JP5798456B2 - Rotor for rotating electrical machines - Google Patents

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Description

本発明は、シャフトと、シャフトの外側に設けられる複数のロータコア要素であって、複数のロータコア要素が環状に配置されることでシャフトに結合されたロータコアを形成する複数のロータコア要素と、各ロータコア要素に巻回される複数のコイルとを備える回転電機用ロータに関する。 The present invention relates to a shaft, a plurality of rotor core elements provided on the outside of the shaft, and a plurality of rotor core elements forming a rotor core coupled to the shaft by arranging the plurality of rotor core elements in an annular shape, and each rotor core It relates to a rotary electric machine rotor and a plurality of coils that are wound around the element.

特許文献1に記載されたモータは、ステータの径方向内側に配置されるロータを備え、ステータは、ステータコアの複数のティースに集中巻きで巻回された複数のステータコイルを含む。ロータは、ロータコアの径方向に突出する複数の突極に巻回された複数のロータコイルを含んで構成される。ステータは、ステータコイルに3相の交流電流を流すことで回転磁界を生成し、ステータのティースに形成された高調波成分を含む磁界がロータコイルに鎖交すると、ロータコイルに磁束変動が生じる。ロータコイルは、ロータの突極に、ステータとのギャップ近傍に配置されるロータコイルと、ロータコイルと別体であり、ロータコイルよりステータから遠くに配置される別のロータコイルとを含む。   The motor described in Patent Literature 1 includes a rotor disposed on the radially inner side of the stator, and the stator includes a plurality of stator coils wound around the plurality of teeth of the stator core by concentrated winding. The rotor includes a plurality of rotor coils wound around a plurality of salient poles protruding in the radial direction of the rotor core. The stator generates a rotating magnetic field by causing a three-phase alternating current to flow through the stator coil. When a magnetic field including harmonic components formed in the stator teeth is linked to the rotor coil, magnetic flux fluctuations are generated in the rotor coil. The rotor coil includes, on the salient pole of the rotor, a rotor coil disposed in the vicinity of the gap with the stator, and another rotor coil that is separate from the rotor coil and disposed farther from the stator than the rotor coil.

隣り合う突極に巻回されているロータコイルであって、ステータから遠くに配置されるロータコイル同士は互いに直列に接続され、主に誘起電流に伴って磁界を形成する作用をもたらす。また、ステータの近くに配置されるロータコイルは、主に誘起電流を励起する作用をもたらす。主に磁界を形成するロータコイルは、主に誘起電流を励起するロータコイルと、主に誘起電流を励起する別のロータコイルとに共通に接続される。主に誘起電流を励起するロータコイルには、半波整流回路を用いて整流されたロータ電流が誘導されている。   Rotor coils wound around adjacent salient poles, and rotor coils arranged far from the stator are connected in series with each other, and mainly have an effect of forming a magnetic field with an induced current. In addition, the rotor coil disposed near the stator mainly has an effect of exciting the induced current. A rotor coil that mainly forms a magnetic field is commonly connected to a rotor coil that mainly excites an induced current and another rotor coil that mainly excites an induced current. A rotor current rectified using a half-wave rectifier circuit is induced in a rotor coil that mainly excites an induced current.

また、特許文献2には、円筒形状のロータコアと、ロータコアの外周面から径方向に突出する複数のティースとを有するロータが記載されており、ティースの周囲にロータコイルが巻装されている。ロータコアの外周面で隣り合うロータコイルの間部分に、ロータコアの外周面から突出する突起部が形成されている。ティース部の先端部の周方向側面に形成された溝と、突起部の周方向側面に形成された溝とに、ロータコイルの外側に沿って伸びる保持部材の両端が挿入配置されている。保持部材は、ティースと突起部との間からロータコイルが径方向外側に抜け出ることを規制している。   Patent Document 2 describes a rotor having a cylindrical rotor core and a plurality of teeth projecting radially from the outer peripheral surface of the rotor core, and a rotor coil is wound around the teeth. Protrusions protruding from the outer peripheral surface of the rotor core are formed in a portion between adjacent rotor coils on the outer peripheral surface of the rotor core. Both ends of the holding member extending along the outside of the rotor coil are inserted and disposed in the groove formed on the circumferential side surface of the tip portion of the tooth portion and the groove formed on the circumferential side surface of the projection portion. The holding member restricts the rotor coil from coming out radially outward from between the tooth and the protrusion.

