JP5562307B2 - かご形回転子および回転電機 - Google Patents
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Description
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のかご形回転子において、エンドリングの材質は、ジュラルミンの導電率よりも高く、アルミニウム成分比が99.00%以上のアルミニウム合金の導電率よりも低い導電率を有するアルミニウム合金であることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載のかご形回転子において、エンドリングの材質は、Al−Mg−Si系合金であることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のかご形回転子において、エンドリングの材質は、JIS A6063−T5、A6063−T6,A6101−T6およびA6151−T6のいずれかであることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のかご形回転子と、かご形回転子の外周側に隙間をあけて設けられた固定子とを備えたことを特徴とする回転電機である。
[回転電機全体]
本発明による回転電機は、回転電機のみによって走行する純粋な電気自動車や、エンジンと回転電機の双方によって駆動されるハイブリッド自動車に適用できる。以下ではハイブリッド自動車を例に説明する。
図2に示すように、電力変換装置600には、第1の回転電機200のための第1のインバータ装置と、第2の回転電機202のための第2のインバータ装置とが設けられている。第1のインバータ装置は、パワーモジュール610と、パワーモジュール610の各パワー半導体素子21のスイッチング動作を制御する第1の駆動回路652と、回転電機200の電流を検知する電流センサ660とを備えている。駆動回路652は駆動回路基板650に設けられている。
なお、図2では、各相の各上下アームのIGBTを1つしか図示していないが、制御する電流容量が大きいので、実際には複数のIGBTが電気的に並列に接続されて構成されている。
図3に示すように、回転電機200はハウジング212と、ハウジング212の内部に保持された固定子230とを有し、固定子230は固定子鉄心232と固定子巻線238とを備えている。固定子鉄心232の内側には、回転子250が隙間222を介して回転可能に保持されている。換言すれば、回転子250の外周側に隙間222をあけて固定子鉄心232が配設されている。回転子250は、回転子鉄心252と、導体バー254と、エンドリング226とを備えており、回転子鉄心252は円柱状のシャフト(回転軸体)218に固定されている。
図3に示すように、固定子230は、円筒状の固定子鉄心232と、この固定子鉄心232に挿着される固定子巻線238とを備えている。固定子鉄心232は、円環形状の電磁鋼板を複数枚積層して形成されている。固定子鉄心232を構成する電磁鋼板は厚さ0.05〜1.0mm程度であって、打ち抜き加工またはエッチング加工により成形される。
図4および図5は、本実施の形態に係る回転子250の外観斜視図および分解斜視図である。図6は、本実施の形態に係る回転子250のエンドリング226を示す部分拡大平面模式図である。なお、シャフト218は省略している。図4および図5に示すように、本実施の形態に係る回転子250は、回転子鉄心252に多数の導体バー254と一対のエンドリング226とを組み付けて、回転子250の軸方向両端部においてエンドリング226と導体バー254とが溶接により接合されている組立式のかご形回転子である。
回転子鉄心252は円環形状の電磁鋼板を複数枚積層して形成されている。回転子鉄心252を構成する電磁鋼板は厚さ0.05〜1.0mm程度であって、打ち抜き加工またはエッチング加工により成形される。回転子鉄心252には、軸方向に平行な複数のティース252aとスロット252bがそれぞれ周方向に等間隔となるように形成されている。
導体バー254は、回転子250の軸方向に延在する長尺平板状部材である。導体バー254は、回転子鉄心252のスロット252bの形状とほぼ同じ外形形状を有し、スロット252b内に収容される。導体バー254は、回転子250の回転中心軸方向と直交する面内における断面形状が回転子250の外周側から中心側に向かって徐々に厚さが薄くなる先細り形状とされ、回転子中心軸側の形状が円弧に形成されている。
エンドリング226の嵌合部227の形状について、図6を参照して詳しく説明する。嵌合部227は、導体バー254とほぼ同じ断面形状とされており、導体バー254を保持する保持部229と、保持部229から回転子250の中心側に向かって延設される空隙部228とを有している。
図7は、導体バー254およびエンドリング226に用いられる各材質の物性を示す表である。本実施の形態では、導体バー254の材質に純アルミニウムを採用し、エンドリング226の材質にAl−Mg−Si系合金を採用した。純アルミニウムとは、アルミニウムの成分比が99.00%以上のアルミニウム合金を指す。
(1)導体バー254の材質に純アルミニウムであるJIS A1050,A1060およびA1070のいずれかを採用し、エンドリング226の材質にAl−Mg−Si系合金であるJIS A6101−T6,A6151−T6,A6063−T5およびA6063−T6のいずれかを採用した。純アルミニウムに比べて、Al−Mg−Si系合金は耐力が高いため、回転子250を高速で回転させたときの遠心力に起因するエンドリング226の変形量を抑えることができる。
(1)上記実施の形態では、導体バー254の材質をJIS A1050,A1060,A1070のいずれかとする場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。導体バー254の材質は、JIS A1050,A1060,A1070とは異なる純アルミニウム、たとえばJIS A1100としてもよい。
Claims (5)
- 軸方向に延在するスロットが周方向に複数形成された回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の各スロット内に収容され、両端部が前記回転子鉄心の軸方向端面から突出される複数の導体バーと、
前記回転子鉄心の両端に配置され、前記回転子鉄心の軸方向端面から突出した導体バーのそれぞれの両端部が嵌合される複数の嵌合部をそれぞれが有する一対のエンドリングとを備え、
前記導体バーの材質は、アルミニウム成分比が99.00%以上のアルミニウム合金であり、
前記エンドリングの材質は、前記導体バーの材質に比べて耐力が高いアルミニウム合金であり、
前記導体バーは、前記軸方向と直交する面内の断面形状のうち回転子中心軸側の形状が円弧に形成され、
前記軸方向と直交する面内において、前記導体バーが嵌合された前記嵌合部の回転子中心軸側には空隙が設けられ、この空隙のうち前記回転子中心軸側には曲線部が形成され、
前記空隙の曲線部は、前記導体バーの前記回転子中心軸側の円弧の半径よりも大きい半径を有する円弧を含むことを特徴とするかご形回転子。 - 請求項1に記載のかご形回転子において、
前記エンドリングの材質は、ジュラルミンの導電率よりも高く、アルミニウム成分比が99.00%以上のアルミニウム合金の導電率よりも低い導電率を有するアルミニウム合金であることを特徴とするかご形回転子。 - 請求項1または2に記載のかご形回転子において、
前記エンドリングの材質は、Al−Mg−Si系合金であることを特徴とするかご形回転子。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のかご形回転子において、
前記エンドリングの材質は、JIS A6063−T5、A6063−T6,A6101−T6およびA6151−T6のいずれかであることを特徴とするかご形回転子。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載のかご形回転子と、
前記かご形回転子の外周側に隙間をあけて設けられた固定子とを備えたことを特徴とする回転電機。
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