JP2021170880A - Rotary electric machine and rotary electric machine operating method - Google Patents

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啓生 大藤
Hiroki Daito
興起 仲
Koki Naka
昌吾 南
Shogo Minami
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Abstract

To provide a rotary electric machine in which deterioration of the maintainability is prevented, and noise or vibration is suppressed.SOLUTION: A rotary electric machine includes: a main body having a first rotation shaft; a brake mechanism mounted on a second rotation shaft configured to rotate following the rotation of the first rotation shaft, and applying the power for stopping the rotation of the second rotation shaft onto the second rotation shaft; and a magnetic decelerator comprising a first rotor having a first magnetic body and configured to rotate in interlock with the second rotation shaft, and a second rotor having a second magnetic body with a more number of poles than the first magnetic body and configured to transmit the power to the first rotation shaft.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本願は、回転電機および回転電機の運転方法に関する。 The present application relates to a rotary electric machine and a method of operating the rotary electric machine.

回転電機を停止させるために用いられるブレーキ構造については、回転する出力軸にカップリングを介して、ブレーキを取り付ける構造が多い。ブレーキ構造は出力軸に取り付けたプレートに、固体ブロックを押し付け、両者の間に発生する摩擦力で静止させる構造が多い(例えば特許文献1参照)。 As for the brake structure used for stopping the rotary electric machine, there are many structures in which the brake is attached to the rotating output shaft via a coupling. In many brake structures, a solid block is pressed against a plate attached to the output shaft, and the brake structure is stopped by the frictional force generated between the two (see, for example, Patent Document 1).

特開2017-79535号公報JP-A-2017-79535

回転電機におけるブレーキの構造として、従来は、上述したような回転軸に取り付けているプレートにブロックを押し付けて停止させる構造であった。 Conventionally, the structure of the brake in the rotary electric machine has been a structure in which a block is pressed against a plate attached to the rotating shaft as described above to stop the brake.

このようなメカニカルな方式のブレーキを持つ回転電機においては、回転電機の回転を停止させるために、例えば、上記プレートと共通の回転軸に取り付けたディスクを上記プレートに押し付けて回転子を停止させる方式を採用していた。このため、プレートとディスクとが互いに摩擦し合って、プレート及びディスクの双方とも、摩耗が進む可能性がある一方で、ブレーキに発生させる摩擦力は、回転電機の回転子の回転力が大きいほど、大きな力が必要になっていた。
このため、ブレーキの構成要素である上記プレートとディスクとの接触面積を大きくとる必要があり、ブレーキが大型化することにつながっていた。また、摩擦力が大きくなる場合、接触による音、あるいは振動が大きくなり、製品の使用環境を限定する必要が出てくる場合があった。
In a rotary electric machine having such a mechanical type brake, in order to stop the rotation of the rotary electric machine, for example, a disc attached to a rotary shaft common to the plate is pressed against the plate to stop the rotor. Was adopted. For this reason, the plate and the disc may rub against each other, and both the plate and the disc may wear, while the frictional force generated in the brake increases as the rotational force of the rotor of the rotary electric machine increases. , A great deal of power was needed.
Therefore, it is necessary to increase the contact area between the plate, which is a component of the brake, and the disc, which leads to an increase in the size of the brake. In addition, when the frictional force becomes large, the sound or vibration due to contact becomes large, and it may be necessary to limit the usage environment of the product.

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、回転電機の回転を停止させるために必要な動力を小さくすることにより、ブレーキ構造を小型軽量化するとともに、ブレーキ寿命を長くした回転電機を提供することを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and by reducing the power required to stop the rotation of the rotary electric machine, the brake structure is made smaller and lighter, and the brake life is reduced. It is an object of the present invention to provide a rotating electric machine having a long length.

本願に開示される回転電機は、
第1の回転軸を有する本体、
前記第1の回転軸の回転に追従して回転する第2の回転軸に取り付けられ、この第2の回転軸の回転を停止させる動力を当該第2の回転軸に負荷するブレーキ機構、
第1の磁性体を持つとともに、前記第2の回転軸に連動して回転する第1の回転子と、前記第1の磁性体の極数より極数の多い第2の磁性体を持ち、前記第1の回転軸に動力を伝達する第2の回転子と、を有する磁気減速機、
を備えたものである。
The rotary electric machine disclosed in the present application is
A body with a first axis of rotation,
A brake mechanism that is attached to a second rotating shaft that rotates following the rotation of the first rotating shaft and that loads the power for stopping the rotation of the second rotating shaft onto the second rotating shaft.
It has a first magnetic material, a first rotor that rotates in conjunction with the second rotation axis, and a second magnetic material having more poles than the number of poles of the first magnetic material. A magnetic speed reducer having a second rotor that transmits power to the first rotating shaft,
It is equipped with.

本願に開示される回転電機によれば、回転電機の回転を停止させるために必要な動力を小さくすることにより、ブレーキ構造を小型軽量化するとともに、ブレーキ寿命を長くした回転電機を提供することができる。 According to the rotary electric machine disclosed in the present application, it is possible to provide a rotary electric machine having a smaller and lighter brake structure and a longer brake life by reducing the power required to stop the rotation of the rotary electric machine. can.

実施の形態1の回転電機の要部斜視図である。It is a main part perspective view of the rotary electric machine of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の回転電機の回転軸に直交する要部断面図である。It is sectional drawing of the main part orthogonal to the rotation axis of the rotary electric machine of Embodiment 1. FIG. 図2にフレームを追加した場合の図である。It is the figure when the frame is added to FIG. 図3に示した回転電機の磁性体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the magnetic material of the rotary electric machine shown in FIG. 回転電機のブレーキ構造を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the brake structure of a rotary electric machine. 実施の形態1に係る回転電機の磁気減速機付きブレーキ構造の軸方向の断面図である。It is sectional drawing in the axial direction of the brake structure with the magnetic speed reducer of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の回転電機の磁気減速機の構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the magnetic speed reducer of the rotary electric machine of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の回転電機の磁気減速機の回転軸に直交する要部断面図である。It is sectional drawing of the main part orthogonal to the rotation axis of the magnetic speed reducer of the rotary electric machine of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の回転電機の磁気減速機の動作を説明するためのフローチャート図である。It is a flowchart for demonstrating the operation of the magnetic speed reducer of the rotary electric machine of Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る回転電機の磁気減速機付きブレーキユニットの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the brake unit with the magnetic speed reducer of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態3における回転電機の磁気減速機付きブレーキユニットの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the brake unit with the magnetic reduction gear of the rotary electric machine in Embodiment 3. FIG. 実施の形態3の回転電機の磁気減速機の詳細構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detailed structure of the magnetic speed reducer of the rotary electric machine of Embodiment 3. 実施の形態3の磁気減速機に用いられる3種類の磁極パターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating three kinds of magnetic pole patterns used in the magnetic speed reducer of Embodiment 3.

実施の形態1.
実施の形態1に係る回転電機の構成について、以下図を用いて説明する。
図1は、実施の形態1に係る回転電機1を示す斜視図、図2は、回転電機1の回転軸に直交する要部断面図である。本実施の形態では、8極48スロットの永久磁石型の回転電機について説明するが、回転電機の極数およびスロット数は適宜増減可能である。さらに磁極片にマグネットワイヤを巻回する集中巻き方式と、複数個に分離した磁極片にマグネットワイヤを巻回もしくは挿入する分布巻き方式があるが、どちらの方式であるかは問わない。
Embodiment 1.
The configuration of the rotary electric machine according to the first embodiment will be described with reference to the following figures.
FIG. 1 is a perspective view showing the rotary electric machine 1 according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part orthogonal to the rotation axis of the rotary electric machine 1. In the present embodiment, a permanent magnet type rotary electric machine having 8 poles and 48 slots will be described, but the number of poles and the number of slots of the rotary electric machine can be increased or decreased as appropriate. Further, there are a centralized winding method in which a magnet wire is wound around a magnetic pole piece and a distributed winding method in which a magnet wire is wound or inserted into a plurality of separated magnetic pole pieces, but it does not matter which method is used.

