JP3233945B2 - 爪形磁極機械 - Google Patents

爪形磁極機械

Info

Publication number
JP3233945B2
JP3233945B2 JP54479998A JP54479998A JP3233945B2 JP 3233945 B2 JP3233945 B2 JP 3233945B2 JP 54479998 A JP54479998 A JP 54479998A JP 54479998 A JP54479998 A JP 54479998A JP 3233945 B2 JP3233945 B2 JP 3233945B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
claw
pole
shaped
machine according
magnetic pole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP54479998A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH11514200A (ja
Inventor
フライゼ ヴェー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of JPH11514200A publication Critical patent/JPH11514200A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3233945B2 publication Critical patent/JP3233945B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/243Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors of the claw-pole type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02Details
    • H02K21/04Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
    • H02K21/042Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with permanent magnets and field winding both rotating
    • H02K21/044Rotor of the claw pole type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02Details
    • H02K21/04Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 爪形磁極機械は、全ての励磁磁極に、エアギャップ磁
界のために必要となる励磁を電気的に引き起こすために
唯1つの磁極車コイルしか必要とされない同期機であ
る。爪形磁極機械は、とりわけ比較的高い磁極対数pの
ために適している。なぜならば、その他の場合に必要と
なる突極構造では、複数の個別磁極コイルのために提供
されるスペースが少なすぎるからである。
爪形磁極式同期機は、小さな出力の範囲で電流を発生
させるためには有利であると実証された機械である。唯
1つの励磁コイル1は軸方向2において磁界を発生させ
る。この磁界はロータ周面に設けられた各爪形磁極に分
配されて、交互に互いに内外に係合した複数の爪形磁極
に基づき、エアギャップ内に、交番する極性を有する磁
界として現れる(第1図参照)。
欧州特許第0394528号明細書に基づき、磁気漏れもし
くは磁気漂遊を阻止する目的で、爪形磁極フィンガと爪
形磁極歯車の磁極との間に、接線方向に作用する永久磁
石を配置することが知られている。これらの永久磁石は
この場合、相応する設計において励磁コイルのエアギャ
ップ磁界の形成をさらに助成する。電気的な励磁が遮断
された状態では、永久磁石の磁界が爪形磁極歯車と爪形
磁極フィンガシステムと励磁ヨークとを介して磁気的に
短絡する。すなわち、永久磁石が励磁されているにもか
かわらず、エアギャップ磁界全体が十分に調整可能とな
る。
しかし、比較的高い出力では、爪形磁極構造には問題
がある。なぜならば、磁気的に軸方向に作用する励磁コ
イルが、爪側の全てのロータ磁極の数pの全励磁有効磁
