluctance rotating machine and a rotating device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a switched reluctance motor is exemplified as the switched reluctance rotating machine. In the following description, a centrifugal compressor is exemplified as the rotating device.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における遠心圧縮機100の全体構成図である。図2は、本発明の第1実施形態におけるスイッチトリラクタンスモータ1の断面図である。なお、図2は、図1の矢視A−A断面図である。
遠心圧縮機100は、図1に示すように、スイッチトリラクタンスモータ1と、シャフト101と、インペラ102(負荷装置)と、アキシャル磁気軸受103と、ラジアル磁気軸受104と、を有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a
As shown in FIG. 1, the
スイッチトリラクタンスモータ1は、図2に示すモータ本体2と、モータ本体2を駆動させる図1に示すモータ駆動装置3と、磁気軸受コントローラ4と、変位センサ5と、を有する。
モータ本体2は、図2に示すように、ロータ10と、アウターステータ20と、磁気軸受30と、を有する。本実施形態のスイッチトリラクタンスモータ1は、U相、V相、W相の3相モータであり、ステータ側の極数が12個、ロータ側の極数が8個の3相12/8極構造となっている。
The switched
As shown in FIG. 2, the
ロータ10は、例えば、電磁鋼板がシャフト101の軸方向(図2において紙面垂直方向)に複数積層された磁性体である。ロータ10は、ロータヨーク11と、ロータ突極12と、を有する。ロータヨーク11は、環状である。ロータヨーク11の外周面11aには、ロータ突極12が設けられている。ロータ突極12は、外周面11aに複数設けられている。本実施形態のロータ突極12は、外周面11aに45°間隔で8個設けられている。
The
一方、ロータヨーク11の内周面11bには、ロータ突極12が設けられていない。すなわち、内周面11bの軸方向と直交する断面輪郭は、円である。また、内周面11bの中心は、ロータ10の回転中心と一致する。ロータヨーク11は、径方向内側に空間部13を有する。空間部13は、内周面11bによって囲まれる。空間部13は、軸方向に延在する円柱状の空間である。
On the other hand, the
アウターステータ20は、ロータ10の外側に配置されている。アウターステータ20は、ステータヨーク21と、ステータ突極22と、ステータコイル23と、を有する。ステータヨーク21は、磁性体から形成されている。ステータヨーク21は、環状である。ステータ突極22は、ステータヨーク21と一体で設けられている。ステータ突極22は、ステータヨーク21から径方向内側に向かって突出している。
The
ステータ突極22は、ステータヨーク21の内周に30°間隔で12個設けられている。ステータコイル23は、周方向で隣り合うステータ突極22間に形成されるスロット開口部を利用して、ステータ突極22のそれぞれに巻かれている。ステータコイル23は、周方向に沿ってU相→V相→W相→U相→…の順に相分けされて配置されている。ステータコイル23には、駆動電流として三相交流電流がモータ駆動装置3から供給される。
Twelve stator
モータ駆動装置3は、例えば、直流電源と、直流電流を交流電流に変換してアウターステータ20のステータコイル23に供給するインバータと、直流電源とインバータとの間に設けられた昇圧回路と、昇圧回路の出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、を有する。アウターステータ20のステータコイル23に対する給電が行われると、ステータコイル23によって磁界が形成され、当該磁界がロータ突極12に作用することにより、ロータ10に対してトルクが付与される。
The
磁気軸受30は、ロータ10を非接触で支持する。磁気軸受30は、図2に示すように、ロータヨーク11の径方向内側の空間部13に配置されている。磁気軸受30は、モータ本体2の筐体に支持される。本実施形態の磁気軸受30は、ヘテロポーラ型のラジアル磁気軸受である。磁気軸受30は、コア31と、コイル32と、を有する。コア31は、例えば、電磁鋼板が軸方向に複数積層された磁性体である。コア31は、ヨーク部33と、突部34と、を有する。
The
ヨーク部33は、環状である。ヨーク部33の外周面33aには、突部34が設けられている。突部34は、外周面33aに複数設けられている。本実施形態の突部34は、外周面33aに45°間隔で8個設けられている。突部34は、ロータヨーク11の内周面11bに対しギャップをあけて対向している。