図1において、回転電機1は固定子2と回転子3と回転軸4で構成されている。図1に示す固定子2では、各ティースが分割された分割コアを用いているが、この分割数は特に規定されない。また、分割コアに限らず一円形状のコアでもよい。さらに、回転子3に関して永久磁石を用いた形状、あるいは誘導機のように銅、あるいはアルミを鋳込んだ状態であるかは問わない In FIG. 1, the rotary electric machine 1 is composed of a stator 2, a rotor 3, and a rotary shaft 4. In the stator 2 shown in FIG. 1, a divided core in which each tooth is divided is used, but the number of divided cores is not particularly specified. Further, the core is not limited to the divided core and may be a circular core. Further, it does not matter whether the rotor 3 has a shape using a permanent magnet or a state in which copper or aluminum is cast like an induction machine.

また、実施の形態1に係る回転電機は、図2に示すように、外径側から固定子2、回転子3、回転軸4の順番に並んでいる。固定子2と回転子3の間には空隙であるエアギャップ5を有する構成となっている。また、固定子2は固定子鉄心20と電機子巻線21を有している。ここで、固定子鉄心20は、円環状に配置、もしくは円環状に形成され、軸方向に積層されている。 Further, as shown in FIG. 2, the rotary electric machines according to the first embodiment are arranged in the order of the stator 2, the rotor 3, and the rotary shaft 4 from the outer diameter side. An air gap 5 which is a gap is provided between the stator 2 and the rotor 3. Further, the stator 2 has a stator core 20 and an armature winding 21. Here, the stator cores 20 are arranged in an annular shape or formed in an annular shape and are laminated in the axial direction.

また、本実施の形態では、この固定子鉄心20には電磁鋼板を使用して積層しているが、この使用材料は電磁鋼板に限らない。回転子3は、軸心位置に挿通された回転軸4に固定された回転子鉄心30を有している。この回転子鉄心30は固定子2の内側に配置され、永久磁石6を備えた永久磁石型回転子である。 Further, in the present embodiment, the stator core 20 is laminated by using an electromagnetic steel sheet, but the material used is not limited to the electromagnetic steel sheet. The rotor 3 has a rotor core 30 fixed to a rotating shaft 4 inserted at the axial center position. The rotor core 30 is a permanent magnet type rotor provided inside the stator 2 and provided with a permanent magnet 6.

なお、本実施の形態では、永久磁石6を回転子鉄心30の中に埋め込んだInterior Permanent Magnet方式を採用しているが、回転子鉄心30の外に永久磁石6を配置するSurface Permanent Magnet方式を使用しても良い。回転軸4は、例えば、焼き嵌め、あるいは圧入等で、回転子鉄心30に固定されている。また、回転電機1は分布巻き、集中巻きのどちらでも良い。 In the present embodiment, the Interior Permanent Magnet method in which the permanent magnet 6 is embedded in the rotor core 30 is adopted, but the Surface Permanent Magnet method in which the permanent magnet 6 is arranged outside the rotor core 30 is used. You may use it. The rotary shaft 4 is fixed to the rotor core 30 by, for example, shrink fitting or press fitting. Further, the rotary electric machine 1 may be either distributed winding or centralized winding.

次に、本実施の形態の回転電機の固定子鉄心20および磁極片の構造について、図3を用いて説明する。
固定子鉄心20は磁極片を有しており、磁極片が連結もしくは積層されて構成されている場合がある(以下、この磁極片の集合したもの磁性体22と呼ぶ)。固定子鉄心20が一体で作られた鉄心(以下、一体化鉄心と呼ぶ)の場合でも、この一体化鉄心は、積層されて製造されている。また、磁性体22は、バックヨーク部23およびティース先端部24を有している(図4(a)参照)。さらに固定子に巻線をしない場合、磁性体にティースを用いず、磁性体の内径側に磁石を配置する構成も考えられる(図4(b)参照)。
Next, the structure of the stator core 20 and the magnetic pole piece of the rotary electric machine of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The stator core 20 has magnetic pole pieces, and the magnetic pole pieces may be connected or laminated (hereinafter, a collection of the magnetic pole pieces is referred to as a magnetic body 22). Even in the case of an iron core in which the stator core 20 is integrally formed (hereinafter, referred to as an integrated iron core), the integrated iron core is manufactured by being laminated. Further, the magnetic material 22 has a back yoke portion 23 and a tooth tip portion 24 (see FIG. 4A). Further, when the stator is not wound, it is conceivable to arrange the magnet on the inner diameter side of the magnetic material without using the teeth for the magnetic material (see FIG. 4B).

ここで、固定子鉄心20の組立に関して説明する。固定子鉄心20の組立てにおいては、分割した磁極片間を溶接して円環状に構成する方法、あるいは磁極片の外周にフレーム31を焼嵌め、または圧入して磁極片を固定する方法の2通りがあるが、どちらの方法を採用してもよい。あるいは、磁極片間を溶接して、円環状にした後に、フレームを圧入、もしくは焼嵌めすることも可能である。 Here, the assembly of the stator core 20 will be described. There are two methods for assembling the stator core 20: a method of welding the divided magnetic pole pieces to form an annular shape, or a method of shrink-fitting the frame 31 on the outer circumference of the magnetic pole pieces or press-fitting to fix the magnetic pole pieces. However, either method may be adopted. Alternatively, it is also possible to press-fit or shrink-fit the frame after welding the magnetic pole pieces to form an annular shape.

上記以外に、樹脂による一体成型を行う場合には、一体成型する前のコアでカシメによる固定を行うが、場合によっては、コア間の固定を行わないこともある。この理由は、樹脂によりコアの積層方向の固定が可能であるからである。 In addition to the above, when integrally molding with resin, fixing by caulking is performed on the core before integral molding, but in some cases, fixing between cores may not be performed. The reason for this is that the resin can fix the cores in the stacking direction.

また、上述したように鉄心で薄板の電磁鋼板等を積層しているが、薄板間の固定方法は、カシメによる固定、接着剤での固定など、その方法は問わない。また、鉄心を樹脂で一体成型することもありうる。さらに、固定子鉄心20のスロット部に絶縁紙を巻き付けて、電気子巻線との絶縁を確保する場合、絶縁紙によりコアを固定することも可能である。 Further, as described above, thin electromagnetic steel plates or the like are laminated with an iron core, but the fixing method between the thin plates may be any method such as fixing by caulking or fixing with an adhesive. Further, the iron core may be integrally molded with resin. Further, when the insulating paper is wound around the slot portion of the stator core 20 to secure the insulation from the armature winding, the core can be fixed by the insulating paper.

次に、図5を用いて、一般的な回転電機のブレーキ構造を説明する。回転電機の本体10の回転軸13には、プレート14が取り付けられている。ブレーキユニット11が作動している場合、ディスクブレーキ15に備えつけられているディスク16が、ばね17のばね圧でプレート14に押し付けられ、回転電機のブレーキとしての役割を果たしている。 Next, the brake structure of a general rotary electric machine will be described with reference to FIG. A plate 14 is attached to the rotating shaft 13 of the main body 10 of the rotating electric machine. When the brake unit 11 is operating, the disc 16 provided in the disc brake 15 is pressed against the plate 14 by the spring pressure of the spring 17, and serves as a brake for the rotary electric machine.