束と漏れ磁束もしくは漂遊磁束とを包括しなければなら
ないからである。したがって、励磁コイルを貫いて軸方
向に一貫して延びる円筒状の励磁ヨークは少なくとも、
期待し得る磁気飽和に基因した最小直径を有していなけ
ればならず、このような最小直径は、励磁コイルのため
のスペースを半径方向で著しく狭める。ただし、軸方向
に短いステータに限定する場合はその限りではない。し
かしその場合には、高い磁極数が必要となり、このこと
は与えられた回転数において極性反転の繰返し頻度を高
める。このことは、特に鉄部分における比較的高い損失
を生ぜしめる。
本発明の課題は、磁極配置の機械的安定性を悪化させ
ることなく、このような損失を減少させることである。
この課題は、請求項1の特徴部に記載の構成により解
決される。本発明の有利な構成は請求項2以下に記載さ
れている。
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明す
る。
第1図は爪形磁極配置を示す概略図であり、 第2図は爪形磁極の構造を示す縦断面図であり、 第3図は爪形磁極の構造を示す横断面図であり、 第4図は各爪形磁極の間の永久磁石の配置を示す断面
図であり、 第5図は縦長の機械の爪形磁極配置を示す概略図であ
る。
励磁コイル1内の電流によって形成された磁界は、第
1図に示したようにコイル自体の内部で軸方向の磁束線
2を有している。この軸方向の磁束線2は次いでコイル
の端面3,3aで半径方向の磁束線4,4aに移行し、そして外
部で爪形磁極5,5aに分配され、この場合、やはり軸方向
6で爪形磁極5,5aに導入され、次いで爪形磁極5,5aから
半径方向7でエアギャップ8内に導入される。この磁束
線はステータ9を通って、逆向きの極性を有する隣接し
たロータ側の爪形磁極5aにまで延び、さらにこの爪形磁
極5aから脚部もしくは端面3aを介して再び励磁コイル1
のコイルコア10にまで戻る。磁界がこのように複数回に
わたり軸方向および半径方向に変向されることに基づ
き、磁極車の、磁界を案内する鉄部分、つまりコイルコ
ア10と端面板3,3aと爪形磁極5,5aとは、中実な、つまり
ソリッドな鉄から製造されている。このことは、時間的
にゆっくりとしか変化しない励磁磁界のためには全く問
題にならない。しかし、爪形磁極外周面11では、この磁
界がステータに設けられた溝によって迅速に変化させら
れるので、中実な爪形磁極には渦電流損失が生じる。こ
のような渦電流損失を制限するためには、磁極車とステ
ータとの間のエアギャップ8を、可能出力の点から見れ
ば望ましいと思われるよりも大きく形成される。
本発明によれば、爪形磁極の内部だけが、つまりコア
だけが中実に形成されていて、爪形磁極の外側範囲は薄
板を備えていると、中実な爪形磁極における、エアギャ
ップ内での磁界脈動に基因するこのような鉄損を著しく
減少させることができる。このことは、第2図および第
3図に図示した爪形磁極5の縦断面図および横断面図に
詳しく示されている。この爪形磁極5は斜線で示した範
囲では中実に、つまりソリッドに形成されていて、外周
面および側面ではほぼU字形の薄板12によって取り囲ま
れる。これらのU字形の薄板12は既に爪形磁極への固定
の前に、打抜き成形された薄板として形成されて、磁極
閉鎖体として1つのパッケージにまとめられ得る。爪形
磁極5はその軸方向の長さにわたって均一な幅を有して
いる。エアギャップ8により、ステータ作業巻き線21を
備えたステータ9は薄板12と爪形磁極5とから分離され
ている。
U字形の薄板12は中実な爪形磁極コアを鉤爪状に取り
囲んで把持しているので、薄板12は遠心力の作用を受け
ても変位し得なくなる。薄板12は両端部13で爪形磁極コ
アと溶接することもできる。付加的に滴下または含浸に
よって薄板12をあとから互いにかつ爪形磁極コアと接着
することもできる。
周面に沿って延びる薄板区分には、1つまたは複数の
切欠き14を打抜き成形することができる。このことは、
爪形磁極に薄板の内側輪郭を一層良好に適合させること
を可能にするが、しかし特にアーマチュア横方向磁界を
阻止することをも可能にする。
爪形磁極の外側範囲に薄板を装備することによって達
成される渦電流損失低減によって、エアギャップをほぼ
半分にまで減少させることが可能となる。通常ではたい
ていほぼ正弦状に一体射出成形されて互いに内外に係合
している爪形磁極の側縁を互いに平行に配置することに
よって、ステータ9における鉄損が減じられる。なぜな
らば、軸方向で「一体射出成形された」磁極の場合に生
じる、ステータ内部の軸方向の磁束が回避されるからで
