JP4762836B2 - Exciter and synchronous machine - Google Patents

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Description

本発明は、電流を通じることにより移動磁界を発生させる励磁機およびそれを用いた同期機に関し、特に、電動機や発電機等の同期機における励磁機の構造に関する。   The present invention relates to an exciter that generates a moving magnetic field by passing an electric current and a synchronous machine using the exciter, and more particularly to a structure of an exciter in a synchronous machine such as an electric motor or a generator.

従来、例えば、永久磁石同期機は、ステータ(固定子)に電流を流すことにより発生する磁場と、ロータ(回転子)に埋め込まれた永久磁石が発生する磁場とが作用してロータを回転するような電磁力が発生するようになっており、保守性,制御性および耐環境性に優れ、且つ、高効率および高力率運転が可能な電動機として産業・民生家電分野を問わず広く用いられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a permanent magnet synchronous machine rotates a rotor by the action of a magnetic field generated by passing a current through a stator (stator) and a magnetic field generated by a permanent magnet embedded in a rotor (rotor). Such an electromagnetic force is generated, and it is widely used as an electric motor that is excellent in maintainability, controllability and environmental resistance, and can be operated with high efficiency and high power factor regardless of the industrial or consumer electronics field. ing.

ここで、電気エネルギーを同期機に流して回転駆動力を得るようにするのが同期電動機であり、逆に、同期機を回転させて電気エネルギーを同期機より取り出すのが同期発電機であるが、本明細書では、両者を含めて同期機としている。なお、両者の構造は基本的には同じなので、以下詳細説明では、主として同期電動機を例として説明する。また、本明細書では、主として励磁機をステータとして説明するが、例えば、ロータに電流を流すことによって、励磁機をロータとして構成することもできるのはいうまでもない。   Here, it is a synchronous motor that causes electric energy to flow through the synchronous machine to obtain a rotational driving force, and conversely, a synchronous generator that rotates the synchronous machine to extract electric energy from the synchronous machine. In this specification, a synchronous machine including both of them is used. In addition, since both structure is fundamentally the same, in the following detailed description, it demonstrates mainly taking a synchronous motor as an example. In the present specification, the exciter is mainly described as a stator, but it is needless to say that the exciter can be configured as a rotor by passing an electric current through the rotor, for example.

また、励磁機としては、同期機であっても、誘導機であっても直流機であっても構成は同じなので、そうした機器にたいしても本発明を適用することができるのはいうまでもない。   The exciter is the same regardless of whether it is a synchronous machine, an induction machine, or a DC machine, and it goes without saying that the present invention can be applied to such equipment.

図1および図2は従来の同期機の一例を示し、図1は横断面図であり、また、図2は縦断面図である。図1および図2において、参照符号1はヨーク、2はティース、7はステータ、8はロータ、そして、9は永久磁石を示している。   1 and 2 show an example of a conventional synchronous machine, FIG. 1 is a cross-sectional view, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view. 1 and 2, reference numeral 1 is a yoke, 2 is a tooth, 7 is a stator, 8 is a rotor, and 9 is a permanent magnet.

図1および図2に示されるように、従来の同期機は、ヨーク1およびティース2で構成されたステータ7の内側にロータ8が配置されている。例えば、ロータ8には永久磁石9が埋め込まれており、ステータ7に三相交流を流すことにより発生する磁場が永久磁石9に働くことでロータ8が回転するようになっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the conventional synchronous machine, a rotor 8 is arranged inside a stator 7 constituted by a yoke 1 and teeth 2. For example, a permanent magnet 9 is embedded in the rotor 8, and the rotor 8 is rotated by a magnetic field generated by flowing a three-phase alternating current through the stator 7 acting on the permanent magnet 9.

従来、同期機のステータは、鉄損を低減するために無方向性電磁鋼板(NO)を積層することにより作られていた。ここで、無方向性電磁鋼板は、鋼板表面のどの方向にも一様な比透磁率を有する鋼板であって、比較的鉄損の小さい材料として広く用いられているが、長時間連続運転する同期機のステータに用いる材料としてはさらなる磁気特性の改善が求められていた。   Conventionally, a stator of a synchronous machine has been made by laminating non-oriented electrical steel sheets (NO) in order to reduce iron loss. Here, the non-oriented electrical steel sheet is a steel sheet having a uniform relative permeability in any direction on the surface of the steel sheet, and is widely used as a material having relatively small iron loss, but operates continuously for a long time. As a material used for the stator of the synchronous machine, further improvement in magnetic properties has been demanded.

また、従来、ステータ7のヨーク1とティース2とを分割し、ヨーク1には円周方向を磁化容易方向とする方向性電磁鋼板(GO)を使用し、且つ、ティース2には径方向を磁化容易方向とする方向性電磁鋼板を使用して鉄損を低減するものも知られている。   Conventionally, the yoke 1 and the teeth 2 of the stator 7 are divided, and a directional electromagnetic steel sheet (GO) whose circumferential direction is the direction of easy magnetization is used for the yoke 1, and the radial direction is used for the teeth 2. It is also known to reduce iron loss by using a grain-oriented electrical steel sheet having an easy magnetization direction.

しかしながら、図1および図2に示す従来の同期機は、ヨーク1およびティース2を構成する方向性電磁鋼板の積層方向が同じ方向なので、ヨーク1からティース2への磁束の流れがスムーズではなく、この部分に磁気抵抗の大きい回転磁界が発生して鉄損を増加させることになっていた。さらに、ステータ7を通過する磁束は分割されたヨーク1同士の境界線およびヨーク1とティース2との境界線の双方を通過するため、この境界線の磁気抵抗により鉄損が増加するという問題もあった。   However, in the conventional synchronous machine shown in FIG. 1 and FIG. 2, the flow direction of magnetic flux from the yoke 1 to the tooth 2 is not smooth because the direction of lamination of the directional electromagnetic steel sheets constituting the yoke 1 and the tooth 2 is the same direction. A rotating magnetic field having a large magnetic resistance is generated in this portion, and the iron loss is increased. Further, since the magnetic flux passing through the stator 7 passes through both the boundary line between the divided yokes 1 and the boundary line between the yoke 1 and the teeth 2, there is a problem that iron loss increases due to the magnetic resistance of the boundary line. there were.