回転電機が動作している場合には、ブレーキユニット11のディスクブレーキ15に巻回されているマグネットワイヤに電流が流れている。その際に、発生する磁気吸引力は、ばね荷重よりも大きくなるよう設定されている。そのため、プレート14に接触していたディスク16が磁気吸引力により解放され、回転電機の本体10の回転子が動作する構造となっている。 When the rotary electric machine is operating, a current is flowing through the magnet wire wound around the disc brake 15 of the brake unit 11. At that time, the magnetic attraction generated is set to be larger than the spring load. Therefore, the disc 16 that has been in contact with the plate 14 is released by the magnetic attraction force, and the rotor of the main body 10 of the rotary electric machine operates.

以上のように、回転電機の本体10の動作を停止させるために、プレート14にディスク16を押し付けて回転子を停止させる構造としている。そのため、プレート14及びディスク16の双方とも、プレート14とディスク16とが互いに摩擦することにより、摩耗が進む可能性がある一方で、ブレーキユニット11の摩擦力の大きさとしては、回転電機の本体10の回転子の回転力が大きいほど、大きな力が必要になる。
このため、ブレーキユニット11の接触面積を大きくとる必要があり、ブレーキが大型化することにつながる。また、摩擦力が大きくなる場合、接触による音、あるいは振動が大きくなり、製品の使用環境を限定する必要が出てくる場合がある。
As described above, in order to stop the operation of the main body 10 of the rotary electric machine, the disc 16 is pressed against the plate 14 to stop the rotor. Therefore, both the plate 14 and the disc 16 may be worn due to the friction between the plate 14 and the disc 16, while the frictional force of the brake unit 11 is determined by the main body of the rotary electric machine. The greater the rotational force of the 10 rotors, the greater the force required.
Therefore, it is necessary to increase the contact area of the brake unit 11, which leads to an increase in the size of the brake. In addition, when the frictional force becomes large, the sound or vibration due to contact becomes large, and it may be necessary to limit the usage environment of the product.

そこで、製品の使用環境を限定しなくても済むようにした、本実施の形態の磁気減速機におけるブレーキ構造について、図6を用いて以下説明する。回転電機の本体48の回転軸41(以下この回転軸を第1の回転軸とも呼ぶ)にカップリング52を介して磁気減速機50を取り付けている。 Therefore, the brake structure of the magnetic speed reducer according to the present embodiment, which does not have to limit the usage environment of the product, will be described below with reference to FIG. A magnetic speed reducer 50 is attached to a rotating shaft 41 (hereinafter, this rotating shaft is also referred to as a first rotating shaft) of the main body 48 of the rotating electric machine via a coupling 52.

次に、図7を用いて、ブレーキユニットを構成する磁気減速機の構造を説明する。磁気減速機50には回転子が配置されており、その外周側に(図6で示した)回転電機の本体48の回転軸41(第1の回転軸)に接続された低速回転子55が、この回転子と同軸で配置されている。この場合においては、この回転子は、低速回転子55(以下、第2の回転子とも呼ぶ)と比較して高速に回転するため、以降、この回転子を、特に、高速回転子54と呼ぶ(以下、この高速回転子を第1の回転子とも呼ぶ)。低速回転子55の外周側には固定子56が同軸で配置されており、固定子56は、低速回転子55、高速回転子54の双方に同軸に配置されていることになる。 Next, the structure of the magnetic speed reducer constituting the brake unit will be described with reference to FIG. 7. A rotor is arranged in the magnetic speed reducer 50, and a low-speed rotor 55 connected to the rotation shaft 41 (first rotation shaft) of the main body 48 of the rotary electric machine (shown in FIG. 6) is located on the outer peripheral side thereof. , Arranged coaxially with this rotor. In this case, since this rotor rotates at a higher speed than the low-speed rotor 55 (hereinafter, also referred to as a second rotor), the rotor is hereinafter referred to as a high-speed rotor 54 in particular. (Hereinafter, this high-speed rotor is also referred to as a first rotor). The stator 56 is coaxially arranged on the outer peripheral side of the low-speed rotor 55, and the stator 56 is coaxially arranged on both the low-speed rotor 55 and the high-speed rotor 54.

また、磁気減速機50には、ブレーキユニット49が直結されている。磁気減速機50と同軸の回転子軸にプレート44が取り付けられている。この磁気減速機50の回転子は高速で回転するため、小型の回転子を使用する。つまり、この磁気減速機50には、高速回転子54と固定子56の間に、図6に示した回転電機の本体48に直結する低速回転子55が配置されている。 A brake unit 49 is directly connected to the magnetic speed reducer 50. A plate 44 is attached to a rotor shaft coaxial with the magnetic speed reducer 50. Since the rotor of the magnetic speed reducer 50 rotates at high speed, a small rotor is used. That is, in the magnetic speed reducer 50, a low-speed rotor 55 directly connected to the main body 48 of the rotary electric machine shown in FIG. 6 is arranged between the high-speed rotor 54 and the stator 56.

低速回転子55には図8に示すように磁性体57(例えば、電磁鋼板あるいは圧粉鉄心で構成されている。以下、第2の磁性体とも呼ぶ)が配置されている。本構造では、内周に配置されている高速回転子54および固定子56には永久磁石を使用し、磁性を発生させる。永久磁石を使用する目的として、固定子の鉄心にマグネットワイヤを巻回し磁性を発生させる方法もあるが、磁石を使用する場合と比較し、磁気減速機が大きくなる。ブレーキ構造が大きくなると製品自体の重量が大きくなり、製品としての付加価値が得られない。そのため、小型軽量化が可能な磁石を使用する。この高速回転子54に用いられる磁性体59を第1の磁性体とも呼ぶ。なお、磁性体57には軟磁性材料を用いることが適切である。軟磁性体においては、透磁率が大きくヒステリシス特性が小さいという特徴があり、この特徴が利用できるからである。なお、軟磁性材料の代表例として、鉄、Ni合金であるパーマロイ、あるいは電動機の材料に使用される電磁鋼板などが揚げられる。 As shown in FIG. 8, the low-speed rotor 55 is provided with a magnetic material 57 (for example, made of an electromagnetic steel plate or a dust core; hereinafter, also referred to as a second magnetic material). In this structure, permanent magnets are used for the high-speed rotor 54 and the stator 56 arranged on the inner circumference to generate magnetism. Another purpose of using a permanent magnet is to wind a magnet wire around the iron core of the stator to generate magnetism, but the magnetic speed reducer becomes larger than when a magnet is used. When the brake structure becomes large, the weight of the product itself becomes large, and the added value as a product cannot be obtained. Therefore, a magnet that can be made smaller and lighter is used. The magnetic material 59 used for the high-speed rotor 54 is also referred to as a first magnetic material. It is appropriate to use a soft magnetic material for the magnetic material 57. This is because the soft magnetic material has a feature of high magnetic permeability and low hysteresis characteristic, and this feature can be used. As a typical example of the soft magnetic material, iron, permalloy which is a Ni alloy, or an electromagnetic steel sheet used as a material for an electric motor can be fried.