ある。これによってステータ巻き線における誘導された
電圧の時間経過が非正弦状に形成されることに基づき、
巻き線の開いた回路およびこれに続く整流において機能
的に別の利点が得られる。これにより、かつ減じられた
エアギャップにより、エアギャップ磁界の自己インダク
タンスおよび相互インダクタンスは増大し、ひいては所
望の発電機電流が増大する。効率は著しく向上する。
もちろん、成層鉄芯の外周輪郭を打抜き工具によっ
て、「正弦磁極」が得られるように形成することもでき
る。すなわち、接線方向の磁極側に向かってエアギャッ
プ拡大が得られ、その結果、正弦状の電圧が得られる。
第4図には、上で説明した構成と、平行側縁を有する
各爪形磁極の間に設けられた、接線方向に作用する永久
磁石15を用いた助成的な永久磁石励磁との組合せが示さ
れている。永久磁石15はU字形の薄板12の側縁の間に差
し込まれる。永久磁石15は接着によって固定される(た
とえば薄板の接着と一緒に)。永久磁石15は半径方向で
突起16によって位置固定される。永久磁石15は、U字形
の薄板12の側方の端部が遠心力によって側方に撓むこと
を阻止する。所望の磁極隙間幅が(接線方向の)磁石厚
さと一致しない場合には、薄板の外側輪郭が適当に調整
されなければならない。薄板の外側輪郭に段部が設けら
れると有利である。「正弦磁極」構造も可能である。
汎用の爪形磁極構造の場合と類似して、静止した励磁
コイルを有するスリップリングレス構造も実現可能であ
る。ただしその場合には、両爪形磁極フィンガシステム
がその磁界を、静止した環状円筒形のガイド部材と、2
つの付加的なエアギャップとを介して供給してもらわな
ければならない。この場合、前記形式の永久磁石による
助成が特に有効となる。
冒頭で既に説明したように、比較的高い出力では、磁
気的に軸方向に作用する励磁コイルが、爪側のロータ磁
極の全ての磁極数pの全励磁有効磁束と漏れ磁束もしく
は漂遊磁束とを包括するので、励磁コイルを貫いて軸方
向に一貫して延びる励磁ヨークは少なくとも、磁気飽和
に基づく最小直径を有しなければならない。このような
最小直径は、より大きなロータ直径に変更しない限り
は、励磁コイルのためのスペースを半径方向で著しく狭
めてしまう。
より大きな直径では、より高い磁極対数が必要とな
る。このことは、与えられた回転数において極性反転の
高められた繰返し頻度を招き、ひいてはより高い損失を
招いてしまう。
本発明の別の構成では、爪形磁極を別の方法で励磁す
ることによって上記問題を回避することができる。この
ためには、複数の磁極フィンガを備えた2つの類似した
爪形磁極フィンガシステム(一方がp数のN極を提供
し、他方がp数のS極を提供する)を互いに内外に係合
させて、両爪形磁極フィンガシステムがステータ成層鉄
芯の孔の内部に周方向で交互にN極とS極とを形成する
ようにするのではなく、軸方向でステータ9の成層鉄芯
の位置する平面にp数の磁極歯を備えた1つの爪形磁極
歯車5を配置する。この爪形磁極歯車の歯隙間には軸方
向で両側から、それぞれp/2数のフィンガを備えた各1
つの爪形磁極フィンガシステム3,3aが交互に突入してい
る。対応する配置形式は第5図に示されている。p/2数
の爪形磁極歯車の軸方向の両端面には、励磁コイル1,1a
が設けられており、これらの励磁コイルの励磁ヨーク1
8,18aは、それぞれ並設された爪形磁極フィンガシステ
ムのp/2数の磁極の磁束を案内するだけでよい。したが
って、規定された直径においてステータの成層鉄芯長さ
を著しく増大させることができる。このことから、所望
の出力のために必要となる半径方向の構成スペースおよ
び極性反転損失に関して有利な結果が得られる。コイル
の励磁は互いに相互に作用し合うので、真ん中に位置す
る爪形磁極歯車はp数のN極を有し、両爪形磁極フィン
ガシステムは爪形磁極歯車5の歯隙間内で合計してp数
のS極を提供する。
重要となるのは、爪形磁極3,3aの外側のヨークにおけ
る磁気抵抗が、爪形磁極歯車5内の磁気抵抗と過度に大
きく異ならないことである。
このような軸方向での磁束分割の原理は、同じ軸に装
着された相並んで位置する2つよりも多いユニットに適
用することもできる。
爪形磁極車は軸受け17,17a内で回転し、この場合、軸
受けシールド19,19aがステータ9の成層鉄芯を支持す
る。電流供給のためには、汎用のスリップリング20が設
けられている。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 1/00 - 1/34 H02K 19/22 - 19/24