The
コイル32は、突部34に巻かれている。コイル32は、周方向で隣り合う突部34を二つ一組として巻かれる第1コイル32a、第2コイル32b、第3コイル32c、第4コイル32dを有する。第1コイル32a〜第4コイル32dは、コア31とロータヨーク11とを通る閉磁路40をそれぞれ形成する。
The
第1コイル32a及び第3コイル32cは、ロータ10の中心を通る水平方向(X軸方向)において対となって配置される。また、第2コイル32b及び第4コイル32dは、ロータ10の中心を通る鉛直方向において対となって配置される。第1コイル32a〜第4コイル32dには、閉磁路40が磁気的に互いに干渉しない向きで給電され、周方向において時計回りに、コイル32(突部34)の極性がN極→N極→S極→S極→N極…の順に交互に配置される。
The
図1に示す、変位センサ5は、ロータ10の径方向の変位を計測するラジアル変位センサである。変位センサ5は、ロータ10に設けられたセンサターゲット6の位置を検出することで、少なくともX軸、Y軸(図2参照)の2軸の変位を計測する。
A
磁気軸受コントローラ4は、変位センサ5の計測結果に基づいて、磁気軸受30に供給するバイアス電流(直流電流)を調整するフィードバック制御を行う。具体的に、磁気軸受コントローラ4は、変位センサ5の計測結果に基づいて、第1コイル32a〜第4コイル32dに供給するバイアス電流を増減させる。例えば、シャフト101をX軸方向において移動させる場合、第1コイル32a及び第3コイル32cに対して供給するバイアス電流を増減させる。
The
図1に戻り、遠心圧縮機100は、上記構成のスイッチトリラクタンスモータ1を有する。スイッチトリラクタンスモータ1は、シャフト101の軸方向の一端部(図1において紙面右側の端部)を支持する。シャフト101は、スイッチトリラクタンスモータ1を介して回転するものである。
Returning to FIG. 1, the
シャフト101は、磁気軸受30の磁気吸引力によって非接触で支持されるロータ10を介して支持される。なお、シャフト101には、不図示のタッチダウンベアリング(補助軸受)が設けられており、スイッチトリラクタンスモータ1の運転開始時、運転後、または、シャフト101が急激な負荷を受けた場合等に、ロータ10が磁気軸受30に接触したり、シャフト101がラジアル磁気軸受104等に接触したりしないようになっている。
The
インペラ102は、シャフト101の軸方向の他端部(図1において紙面左側の端部)に設けられている。インペラ102は、シャフト101を介して回転駆動することによって、軸方向から取り込まれる気体に対し遠心力を付与するラジアルインペラである。なお、インペラ102は、不図示のインペラハウジングに囲まれており、該インペラハウジングは、インペラ102の径方向外側に配置したディフューザー流路で、遠心力を付与された気体を昇圧する構成となっている。
The
アキシャル磁気軸受103は、スイッチトリラクタンスモータ1とラジアル磁気軸受104との間に設けられている。アキシャル軸受103は、非接触でシャフト101の軸方向の荷重を受ける通常型のアキシャル磁気軸受である。なお、アキシャル軸受103は、接触型のアキシャル軸受であってもよい。アキシャル磁気軸受103は、シャフト101の軸方向の変位を計測する変位センサ103aと、変位センサ103aの計測結果に基づいて、アキシャル磁気軸受103に供給するバイアス電流を調整するフィードバック制御を行うアキシャル磁気軸受コントローラ103bと、を有する。
The axial
ラジアル磁気軸受104は、インペラ102とアキシャル磁気軸受103との間に設けられている。ラジアル磁気軸受103は、非接触でシャフト101の径方向の荷重を受ける通常型のラジアル磁気軸受である。なお、ラジアル磁気軸受104は、接触型のラジアル軸受であってもよい。ラジアル磁気軸受104は、シャフト101の径方向の変位を計測する変位センサ104aと、変位センサ104aの計測結果に基づいて、ラジアル磁気軸受104に供給するバイアス電流を調整するフィードバック制御を行うラジアル磁気軸受コントローラ104bと、を有する。
The radial
上記構成の遠心圧縮機100によれば、通常型のラジアル磁気軸受104と、磁気軸受30が組み込まれたスイッチトリラクタンスモータ1とを、シャフト101の軸方向に間隔をあけて配置し、ラジアル磁気軸受104、磁気軸受30のそれぞれで変位制御を行うことができる。このように、シャフト101に対して軸方向に間隔をあけた2箇所で変位制御を行うことによって、シャフト101の平行度を容易に調整することができる。
According to the
また、上記構成のスイッチトリラクタンスモータ1によれば、図2に示すように、ロータヨーク11の径方向内側に設けられた空間部13に磁気軸受30が配置される。これにより、アウターステータ20とロータ10との間の基本的構造は変えずに、ロータ10の径方向内側に磁気軸受30を組み込むことができる。したがって、図1に示すように、モータ本体2の外側に磁気軸受30の設置スペースを確保する必要がなく、装置全体を小型化できる。すなわち、モータ本体2と磁気軸受30が一つのハードとしてまとめられてコンパクトになり、シャフト101全体の軸長を短くすることができる。
Further, according to the switched
また、本実施形態の磁気軸受30は、図2に示すように、環状のヨーク部33及びヨーク部33の外周面33aから突出してロータヨーク11の内周面11bに対しギャップをあけて対向する突部34を有するコア31と、突部34に巻かれたコイル32と、を有する。この構成によれば、ロータヨーク11の内周面11bにギャップをあけて対向させたコア31の突部34にコイル32を巻くことで、ロータ10を磁気的に径方向内側から支持することができる。また、コア31は、環状のヨーク部33を有し、突部34をヨーク部33と一体で形成できるヘテロポーラ型である。このため、コアが一つ一つ独立したホモポーラ型と比べて製作が容易になる。
Further, as shown in FIG. 2, the
図3は、本発明の第1実施形態におけるスイッチトリラクタンスモータ1に設けられた磁気軸受30の性能評価を示すグラフである。図3に示すように、縦軸は支持力[kN]であり、横軸は起磁力[A]である。
図3は、起磁力を増加させたときの磁気軸受30の支持力の変化を示す静磁場解析結果である。図3に示すように、起磁力が大きいほど磁気軸受30の支持力が増加することが分かる。このため、ロータ10の自重に応じて起磁力を調整することにより、ロータ10を非接触で十分に支持できることが分かる。
FIG. 3 is a graph showing the performance evaluation of the
FIG. 3 is a static magnetic field analysis result showing a change in the supporting force of the
また、本実施形態においては、ロータヨーク11は、アウターステータ20と磁気軸受30との磁気特性に応じた厚みを有する。図2に示すように、ロータヨーク11の厚みを十分に確保しておくことで、アウターステータ20からロータヨーク11に流れ込む磁束と、磁気軸受30からロータヨーク11に流れ込む磁束との干渉を起こさないようにすることができる。具体的に、ロータヨーク11の径方向における厚みは、磁路となるロータ突極12の径方向における長さの2倍以上であることが好ましい。また、ロータヨーク11の径方向における厚みは、磁路となるロータ突極12の周方向における幅以上であることが好ましい。
In the present embodiment, the
図4〜図6は、図3に示すA点〜F点におけるスイッチトリラクタンスモータ1の磁束密度分布を示す図である。図7は、本発明の第1実施形態におけるスイッチトリラクタンスモータ1の出力と磁気軸受30の支持力との関係を示すグラフである。
図4〜図6に示す磁束密度分布からも明らかなように、磁気軸受30を動作させた場合でも、ロータヨーク11に十分な厚みを持たせているので、ロータ10における磁束密度が飽和しないことが分かる。また、図7に示すように、負荷率が75〜95%のいずれのスイッチトリラクタンスモータ1においても、磁気軸受30の支持力によってスイッチトリラクタンスモータ1の出力に影響が出ないことが分かる。すなわち、磁気軸受30に流す電流が増加しても、スイッチトリラクタンスモータ1の出力の低下が生じずに運転できることが分かる。
4-6 is a figure which shows the magnetic flux density distribution of the switched
As is apparent from the magnetic flux density distributions shown in FIGS. 4 to 6, even when the
このように、上述の本実施形態によれば、環状のロータヨーク11及びロータヨーク11の外周面11aから突出するロータ突極12を有するロータ10と、ロータ突極12と対向するステータコイル23を有するアウターステータ20と、を有するスイッチトリラクタンスモータ1であって、ロータヨーク11は、径方向内側に空間部13を有し、空間部13に配置された磁気軸受30を有する、という構成を採用することによって、磁気軸受30の設置スペースを確保し、装置全体を小型化できるスイッチトリラクタンスモータ1及び遠心圧縮機100が得られる。
Thus, according to the above-described embodiment, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図8は、本発明の第2実施形態における遠心圧縮機100の全体構成図である。
図8に示すように、第2実施形態では、スイッチトリラクタンスモータ1Aが第1の磁気軸受30A及び第2の磁気軸受30Bを有する点で、上記実施形態と異なる。
FIG. 8 is an overall configuration diagram of the
As shown in FIG. 8, the second embodiment is different from the above embodiment in that the switched
第1の磁気軸受30Aは、シャフト101の軸方向においてロータ10の内側(空間部13)の一方側(図8における紙面左側の端部)に配置される。また、第2の磁気軸受30Bは、シャフト101の軸方向においてロータ10の内側(空間部13)の他方側(図8における紙面右側の端部)に配置される。すなわち、図8において不図示であるが、第2実施形態では、コア31の突部34が、軸方向において2つの領域にスリット等で分割されており、2つの領域にコイル32がそれぞれ巻かれて第1の磁気軸受30A及び第2の磁気軸受30Bが形成されている。
The first
上記構成の第2実施形態によれば、スイッチトリラクタンスモータ1Aに第1の磁気軸受30A及び第2の磁気軸受30Bが組み込まれる。第1の磁気軸受30A及び第2の磁気軸受30Bは、それぞれ磁気軸受コントローラ4によって変位制御を行うことができる。第1の磁気軸受30A及び第2の磁気軸受30Bは、空間部13の中でシャフト101の軸方向において2箇所に配置されており、シャフト101の平行度を容易に調整することができる。この構成によれば、スイッチトリラクタンスモータ1Aが1台で済むため、上記実施形態よりも装置全体を小型化できる。
According to the second embodiment having the above-described configuration, the first
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態では、磁気軸受が8極のヘテロポーラ型である構成を例示したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、12極のヘテロポーラ型、18極のヘテロポーラ型等であってもよい。また、磁気軸受がヘテロポーラ型ではなく、モノポーラ型であってもよい。 For example, in the above embodiment, the configuration in which the magnetic bearing is an 8-pole heteropolar type is illustrated, but the present invention is not limited to this configuration. For example, a 12-pole heteropolar type, an 18-pole heteropolar type, or the like. It may be. Further, the magnetic bearing may be a monopolar type instead of a heteropolar type.
また、上記第2実施形態では、第1の磁気軸受と第2の磁気軸受との間にリアクトルを配置する構成であってもよい。すなわち、軸方向において3つの領域に分割された真ん中の突部にもコイルを巻いてリアクトルを形成してもよい。リアクトルは、例えば、上述したモータ駆動装置の昇圧回路を形成する。昇圧回路を形成するリアクトルは、大電流を扱うためにサイズが大型化する傾向がある。したがって、このリアクトルを、ロータの径方向内側に組み込むことで、装置全体の小型化に大きく寄与できる。
また、本発明は、上記リアクトルを昇圧回路に使用した構成に限定されるものではなく、例えば、降圧回路、ACリアクトル、DCリアクトル等として使用してもよい。また、リアクトルが複数のコイルを含む場合、それぞれを同一の用途でなく別の用途で使用してもよい。
Moreover, in the said 2nd Embodiment, the structure which arrange | positions a reactor between the 1st magnetic bearing and the 2nd magnetic bearing may be sufficient. That is, a reactor may be formed by winding a coil around a middle protrusion divided into three regions in the axial direction. The reactor forms, for example, a booster circuit for the motor drive device described above. The reactor forming the booster circuit tends to increase in size in order to handle a large current. Therefore, by incorporating this reactor inside the rotor in the radial direction, it can greatly contribute to the miniaturization of the entire apparatus.