ここで、減速の原理について、以下、簡単に説明する。減速の程度は、高速回転子54の磁極の数Nh(正数)と低速回転子55の磁極の数Nl(正数)の2つのパラメータで決定され、減速比GはG=2Nl/Nhで決定される。図8に示した磁気減速機74においては、減速比Gは6(Nl=12、Nh=4)となっている。ここで、固定子56の極数は、28個(=2(Nl+Nh/2))である。 なお、Nl>NhとなるようにNlおよびNhが設定される。 Here, the principle of deceleration will be briefly described below. The degree of deceleration is determined by two parameters, the number of magnetic poles of the high-speed rotor 54 Nh (positive number) and the number of magnetic poles of the low-speed rotor 55 Nl (positive number), and the reduction ratio G is G = 2Nl / Nh. It is determined. In the magnetic speed reducer 74 shown in FIG. 8, the reduction ratio G is 6 (Nl = 12, Nh = 4). Here, the number of poles of the stator 56 is 28 (= 2 (Nl + Nh / 2)). Nl and Nh are set so that Nl> Nh.

ここで、上記減速比Gの係数について、以下検討する。
磁気減速機の始動時、あるいは停止時の(回転)トルクTgは、回転子の慣性モーメントJ、回転子の角速度をωとすると、以下の式(1)で表される。
Tg=J×dω/dt・・・(1)
ここで、回転子の質量をM、外径をDとおくと、慣性モーメントJは以下の式(2)で表される。
J≒MD/8・・・(2)
Here, the coefficient of the reduction ratio G will be examined below.
The (rotational) torque Tg when the magnetic speed reducer is started or stopped is expressed by the following equation (1), where the moment of inertia J of the rotor and the angular velocity of the rotor are ω.
Tg = J × dω / dt ・ ・ ・ (1)
Here, assuming that the mass of the rotor is M and the outer diameter is D, the moment of inertia J is expressed by the following equation (2).
J ≒ MD 2/8 ··· ( 2)

また、磁気カップリングによる高速回転子(第1の回転子)と低速回転子(第2の回転子)間の動力の伝達に損失がないとし、第1の回転子については下付き符号1を付け、第2の回転子については下付き符号2を付けると、式(1)は以下の式(3)のように書き直せる。
Tg=J×(dω/dt)=J×(dω/dt)・・・(3)
Further, it is assumed that there is no loss in the transmission of power between the high-speed rotor (first rotor) and the low-speed rotor (second rotor) by the magnetic coupling, and the subscript 1 is used for the first rotor. If the subscript 2 is attached to the second rotor, the equation (1) can be rewritten as the following equation (3).
Tg = J 1 x (dω / dt) 1 = J 2 x (dω / dt) 2 ... (3)

また、ここで、回転電機の始動時、あるいは停止時においては、高速回転子の回転数変化は、低速回転子の回転数変化より大きいと考えられるので、式(3)において、(dω/dt)>(dω/dt)となる。これより、J<Jとなるが、これに式(2)を適用して、高速回転子と低速回転子の質量がほぼ等しい(M≒M)と仮定すれば、D<Dが導き出される。すなわち、高速回転子の外径Dは、低速回転子の外径Dより小さくなる。 Further, here, when the rotary electric machine is started or stopped, the change in the rotation speed of the high-speed rotor is considered to be larger than the change in the rotation speed of the low-speed rotor. ) 1 > (dω / dt) 2 . From this, J 1 <J 2 , but if equation (2) is applied to this and it is assumed that the masses of the high-speed rotor and the low-speed rotor are almost equal (M 1 ≈ M 2 ), then D 1 < D 2 is derived. That is, the outer diameter D 1 of the high-speed rotor is smaller than the outer diameter D 2 of the low-speed rotor.

さらに、低速回転子(第2の回転子)を円柱体ではなく、薄肉の円筒体と仮定できる場合を考える。この円筒体の内径をdとする。すなわち、D≒d(薄肉)とする。この場合Jは以下の式(4)で評価される。
≒M(D +d )/8・・・(4)
Further, consider a case where the low-speed rotor (second rotor) can be assumed to be a thin-walled cylinder instead of a cylinder. Let d 2 be the inner diameter of this cylinder. That is, D 2 ≈ d 2 (thin wall). In this case, J 2 is evaluated by the following equation (4).
J 2 ≒ M 2 (D 2 2 + d 2 2 ) / 8 ... (4)

一方、高速回転子(第1の回転子)は円柱体であるので、Jは以下の式(5)で評価される。
≒M /8・・・(5)
となる。ここでもM≒Mと仮定し、さらに、上記2種類の回転子間の隙間を小さいと仮定すれば、D≒dより、J/Jは以下の式(6)で評価される。
/J=D /(D +d )≒d /2d =1/2 ・・・(6)
すなわち、J=2Jが成り立つ(この係数2が上記の減速比Gに反映される)。
On the other hand, since the high-speed rotor (first rotor) is a cylinder, J 1 is evaluated by the following equation (5).
J 1 ≒ M 1 D 1 2 /8 ··· (5)
Will be. Again , assuming that M 1 ≈ M 2 and the gap between the two types of rotors is small, J 1 / J 2 is evaluated by the following equation (6) from D 1 ≈ d 2. Will be done.
J 1 / J 2 = D 1 2 / (D 2 2 + d 2 2 ) ≒ d 2 2 / 2d 2 2 = 1/2 ... (6)
That is, J 2 = 2J 1 holds (this coefficient 2 is reflected in the above reduction ratio G).

以上説明したように、回転電機を静止させる磁気式減速機で、高速回転子及び低速回転子に磁性体が用いられており、各磁性体の磁極の数を適宜設定することで減速比を変更することが可能である。 As described above, in the magnetic speed reducer that makes the rotating electric machine stationary, magnetic materials are used for the high-speed rotor and low-speed rotor, and the reduction ratio is changed by appropriately setting the number of magnetic poles of each magnetic material. It is possible to do.

次に、本実施の形態の回転電機の動作について、図7〜図9を用いて以下説明する。図7は、本実施の形態の回転電機の磁気減速機とブレーキユニットの軸方向の断面図である。図8は本実施の形態の回転電機の磁気減速機の軸に直交する断面図である。図9は、この回転電機の動作を説明するためのフローチャート図である。 Next, the operation of the rotary electric machine of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 7 to 9. FIG. 7 is an axial sectional view of the magnetic speed reducer and the brake unit of the rotary electric machine of the present embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view orthogonal to the axis of the magnetic speed reducer of the rotary electric machine of the present embodiment. FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the rotary electric machine.

まず、駆動時においては、回転電機の本体48に電圧を印可することで回転軸41を回転させる。また、この回転軸41にカップリングを介して接続されている低速回転子55がこの回転軸41(第1の回転軸)の回転により、回転を開始する。さらに、この低速回転子55は、複数の磁極を持つ磁性体57(例えば、電磁鋼板あるいは圧粉鉄心などで構成されている)で構成されており、磁性体57で構成された低速回転子55が回転を開始することにより、磁気減速機50の高速回転子54が電磁気力により回転し始める。なお、磁性体57と固定子56の間には隙間58が設けられている(以上図8参照)。 First, at the time of driving, the rotating shaft 41 is rotated by applying a voltage to the main body 48 of the rotating electric machine. Further, the low-speed rotor 55 connected to the rotating shaft 41 via a coupling starts rotating by the rotation of the rotating shaft 41 (first rotating shaft). Further, the low-speed rotor 55 is made of a magnetic material 57 having a plurality of magnetic poles (for example, made of an electromagnetic steel plate or a dust core), and the low-speed rotor 55 made of the magnetic material 57. Starts to rotate, and the high-speed rotor 54 of the magnetic speed reducer 50 starts to rotate by electromagnetic force. A gap 58 is provided between the magnetic body 57 and the stator 56 (see FIG. 8 above).