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステータと、ロータと、該ロータに設けら
    れた中実なコアに巻き付けられた励磁コイル(1)とを
    備えた爪形磁極機械であって、前記中実なコアが半径方
    向で2つの星形の爪形磁極体の形で続いていて、該爪形
    磁極体が、軸方向で交互に2つの側を起点として延びる
    複数の爪形磁極(5,5a)で終わっている形式のものにお
    いて、渦電流損失を低減させる目的で、爪形磁極(5,5
    a)の、半径方向外側に向けられた中実な部分に、U字
    形の薄板が被せられていることを特徴とする爪形磁極機
    械。
  2. 【請求項2】打抜き成形された前記薄板が、爪形磁極
    (5,5a)の側面をくさび状に取り囲んで把持していて、
    前記薄板が遠心力の作用を受けて変位し得ないようにな
    っている、請求項1記載の爪形磁極機械。
  3. 【請求項3】前記薄板(12)の両端部(13)が、爪形磁
    極コアと溶接されている、請求項1または2記載の爪形
    磁極機械。
  4. 【請求項4】前記薄板(12)が、互いにかつ爪形磁極コ
    ア(5)と接着されている、請求項1または2記載の爪
    形磁極機械。
  5. 【請求項5】前記薄板(12)に切欠き(14)が打抜き成
    形されている、請求項1から4までのいずれか1項記載
    の爪形磁極機械。
  6. 【請求項6】ステータ(9)の鉄芯に対するエアギャッ
    プが、一定の幅を有している、請求項1から5までのい
    ずれか1項記載の爪形磁極機械。
  7. 【請求項7】爪形磁極からステータ(9)までのエアギ
    ャップが、正弦磁極が得られるように形成されている、
    請求項1から5までのいずれか1項記載の爪形磁極機
    械。
  8. 【請求項8】U字形の前記薄板のU字体の脚部の撓みを
    機械的に防止するために、接線方向に作用する永久磁石
    が使用されている、請求項1から7までのいずれか1項
    記載の爪形磁極機械。
  9. 【請求項9】励磁巻き線が、軸方向で磁気的に互いに相
    互に作用し合うように分割されていて、各励磁巻き線の
    間に同じ極性を有するp数の磁極歯を備えた磁極歯車が
    設けられており、該磁極歯車が外側の両端部に、それぞ
    れ全て同じ極性を備えた、磁気的にアクティブな全長を
    有するp/2数の爪形磁極を有する各1つの爪形磁極車を
    備えているか、またはそれぞれ全て同じ極性を備えた、
    半分の磁気長さしか有しないp数の爪形磁極を有する各
    1つの爪形磁極車を備えている、請求項1から8までの
    いずれか1項記載の爪形磁極機械。
JP54479998A 1997-03-21 1998-03-05 爪形磁極機械 Expired - Fee Related JP3233945B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19711750A DE19711750A1 (de) 1997-03-21 1997-03-21 Klauenpolmaschine
DE19711750.3 1997-03-21
PCT/EP1998/001237 WO1998043339A1 (de) 1997-03-21 1998-03-05 Klauenpolmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11514200A JPH11514200A (ja) 1999-11-30
JP3233945B2 true JP3233945B2 (ja) 2001-12-04