そこで、従来、ステータでの全体的な磁気抵抗を小さくして性能を向上させるために、コイルが装着されるティース部とヨーク部を連結してステータを構成し、ティース部に方向性電磁鋼板を用いると共に、ヨーク部に透磁率の異方性の小さい磁性材を用いた電気モータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, conventionally, in order to improve the performance by reducing the overall magnetic resistance in the stator, a stator is formed by connecting a tooth portion to which a coil is attached and a yoke portion, and a grain-oriented electrical steel sheet is formed on the tooth portion. An electric motor that uses a magnetic material with low magnetic permeability anisotropy for the yoke portion has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、従来、ヨークとティースとを備えたステータを複数枚、厚さ方向に積層・固定し、ヨークを周方向に分割し、該分割されたヨークの境界をティースが設けられている周方向の位置とし、ヨークおよびティースを方向性電磁鋼板で構成し、ヨークの磁化容易方向をステータの周方向とし、そして、ティースの磁化容易方向をステータの径方向とした同期機も提供されている(例えば、特許文献2参照)。   Conventionally, a plurality of stators each having a yoke and teeth are stacked and fixed in the thickness direction, the yoke is divided in the circumferential direction, and the boundary between the divided yokes in the circumferential direction where the teeth are provided. There is also provided a synchronous machine in which the yoke and teeth are made of a directional electromagnetic steel sheet, the direction of easy magnetization of the yoke is the circumferential direction of the stator, and the direction of easy magnetization of the teeth is the radial direction of the stator (for example, , See Patent Document 2).

さらに、従来、ヨークが周方向に分割されている励磁機(ステータ)の磁気抵抗と鉄損を低減し磁束(B)を増大するために、ヨークおよびティースを、異なる方向に積層された方向性電磁鋼板で構成した励磁機およびそれを用いた同期機も提案されている(例えば、特許文献3参照)。   Further, in order to reduce the magnetic resistance and iron loss of the exciter (stator) in which the yoke is divided in the circumferential direction and increase the magnetic flux (B), the directionality in which the yoke and the teeth are stacked in different directions is used. An exciter composed of an electromagnetic steel sheet and a synchronous machine using the exciter have also been proposed (see, for example, Patent Document 3).

また、従来、モータのヨークとティースの接続部分に多く発生する回転磁界、並びに、二次元ベクトル磁気特性測定装置により回転磁界の磁気特性を明らかにした文献も発行されている(例えば、特許文献4および5参照)。   Conventionally, there is also published a document that clarifies the rotating magnetic field generated at the connecting portion between the yoke and teeth of the motor and the magnetic characteristics of the rotating magnetic field by a two-dimensional vector magnetic characteristic measuring device (for example, Patent Document 4). And 5).

ところで、従来、有限要素法による電磁場解析技術が知られており、様々な文献に記載されている(例えば、非特許文献1および2参照)。有限要素法は、モータなどの電気機器を空間的に微小なメッシュに分割し、そのメッシュ内部は低次の関数で表現できるとして、マックスウェルの方程式を数値解析的に求めるものであり、磁気エネルギーを最小にする条件が実在する物理量として定式化している。モータなどの損失および電磁トルクといった電磁気特性を明らかにするために用いられており、精度よく実現象を反映することができる。   By the way, the electromagnetic field analysis technique by the finite element method is known conventionally, and is described in various documents (for example, refer nonpatent literature 1 and 2). The finite element method divides electric devices such as motors into spatially small meshes and calculates Maxwell's equations numerically, assuming that the inside of the mesh can be expressed by a low-order function. The condition that minimizes is formulated as an actual physical quantity. It is used to clarify electromagnetic characteristics such as motor loss and electromagnetic torque, and can accurately reflect actual phenomena.

特開2000−078780号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-078780 特開2004−056906号公報JP 2004-056906 A 特開2004−236495号公報JP 2004-236495 A 特開2004−347482号公報JP 2004-347482 A 特開2005−069933号公報JP 2005-069933 A K. Fujisaki, S. Satoh, "Numerical Calculations of Electromagnetic Fields in Silicon Steel Under Mechanical Stress", IEEE Transactions on Magnetics, Volume: 40, Issue: 4, July 2004, Pages: 1820-1825K. Fujisaki, S. Satoh, "Numerical Calculations of Electromagnetic Fields in Silicon Steel Under Mechanical Stress", IEEE Transactions on Magnetics, Volume: 40, Issue: 4, July 2004, Pages: 1820-1825 中田、高橋著「電気工学の有限要素法 第二版」森北出版株式会社、1986年、東京Nakata, Takahashi "Electrical Engineering Finite Element Method 2nd Edition" Morikita Publishing Co., Ltd., 1986, Tokyo

上述したように、特許文献1に開示された電気モータは、ティース部に方向性電磁鋼板を用い、ヨーク部に透磁率の異方性の小さい磁性材(低炭素鋼鋼板や無方向性電磁鋼板など)を用いるものであるが、ヨーク1およびティース2の接合部も透磁率の異方性の小さい磁性材を用いているため、ヨーク1からティース2への磁束の流れがスムーズでなく、この部分に磁気抵抗の大きい回転磁界が発生して鉄損を増加させてしまうという問題があった。   As described above, the electric motor disclosed in Patent Document 1 uses a directional electromagnetic steel plate in the teeth portion, and a magnetic material having a low magnetic permeability anisotropy in the yoke portion (low carbon steel steel plate or non-oriented electrical steel plate). However, since the magnetic material having a small magnetic permeability anisotropy is also used at the joint between the yoke 1 and the tooth 2, the flow of magnetic flux from the yoke 1 to the tooth 2 is not smooth. There is a problem that a rotating magnetic field having a large magnetic resistance is generated in the portion and iron loss is increased.

また、特許文献2に開示されたステータは、ヨークおよびティースを方向性電磁鋼板で構成し、ヨークの磁化容易方向をステータの周方向とすると共に、ティースの磁化容易方向をステータの径方向としたものであるが、特許文献1のものと同様に、ヨークとティースの積層方向が直交しないので渦電流は発生しないが、回転磁界が発生して鉄損を増加させてしまうという問題があった。   In the stator disclosed in Patent Document 2, the yoke and the teeth are made of directional electromagnetic steel sheets, the easy magnetization direction of the yoke is the circumferential direction of the stator, and the easy magnetization direction of the teeth is the radial direction of the stator. However, as in Patent Document 1, since the lamination direction of the yoke and the tooth is not orthogonal, eddy current does not occur, but there is a problem that a rotating magnetic field is generated and iron loss is increased.

図3は従来の同期機の他の例における励磁機(ステータ)の一部を示す断面図であり、前述した特許文献3に開示されたステータを示すものである。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of an exciter (stator) in another example of a conventional synchronous machine, and shows the stator disclosed in Patent Document 3 described above.

図3において、参照符号3はヨークとヨークとの境界線を示し、4はヨークとティースとの境界線を示している。ここで、ヨーク1およびティース2の鋼板の積層方向は、図3に示すステータでは、ヨーク1の鋼板面の法線方向が径方向でティース2の鋼板面の法線方向がモータ(回転モータ)の回転軸方向とされている。   In FIG. 3, reference numeral 3 indicates a boundary line between the yoke and the yoke, and 4 indicates a boundary line between the yoke and the tooth. Here, in the stator shown in FIG. 3, the lamination direction of the steel plates of the yoke 1 and the teeth 2 is a radial direction and the normal direction of the steel plate surface of the teeth 2 is a motor (rotary motor). The direction of the rotation axis.