次に、回転電機の停止時においては、図7に記載されているように、低速回転子55が回転電機の本体48の回転軸41(図6参照)に直結されているため、回転電機の本体48にブレーキを動作させると、磁気減速機50の高速回転子54に接続された回転軸42(以下、第2の回転軸とも呼ぶ)上に取り付けられたプレート44にディスク46を押し付けることで、高速回転子54をまず停止させる。この際、高速回転子の回転速度が減速することで、高速回転子に構成されている磁極の変化により発生する電磁気力により、高速回転子の上記の動きに追従するように、低速回転子55が停止する。これにより、低速回転子55にカップリング52を介して接続されている回転電機の本体48の回転軸41を停止させることが可能となり、ブレーキとしての機能を果たす。
なお、この停止時においては、実質的に、回転電機の本体48の回転軸41(第1の回転軸)にその回転方向とは逆向きのトルクを発生させることにより、回転電機を静止させていると言える。
Next, when the rotary electric machine is stopped, as shown in FIG. 7, the low-speed rotor 55 is directly connected to the rotary shaft 41 (see FIG. 6) of the main body 48 of the rotary electric machine. When the brake is operated on the main body 48, the disc 46 is pressed against the plate 44 mounted on the rotating shaft 42 (hereinafter, also referred to as the second rotating shaft) connected to the high-speed rotor 54 of the magnetic speed reducer 50. First, the high-speed rotor 54 is stopped. At this time, as the rotation speed of the high-speed rotor decelerates, the low-speed rotor 55 follows the above-mentioned movement of the high-speed rotor by the electromagnetic force generated by the change of the magnetic poles configured in the high-speed rotor. Stops. As a result, the rotating shaft 41 of the main body 48 of the rotating electric machine connected to the low-speed rotor 55 via the coupling 52 can be stopped, and functions as a brake.
At the time of this stop, the rotating electric machine is substantially stopped by generating a torque in the rotating shaft 41 (first rotating shaft) of the main body 48 of the rotating electric machine in the direction opposite to the rotation direction. It can be said that there is.

これにより、回転電機の回転軸にブレーキ構造をなす低速回転子が設けられており、低速回転子が回転電機と反対方向に回転させて停止させることで従来までのプレートの摩耗を設計する必要がなく、プレートの摩耗によるメンテナンスが不必要になる。 As a result, a low-speed rotor that forms a braking structure is provided on the rotating shaft of the rotating electric machine, and it is necessary to design the conventional plate wear by rotating the low-speed rotor in the opposite direction to the rotating electric machine and stopping it. No maintenance is required due to plate wear.

図9は、上記の回転電機の動作変化を駆動時と停止時に分けて示した、回転電機の動作を説明するためのフローチャートである。まず、回転電機(以下ではモーターと呼ぶ)の駆動時においては、モーターに電圧が印加される(ステップS1)と、モーターが回転を開始する(ステップS2)。この場合において、モーターの回転子(ローター)が回転を開始すると、磁気減速機を構成する要素のうち、モーターの回転子に直結している低速回転子(低速ローター)がまず回転し(ステップS3)、次いで、この低速ローターに連動して、高速回転子(高速ローター)が回転する(ステップS4)。 FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the rotary electric machine, which shows the operation change of the rotary electric machine separately at the time of driving and at the time of stopping. First, when a rotating electric machine (hereinafter referred to as a motor) is driven, when a voltage is applied to the motor (step S1), the motor starts rotating (step S2). In this case, when the rotor of the motor starts to rotate, among the elements constituting the magnetic speed reducer, the low-speed rotor (low-speed rotor) directly connected to the rotor of the motor first rotates (step S3). ), Then, the high-speed rotor (high-speed rotor) rotates in conjunction with this low-speed rotor (step S4).

次に、モーターの停止時においては、ブレーキユニットの構成要素であるプレートとディスクとの組み合わせで機能するディスクブレーキが作動する(ステップS5)ことで、このブレーキユニットに直結する、上記高速ローターがまず停止し(ステップS6)、次いで、この高速ローターの回転数変化に連動して上記低速モーターが停止する(ステップS7)。この低速モーターはモーターの回転子に直結しているため、低速モーターが停止することにより、モーターが停止する(ステップS8)。 Next, when the motor is stopped, the disc brake that functions in combination with the plate and the disc, which are the components of the brake unit, operates (step S5), so that the high-speed rotor that is directly connected to the brake unit first operates. It stops (step S6), and then the low-speed motor stops in conjunction with the change in the rotation speed of the high-speed rotor (step S7). Since this low-speed motor is directly connected to the rotor of the motor, the motor stops when the low-speed motor stops (step S8).

回転力の小さい磁気ギアの高速ローター部を停止させることで、低速ローターが停止し、回転電機のローターを停止させる。つまり、回転電機の回転軸にブレーキ構造をなす低速回転子が取り付けられており、その低速回転子は、高速回転子を停止させることで低速回転子が停止し、ひいては、回転電機を停止させることになる。 By stopping the high-speed rotor portion of the magnetic gear having a small rotational force, the low-speed rotor is stopped and the rotor of the rotary electric machine is stopped. In other words, a low-speed rotor that forms a braking structure is attached to the rotating shaft of the rotating electric machine, and the low-speed rotor stops the low-speed rotor by stopping the high-speed rotor, which in turn stops the rotating electric machine. become.

本実施の形態の回転電機は以上の構成としたので、プレート44とディスク46間の摩擦でブレーキを掛ける構造となっていることによる、停止時のプレート44とディスク46間の大きな接触面積の必要性、あるいは、摩擦力を強くするためのばね荷重を増大させる必要性がなくなり、ブレーキ構造が必要とする容積も小さくすることができる。 Since the rotary electric machine of the present embodiment has the above configuration, it is necessary to have a large contact area between the plate 44 and the disc 46 at the time of stopping because the structure is such that the brake is applied by the friction between the plate 44 and the disc 46. It is not necessary to increase the spring load for increasing the property or the frictional force, and the volume required by the brake structure can be reduced.

特に、本実施の形態の回転電機は、磁気減速機を採用したブレーキ構造としたので、回転電機を停止させる場合に、磁気減速機に配置された回転力の小さい(回転トルクを1/Gに減少させた)高速回転子54を停止させればよい。つまり、より小さな回転力で回転電機を停止させることが可能となり、プレート44とディスク46間の接触面積、あるいは、必要なばね荷重を小さくできる。このため、ブレーキユニット49を小型化することが可能となる。また、磁気減速機50の固定子56が永久磁石で構成されるため、固定子に通電することなく回転子を停止させることができる。すなわち、磁気減速機の低速回転子の出力軸を回転電機の回転軸に取り付けることで、従来までのプレートにブロックを押し付ける構造と比較し、回転力が小さい高速モーターに取り付けられたブレーキユニットを小さくすることが可能となり、製品の小型軽量化を図れる。 In particular, since the rotary electric machine of the present embodiment has a brake structure that employs a magnetic speed reducer, the rotational force arranged in the magnetic speed reducer is small (rotational torque is reduced to 1 / G) when the rotary electric machine is stopped. The reduced speed rotor 54 may be stopped. That is, it is possible to stop the rotary electric machine with a smaller rotational force, and the contact area between the plate 44 and the disk 46 or the required spring load can be reduced. Therefore, the brake unit 49 can be miniaturized. Further, since the stator 56 of the magnetic speed reducer 50 is composed of a permanent magnet, the rotor can be stopped without energizing the stator. That is, by attaching the output shaft of the low-speed rotor of the magnetic reducer to the rotating shaft of the rotating electric machine, the brake unit attached to the high-speed motor, which has a small rotational force, is smaller than the conventional structure in which the block is pressed against the plate. This makes it possible to reduce the size and weight of the product.