Family

ID=7824085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP54479998A Expired - Fee Related JP3233945B2 (ja) 1997-03-21 1998-03-05 爪形磁極機械

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6211596B1 (ja)
EP (1) EP0903000B1 (ja)
JP (1) JP3233945B2 (ja)
DE (2) DE19711750A1 (ja)
WO (1) WO1998043339A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7130180B2 (en) * 2003-07-09 2006-10-31 Champion Aerospace, Inc. Partitioned exciter system
DE102012102042A1 (de) 2011-03-12 2012-09-13 Karl-Ludwig Blocher Rotierende elektrische Maschine in Außenläuferausführung als Transversalfluss-Klauenpolmaschine
DE102012215503B4 (de) * 2012-08-31 2016-07-21 Siemens Aktiengesellschaft Rotor einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine
DE102013223809A1 (de) 2013-11-21 2015-05-21 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine
DE102015223766A1 (de) * 2015-11-30 2017-06-01 Baumüller Nürnberg GmbH Elektrische Maschine
JP6641601B2 (ja) * 2016-07-04 2020-02-05 株式会社デンソー 回転電機用回転子
JP2018046691A (ja) * 2016-09-15 2018-03-22 株式会社デンソー 回転電機

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3571637A (en) * 1969-12-09 1971-03-23 Elektriska Svetsnings Ab Permanent magnet excited electric machines
CH632877A5 (de) * 1978-12-14 1982-10-29 Bbc Brown Boveri & Cie Lamellierter pol fuer eine elektrische maschine mit ausgepraegten polen.
US4780637A (en) * 1985-12-20 1988-10-25 Eaton Corporation Brushless eddy current coupling - stationary field
US5130595A (en) * 1987-11-23 1992-07-14 Chrysler Corporation Multiple magnetic paths machine
DE58903360D1 (de) 1989-04-27 1993-03-04 Siemens Ag Synchronmaschine.
JP3239630B2 (ja) * 1993-11-29 2001-12-17 株式会社デンソー 車両用交流発電機
EP0723330B1 (de) * 1995-01-23 1998-01-07 Siemens Aktiengesellschaft Synchronmaschine in Schenkelpolbauart
DE19502148C2 (de) 1995-01-25 2003-08-28 Grohe Armaturen Friedrich Steuerung für eine Sanitärarmatur
DE19502184A1 (de) * 1995-01-25 1996-08-01 Bosch Gmbh Robert Wechselstromgenerator
US5814907A (en) * 1997-05-05 1998-09-29 Moog Inc. Electromagnetic force motor with internal eddy current damping

Also Published As

Publication number Publication date
EP0903000B1 (de) 2002-05-29
DE19711750A1 (de) 1998-10-08
JPH11514200A (ja) 1999-11-30
US6211596B1 (en) 2001-04-03
WO1998043339A1 (de) 1998-10-01
EP0903000A1 (de) 1999-03-24
DE59804226D1 (de) 2002-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6703744B2 (en) Generator-motor for vehicle
US7719153B2 (en) Permanent magnet machine and method with reluctance poles and non-identical PM poles for high density operation
US7923881B2 (en) Interior permanent magnet motor and rotor
US7518278B2 (en) High strength undiffused brushless machine and method
JP3785982B2 (ja) 回転電機
US20030011267A1 (en) Harmonic-frequency synchronous machine with flux concentration
US20020036441A1 (en) Hybrid permanent magnet/synchronous machines
US6972504B1 (en) Permanent magnet machine and method with reluctance poles for high strength undiffused brushless operation
JP4291517B2 (ja) 改善された永久磁石/リラクタンス可変回転電気機器
JP2015033329A (ja) トルクリップルが低減されたスポーク永久磁石機械およびその製造方法
JP2004517597A (ja) 電気機械のための構成エレメント
EP1237262A8 (en) Permanent magnet type dynamo-electric machine
CN110663158B (zh) 用于交流电机的双磁相材料环
JPH08251848A (ja) 永久磁石形同期回転電機のロータ
US6437477B1 (en) Hybrid electrical machine with axial flux magnet
US6538358B1 (en) Hybrid electrical machine with axially extending magnets
JP2000197325A (ja) リラクタンスモ―タ
US7129611B2 (en) Method and radial gap machine for high strength undiffused brushless operation
JP3928297B2 (ja) 電動機及びその製造方法
US6455978B1 (en) Hybrid twin coil electrical machine
CN113544942B (zh) 旋转电机
JP3233945B2 (ja) 爪形磁極機械
EP1122858A3 (en) Alternating current generator for vehicle
CN114552836A (zh) 旋转电机
US20160329758A1 (en) Magnetically isolated electrical machines

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees