JP2018519778A - 磁束損失を制限するローターを有する回転電気機械、特に電気モーター - Google Patents

Abstract

本発明は、積み重ねた複数の板（１６）を有するローター本体で形成されかつローターシャフト（１４）上に設置され、前記複数の板が前記複数の板の外縁部（３６）と内縁部（３８）との間に位置した磁束発生部（２０）と磁極膨張部（４２）とを収容するためのハウジング（４０）を備えるローター（１０）と、ステーター（１２）とを備える電気機械に関する。
本発明によれば、前記磁極膨張部（４２）は、前記複数の板の前記内縁部（３８）に接続ブリッジ（４８）によって接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ステーターに収容されたローターを備える回転電気機械、特に電気モーターに関する。

一般に、ローターは、永久磁石のような磁束発生部を保持するローター本体から形成され、ローターシャフトによって支持されている。
このローターは、一般に、磁界を発生させることが可能な電気巻線（又は電機子巻線）を保持し、かつ、磁石によって生成された磁場に関連してローターの回転駆動を可能にするステーター内に収容されている。

磁石は、周方向に均一に分布し、ローター本体の軸方向の全長に沿って延び、半径方向で閉じたハウジング内に配置されていることが知られている。
したがって、これらのハウジングは、これらの間で、磁石から来る磁束の経路を許容する半径方向の磁極膨張部の範囲を定める。

この配置は満足のいくものであるが、それにもかかわらず、些細とはいえない欠点がある。

具体的には、磁束は、磁極膨張部によって完全には導かれず、ローターの外周部、特にこれらの拡張部の外側端部でまだ損失が存在する。
また、磁極膨張部とローターシャフトとの間の接続部でまだ磁束損失が存在する。

これらの様々な損失のために、電気機械は、要求された性能を達成することができない。
したがって、要求された性能を達成するために、ローターの大きさを変更すること、及び／又は、磁石からの磁束の発生量を増加させることが必要になる。

本発明は、ローターでの磁束損失が最小限に抑えられた電気機械を用いることによって、前述した欠点を克服することを提案する。

この目的のために、本発明は、複数の板からなる積層体を有するローター本体で形成されかつローターシャフト上に設置され、前記複数の板が前記複数の板の外縁部と内縁部との間に位置した磁束発生部と磁極膨張部とを収容するためのハウジングを備えるローターと、ステーターとを備える電気機械であって、前記磁極膨張部は、前記複数の板の前記内縁部に接続ブリッジによって接続されていることを特徴とする電気機械に関する。

前記複数の板は、前記ブリッジと前記内縁部とを接続する接続面を備えてもよい。

前記ブリッジは、前記磁極膨張部の周方向の寸法よりも小さい周方向の寸法を有してもよい。

前記ブリッジは、前記磁極膨張部の周方向の寸法のおおよそ１０％に対応する周方向の寸法を有してもよい。

前記ブリッジは、前記複数の板の外縁部と内縁部との間で測定された高さのおおよそ１０％に対応する高さ方向の寸法を有してもよい。

前記複数の板は、連続する２つの磁極膨張部の間に空域を備え、前記ハウジングに面してもよい。

本発明による電気機械のローター及びステーターの斜視図である。 図１のローターの要素の概略図である。 図２の円Ａによるローターの詳細の拡大図である。

本発明の他の特徴及び利点は、単に非限定的な例示により与えられ、添付される、以下の説明を読めば明らかになるであろう。

図１に示されるように、回転電気機械、この場合において電気モーターは、組み立てられたときに、同軸上で一方が他方内に入れ子状に入れられ、ローターを自由に回転させる、ローター１０とステーター１２とを備える。

ローターは、それ自体公知の態様である、平面状で強磁性を有する同じ複数の板１６からなる積層体が設置されるシャフト１４を備えており、これらの板１６はローター本体１８を形成するために公知の手段により組み立てられる。
ローターは、図示された例において複数の板からなる積層体の長さとほぼ等しい長さを有する棒の形状とされる複数の磁束発生部、この場合は複数の永久磁石２０を保持している。

また、ステーターは、平面状で強磁性を有する同じ複数の板２２からなる積層体を備えており、これらの板２２は筒状のステーター本体２６を形成するようにねじ状の通しボルト２４のような公知の手段によって接合されている。
ステーター本体の環状の周辺部は、このステーターの中央部に向かって開口し、かつ、環状のステーターの全周に沿って延びる、実質的に矩形の断面２８からなる複数の半径方向に沿うスロットを備えている。これらのスロットは、公知の手段によって固定される電機子巻線３０を収容するように設計されている。

ここで、ローター板１６の構造を示す図２及び図３をさらに参照する。

この板は、ローターシャフトを収容する中央穴３２と、外周縁部３６及び内周縁部３８を有する環状で平坦な周面３４と、を有する実質的に環状の構成を有する。
環状で平坦な面は半径方向に沿う実質的に矩形とされる一連のハウジング４０を保持しており、ハウジング４０は永久磁石を収容するためにこの表面全体に円周方向に均一に分布されている。したがって、これらのハウジングは、これらの間で、半径方向の磁極膨張部４２の範囲を定める。
ハウジングは、平坦な周面の内縁部３８からある程度離れた下縁部４４と、この平坦な周面の外縁部３６からある程度離れた上縁部４６と、を有する。

磁極膨張部は、磁極膨張部の最小の周方向の寸法Ｄｅｐよりも小さい周方向の寸法Ｄｐｃと、縁部３６、３８との間で測定された平坦な面３４の高さのおおよそ１２％に対応する半径方向の高さＨｐとを有する接続ブリッジ４８によって、内縁部３８と底部４４とを接続する接続面４７に接続されている。
好ましくは、周方向の寸法Ｄｐｃは、周方向の寸法Ｄｅｐの約１０％である。

より具体的には図３を参照すると、ブリッジ３８は半径方向に沿うストリップ５０を備えており、このストリップ５０はハウジングの内縁部４４にこのストリップを接続する湾曲した接続部分５２を有し、このストリップ５０は内縁部４４と連続している。
有利なことに、このブリッジは、２つの凸面５４を備え、２つの凸面５４はこのブリッジを磁極膨張部の半径方向に沿う各端部５６に接続されることを許容し、それによりハウジングの方向に先端部５８を形成する。

図から分かるように、このブリッジは逆Ｔ字形状のハウジングを形成することを可能としており、逆Ｔ字形状のハウジングにおける水平な棒は内縁部４４と２つの隣接する磁極膨張部の凸面５４とによって形成されかつ逆Ｔ字形状のハウジングにおける垂直な棒はこれらの磁極膨張部の半径方向に沿う端部５６とハウジングの外縁部４６とによって範囲が定められている。

図３に最もよく示されているように、周方向の寸法Ｄｐｃはストリップ５０で考慮され、周方向の寸法Ｄｅｐは先端部５８同士の先端間と考慮され、高さＨｐは凸面５４の上端とハウジング４０の内縁部４４との間と考慮される。

ハウジングの外側周縁部３６と外縁部４６との間に含まれる区間は、前述の空域と呼ばれる空間６０を含む点で有利である。
ハウジングと磁極膨張部とを互いに並べることで所望の長さのローター本体を得るために、複数の板がいったん積み重ねられ接合されると、永久磁石はこのようにしてハウジングによって形成されたキャビティに差し込まれ、任意の既知の手段によって固定される。

次に、ローターシャフトはローター本体に取り付けられ、次いで、その組立体は、整流子、コネクターなどの必要な構成要素を有する電気機械を製造するために、ステーター内に収容される。

電気機械が動作中に、ブリッジ４８の小さい周方向の寸法及び低い高さのおかげで、このブリッジはすぐに磁束を飽和し、したがって磁束損失が制限される。
加えて、磁極膨張部の間の空域６０は隣接する２つの磁極膨張部の間の磁束の伝達を遮断し、これは磁束損失のみを制限することができる。

もちろん、ローターの遠心力、磁石からの磁力、ローターとステーターとの間の磁気吸引力などの様々な制約を考慮してブリッジを設計することは、当業者の能力の範囲内である。

Claims (6)

1. 複数の板（１６）からなる積層体を有するローター本体（１８）で形成されかつローターシャフト（１４）上に設置され、前記複数の板が前記複数の板の外縁部（３６）と内縁部（３８）との間に位置した磁束発生部（２０）と磁極膨張部（４２）とを収容するためのハウジング（４０）を備えるローター（１０）と、ステーター（１２）とを備える電気機械であって、
   前記磁極膨張部（４２）は、前記複数の板の前記内縁部（３８）に接続ブリッジ（４８）によって接続されていることを特徴とする、
   電気機械。
2. 前記複数の板は、前記ブリッジ（４８）と前記内縁部（３８）とを接続する接続面（４７）を備えることを特徴とする、
   請求項１に記載の電気機械。
3. 前記ブリッジは、前記磁極膨張部の周方向の寸法（Ｄｅｐ）よりも小さい周方向の寸法（Ｄｐｃ）を有することを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の電気機械。
4. 前記ブリッジは、前記磁極膨張部の周方向の寸法（Ｄｅｐ）のおおよそ１０％に対応する周方向の寸法（Ｄｐｃ）を有することを特徴とする、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の電気機械。
5. 前記ブリッジは、前記複数の板の外縁部（３６）と内縁部（３８）との間で測定された高さのおおよそ１０％に対応する高さ方向の寸法（Ｈｐ）を有することを特徴とする、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の電気機械。
6. 前記複数の板は、連続する２つの磁極膨張部の間に空域（６０）を備え、前記ハウジング（４０）に面していることを特徴とする、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の電気機械。

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