実施の形態2.
次に、実施の形態2の回転電機について、図を用いて説明する。図10に、実施の形態2の回転電機とそのブレーキ構造を示す。本ブレーキ構造は、巻上機70の回転子71にブレーキユニット73とともに磁気減速機74を取り付けて、回転電機のブレーキを構成したものである。以下においては、実施の形態1とは異なる部分について主として説明する。
Embodiment 2.
Next, the rotary electric machine of the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 10 shows the rotary electric machine of the second embodiment and its brake structure. In this brake structure, a magnetic speed reducer 74 is attached to the rotor 71 of the hoisting machine 70 together with the brake unit 73 to form a brake for a rotary electric machine. In the following, the parts different from the first embodiment will be mainly described.

このロープ巻上機のブレーキ構造は、回転電機の回転子の外側からブレーキを押し付けて停止させる構造となっている。本実施の形態2では、カップリング52を介して、巻上機の回転子71の同軸の回転軸に磁気減速機74を取り付ける構造となっている。 The brake structure of this rope hoisting machine is such that the brake is pressed from the outside of the rotor of the rotary electric machine to stop it. In the second embodiment, the magnetic speed reducer 74 is attached to the coaxial rotating shaft of the rotor 71 of the hoisting machine via the coupling 52.

次に、磁気減速機のブレーキの動作について、図10を用いて説明する。図10において、巻上機70に電圧を印可すると、巻上機70の回転子71が回転し、この回転子71にカップリング72を介して接続されている磁気減速機74の低速回転子75が回転する。実施の形態1で説明した磁気減速機50の減速原理より、高速回転子76が低速回転子75に追従し回転する。ここで、低速回転子75、高速回転子76は、それぞれ、図8に示した磁気減速機50の低速回転子55、高速回転子54に相当する。 Next, the operation of the brake of the magnetic speed reducer will be described with reference to FIG. In FIG. 10, when a voltage is applied to the hoisting machine 70, the rotor 71 of the hoisting machine 70 rotates, and the low-speed rotor 75 of the magnetic speed reducer 74 connected to the rotor 71 via the coupling 72. Rotates. According to the deceleration principle of the magnetic speed reducer 50 described in the first embodiment, the high-speed rotor 76 follows the low-speed rotor 75 and rotates. Here, the low-speed rotor 75 and the high-speed rotor 76 correspond to the low-speed rotor 55 and the high-speed rotor 54 of the magnetic speed reducer 50 shown in FIG. 8, respectively.

ブレーキの作動原理、およびブレーキ構造は、実施の形態1と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する(実施の形態1の図7、および図8についての説明箇所を参照)。回転子を停止させる際に回転トルクの小さい高速回転子76を停止することで巻上機を停止することが可能であることから、ブレーキユニットを小型化することが可能となる。 Since the operating principle of the brake and the brake structure are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted here (see the description points of FIGS. 7 and 8 of the first embodiment). Since the hoisting machine can be stopped by stopping the high-speed rotor 76 having a small rotational torque when the rotor is stopped, the brake unit can be miniaturized.

なお、一般に、巻上機のブレーキの構造として、回転子の内径側をばねなどで押し付けてブレーキをかける構造と従来の方式である外周側を押し付ける構造があるが、どちらの方式に対しても、実施の形態2で説明した回転電機のブレーキの作動原理、およびブレーキ構造は適用可能である。 In general, the brake structure of the hoisting machine includes a structure in which the inner diameter side of the rotor is pressed by a spring or the like to apply the brake, and a structure in which the outer peripheral side is pressed, which is a conventional method. , The operating principle of the brake of the rotary electric machine described in the second embodiment, and the brake structure are applicable.

巻上機のブレーキ構造は前述した通り、回転子の外径側から押し付けて回転電機の動きを止める場合と回転子の内径側から押し付ける場合がある。双方のブレーキ構造ともに、ブレーキと回転子との間に発生させた摩擦力で回転子を静止もしくは減速しているが、巻上機のブレーキを製造する際には、摩擦力を可能な限り一定にする必要がある。従って、一般的には、ブレーキの押し当て面の面粗度等の細かい調整のために、精密な部品精度、および組立精度が要求される場合がある。そのため、通常、ブレーキの組立等に多大の時間を要している。 As described above, the brake structure of the hoisting machine may be pressed from the outer diameter side of the rotor to stop the movement of the rotary electric machine, or may be pressed from the inner diameter side of the rotor. In both brake structures, the rotor is stationary or decelerated by the frictional force generated between the brake and the rotor, but when manufacturing the brake for the hoist, the frictional force is as constant as possible. Need to be. Therefore, in general, precise component accuracy and assembly accuracy may be required for fine adjustment of the surface roughness of the brake pressing surface. Therefore, it usually takes a lot of time to assemble the brake.

一方、本実施の形態のブレーキ構造では、巻上機の回転子に取り付けた磁気減速機の高速回転子を停止させることで巻上機の回転子を停止させることができる。従って、ブレーキ力を大きくするためには、ブレーキに使用するプレートとディスクの押し付け力を上げればよく、組立に要する時間を短縮することが可能となる。 On the other hand, in the brake structure of the present embodiment, the rotor of the hoisting machine can be stopped by stopping the high-speed rotor of the magnetic speed reducer attached to the rotor of the hoisting machine. Therefore, in order to increase the braking force, it is sufficient to increase the pressing force between the plate and the disc used for the brake, and the time required for assembly can be shortened.

以上説明したように、従来は、巻上機に用いられるブレーキは接触面の表面粗さが重要であり、表面粗さ、あるいは摩擦力を調整するために、多くの工数を要していたが、本実施の形態のブレーキ構造によれば、磁気式減速機にすることで回転子に取り付けるのみでブレーキを構成することが可能となり、組立工程を削減し、加工費用を削減できる。 As described above, conventionally, the surface roughness of the contact surface is important for the brake used in the hoisting machine, and a lot of man-hours are required to adjust the surface roughness or the frictional force. According to the brake structure of the present embodiment, by using a magnetic speed reducer, it is possible to configure the brake only by attaching it to the rotor, and it is possible to reduce the assembly process and the processing cost.

実施の形態3.
次に、実施の形態3に係る回転電機について図11〜図13を用いて説明する。ここでは、この回転電機について、実施の形態1および2に係る回転電機と異なる部分についてのみ、以下詳しく説明する。
Embodiment 3.
Next, the rotary electric machine according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 13. Here, the rotary electric machine will be described in detail below only in a portion different from the rotary electric machine according to the first and second embodiments.

実施の形態3に係る回転電機のブレーキ構造を図11、図12に示す。本構造は、回転電機の本体78の回転軸41にアキシャル型磁気減速機80を取り付ける構造である(図11参照)。また、本実施の形態のアキシャル型磁気減速機80においては、図12に示すように、軸方向に固定子83、低速回転子82、高速回転子81を順に組み込む構造となっている。このアキシャル型磁気減速機80においては、低速回転子82が回転電機の回転軸42a(以下、回転軸42と同様に第2の回転軸とも呼ぶ)に同軸で直結している。なお、低速回転子82の回転軸42aへの固定方法は、焼嵌め、あるいは圧入など手段を問わない。また、軸方向の組み込み順は低速回転子82、高速回転子81が逆になってもよい。 The brake structure of the rotary electric machine according to the third embodiment is shown in FIGS. 11 and 12. This structure is a structure in which the axial magnetic speed reducer 80 is attached to the rotating shaft 41 of the main body 78 of the rotating electric machine (see FIG. 11). Further, as shown in FIG. 12, the axial magnetic speed reducer 80 of the present embodiment has a structure in which the stator 83, the low-speed rotor 82, and the high-speed rotor 81 are incorporated in this order in the axial direction. In the axial magnetic speed reducer 80, the low-speed rotor 82 is coaxially and directly connected to the rotating shaft 42a of the rotating electric machine (hereinafter, also referred to as a second rotating shaft like the rotating shaft 42). The method of fixing the low-speed rotor 82 to the rotating shaft 42a may be any means such as shrink fitting or press-fitting. Further, the assembly order in the axial direction may be reversed for the low speed rotor 82 and the high speed rotor 81.

ここで、上述の固定子83、低速回転子82、高速回転子81の磁極構造について、図13を用いて説明する。固定子83の磁極構造を図13(a)に、低速回転子82の磁極構造を図13(b)に、高速回転子81の磁極構造を13(c)にそれぞれ示す。この図13に示すように、これら3つの構成要素は、互いに異なる3種類の磁極パターンを持っている。固定子83は、永久磁石6aで構成される磁極を有し、低速回転子82、高速回転子81の磁極は、それぞれ、複数の磁極片で構成される磁性体22a(第2の磁性体とも呼ぶ)、および磁性体22b(第1の磁性体とも呼ぶ)で構成されている。この場合において、高速回転子81の磁極数は、低速回転子82の磁極数以下になるよう設定される。なお、白と黒の磁極パターンは、隣り合う磁極が互いに異なる性質を持つことを示す。 Here, the magnetic pole structures of the stator 83, the low-speed rotor 82, and the high-speed rotor 81 described above will be described with reference to FIG. The magnetic pole structure of the stator 83 is shown in FIG. 13 (a), the magnetic pole structure of the low speed rotor 82 is shown in FIG. 13 (b), and the magnetic pole structure of the high speed rotor 81 is shown in 13 (c). As shown in FIG. 13, these three components have three types of magnetic pole patterns that are different from each other. The stator 83 has a magnetic pole composed of a permanent magnet 6a, and the magnetic poles of the low-speed rotor 82 and the high-speed rotor 81 are magnetic bodies 22a (also a second magnetic body) composed of a plurality of magnetic pole pieces, respectively. It is composed of a magnetic material 22b (also called a first magnetic material). In this case, the number of magnetic poles of the high-speed rotor 81 is set to be equal to or less than the number of magnetic poles of the low-speed rotor 82. The white and black magnetic pole patterns indicate that adjacent magnetic poles have different properties from each other.

なお、固定子83は回転軸42a(第2の回転軸)と軸受85を介して組み立てている。また固定子83の外周側は、フレーム86と接触させて固定している。この固定子とフレームとの固定方法については、圧入、焼嵌め、あるいは接着剤による方法があり、どの方法も使える。 The stator 83 is assembled via a rotating shaft 42a (second rotating shaft) and a bearing 85. Further, the outer peripheral side of the stator 83 is fixed in contact with the frame 86. As for the fixing method between the stator and the frame, there are a press-fitting method, a shrink fitting method, or an adhesive method, and any method can be used.

高速回転子の組立は、回転軸42aとフレーム86との間で軸受を介して組み立てられている。この組み立てにおいて、フレームとの間で固定ではなく、軸受を介している理由は、低速回転子82の軸に対して、高速回転子81の回転速度が異なり、固定されているフレーム86とは(当該高速回転子の外周部分で)速度差があるためである。 The high-speed rotor is assembled between the rotating shaft 42a and the frame 86 via bearings. In this assembly, the reason why the high-speed rotor 81 is not fixed to the frame but is via a bearing is that the rotation speed of the high-speed rotor 81 is different from that of the frame 86 which is fixed to the axis of the low-speed rotor 82. This is because there is a speed difference (at the outer peripheral portion of the high-speed rotor).

次に、本実施の形態の回転電機の動作について図11を用いて説明する。図11において、回転電機の本体78の回転軸41が回転した際に、アキシャル型磁気減速機80の低速回転子82が追従して回転する。後述するように、この低速回転子82と、高速回転子81の磁気構造の違いから低速回転子82が回転した際に、高速回転子81がこの低速回転子82の回転に追従して回転し始める。逆に、高速回転子81の回転を停止させることで、低速回転子82がその動きに追従して回転を停止する。これにより、低速回転子82と連結している回転電機の本体78の回転軸41に、カップリング72を介してブレーキが負荷される。 Next, the operation of the rotary electric machine of the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 11, when the rotating shaft 41 of the main body 78 of the rotary electric machine rotates, the low-speed rotor 82 of the axial magnetic speed reducer 80 follows and rotates. As will be described later, when the low-speed rotor 82 rotates due to the difference in magnetic structure between the low-speed rotor 82 and the high-speed rotor 81, the high-speed rotor 81 rotates following the rotation of the low-speed rotor 82. start. On the contrary, by stopping the rotation of the high-speed rotor 81, the low-speed rotor 82 follows the movement and stops the rotation. As a result, the brake is applied to the rotating shaft 41 of the main body 78 of the rotating electric machine connected to the low-speed rotor 82 via the coupling 72.

次に、高速回転子81にブレーキを付加する方法について以下説明する。この方法は、上述の実施の形態1の回転電機のブレーキ機構と同様、アキシャル型磁気減速機80の高速回転子81に、ディスクブレーキ45の構成要素の1つであるディスク46を押し付けてブレーキ作用により停止させるものである(図12参照)。このブレーキ作用は、ディスクブレーキ45の他の構成要素であるばね47の反発力でディスク46を押し付けることで発生させる。またブレーキを開放し、回転電機の回転子を動作させたい場合には、ディスクに搭載されている電磁コイル87に電圧を印可して上記ばねの反発力を抑えるようにすればよい。 Next, a method of adding a brake to the high-speed rotor 81 will be described below. In this method, similarly to the braking mechanism of the rotary electric machine of the first embodiment described above, the disc 46, which is one of the components of the disc brake 45, is pressed against the high-speed rotor 81 of the axial magnetic speed reducer 80 to act as a brake. (See FIG. 12). This braking action is generated by pressing the disc 46 with the repulsive force of the spring 47, which is another component of the disc brake 45. Further, when it is desired to release the brake and operate the rotor of the rotary electric machine, a voltage may be applied to the electromagnetic coil 87 mounted on the disc to suppress the repulsive force of the spring.

本実施の形態の回転電機のブレーキ構造は、以上説明したように、アキシャル型磁気減速機80を採用しているため、高速回転子81の回転力が小さくできる。そのため、高速回転子81を停止させるためのディスク46、あるいは、ばね47を小型軽量化することが可能である。 As described above, the brake structure of the rotary electric machine of the present embodiment employs the axial magnetic speed reducer 80, so that the rotational force of the high-speed rotor 81 can be reduced. Therefore, the disc 46 or the spring 47 for stopping the high-speed rotor 81 can be made smaller and lighter.