In addition, the present invention is not limited to the configuration in which the reactor is used in a booster circuit, and may be used as a step-down circuit, an AC reactor, a DC reactor, or the like. Moreover, when a reactor contains a some coil, you may use each for another use instead of the same use.
また、例えば、上記実施形態では、3相モータを例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されることなく、2相モータ、4相モータ、5相モータ等にも適用することができる。また、3相モータにおいて12/8極構造を例示して説明したが、本発明はこの極数に限定されず、例えば6/4極構造や18/12極構造等であってもよい。 Further, for example, in the above embodiment, a three-phase motor has been described as an example, but the present invention is not limited to this configuration, and can be applied to a two-phase motor, a four-phase motor, a five-phase motor, and the like. it can. In addition, although a 12 / 8-pole structure has been described as an example in a three-phase motor, the present invention is not limited to this number of poles, and may be, for example, a 6 / 4-pole structure or an 18 / 12-pole structure.
また、例えば、上記実施形態では、本発明のスイッチトリラクタンス回転機を、電動機として遠心圧縮機に適用した構成について例示したが、本発明はこの構成に限定されることなく、発電機にも適用することができる。また、発電機においては、回転装置として大型の風力発電機に好適に適用することができる。この場合、シャフトに設けられる負荷装置は、風車になる。 Further, for example, in the above-described embodiment, the switched reluctance rotating machine of the present invention is exemplified as a configuration applied to a centrifugal compressor as an electric motor. However, the present invention is not limited to this configuration and is also applied to a generator. can do. Moreover, in a generator, it can apply suitably for a large sized wind generator as a rotating apparatus. In this case, the load device provided on the shaft is a windmill.
1 スイッチトリラクタンスモータ(スイッチトリラクタンス回転機)
1A スイッチトリラクタンスモータ(スイッチトリラクタンス回転機)
10 ロータ
11 ロータヨーク
11a 外周面
11b 内周面
12 ロータ突極
13 空間部
20 アウターステータ
23 ステータコイル
30 磁気軸受
30A 第1の磁気軸受
30B 第2の磁気軸受
31 コア
32 コイル
33 ヨーク部
33a 外周面
34 突部
100 遠心圧縮機(回転装置)
101 シャフト
102 インペラ(負荷装置)
1 Switched reluctance motor (switched reluctance rotating machine)
1A Switched reluctance motor (switched reluctance rotating machine)
10
101
Claims (5)
前記ロータヨークは、径方向内側に空間部を有し、
前記空間部に配置された磁気軸受を有する、ことを特徴とするスイッチトリラクタンス回転機。 A switched reluctance rotating machine having an annular rotor yoke and a rotor having a rotor salient pole projecting from the outer peripheral surface of the rotor yoke, and an outer stator having a stator coil facing the rotor salient pole,
The rotor yoke has a space portion on the radially inner side,
A switched reluctance rotating machine having a magnetic bearing disposed in the space.
環状のヨーク部及び前記ヨーク部の外周面から突出して前記ロータヨークの内周面に対しギャップをあけて対向する突部を有するコアと、
前記突部に巻かれたコイルと、を有する、ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチトリラクタンス回転機。 The magnetic bearing is
A core having a ring-shaped yoke part and a projecting part protruding from the outer peripheral surface of the yoke part and facing the inner peripheral surface of the rotor yoke with a gap;
The switched reluctance rotating machine according to claim 1, further comprising a coil wound around the protrusion.
前記スイッチトリラクタンス回転機を介して回転するシャフトと、
前記シャフトに設けられた負荷装置と、を有する、ことを特徴とする回転装置。 The switched reluctance rotating machine according to any one of claims 1 to 3,
A shaft that rotates via the switched reluctance rotating machine;
And a load device provided on the shaft.
前記シャフトの軸方向において前記空間部の一方側に配置された第1の磁気軸受と、
前記シャフトの軸方向において前記空間部の他方側に配置された第2の磁気軸受と、を有する、ことを特徴とする請求項4に記載の回転装置。 The switched reluctance rotating machine is:
A first magnetic bearing disposed on one side of the space in the axial direction of the shaft;
5. The rotating device according to claim 4, further comprising: a second magnetic bearing disposed on the other side of the space portion in the axial direction of the shaft.
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