JP2018157684A - Rotary electric machine and rotary electric machine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は誘導電動機に係わり、特に固定子スロットの開口部に位置する磁性体の周方向幅、径方向高さ、透磁率に関する。 The present invention relates to an induction motor, and more particularly to a circumferential width, a radial height, and a magnetic permeability of a magnetic body located at an opening of a stator slot.
固定子スロットの開口部の幅s/ギャップ長δと、固定子スロットの開口部に位置する磁性体の透磁率の周方向成分μsxと径方向成分μsyに関する背景技術として、特開平7−123621号公報(特許文献1)が知られている。特許文献1では、特に、無負荷状態から短絡状態になるとき等の過渡状態にあっても電力系統における短絡電流が抑制され、タ−ビン発電機本体へ加わる電磁力を軽減するようにしたタービン発電機を提供するため、s/δは1以下、μsx>μsyの関係を満たすようにする点が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-123621 discloses background art regarding the width s / gap length δ of the opening of the stator slot and the circumferential component μsx and the radial component μsy of the magnetic permeability of the magnetic material positioned at the opening of the stator slot. A gazette (Patent Document 1) is known. In Patent Document 1, in particular, a turbine in which a short-circuit current in a power system is suppressed even in a transient state such as a short-circuit state from a no-load state, and electromagnetic force applied to the turbine generator body is reduced. In order to provide a generator, it is described that s / δ is 1 or less, and μsx> μsy is satisfied.
特許文献1の構成では、固定子スロットの開口部において周方向に漏れる磁束を通り易くして、過渡状態の短絡電流が抑制されるように、sとδや、μsxとμsyの比率を設定するものである。しかしながら、定常状態においては、固定子スロットの開口部を周方向に漏れる磁束が通り易くなることで、トルクの発生に寄与しない磁束をつくる電流の増加を伴うことにもなり、力率が低下してしまう課題が残る。 In the configuration of Patent Document 1, the ratio of s and δ or μsx and μsy is set so that magnetic flux leaking in the circumferential direction can be easily passed through the opening of the stator slot and the short-circuit current in the transient state is suppressed. Is. However, in steady state, the magnetic flux that leaks in the circumferential direction through the opening of the stator slot is easy to pass, which is accompanied by an increase in current that creates magnetic flux that does not contribute to the generation of torque, and the power factor decreases. The problem remains.
本発明の目的は、力率を向上できる回転電機及び回転電機システムを提供することである。 The objective of this invention is providing the rotary electric machine and rotary electric machine system which can improve a power factor.
本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、その一例を挙げるならば、固定子と回転子とがギャップを隔てて径方向に対向する回転電機であって、固定子は、円環状のコアバックと、コアバックから径方向に突き出すようにして周方向に複数設けられたティースを有する固定子鉄心と、隣接するティースの間に形成される固定子スロットに巻装された固定子巻線を備え、ティースは、径方向に突き出した先端部からさらに周方向に突き出した凸部を周方向両側に備え、隣接する凸部の間には磁性体が形成され、磁性体の磁気抵抗の周方向成分をRσ、ギャップの磁気抵抗の径方向成分をRδ、無負荷電流をI0、定格電流をI1とするとき、下記式の関係を有する構成とする。
In view of the above-described background art and problems, the present invention is a rotating electrical machine in which a stator and a rotor face each other in a radial direction with a gap therebetween, and the stator has an annular core back. And a stator core having a plurality of teeth provided in the circumferential direction so as to protrude from the core back in the radial direction, and a stator winding wound around a stator slot formed between adjacent teeth. The teeth are provided with convex portions projecting in the circumferential direction from the tip portion projecting in the radial direction on both sides in the circumferential direction, a magnetic material is formed between adjacent convex portions, and the circumferential component of the magnetic resistance of the magnetic material Is Rσ, the radial component of the magnetoresistance of the gap is Rδ, the no-load current is
本発明によれば、力率を高くできる回転電機及び回転電機システムを提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the rotary electric machine and rotary electric machine system which can make a power factor high.