また、ブレーキユニットとしては、上述のディスクブレーキ45のみ有ればよく、実施の形態1で説明したようなプレートが不要となることもあり、ブレーキユニット全体として、そのサイズを小さくすることが可能となる。また、小さいトルクで高速回転子を停止させることが可能であるから、高速回転子81とディスク46の表面積を小さくし摩擦力を低減できることから、安価な材料で組立が可能となる。 Further, as the brake unit, only the above-mentioned disc brake 45 needs to be provided, and the plate as described in the first embodiment may not be required, so that the size of the brake unit as a whole can be reduced. Become. Further, since the high-speed rotor can be stopped with a small torque, the surface area of the high-speed rotor 81 and the disk 46 can be reduced to reduce the frictional force, so that the assembly can be performed with an inexpensive material.

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.

1 回転電機、2、83 固定子、3 回転子、4、13、41、42、42a 回転軸、5 エアギャップ、6、6a 永久磁石、10、48、78 回転電機の本体、11、49、73 ブレーキユニット、14、44 プレート、15、45 ディスクブレーキ、16、46 ディスク、17、47 ばね、20 固定子鉄心、21 電機子巻線、22 磁性体、22a、57 磁性体(第2の磁性体)、22b、59 磁性体(第1の磁性体)、23 バックヨーク部、24 ティース先端部、30 回転子鉄心、31 フレーム、50、74 磁気減速機、52、72 カップリング、54、76、81 高速回転子、55、75、82 低速回転子、56 固定子、70 巻上機、71 回転子、74 磁気減速機、80 アキシャル型磁気減速機、81 高速回転子、82 低速回転子、85 軸受、86 フレーム、87 電磁コイル 1 Rotor, 2, 83 Stator, 3 Rotor, 4, 13, 41, 42, 42a Rotor shaft, 5 Air gap, 6, 6a Permanent magnet, 10, 48, 78 Rotor body, 11, 49, 73 Brake unit, 14,44 plate, 15,45 disc brake, 16,46 disc, 17,47 spring, 20 stator core, 21 armor winding, 22 magnetic material, 22a, 57 magnetic material (second magnetism) Body), 22b, 59 Magnetic material (first magnetic material), 23 back yoke part, 24 teeth tip part, 30 rotor core, 31 frame, 50, 74 magnetic speed reducer, 52, 72 coupling, 54, 76 , 81 high speed rotor, 55, 75, 82 low speed rotor, 56 stator, 70 hoist, 71 rotor, 74 magnetic speed reducer, 80 axial magnetic speed reducer, 81 high speed rotor, 82 low speed rotor, 85 bearings, 86 frames, 87 electromagnetic coils

Claims (9)

第1の回転軸を有する本体、
前記第1の回転軸の回転に追従して回転する第2の回転軸に取り付けられ、この第2の回転軸の回転を停止させる動力を当該第2の回転軸に負荷するブレーキ機構、
第1の磁性体を持つとともに、前記第2の回転軸に連動して回転する第1の回転子と、前記第1の磁性体の極数より極数の多い第2の磁性体を持ち、前記第1の回転軸に動力を伝達する第2の回転子と、を有する磁気減速機、
を備えたことを特徴とする回転電機。
A body with a first axis of rotation,
A brake mechanism that is attached to a second rotating shaft that rotates following the rotation of the first rotating shaft and that loads the power for stopping the rotation of the second rotating shaft onto the second rotating shaft.
It has a first magnetic material, a first rotor that rotates in conjunction with the second rotation axis, and a second magnetic material having more poles than the number of poles of the first magnetic material. A magnetic speed reducer having a second rotor that transmits power to the first rotating shaft,
A rotating electric machine characterized by being equipped with.
前記磁気減速機は、永久磁石を持つ固定子を有し、
前記ブレーキ機構は、ばねの弾性力により互いに接触して、前記第1の回転子の回転を停止させるプレートおよびディスクブレーキを有することを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
The magnetic reducer has a stator with a permanent magnet and
The rotary electric machine according to claim 1, wherein the brake mechanism has a plate and a disc brake that come into contact with each other by the elastic force of a spring to stop the rotation of the first rotor.
前記第1の回転子の回転を停止させる動力は、前記第1の回転子に負荷される回転トルクであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転電機。 The rotary electric machine according to claim 1 or 2, wherein the power for stopping the rotation of the first rotor is a rotational torque applied to the first rotor. 前記第2の回転軸は、前記第1の回転子、前記第2の回転子、および前記ブレーキ機構の共通の回転軸であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の回転電機。 The second rotary shaft according to any one of claims 1 to 3, wherein the second rotary shaft is a common rotary shaft of the first rotor, the second rotor, and the brake mechanism. Rotating electric machine. 前記第2の磁性体は軟磁性材料で構成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の回転電機。 The rotary electric machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the second magnetic material is made of a soft magnetic material. 前記第1の回転子は、前記第2の回転軸に固定して取り付けられた軸受を介して前記第2の回転軸に取り付けられており、前記第2の回転子は、前記第2の回転軸に取り付けられていることを特徴とする請求項4に記載の回転電機。 The first rotor is attached to the second rotating shaft via a bearing fixedly attached to the second rotating shaft, and the second rotor is the second rotating shaft. The rotary electric machine according to claim 4, wherein the rotary electric machine is attached to a shaft. 第1の回転軸を有する本体、
前記第1の回転軸の回転に追従して回転する第2の回転軸に取り付けられ、前記第2の回転軸の回転を停止させる動力を当該第2の回転軸に負荷するブレーキ機構、
第1の磁性体を持つとともに、前記第2の回転軸に連動して回転する第1の回転子と、
前記第1の磁性体の極数より極数の多い第2の磁性体を持ち、前記第1の回転軸に動力を伝達する第2の回転子と、
を有する磁気減速機、
を備えた回転電機の運転方法であって、
前記第1の回転軸を始動させ、前記第1の回転軸の回転に連動させて前記第2の回転子を回転させることにより、前記第1の回転子を始動させるか、
あるいは、
前記ブレーキ機構により第2の回転軸にブレーキトルクを負荷して前記第1の回転子の回転を停止させ、前記第2の回転子の回転を減速して停止させることにより、前記回転電機を停止させることを特徴とする回転電機の運転方法。
A body with a first axis of rotation,
A brake mechanism that is attached to a second rotating shaft that rotates following the rotation of the first rotating shaft and loads the power for stopping the rotation of the second rotating shaft on the second rotating shaft.
A first rotor having a first magnetic material and rotating in conjunction with the second rotation axis,
A second rotor having a second magnetic material having a larger number of poles than the first magnetic material and transmitting power to the first rotating shaft, and a second rotor.
Magnetic reducer,
It is a method of operating a rotary electric machine equipped with
The first rotor may be started by starting the first rotating shaft and rotating the second rotor in conjunction with the rotation of the first rotating shaft.
or,
The rotating electric machine is stopped by applying a brake torque to the second rotating shaft by the braking mechanism to stop the rotation of the first rotor and decelerating and stopping the rotation of the second rotor. A method of operating a rotary electric machine, which is characterized in that the rotating electric machine is operated.
前記回転電機の始動時、あるいは停止時において、第1の回転子の回転数を第2の回転子の回転数よりも高くすることを特徴とする請求項7に記載の回転電機の運転方法。 The method for operating a rotary electric machine according to claim 7, wherein the rotation speed of the first rotor is made higher than the rotation speed of the second rotor when the rotary electric machine is started or stopped. 前記第2の回転子に、前記第1の回転軸に負荷される回転トルクの方向とは逆向きにトルクを発生させて、前記回転電機を停止させることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の回転電機の運転方法。 7. 8. The method of operating a rotary electric machine according to 8.
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