図3に示す従来のステータ7は、外周部分のヨーク1およびティース2を備え、ヨーク1とティース2がロータの周囲に円周状に配置され、ヨーク1がステータの周方向に分割されている。そして、ヨーク1およびティース2は、方向性電磁鋼板を異なる方向に積層して構成されている。これにより、ヨークが周方向に分割されているステータの回転磁界の発生を抑制し、磁気抵抗と鉄損を低減し、磁束密度(B)を増大することができる。   A conventional stator 7 shown in FIG. 3 includes a yoke 1 and a tooth 2 at an outer peripheral portion, the yoke 1 and the tooth 2 are circumferentially arranged around the rotor, and the yoke 1 is divided in the circumferential direction of the stator. . The yoke 1 and the teeth 2 are configured by stacking directional electromagnetic steel sheets in different directions. Thereby, generation | occurrence | production of the rotating magnetic field of the stator with which the yoke is divided | segmented into the circumferential direction can be suppressed, magnetic resistance and an iron loss can be reduced, and magnetic flux density (B) can be increased.

図10は回転磁界を説明するための図である。
図10に示されるように、回転磁界は、例えば、電磁鋼板を交流励磁したときに、電磁鋼板内の或る位置で磁束密度ベクトルB(Bx、By)の1周期の軌跡が二次元平面内で楕円状になるもので、モータのヨークとティースの接続部分に多く発生する(なお、詳細は特許文献4参照)。
FIG. 10 is a diagram for explaining the rotating magnetic field.
As shown in FIG. 10, for example, when the magnetic steel sheet is AC-excited, the rotating magnetic field has a one-cycle locus of the magnetic flux density vector B (Bx, By) in a two-dimensional plane at a certain position in the magnetic steel sheet. It occurs in an elliptical shape and occurs frequently at the connecting portion of the motor yoke and teeth (see Patent Document 4 for details).

また、回転磁界は、二次元ベクトル磁気特性測定装置によりその磁気特性を明らかにすることができる(特許文献5参照)が、通常、鉄損の増加を招くために、できるだけその発生を抑制することが望まれている。   In addition, the magnetic characteristics of the rotating magnetic field can be clarified by a two-dimensional vector magnetic characteristic measuring device (see Patent Document 5). Is desired.

なお、電磁鋼板ではなくバルク形状の磁性体の交流励磁において、回転磁界とは、磁束密度ベクトルの1周期の軌跡が二次元平面内から外れる場合を指すこともある。   Note that, in alternating current excitation of a bulk-shaped magnetic material instead of an electromagnetic steel plate, the rotating magnetic field sometimes refers to a case where the one-cycle locus of the magnetic flux density vector deviates from the two-dimensional plane.

この特許文献3に開示されたステータは、ヨークとティースの積層方向が直交しており、ヨークとティースとの接合部分には同一平面が存在せず、ヨークとティースとの境界4の近傍に回転磁界を発生し難くなる。しかしながら、当該構造の励磁機は、回転磁界を低減することはできるものの、ヨークとティースの積層方向が直交しているためか、損失が大きくなるという問題があった。   In the stator disclosed in Patent Document 3, the stacking direction of the yoke and the teeth is orthogonal, and there is no coplanar surface at the joint between the yoke and the tooth, and the stator rotates around the boundary 4 between the yoke and the tooth. It becomes difficult to generate a magnetic field. However, although the exciter having the structure can reduce the rotating magnetic field, there is a problem that the loss increases because the stacking direction of the yoke and the teeth is orthogonal.

図4は図3に示すステータを拡大して示す斜視図である。図4において、参照符号5はティース2に装着された電磁コイルを示している。   4 is an enlarged perspective view of the stator shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 5 indicates an electromagnetic coil attached to the tooth 2.

図4において、まず、ティース2に装着された電磁コイル5に交流電流を印加する(P1)と、ティース2における電磁コイル5の回転軸方向に磁束密度B1が発生する(P2)。その磁束密度B1は、ティース2からヨーク1に向かい、その一部(B2)はティース2の中央部とヨーク1の周回部との接合部分3に到達する(P3)。   In FIG. 4, first, when an alternating current is applied to the electromagnetic coil 5 attached to the tooth 2 (P1), a magnetic flux density B1 is generated in the direction of the rotation axis of the electromagnetic coil 5 in the tooth 2 (P2). The magnetic flux density B1 is directed from the tooth 2 to the yoke 1, and a part (B2) of the magnetic flux density B1 reaches the joint portion 3 between the center portion of the tooth 2 and the circumferential portion of the yoke 1 (P3).

ここで、磁束密度B2は交流成分なので、その磁束密度B2のベクトルを周回するように、ヨーク1の外周部1aにおけるティース2先端部に渦電流EC1が発生する。さらに、ヨーク1の内周部1bにおける2つの隣接するティース2間には渦電流EC2が発生する。このように、ヨーク1の鋼板に渦電流EC1,EC2が大きく流れると、損失が増大してモータの高効率化の大きな阻害要因となる。   Here, since the magnetic flux density B2 is an alternating current component, an eddy current EC1 is generated at the tip of the tooth 2 in the outer peripheral portion 1a of the yoke 1 so as to go around the vector of the magnetic flux density B2. Further, an eddy current EC2 is generated between two adjacent teeth 2 in the inner peripheral portion 1b of the yoke 1. As described above, when the eddy currents EC1 and EC2 flow through the steel plate of the yoke 1, the loss increases and becomes a major impediment to the high efficiency of the motor.

本発明は、上述した従来の励磁機(同期機)が有する問題に鑑み、ヨークを構成する積層された方向性電磁鋼板の各鋼板面の法線方向が励磁機の径方向であり、且つ、ティースを構成する積層された方向性電磁鋼板の各鋼板面の法線方向が励磁機の回転軸方向である回転型の励磁機において、回転磁界の発生を抑制しつつ、可及的に損失を低減して高効率化を図ることを目的とする。   In the present invention, in view of the problems of the above-described conventional exciter (synchronous machine), the normal direction of each steel sheet surface of the laminated grain-oriented electrical steel sheets constituting the yoke is the radial direction of the exciter, and In the rotary exciter where the normal direction of each steel sheet surface of the laminated grain-oriented electrical steel sheets constituting the teeth is the direction of the rotation axis of the exciter, loss is minimized as much as possible while suppressing the generation of a rotating magnetic field. The purpose is to reduce the efficiency.

本発明の第1の形態によれば、分割されたヨークおよびティースを備え、前記ヨークを構成する積層された方向性電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の径方向であり、且つ、前記ティースを構成する積層された方向性電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の回転軸方向である回転型の励磁機であって、前記ヨークと前記ティースとの接合部近傍に絶縁部を設けて、前記ヨークまたは前記ティースに生じる渦電流を低減するようになっており、前記絶縁部は、第1のティースと該第1のティースに隣接する第2のティースとの間のヨークの内周部において、該第1のティースとの接合部近傍に設けられた第1絶縁部を含み、該ヨークに生じる渦電流を低減することを特徴とする励磁機が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the normal direction of each steel sheet surface of the laminated grain-oriented electrical steel sheets comprising the yoke and the teeth that are divided, and the radial direction of the exciter, The normal direction of each steel sheet surface of the laminated grain-oriented electrical steel sheets constituting the teeth is a rotating exciter that is the rotating shaft direction of the exciter, and is a joint between the yoke and the teeth. An insulating portion is provided in the vicinity so as to reduce eddy current generated in the yoke or the teeth, and the insulating portion is formed between the first tooth and the second tooth adjacent to the first tooth. An exciter is provided that includes a first insulating portion provided in the vicinity of a joint portion with the first tooth at an inner peripheral portion of the yoke, and reduces eddy current generated in the yoke. .

本発明の第2の形態によれば、分割されたヨークおよびティースを備え、前記ヨークを構成する積層された方向性電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の径方向であり、且つ、前記ティースを構成する積層された方向性電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の回転軸方向である回転型の励磁機であって、前記ヨークと前記ティースとの接合部近傍に絶縁部を設けて、前記ヨークまたは前記ティースに生じる渦電流を低減するようになっており、前記絶縁部は、第1のティースと該第1のティースに隣接する第2のティースとの間のヨークの内周部において、該第1のティースとの接合部近傍に設けられた第1絶縁部を含み、該ヨークに生じる渦電流を低減する励磁機を備えることを特徴とする同期機が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the normal direction of each steel sheet surface of the laminated grain-oriented electrical steel sheets comprising the yoke and teeth divided, and the yoke is the radial direction of the exciter, The normal direction of each steel sheet surface of the laminated grain-oriented electrical steel sheets constituting the teeth is a rotating exciter that is the rotating shaft direction of the exciter, and is a joint between the yoke and the teeth. An insulating portion is provided in the vicinity so as to reduce eddy current generated in the yoke or the teeth, and the insulating portion is formed between the first tooth and the second tooth adjacent to the first tooth. A synchronous machine comprising a first insulating portion provided in the vicinity of a joint portion with the first tooth at an inner peripheral portion of the yoke, and an exciter for reducing eddy current generated in the yoke Is provided.

ここで、好ましくは、前記ティースは、前記ヨークの外周部を残して嵌合され、前記絶縁部は、さらに、該ヨークの外周部に設けられた第2絶縁部を含み当該ヨークの外周部における該ティース先端部に生じる渦電流を低減する。また、前記第2絶縁部は、前記ヨークを構成する電磁鋼板の幅方向の少なくとも一方側に設けられ、且つ、該電磁鋼板の幅の1/3〜1/4の幅を有するように構成してもよい。 Here, preferably, the teeth, the fitted leaving an outer periphery of the yoke, the insulating portion further comprises a second insulating portion formed on the outer peripheral portion of the yoke, the outer peripheral portion of the yoke to reduce the eddy current generated in the tooth tip definitive in. The second insulating portion is provided on at least one side in the width direction of the electromagnetic steel sheet constituting the yoke, and has a width of 1/3 to 1/4 of the width of the electromagnetic steel sheet. May be.

らに、好ましくは、前記第1絶縁部は、前記第1および第2のティース間のヨークの少なくとも一方側に設けられ、且つ、該第1および第2のティース間のヨークの幅の1/3〜1/4の幅を有している。また、前記第1絶縁部は、前記第1および第2のティース間のヨークの両方側に複数設けるように構成してもよい。 Et al is, preferably, the first insulating portion is provided on at least one side of the yoke between the first and second teeth, and, the width of the yoke between the first and second teeth 1 It has a width of / 3 to 1/4. Further, a plurality of the first insulating portions may be provided on both sides of the yoke between the first and second teeth.

また、前記絶縁部は、さらに、前記ヨークと前記ティースとの接合部に設けられた第3絶縁部を含み、前記ヨークまたは前記ティースに生じる渦電流を低減するように構成してもよい。
Further, the insulating portion may further include a third insulating portion provided at a joint portion between the yoke and the tooth, and may be configured to reduce eddy current generated in the yoke or the tooth.

本発明によれば、ヨークとティースを異なる方向に積層された電磁鋼板で構成した励磁機において、渦電流を低減して高効率化を図ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the exciter comprised with the electromagnetic steel plate which laminated | stacked the yoke and the teeth on the different directions, an eddy current can be reduced and high efficiency can be achieved.

以下、本発明に係る励磁機の実施の形態を、添付図面を参照して詳述する。   Embodiments of an exciter according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

図5は本発明に係る励磁機(ステータ)の一実施の形態の一部を示す断面図であり、励磁機が回転型の同期機(回転モータ)のステータとして適用される場合を示している。図5において、参照符号1はヨーク、2はティース、6はティース先端近傍のヨークの外周部に設けた絶縁部、そして、7はステータを示している。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of an embodiment of an exciter (stator) according to the present invention, and shows a case where the exciter is applied as a stator of a rotary type synchronous machine (rotary motor). . In FIG. 5, reference numeral 1 is a yoke, 2 is a tooth, 6 is an insulating portion provided on the outer periphery of the yoke near the tip of the tooth, and 7 is a stator.

本実施の形態のステータ7は、例えば、前述した図1および図2に示すような回転モータに適用され、図4に示すステータと同様に、ヨーク1を構成する積層された電磁鋼板の各鋼板面の法線方向がモータの径方向とされ、且つ、ティース2を構成する積層された電磁鋼板の各鋼板面の法線方向がモータの回転軸方向とされている。   The stator 7 of the present embodiment is applied to, for example, the rotary motor as shown in FIGS. 1 and 2 described above, and each steel plate of the laminated electrical steel sheets constituting the yoke 1 as in the stator shown in FIG. The normal direction of the surface is the radial direction of the motor, and the normal direction of each steel plate surface of the laminated electromagnetic steel plates constituting the teeth 2 is the rotation axis direction of the motor.

図5と前述した図4との比較から分かるように、本実施の形態のステータ7では、ティース2がヨーク1の外周部1aを残して境界線4で嵌合され、そのヨーク1の外周部1aにおけるティース2の先端にスリット状の絶縁部6を設け、ヨーク1の外周部1aにおけるティース2の先端に生じる渦電流(図4を参照して説明したEC1)を低減する。   As can be seen from a comparison between FIG. 5 and FIG. 4 described above, in the stator 7 of the present embodiment, the teeth 2 are fitted at the boundary line 4 leaving the outer peripheral portion 1 a of the yoke 1, and the outer peripheral portion of the yoke 1 is A slit-like insulating portion 6 is provided at the tip of the tooth 2 in 1a to reduce eddy current (EC1 described with reference to FIG. 4) generated at the tip of the tooth 2 in the outer peripheral portion 1a of the yoke 1.

ここで、絶縁部6の材質としては、例えば、紙,マイカテープ,樹脂シートおよび樹脂テープ等の従来から使用されている様々なものが適用可能である。また、絶縁部6の厚さT1は、磁気抵抗の増加を抑制する観点から薄い方が好ましい。例えば、厚さT1が10μm〜100μm程度でも絶縁破壊を生じない範囲であれば、十分に渦電流の発生を低減することができる。   Here, as the material of the insulating portion 6, various materials conventionally used such as paper, mica tape, resin sheet, and resin tape can be applied. In addition, the thickness T1 of the insulating portion 6 is preferably thin from the viewpoint of suppressing an increase in magnetic resistance. For example, the generation of eddy currents can be sufficiently reduced as long as the dielectric breakdown does not occur even when the thickness T1 is about 10 μm to 100 μm.

図6は図5に示すステータにおける絶縁部の形状を説明するための図であり、図5におけるAAの方向から見た図である。   6 is a view for explaining the shape of the insulating portion in the stator shown in FIG. 5, and is a view seen from the direction of AA in FIG.

ヨーク1の外周部1aにおけるティース2の先端に設ける絶縁部6としては、例えば、図6(a)に示すように、ヨーク1を構成する鋼板の幅方向の全てを絶縁部60として構成するか、図6(b)に示すように、ヨーク1を構成する鋼板の幅方向の両側の一部を絶縁部61,62として構成するか、或いは、図6(c)に示すように、ヨーク1を構成する鋼板の幅方向の一方側の一部を絶縁部61として構成し、渦電流EC1の発生を低減するようになっている。   As the insulating portion 6 provided at the tip of the tooth 2 in the outer peripheral portion 1a of the yoke 1, for example, as shown in FIG. 6A, is the insulating portion 60 configured as a whole in the width direction of the steel plate constituting the yoke 1? As shown in FIG. 6 (b), part of both sides in the width direction of the steel plate constituting the yoke 1 is configured as the insulating portions 61, 62, or as shown in FIG. 6 (c), the yoke 1 A part on one side in the width direction of the steel plate constituting the steel plate is configured as an insulating portion 61 to reduce the generation of eddy current EC1.

なお、図6(b)および図6(c)において、絶縁部61(62)の幅W1は、例えば、ヨーク1を構成する電磁鋼板の幅W0の約1/3〜1/4程度の幅であれば、渦電流EC1を十分に低減することができる。磁束(B2)の発生を抑制するように渦電流(EC1)は流れるので、渦電流自身は、有限要素法を用いた数値解析結果などを見ると、電磁鋼板の幅W0の約1/3〜1/4程度の幅の外側のほうが大きく強くなり、それよりも内側は小さく弱くなっている。このため、渦電流を抑制するためには、大きく強く流れている外側の渦電流を抑制することが効果は大きくなるので、電磁鋼板の幅W0の約1/3〜1/4程度の幅に、絶縁部を挿入すれば、その低減効果が大きいものといえる。   6 (b) and 6 (c), the width W1 of the insulating portion 61 (62) is, for example, about 1/3 to 1/4 of the width W0 of the electromagnetic steel sheet constituting the yoke 1. If so, the eddy current EC1 can be sufficiently reduced. Since the eddy current (EC1) flows so as to suppress the generation of the magnetic flux (B2), the eddy current itself is about 1/3 of the width W0 of the electrical steel sheet when looking at the numerical analysis result using the finite element method. The outer side with a width of about 1/4 is larger and stronger, and the inner side is smaller and weaker. For this reason, in order to suppress the eddy current, it is effective to suppress the outer eddy current that is flowing strongly and strongly, so that the width is about 1/3 to 1/4 of the width W0 of the electrical steel sheet. If an insulating part is inserted, it can be said that the reduction effect is great.

渦電流発生の状況を、有限要素法による電磁場解析結果を基に詳細に記載する。有限要素法による電磁場解析技術については、例えば、非特許文献1または2等に詳細に記載されており、ここではその説明を省略する。   The state of eddy current generation will be described in detail based on electromagnetic field analysis results by the finite element method. The electromagnetic field analysis technique based on the finite element method is described in detail in, for example, Non-Patent Document 1 or 2, and the description thereof is omitted here.

図3に示したステータについて、交流励磁するときの損出の発生機構について詳細な検討を行った。まず、その検討結果の概要を説明する。   With respect to the stator shown in FIG. 3, detailed investigations were made on the mechanism of occurrence of loss when AC excitation was performed. First, the outline of the examination results will be described.

図4は図3に示したすステータを拡大して示す斜視図である。図4のステータでは、渦電流EC1およびEC2がヨーク1に発生してモータの効率を低下させることが、この方式における損失増大の要因の一つであることが判明した。   FIG. 4 is an enlarged perspective view showing the stator shown in FIG. In the stator of FIG. 4, it has been found that one of the causes of increased loss in this method is that eddy currents EC1 and EC2 are generated in the yoke 1 to reduce the motor efficiency.

図11は有限要素法による電磁場解析を行ったモデルの図である。ここで、図11は、図3のステータに対応する。   FIG. 11 is a model of an electromagnetic field analysis performed by the finite element method. Here, FIG. 11 corresponds to the stator of FIG.

図11では集中巻きしたステータコアの基本となる3個のティース20と付随するヨーク10のみを取り上げており、水平(X軸)方向に周期境界条件を用いることで複数個のティースを表現している。ロータに相当する部分80は、簡便のために無垢鉄(導電率は)を想定している。 In FIG. 11, only the three teeth 20 and the accompanying yoke 10 which are the basis of the concentrated winding stator core are taken up, and a plurality of teeth are expressed by using periodic boundary conditions in the horizontal (X-axis) direction. . The portion 80 corresponding to the rotor is assumed to be solid iron (conductivity is zero ) for convenience.

図11中の表に電磁鋼板の物性値等の解析条件を示す。ヨークとティースの積層方向の違いは、比透磁率の異方性で表現している。励磁電流は3相交流、50Hzとした。また、Z方向には、半分の厚みを考えており、対称境界条件を設定している。さらに、鋼材の導電率は、積層方向の導電率を零とするテンソルを表し、鋼材部分に鋼材の平面方向に流れる渦電流を表現している。ティース先端部とロータに相当する部分80との間には、0.5mm程度の空隙が設けられている。   The table in FIG. 11 shows analysis conditions such as physical property values of the electrical steel sheet. The difference in the stacking direction between the yoke and the teeth is expressed by the relative permeability anisotropy. The excitation current was 3 phase AC and 50 Hz. In addition, in the Z direction, half the thickness is considered and a symmetrical boundary condition is set. Furthermore, the electrical conductivity of the steel material represents a tensor that makes the electrical conductivity in the stacking direction zero, and represents an eddy current flowing in the steel material portion in the plane direction of the steel material. A gap of about 0.5 mm is provided between the tooth tip and the portion 80 corresponding to the rotor.

図12は、図3のステータ構造における電磁気現象を明らかにするために、図11に示す解析モデルについての、磁束密度分布と渦電流ベクトル分布および損失(鉄損+渦電流)の比を示す図である。   12 is a graph showing the ratio of magnetic flux density distribution, eddy current vector distribution and loss (iron loss + eddy current) for the analytical model shown in FIG. 11 in order to clarify the electromagnetic phenomenon in the stator structure of FIG. It is.

図12において、下欄に記載したティース、ヨークおよび全体のそれぞれについて、単位質量で規格化した損失(鉄損+渦電流)は、全体の損失(w/kg)を1としたときの、各損失(w/kg)の比で表している。また、比較のために、電磁鋼板の積層方向が回転軸方向であるNO一体構造のステータの場合(1)も解析を実施した。   In FIG. 12, the loss (iron loss + eddy current) normalized by the unit mass for each of the teeth, yokes and the whole described in the lower column is as follows. The total loss (w / kg) is 1. Expressed as a ratio of loss (w / kg). For comparison, an analysis was also performed in the case of a NO-integrated stator (1) in which the lamination direction of the electromagnetic steel sheets is the rotation axis direction.

さらに、ステータ構造としてヨークの電磁鋼板の積層方向が回転半径方向で、ティースの電磁鋼板の積層方向が回転軸方向であるときの、ヨークとティースの接合部分を絶縁とした場合(2)、並びに、導電(完全に密着)とした場合(3)の2形体の計算も実施している。なお、実際のヨークとティースの接合部分は、上記絶縁と導電との間にあるものと考えられる。また、鉄芯の損失としては、従来の鉄損(B−W特性より算出)だけではなく、ステータコアに流れる渦電流の影響も考慮している。   Furthermore, when the lamination direction of the magnetic steel sheets of the yoke as the stator structure is the rotational radius direction and the lamination direction of the magnetic steel sheets of the teeth is the rotation axis direction, the joint between the yoke and the teeth is insulated (2); In the case of conducting (completely in close contact), the calculation of the two forms in (3) is also performed. Note that it is considered that the actual joint between the yoke and the tooth is between the insulation and the conduction. Further, as the iron core loss, not only the conventional iron loss (calculated from the BW characteristic) but also the influence of the eddy current flowing in the stator core is considered.

図12の下部の(鉄損、渦損)欄の「渦損」の計算結果に示されるように、ヨークとティースとの接合部分を絶縁したケース(2)をみると、NO一体のケース(1)と比べて、渦電流の分だけ損失が増加していることが分かる。これは、ティース先端部のヨーク側(図12中の領域CAを参照)に磁束密度が集中して、その部分の渦電流が増加しているためと考えられる。   As shown in the calculation result of “vortex loss” in the (iron loss, vortex loss) column at the bottom of FIG. 12, when the case (2) in which the joint portion between the yoke and the tooth is insulated is seen, Compared to 1), it can be seen that the loss increases by the amount of eddy current. This is presumably because the magnetic flux density is concentrated on the yoke side (see the area CA in FIG. 12) of the tooth tip, and the eddy current in that portion is increased.

また、ヨークとティースとの接合部分を導電したケース(3)をみると、NO一体のケース(1)と比べて、渦電流の分だけ損失が増加していることが分かる。これは、ヨークとティースとが導通しているために、ヨークの内側にヨーク−ティースに跨る渦電流が流れている(図12中の領域CBを参照)ためであると考えられる。   Further, when the case (3) in which the joint between the yoke and the tooth is electrically conductive is seen, it can be seen that the loss is increased by the amount of eddy current as compared with the case (1) integrated with NO. This is considered to be because the eddy current straddling the yoke-teeth flows inside the yoke because the yoke and the tooth are conductive (see the region CB in FIG. 12).

実際のヨークとティースとの接合部分は、絶縁と導電との間にあると考えられるので、図12を参照して説明した電磁気現象により、図3のステータ構造における損失低減策としては、次のようなことが考えられる。   Since the actual joint portion between the yoke and the tooth is considered to be between insulation and conduction, the electromagnetic phenomenon described with reference to FIG. Such a thing can be considered.

すなわち、まず、ティース先端部のヨーク側(図12中の領域CA)に絶縁部6を入れて渦電流の発生を抑制する。次に、ヨークの内側に絶縁部16を入れてヨーク−ティースに跨る渦電流の発生を抑制する。   That is, first, the insulating portion 6 is inserted on the yoke side (region CA in FIG. 12) of the tooth tip portion to suppress the generation of eddy current. Next, an insulating portion 16 is inserted inside the yoke to suppress the generation of eddy currents across the yoke-tooth.

図13は、有限要素法の電磁場解析による半分の厚みの渦電流ベクトル分布(ヨークの外側部分:ωt=315度)の詳細を示す図である。渦電流は、ヨークの背部で、端部より4分の1までの範囲に多く流れていることがわかるが、図6のようにスリットを入れた場合には、渦電流自体も迂回するので、3分の1まで絶縁部(61,62)を入れた方が効果的である。   FIG. 13 is a diagram showing details of an eddy current vector distribution with half thickness (outer part of yoke: ωt = 315 degrees) by electromagnetic field analysis of the finite element method. It can be seen that the eddy current flows more in the range from the end to a quarter of the back of the yoke, but when slits are inserted as shown in FIG. 6, the eddy current itself also bypasses, It is more effective to insert the insulating portions (61, 62) to one third.

図7は本発明に係るステータの他の実施の形態の一部を示す断面図である。なお、図7において、電磁コイル5は、絶縁部16を明瞭に示すために省略されている。   FIG. 7 is a sectional view showing a part of another embodiment of the stator according to the present invention. In FIG. 7, the electromagnetic coil 5 is omitted in order to clearly show the insulating portion 16.

図7に示されるように、本実施例は、ヨーク1の外周部1aにおけるティース2の先端にスリット状の絶縁部6を設けて渦電流EC1を低減するだけでなく、図4を参照して説明したヨーク1の内周部1bにおける2つの隣接するティース2間(ティース21と22との間)に発生する渦電流EC2をも低減するものである。   As shown in FIG. 7, in this embodiment, not only the slit-like insulating portion 6 is provided at the tip of the tooth 2 in the outer peripheral portion 1a of the yoke 1 to reduce the eddy current EC1, but also referring to FIG. The eddy current EC2 generated between the two adjacent teeth 2 (between the teeth 21 and 22) in the inner peripheral portion 1b of the yoke 1 described is also reduced.

すなわち、第1のティース21とそれに隣接する第2のティース22との間のヨーク1の内周部1bにおいて、第1のティース21との接触部近傍に絶縁部16を設け、第1および第2のティース間のヨークに生じる渦電流EC2を低減するようになっている。   That is, in the inner peripheral portion 1b of the yoke 1 between the first tooth 21 and the second tooth 22 adjacent thereto, the insulating portion 16 is provided in the vicinity of the contact portion with the first tooth 21, and the first and second The eddy current EC2 generated in the yoke between the two teeth is reduced.

図8および図9は図7に示すステータにおける絶縁部16の形状を説明するための図であり、図8は図7におけるBBの方向から見た図であり、図9は図7におけるCCの方向から見た図である。   8 and 9 are views for explaining the shape of the insulating portion 16 in the stator shown in FIG. 7, FIG. 8 is a view seen from the direction of BB in FIG. 7, and FIG. 9 is a view of CC in FIG. It is the figure seen from the direction.

隣接するティース21および22の間のヨーク1に設ける絶縁部16としては、例えば、図8(a)に示すように、隣接するティース21,22間のヨーク1の中央付近の両側に絶縁部161,162を設けるか、図8(b)に示すように、隣接するティース21,22間のヨーク1の中央付近の一方側に絶縁部161を設けるか、或いは、図8(c)に示すように、隣接するティース21,22間のヨーク1の両側に複数の絶縁部163a〜163dを設ける。これにより、隣接するティース21,22間のヨーク1に生じる渦電流EC2を低減することができる。   As the insulating portion 16 provided in the yoke 1 between the adjacent teeth 21 and 22, for example, as shown in FIG. 8A, the insulating portions 161 are provided on both sides near the center of the yoke 1 between the adjacent teeth 21 and 22. 162, or as shown in FIG. 8 (b), an insulating portion 161 is provided on one side near the center of the yoke 1 between adjacent teeth 21, 22, or as shown in FIG. 8 (c). In addition, a plurality of insulating portions 163 a to 163 d are provided on both sides of the yoke 1 between the adjacent teeth 21 and 22. Thereby, the eddy current EC2 generated in the yoke 1 between the adjacent teeth 21 and 22 can be reduced.

なお、図8(a)〜図8(c)において、絶縁部161(162,163a〜163d)の幅W3は、例えば、隣接するティース21,22間のヨーク1の幅W2の約1/3〜1/4程度の幅であれば、渦電流EC2を十分に低減することができる。   8A to 8C, the width W3 of the insulating portion 161 (162, 163a to 163d) is, for example, about 1/3 of the width W2 of the yoke 1 between the adjacent teeth 21 and 22. If the width is about ¼, the eddy current EC2 can be sufficiently reduced.

また、図9に示されるように、隣接するティース21および22の間のヨーク1に設ける絶縁部16の平面形状(図7におけるCCの方向から見た形状)は、例えば、ヨーク1とティース2との接続線4と平行な辺を有する絶縁部16aとされるが、他の形状(例えば、絶縁部16b)としてもよい。いずれにしろ、隣接するティース21および22の間のヨーク1に生じる渦電流の経路を妨げる形状であればよい。なお、絶縁部16a(16b,16,161,162,163a〜163d)の厚さ(奥行き)W5は、例えば、ヨーク1の幅(厚さ)W4の約1/3〜1/4程度の厚さであれば、渦電流EC2を十分に低減することができる。   As shown in FIG. 9, the planar shape of the insulating portion 16 provided in the yoke 1 between adjacent teeth 21 and 22 (the shape seen from the direction of CC in FIG. 7) is, for example, the yoke 1 and the teeth 2. Although the insulating portion 16a has a side parallel to the connection line 4, the other shape (for example, the insulating portion 16b) may be used. In any case, any shape that prevents the path of eddy current generated in the yoke 1 between the adjacent teeth 21 and 22 may be used. The thickness (depth) W5 of the insulating portion 16a (16b, 16, 161, 162, 163a to 163d) is, for example, about 1/3 to 1/4 of the width (thickness) W4 of the yoke 1. If so, the eddy current EC2 can be sufficiently reduced.

図12に示したティースとヨークとの接合部分を絶縁したケース(2)と、導電したケース(3)とを比較すると、絶縁したケース(2)の方が、渦電流の発生が少ないことが分かる。このため、励磁器(同期機)の損失を低減させるためには、ティースとヨークとの接合部分を絶縁することも効果的であると考えられる。   When the case (2) in which the joint portion between the tooth and the yoke shown in FIG. 12 is insulated is compared with the conductive case (3), the insulated case (2) generates less eddy current. I understand. For this reason, in order to reduce the loss of the exciter (synchronous machine), it is considered effective to insulate the joint between the tooth and the yoke.

また、本発明の励磁機(ステータ)を、同期機(電動機や発電機等)に適用することによって、損失が少なく高効率の同期機を提供することが可能になる。   Further, by applying the exciter (stator) of the present invention to a synchronous machine (such as an electric motor or a generator), it is possible to provide a highly efficient synchronous machine with little loss.

上述した各実施の形態では、本発明に係る励磁機を回転型の同期機(回転モータ)のステータとして説明したが、本発明の励磁機は、このようなモータのステータとして適用されるだけでなく、直線型の同期機(例えば、リニアモータ)のステータとしても適用することができる。直線型の同期機の場合には、上記の説明での回転方向を同期機の磁界移動方向と読み換え、また、回転軸方向を磁界移動方向およびヨークとティースの接続方向に直交する方向と読み換えれば、上記の説明をそのまま適用することができる。   In each of the embodiments described above, the exciter according to the present invention has been described as a stator of a rotary type synchronous machine (rotary motor). However, the exciter of the present invention is only applied as a stator of such a motor. However, the present invention can also be applied as a stator of a linear synchronous machine (for example, a linear motor). In the case of a linear type synchronous machine, the rotation direction in the above description is read as the magnetic field movement direction of the synchronous machine, and the rotation axis direction is read as the direction perpendicular to the magnetic field movement direction and the connection direction of the yoke and the teeth. In other words, the above description can be applied as it is.

さらに、ヨーク1およびティース2を構成する積層された電磁鋼板は、方向性電磁鋼板に限定されるものではなく、無方向性電磁鋼板の場合でも、渦電流の低減の効果が得られる。   Furthermore, the laminated electrical steel sheets constituting the yoke 1 and the teeth 2 are not limited to directional electrical steel sheets, and an effect of reducing eddy current can be obtained even in the case of non-oriented electrical steel sheets.

本発明は、異なる方向に積層した電磁鋼板で構成されるヨークおよびティースを備える様々な励磁機および該励磁機を用いた同期機に適用することができる。   The present invention can be applied to various exciters including yokes and teeth composed of electromagnetic steel plates laminated in different directions, and a synchronous machine using the exciter.

従来の同期機の一例を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing an example of a conventional synchronous machine. 従来の同期機の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the conventional synchronous machine. 従来の同期機の他の例における励磁機(ステータ)の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of exciter (stator) in the other example of the conventional synchronous machine. 図3に示すステータを拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows the stator shown in FIG. 本発明に係る励磁機(ステータ)の一実施例の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of one Example of the exciter (stator) which concerns on this invention. 図5に示すステータにおける絶縁部の形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shape of the insulation part in the stator shown in FIG. 本発明に係るステータの他の実施例の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of other Example of the stator which concerns on this invention. 図7に示すステータにおける絶縁部の形状を説明するための図(その1)である。FIG. 8 is a diagram (No. 1) for describing a shape of an insulating portion in the stator illustrated in FIG. 7. 図7に示すステータにおける絶縁部の形状を説明するための図(その2)である。FIG. 8 is a view (No. 2) for explaining the shape of an insulating portion in the stator shown in FIG. 7. 回転磁界を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a rotating magnetic field. 有限要素法による電磁場解析を行ったモデルの図である。It is the figure of the model which performed the electromagnetic field analysis by the finite element method. 有限要素法の電磁場解析による各条件における渦電流ベクトル分布および損失(鉄損+渦電流)の比を示す図である。It is a figure which shows the ratio of the eddy current vector distribution and loss (iron loss + eddy current) in each condition by the electromagnetic field analysis of a finite element method. 有限要素法の電磁場解析による半分の厚みの渦電流ベクトル分布(ヨークの外側部分:ωt=315度)を示す図である。It is a figure which shows the eddy current vector distribution (the outer part of a yoke: (omega) t = 315 degree | times) of the half thickness by the electromagnetic field analysis of a finite element method.

符号の説明Explanation of symbols

1 ヨーク
2 ティース
3 ヨークとヨークとの境界線
4,40 ヨークとティースとの境界線
5 電磁コイル
6,60,61,62;16,16a,16b,161,162,163a〜163d 絶縁部
7 励磁機(ステータ)
8 ロータ
9 永久磁石
10 ヨーク(電磁場解析モデル)
20 ティース(電磁場解析モデル)
80 ロータに相当する部分(電磁場解析モデル)
EC1〜EC2 渦電流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Yoke 2 Teeth 3 Boundary line between yoke and yoke 4,40 Boundary line between yoke and tooth 5 Electromagnetic coil 6, 60, 61, 62; 16, 16a, 16b, 161, 162, 163a to 163d Insulating portion 7 Excitation Machine (stator)
8 Rotor 9 Permanent magnet 10 Yoke (electromagnetic field analysis model)
20 teeth (electromagnetic field analysis model)
80 Parts corresponding to the rotor (electromagnetic field analysis model)
EC1-EC2 Eddy current

Claims (7)

分割されたヨークおよびティースを備え、前記ヨークを構成する積層された方向性電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の径方向であり、且つ、前記ティースを構成する積層された方向性電磁鋼板の各鋼板面の法線方向は、励磁機の回転軸方向である回転型の励磁機であって、
前記ヨークと前記ティースとの接合部近傍に絶縁部を設けて、前記ヨークまたは前記ティースに生じる渦電流を低減するようになっており、
前記絶縁部は、第1のティースと該第1のティースに隣接する第2のティースとの間のヨークの内周部において、該第1のティースとの接合部近傍に設けられた第1絶縁部を含み、該ヨークに生じる渦電流を低減することを特徴とする励磁機。
The normal direction of each steel sheet surface of the laminated grain-oriented electrical steel sheets constituting the yoke, including the divided yoke and teeth, is the radial direction of the exciter, and the laminated directions constituting the teeth The normal direction of each steel sheet surface of the electrical steel sheet is a rotary exciter that is the rotation axis direction of the exciter,
An insulating part is provided in the vicinity of the joint between the yoke and the tooth to reduce eddy current generated in the yoke or the tooth ,
The insulating portion is a first insulating portion provided in the vicinity of a joint portion between the first tooth and an inner peripheral portion of the yoke between the first tooth and the second tooth adjacent to the first tooth. An exciter comprising a portion and reducing eddy current generated in the yoke .
請求項1に記載の励磁機において、
前記ティースは、前記ヨークの外周部を残して嵌合され、前記絶縁部は、さらに、該ティース先端部近傍の該ヨークの外周部に設けられた第2絶縁部を含み、当該ヨークの外周部における該ティース先端部に生じる渦電流を低減することを特徴とする励磁機。
In the exciter according to claim 1,
The teeth are fitted so as to leave the outer peripheral portion of the yoke, and the insulating portion further includes a second insulating portion provided on the outer peripheral portion of the yoke in the vicinity of the tip end portion of the teeth , and the outer peripheral portion of the yoke An exciter characterized by reducing eddy current generated at the tip of the tooth.
請求項2に記載の励磁機において、
前記第2絶縁部は、前記ヨークを構成する電磁鋼板の幅方向の少なくとも一方側に設けられ、且つ、該電磁鋼板の幅の1/3〜1/4の幅を有していることを特徴とする励磁機。
In the exciter according to claim 2,
The second insulating portion is provided on at least one side in the width direction of the electromagnetic steel sheet constituting the yoke, and has a width of 1/3 to 1/4 of the width of the electromagnetic steel sheet. Exciter.
請求項に記載の励磁機において、
前記第1絶縁部は、前記第1および第2のティース間のヨークの少なくとも一方側に設けられ、且つ、該第1および第2のティース間のヨークの幅の1/3〜1/4の幅を有していることを特徴とする励磁機。
In the exciter according to claim 1 ,
The first insulating portion is provided on at least one side of the yoke between the first and second teeth, and is 1/3 to 1/4 of the width of the yoke between the first and second teeth. An exciter characterized by having a width.
請求項に記載の励磁機において、
前記第1絶縁部は、前記第1および第2のティース間のヨークの両方側に複数設けられることを特徴とする励磁機。
In the exciter according to claim 4 ,
The exciter according to claim 1, wherein a plurality of the first insulating portions are provided on both sides of the yoke between the first and second teeth.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の励磁機において、
前記絶縁部は、さらに、前記ヨークと前記ティースとの接合部に設けられた第3絶縁部を含み、前記ヨークまたは前記ティースに生じる渦電流を低減することを特徴とする励磁機。
In the exciter according to any one of claims 1 to 5 ,
The exciter is characterized in that the insulating part further includes a third insulating part provided at a joint part between the yoke and the tooth, and reduces an eddy current generated in the yoke or the tooth.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の励磁機を備えることを特徴とする同期機。 A synchronous machine comprising the exciter according to any one of claims 1 to 6 .
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JPH099532A (en) * 1995-06-16 1997-01-10 Hitachi Ltd Motor
JP2000188835A (en) * 1998-12-22 2000-07-04 Toshiba Corp Motor and manufacturing method therefor
SE518110C2 (en) * 1999-12-23 2002-08-27 Hoeganaes Ab Stator and rotor for an electric machine
JP2003235185A (en) * 2002-02-05 2003-08-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Divided stator structure of rotating electric machine
JP2004236495A (en) * 2003-01-10 2004-08-19 Nippon Steel Corp Exciter and synchronizer using it

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