以下、本発明を適用した実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
本実施例は回転電機の一例である誘導電動機を用いて説明する。図1は、本実施例における誘導電動機の部分断面図である。 This embodiment will be described using an induction motor which is an example of a rotating electrical machine. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the induction motor in the present embodiment.
図1において、誘導電動機は、固定子1と回転子2とがギャップ3を隔てて径方向に対向する回転電機であって、固定子1は、円環状のコアバック4と、コアバック4から径方向に突き出すようにして周方向に複数設けられたティース5を有する固定子鉄心6と、隣接するティース5の間に形成される固定子スロット7に巻装された固定子巻線8(図1では省略)を備え、ティース5は、径方向に突き出した先端部からさらに周方向に突き出した凸部9を周方向両側に備え、隣接する凸部9の間には磁性体10が形成されている。磁性体10は磁性粉又は磁性板と樹脂等の非磁性絶縁物とで構成され、電気絶縁性と機械的な強度を高めている。また、詳細は後述するが、磁性体10の磁気抵抗の周方向成分をRσ、ギャップ3の磁気抵抗の径方向成分をRδ、無負荷電流をI0、定格電流をI1とするとき、下記式の関係を有している。
In FIG. 1, an induction motor is a rotating electrical machine in which a stator 1 and a
回転子2は、回転子鉄心11と、回転子鉄心11に周方向に所定の間隔で配置された複数の回転子スロット12に納められた回転子バー13を備えている。
The
固定子スロット7の周方向の幅が小さくなると、固定子スロット7を周方向に漏れる磁束が通り易くなり、トルクの発生に寄与しない磁束をつくる電流の成分が増加する。ティース5は、径方向に突き出した先端部からさらに周方向に突き出した凸部9を備えており、凸部9の位置で固定子スロット7の周方向の幅が最も小さくなり、凸部9の位置で周方向に漏れる磁束が最も通り易くなる。隣接する凸部9の間に磁性体10を設置すると、凸部9の位置で周方向に漏れる磁束がさらに通り易くなり、トルクの発生に寄与しない磁束をつくる電流の成分がさらに増加する。
When the circumferential width of the stator slot 7 is reduced, the magnetic flux leaking in the circumferential direction through the stator slot 7 is easy to pass, and the current component that generates the magnetic flux that does not contribute to the generation of torque increases. The
しかしながら、本実施例のように、下記式の関係を有する場合、 However, as in this embodiment, when the following formula is satisfied:
隣接する凸部9の間に磁性体10を設置すると、詳細は後述するが、磁性体10がない場合よりも電流が低減されて力率が向上する。
Although the details will be described later when the
図2は、本実施例における誘導電動機の磁気回路図である。磁気抵抗は、回転電機の磁束の通りにくさであり、磁束の通り道の距離に比例し、磁束の通り道の透磁率と断面積に反比例する。透磁率は、磁束の通りやすさを表す物理定数であり、真空の透磁率を1としたときの比を比透磁率で表される。 FIG. 2 is a magnetic circuit diagram of the induction motor in the present embodiment. The magnetic resistance is the difficulty of the magnetic flux of the rotating electrical machine, is proportional to the distance of the magnetic flux path, and is inversely proportional to the magnetic permeability and the cross-sectional area of the magnetic flux path. The magnetic permeability is a physical constant representing the ease of passing the magnetic flux, and the ratio when the vacuum magnetic permeability is 1 is represented by the relative magnetic permeability.
図2において、磁性体10を通る磁束に対する1スロット当たりの磁性体10の磁気抵抗をRσw、ギャップ3を通る磁束に対する0.5ティース当たりのギャップ3の磁気抵抗をRδt、磁性体10とギャップ3を通る磁束に対する0.5スロット当たりの磁性体10の磁気抵抗をRδww、磁性体10とギャップ3を通る磁束に対する0.5スロット当たりのギャップ3の磁気抵抗をRδwgとしている。磁性体10の周方向平均幅をw、磁性体10の径方向平均高さをh、真空の透磁率をμ0、磁性体10の比透磁率をμrとすると、軸方向単位長さ当たりのRσwは次式(4)で表される。
In FIG. 2, the magnetic resistance of the
ギャップ長をg、固定子1スロット当たりの周方向寸法をτとすると、軸方向単位長さ当たりのRδtは次式(5)で表される。 When the gap length is g and the circumferential dimension per stator slot is τ, Rδt per axial unit length is expressed by the following equation (5).
Rδwwは次式(6)で表される。 Rδww is expressed by the following equation (6).
ただし、磁束の通り道の距離を、図2に示す点線内を磁束が通過するとして、半径h/2の円周の1/4として2πh/8、磁束の通り道の軸方向単位長さ当たりの断面積をh×1とした。 However, if the magnetic flux passes through the dotted line shown in FIG. 2, the distance of the magnetic flux path is 2πh / 8 as a quarter of the circumference of the radius h / 2, and the interruption per unit length in the axial direction of the magnetic flux path. The area was h × 1.
また、Rδwgは、w>2×hのときは距離g、断面積h×1として次式(7)で表される。 Rδwg is expressed by the following equation (7) as a distance g and a cross-sectional area h × 1 when w> 2 × h.
また、w≦2×hのときは、断面積はw/2×1とできるので次式(8)で表される。 Further, when w ≦ 2 × h, the cross-sectional area can be set to w / 2 × 1, which is expressed by the following formula (8).
また、Rδwwと、Rδwgの合成値をRδwとすると、Rδwは次式(9)で表される。 Further, assuming that the combined value of Rδww and Rδwg is Rδw, Rδw is expressed by the following equation (9).
また、RδtとRδwの1スロット当たりの磁気抵抗の合成値Rδ0は次式(10)で表される。 The combined value Rδ0 of the magnetoresistance per slot of Rδt and Rδw is expressed by the following equation (10).
図3は、本実施例における誘導電動機の主磁束と漏れ磁束を示す図である。図3は極数Pが2の場合であり、固定子スロット数をN1、1極当たりのRσwをRσとしたとき、図3を上下に割った1極当たりで考えると、漏れ磁束の通り道にはRσwが直列にN1/(2P)個、並列に2個存在する。したがって、この場合、Rσは次式(11)で表される。 FIG. 3 is a diagram showing the main magnetic flux and the leakage magnetic flux of the induction motor in the present embodiment. FIG. 3 shows a case where the number of poles P is 2. When the number of stator slots is N1, and Rσw per pole is Rσ, when considering FIG. There are N1 / (2P) Rσw in series and two Rσw in parallel. Therefore, in this case, Rσ is expressed by the following equation (11).
隣接する凸部9の間に磁性体10を設置した場合、式(4)のμrは1よりも大きく、磁性体10がない場合、式(4)のμrは1である。式(4)、式(11)から、隣接する凸部9の間に磁性体10を設置すると、磁性体10がない場合よりもRσが小さくなる。Rσが小さくなると、磁性体10を周方向に漏れる磁束が通り易くなり、トルクの発生に寄与しない磁束が増加する。すなわち、所望のトルクを発生させるために必要となる電流が増加する。
When the
1極当たりのRδ0をRδとしたとき、図3を上下に割った1極当たりで考えると、主磁束の通り道にはRδ0が直列に1個、並列にN1/P個存在する。したがって、この場合、Rδは次式(12)で表される。 Assuming that Rδ0 per pole is Rδ, when considering per pole as shown in FIG. 3 divided vertically, there is one Rδ0 in series and N1 / P in parallel in the path of the main magnetic flux. Therefore, in this case, Rδ is expressed by the following equation (12).
隣接する凸部9の間に磁性体10を設置した場合、式(6)のμrは1よりも大きく、磁性体10がない場合、式(6)のμrは1である。式(6)、(9)、(10)、(12)から、隣接する凸部9の間に磁性体10を設置すると、磁性体10がない場合よりもRδが小さくなる。Rδが小さくなると、ギャップ3を径方向に磁束が通り易くなり、小さな電流で、所定の磁束を発生させられる。
When the
隣接する凸部9の間に磁性体10を設置することで、RσとRδはともに小さくなる。電流を低減して力率を向上させるためには、Rσは大きく、Rδは小さくしたい。したがって、隣接する凸部9の間に磁性体10を設置することでRσが小さくなり、電流が増加する分よりも、Rδが小さくなり電流が低減される分が大きくなるように、磁性体10のw、h、μrを定められれば、隣接する凸部9の間に磁性体10を設置することで、磁性体10がない場合よりも電流を低減でき力率を向上させられる。
By installing the
図4は、本実施例における誘導電動機の等価回路図である。定格電圧を定格電流で割ったインピーダンス値を1p.u.としている。無負荷電流をI0、定格電流をI1とすると、励磁リアクタンスXmは、次式(13)で表される。 FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the induction motor in the present embodiment. The impedance value obtained by dividing the rated voltage by the rated current is 1 p. u. It is said. When the no-load current is I0 and the rated current is I1, the excitation reactance Xm is expressed by the following equation (13).
磁性体10を通る磁束に対する漏れリアクタンスXmagは、次式(14)で表される。
The leakage reactance Xmag with respect to the magnetic flux passing through the
Xetcは固定子と回転子の漏れリアクタンスの和からXmagを差し引いた値である。R1は一次抵抗、R2は二次抵抗、sはすべりであり、R1+R2/sの値は、I1が定格電流の1p.u.になるように定められる。 Xetc is a value obtained by subtracting Xmag from the sum of leakage reactances of the stator and the rotor. R1 is a primary resistance, R2 is a secondary resistance, and s is a slip. The value of R1 + R2 / s is 1p. u. It is determined to be.
図5は、本実施例における誘導電動機の力率と磁気抵抗と透磁率の関係を示す図である。図5において、縦軸は力率および磁気抵抗の比率Rσ/Rδ、横軸は磁性体10の比透磁率μrである。図5においては、式(13)、(14)、図4によって計算した力率が、磁性体10がない場合と等しくなるRσ/Rδを導出している。また、力率が最大となるRσ/Rδも導出している。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship among the power factor, magnetic resistance, and permeability of the induction motor in this embodiment. In FIG. 5, the vertical axis represents the power factor and magnetoresistance ratio Rσ / Rδ, and the horizontal axis represents the relative permeability μr of the
磁性体10の比透磁率μrが大きくなるに連れて、式(4)、式(11)からRσは小さくなり、式(6)、(9)、(10)、(12)からRδも小さくなるが、図5に示すようにRσ/Rδが小さくなっていくため、RσはRδよりもRσ/Rδへの影響が大きいことになる。
As the relative permeability μr of the
また、磁性体10の比透磁率μrが大きくなるに連れて、図5から、磁性体10の比透磁率μrが1に近い場合は力率が高くなり、比透磁率μrが十分大きい場合は力率が低くなる。したがって、磁性体10の比透磁率μrが1に近い場合は、隣接する凸部9の間に磁性体10を設置することでRσが小さくなり電流が増加する分よりもRδが小さくなり電流が低減される影響が大きくなっており、比透磁率μrが十分大きい場合は、隣接する凸部9の間に磁性体10を設置することでRσが小さくなり電流が増加する分よりもRδが小さくなり電流が低減される分が小さくなっていることになる。
Further, as the relative permeability μr of the
磁性体10の比透磁率μrが大きくなるに連れて、Rσ/Rδは小さくなるのに対して、力率は比透磁率μrが1に近い場合は高くなり、比透磁率μrが十分大きい場合は低くなるため、Rσ/Rδと力率の変化の傾向は異なる。すなわち、隣接する凸部9の間に磁性体10を設置することで、磁性体10がない場合よりも電流を低減して力率を向上させられる磁性体10のw、h、μrは、図2のRσ/Rδの磁気抵抗の比だけでは定められないことになる。
As the relative permeability μr of the
図6は、本実施例における誘導電動機の電流と磁気抵抗の関係を示す図である。図6は、I0/I1が異なる任意のケースにおいて、磁性体10がない場合と力率が等しくなるRσ/Rδを、式(4)〜(14)及び図4によって計算したプロット点を近似式で表した結果である。磁性体10がない場合よりも力率が高くなるRσ/Rδの範囲が次式(15)で表される。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the current of the induction motor and the magnetic resistance in this embodiment. FIG. 6 is an approximate expression of Rσ / Rδ in which power factor is equal to the case where there is no
このように、Rσ/Rδの磁気抵抗の比だけではなく、I0やI1の電流の比を考慮することで、磁性体10がない場合よりも力率を高くすることができる磁性体10のw、h、μrを定めることができる。
Thus, by considering not only the ratio of the magnetic resistance of Rσ / Rδ but also the ratio of the currents I0 and I1, the power factor of the
Rσ/Rδは、図3を上下に割った1極当たりで考えると、式(11)、(12)から、次式(16)で表される。 Rσ / Rδ is expressed by the following equation (16) from equations (11) and (12) when considered per one pole obtained by dividing FIG. 3 vertically.
図3を左右に割った1極当たりで考えると、1極当たりのRσwをRσとしたとき、漏れ磁束の通り道にはRσwが直列にN1/P個、並列に1個存在する。したがって、この場合、Rσは次式(17)で表される。 Considering FIG. 3 per pole divided right and left, when Rσw per pole is Rσ, there are N1 / P Rσw in series and one in parallel on the path of the leakage flux. Therefore, in this case, Rσ is expressed by the following equation (17).
1極当たりのRδ0をRδとしたとき、図3を左右に割った1極当たりで考えると、主磁束の通り道にはRδ0が直列に2個、並列にN1/(2P)個存在する。したがって、この場合、Rδは次式(18)で表される。 Assuming that Rδ0 per pole is Rδ, considering that FIG. 3 is divided into left and right, there are two Rδ0s in series and N1 / (2P) in parallel in the path of the main magnetic flux. Therefore, in this case, Rδ is expressed by the following equation (18).
したがって、図3を左右に割った1極当たりで考えると、Rσ/Rδは、式(17)、(18)から、次式(19)で表される。 Therefore, when FIG. 3 is considered per one pole divided right and left, Rσ / Rδ is expressed by the following equation (19) from equations (17) and (18).
すなわち、式(16)、(19)から、Rσ/Rδは、図3を上下と左右のどちらで割った1極当たりで考えても同じ関係が導かれる。 That is, from the equations (16) and (19), the same relationship can be derived for Rσ / Rδ even if it is considered per one pole obtained by dividing FIG.
以上のように、本実施例では、固定子と回転子とがギャップを隔てて径方向に対向する回転電機であって、固定子は、円環状のコアバックと、コアバックから径方向に突き出すようにして周方向に複数設けられたティースを有する固定子鉄心と、隣接する前記ティースの間に形成される固定子スロットに巻装された固定子巻線を備え、ティースは、径方向に突き出した先端部からさらに周方向に突き出した凸部を周方向両側に備え、隣接する凸部の間には磁性体が形成され、磁性体の磁気抵抗の周方向成分をRσ、ギャップの磁気抵抗の径方向成分をRδ、無負荷電流をI0、定格電流をI1とするとき、下記式の関係を有する構成とする。 As described above, in this embodiment, the stator and the rotor are the rotary electric machines that face each other in the radial direction with a gap therebetween, and the stator protrudes in the radial direction from the core back and the core back. Thus, a stator core having a plurality of teeth provided in the circumferential direction and a stator winding wound around a stator slot formed between the adjacent teeth, the teeth project in the radial direction. Convex portions protruding further in the circumferential direction from the front end portion are provided on both sides in the circumferential direction, and a magnetic material is formed between adjacent convex portions. The circumferential component of the magnetic resistance of the magnetic material is Rσ, and the magnetic resistance of the gap When the radial component is Rδ, the no-load current is I0, and the rated current is I1, the following relationship is established.
これにより、力率を高くできる回転電機及び回転電機システムを提供することが可能となる。 Thereby, it becomes possible to provide a rotating electrical machine and a rotating electrical machine system capable of increasing the power factor.
図7は、本実施例における誘導電動機の電流と磁気抵抗と力率の関係を示す図である。図7は、I0/I1が異なる任意のケースにおいて、力率が最大となるRσ/Rδと、その時の力率を、(式4)〜(14)及び図4によって計算した結果である。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship among the current, magnetic resistance, and power factor of the induction motor in this embodiment. FIG. 7 shows the result of calculating Rσ / Rδ at which the power factor becomes maximum and the power factor at that time by (Equations 4) to (14) and FIG. 4 in arbitrary cases where I0 / I1 is different.
図7において、力率が最大となる場合よりも、Rσ/Rδが大きくなる範囲は次式(21)で表される。 In FIG. 7, the range in which Rσ / Rδ is larger than when the power factor is maximized is expressed by the following equation (21).
Rσ/Rδが大きくなると、図5のように磁性体10の比透磁率μrは小さくなる。比透磁率μrを小さくするために、磁性体10に非磁性の電気絶縁物を多く含ませる。したがって、磁性体10は高い電気絶縁性を確保でき、磁性体10に電気的な損失が発生しなくなる。また、磁性体10に非磁性の電気絶縁物を多く含ませることで、磁性体10に含まれる磁性粉又は磁性板などとの結合力が増し、機械的な強度を高めることができる。
When Rσ / Rδ increases, the relative permeability μr of the
図7において、力率が最大となる場合よりも、Rσ/Rδが小さくなる範囲は次式(22)で表される。 In FIG. 7, the range in which Rσ / Rδ is smaller than when the power factor is maximum is expressed by the following equation (22).
Rσ/Rδが小さくなると、式(14)からXmagは大きくなる。始動運転時の一次電流I1を始動電流と呼ぶが、図4から始動運転時にXmagが大きいと一次電流I1が小さくなるため始動電流を小さくできる。Rσ/Rδが小さくなると、図5のように磁性体10の比透磁率μrは大きくなる。比透磁率μrを大きくするために、磁性体10を固定子鉄心6で一般的に使われている電磁鋼板で構成してもよい。
As Rσ / Rδ decreases, Xmag increases from equation (14). The primary current I1 during the starting operation is referred to as a starting current. From FIG. 4, if Xmag is large during the starting operation, the primary current I1 decreases and the starting current can be reduced. As Rσ / Rδ decreases, the relative permeability μr of the
図7からI0/I1が大きいほうが力率向上の効果が大きい。I0/I1は最大でも1であるため、I0/I1が大きい場合、すなわち無負荷電流が定格電流と同程度の大きさの場合は、磁性体10がない場合よりも力率が高くなるRσ/Rδの範囲は、I0/I1=1を式(15)に代入することで、次式(23)で表される。
As shown in FIG. 7, the effect of improving the power factor is larger when I0 / I1 is larger. Since I0 / I1 is 1 at the maximum, when I0 / I1 is large, that is, when the no-load current is as large as the rated current, the power factor is higher than that without the
以上のように、本実施例では、固定子と回転子とがギャップを隔てて径方向に対向する回転電機であって、固定子は、円環状のコアバックと、コアバックから径方向に突き出すようにして周方向に複数設けられたティースを有する固定子鉄心と、隣接する前記ティースの間に形成される固定子スロットに巻装された固定子巻線を備え、ティースは、径方向に突き出した先端部からさらに周方向に突き出した凸部を周方向両側に備え、隣接する凸部の間には磁性体が形成され、磁性体の磁気抵抗の周方向成分をRσ、ギャップの磁気抵抗の径方向成分をRδとするとき、Rσ/Rδ>3.21の関係を有する構成とする。 As described above, in this embodiment, the stator and the rotor are the rotary electric machines that face each other in the radial direction with a gap therebetween, and the stator protrudes in the radial direction from the core back and the core back. Thus, a stator core having a plurality of teeth provided in the circumferential direction and a stator winding wound around a stator slot formed between the adjacent teeth, the teeth project in the radial direction. Convex portions protruding further in the circumferential direction from the front end portion are provided on both sides in the circumferential direction, and a magnetic material is formed between adjacent convex portions. The circumferential component of the magnetic resistance of the magnetic material is Rσ, and the magnetic resistance of the gap When the radial component is Rδ, the configuration has a relationship of Rσ / Rδ> 3.21.
これにより、力率を高くできる回転電機及び回転電機システムを提供することが可能となる。 Thereby, it becomes possible to provide a rotating electrical machine and a rotating electrical machine system capable of increasing the power factor.
本実施例は、実施例1乃至実施例4で記載した回転電機を用いて、回転電機で駆動する負荷設備を有する回転電機システムおよび、回転電機を発電機として利用する回転電機システムについて説明する。 In this embodiment, a rotating electrical machine system having a load facility driven by a rotating electrical machine using the rotating electrical machine described in Embodiments 1 to 4 and a rotating electrical machine system using the rotating electrical machine as a generator will be described.
本実施例は、負荷設備として、コンプレッサ、ドリル、ミル、ファンのいずれかを設けた回転電機システムである。すなわち、回転電機システムとして、回転電機でコンプレッサを駆動するポンプシステム、回転電機で掘削用のドリル等を駆動する掘削システム、回転電機で切粉用のミル等を駆動する切粉システム、回転電機でファンを駆動するファンシステムを構築する。また、タービンの動力を電力に変換する回転電機で構成される発電機システムとする。これらの回転電機システムに用いる回転電機を実施例1乃至実施例4の回転電機とする。これにより、実施例1乃至実施例4の回転電機は、力率が高いため、システムの定常運転時の電流を小さくでき、回転電機システムの小型化に寄与する。また、実施例1乃至実施例4の回転電機は、始動電流が小さいため、回転電機システムの過渡運転時の電流を小さくでき、回転電機システムの小型化に寄与することができる。 The present embodiment is a rotating electrical machine system in which any one of a compressor, a drill, a mill, and a fan is provided as a load facility. That is, as a rotating electrical machine system, a pump system that drives a compressor with a rotating electrical machine, a drilling system that drives a drill for drilling with the rotating electrical machine, a chip system that drives a mill for chips with a rotating electrical machine, a rotating electrical machine Build a fan system to drive the fan. Moreover, it is set as the generator system comprised with the rotary electric machine which converts the motive power of a turbine into electric power. The rotating electrical machines used in these rotating electrical machine systems are the rotating electrical machines according to the first to fourth embodiments. Thereby, since the rotary electric machine of Example 1 thru | or Example 4 has a high power factor, the electric current at the time of steady operation of a system can be made small, and it contributes to size reduction of a rotary electric machine system. In addition, since the rotating electrical machines according to the first to fourth embodiments have a small starting current, the current during the transient operation of the rotating electrical machine system can be reduced, which contributes to downsizing of the rotating electrical machine system.
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1…固定子、2…回転子、3…ギャップ、4…コアバック、5…ティース、6…固定子鉄心、7…固定子スロット、8…固定子巻線、9…凸部、10…磁性体、11…回転子鉄心、12…回転子スロット、13…回転子バー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stator, 2 ... Rotor, 3 ... Gap, 4 ... Core back, 5 ... Teeth, 6 ... Stator core, 7 ... Stator slot, 8 ... Stator winding, 9 ... Convex part, 10 ...
Claims (10)
前記固定子は、円環状のコアバックと、前記コアバックから径方向に突き出すようにして周方向に複数設けられたティースを有する固定子鉄心と、隣接する前記ティースの間に形成される固定子スロットに巻装された固定子巻線を備え、前記ティースは、径方向に突き出した先端部からさらに周方向に突き出した凸部を周方向両側に備え、隣接する前記凸部の間には磁性体が形成され、
前記磁性体の磁気抵抗の周方向成分をRσ、前記ギャップの磁気抵抗の径方向成分をRδ、無負荷電流をI0、定格電流をI1とするとき、下記式の関係を有することを特徴とする回転電機。
The stator is formed between an annular core back, a stator core having a plurality of teeth provided in the circumferential direction so as to protrude radially from the core back, and the adjacent teeth. The teeth are provided with stator windings wound in slots, and the teeth are provided with convex portions protruding in the circumferential direction from the tip portion protruding in the radial direction on both sides in the circumferential direction. The body is formed,
When the circumferential component of the magnetic resistance of the magnetic material is Rσ, the radial component of the magnetic resistance of the gap is Rδ, the no-load current is I0, and the rated current is I1, the following relationship is satisfied. Rotating electric machine.
前記磁性体は、下記式の関係を有することを特徴とする回転電機。
The rotating electrical machine, wherein the magnetic body has a relationship of the following formula.
前記磁性体は、下記式の関係を有することを特徴とする回転電機。
The rotating electrical machine, wherein the magnetic body has a relationship of the following formula.
前記無負荷電流は前記定格電流と同程度の大きさであることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1,
The rotating electric machine according to claim 1, wherein the no-load current is approximately equal to the rated current.
前記固定子は、円環状のコアバックと、前記コアバックから径方向に突き出すようにして周方向に複数設けられたティースを有する固定子鉄心と、隣接する前記ティースの間に形成される固定子スロットに巻装された固定子巻線を備え、前記ティースは、径方向に突き出した先端部からさらに周方向に突き出した凸部を周方向両側に備え、隣接する前記凸部の間には磁性体が形成され、
前記磁性体の磁気抵抗の周方向成分をRσ、前記ギャップの磁気抵抗の径方向成分をRδとするとき、下記式の関係を有することを特徴とする回転電機。
The stator is formed between an annular core back, a stator core having a plurality of teeth provided in the circumferential direction so as to protrude radially from the core back, and the adjacent teeth. The teeth are provided with stator windings wound in slots, and the teeth are provided with convex portions protruding in the circumferential direction from the tip portion protruding in the radial direction on both sides in the circumferential direction. The body is formed,
A rotating electrical machine having a relationship represented by the following equation, where Rσ is a circumferential component of the magnetic resistance of the magnetic body and Rδ is a radial component of the magnetic resistance of the gap.
前記磁性体がない場合よりも力率が高くなるようにRσ/Rδを定めたことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1,
A rotating electrical machine characterized in that Rσ / Rδ is determined so that the power factor is higher than when there is no magnetic material.
前記磁性体は磁性粉または磁性板と非磁性絶縁物とで構成したことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 2,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the magnetic body is composed of magnetic powder or a magnetic plate and a nonmagnetic insulator.
前記磁性体は電磁鋼板で構成したことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 3,
The rotating electrical machine characterized in that the magnetic body is made of an electromagnetic steel plate.
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