また、特許文献3に記載された回転電機用ロータは、それぞれ複数ずつの第1ティースと第2ティースとを1つずつ周方向に交互に配置することで構成される鉄心素板を有する。第1ティースは、根元部の周方向両側に設けられ、径方向内側に突出した係合凸部を有し、第2ティースは、根元部の周方向両側に設けられ、径方向内側に窪んだ係合凹部を有し、隣り合うティース同士で係合凸部と係合凹部とを係合させることで、各ティースの径方向の移動を規制している。   Moreover, the rotor for rotating electrical machines described in Patent Document 3 includes an iron core plate configured by alternately arranging a plurality of first teeth and second teeth one by one in the circumferential direction. The first teeth are provided on both sides in the circumferential direction of the root portion and have engaging convex portions protruding radially inward, and the second teeth are provided on both sides in the circumferential direction of the root portion and recessed inward in the radial direction. It has an engagement concave part, and the movement of each tooth in the radial direction is regulated by engaging the engagement convex part and the engagement concave part between adjacent teeth.

また、特許文献4に記載された回転電機用ロータは、シャフトと、中心部に形成され、このシャフトと嵌合する貫通孔と、外周部に軸長方向に形成されている複数の係止溝とを有するセンタコアと、軸長方向に積層された複数の磁性鋼板からなり、センタコアの係止溝に嵌合するダブテール部を有する複数のポールコアと、各ポールコアに巻装されている複数のロータコイルとを備えている。   In addition, the rotor for a rotating electrical machine described in Patent Document 4 includes a shaft, a through hole that is formed in the center portion and fits with the shaft, and a plurality of locking grooves that are formed in the axial length direction on the outer peripheral portion. A center core having a plurality of magnetic steel plates stacked in the axial direction, a plurality of pole cores having a dovetail portion that fits into a locking groove of the center core, and a plurality of rotor coils wound around each pole core And.

特開2010−279165号公報JP 2010-279165 A 特開2008−178211号公報JP 2008-178211 A 特開2003−134708号公報JP 2003-134708 A 特開平11−18337号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-18337

特許文献1に記載されたモータでは、ロータコアが単一の部材により形成されているので、隣り合う突極同士の間のスロット内でのロータコイルの占積率を高めつつ、ロータコイルの脱落を有効に阻止する面からはまだ改良の余地がある。   In the motor described in Patent Document 1, since the rotor core is formed of a single member, the rotor coil can be removed while increasing the space factor of the rotor coil in the slot between adjacent salient poles. There is still room for improvement in terms of effective prevention.

これに対して、特許文献2に記載されたロータでは、ロータコアの突起部と、保持部材とによりロータコイルを保持しているが、ロータコアのみでロータコイルを保持する構造ではなく、ロータコイル外側に沿って周方向に伸びる保持部材と、ロータコアの径方向に伸びる突起部とが必要になる。   On the other hand, in the rotor described in Patent Document 2, the rotor coil is held by the protruding portion of the rotor core and the holding member, but the rotor coil is not held only by the rotor core, but on the outside of the rotor coil. A holding member extending in the circumferential direction along the protrusion and a protrusion extending in the radial direction of the rotor core are required.

一方、特許文献3に記載されたロータのように、周方向複数個所に配置された複数のロータコア要素に対応する複数のティースにより、鉄心素板のようなロータコアを形成することも考えられる。ただし、特許文献3のロータでは、隣り合うティース同士で係合凸部と係合凹部とを係合させることで、複数のティースを連結する必要があるため、ロータの径方向寸法が大きくなる要因となる。   On the other hand, it is also conceivable to form a rotor core such as an iron core plate by a plurality of teeth corresponding to a plurality of rotor core elements arranged at a plurality of locations in the circumferential direction, as in the rotor described in Patent Document 3. However, in the rotor of Patent Document 3, since it is necessary to connect a plurality of teeth by engaging the engaging convex portion and the engaging concave portion between adjacent teeth, a factor that increases the radial dimension of the rotor. It becomes.

また、特許文献4に記載されたロータでは、ステータで発生した磁束が、ロータコア要素に対応する1つのポールコアから、別のロータコア要素に対応する別のポールコアに流れる場合に、1つのポールコアからエアギャップを介してシャフトに磁束が流れる。また、シャフトから別のエアギャップを介して別のポールコアに磁束が流れる。このため、ポールコアとシャフトとの間で磁束が2度エアギャップを通過し、ポールコア及びシャフトの材料の違い等に基づく磁束変化によって大きな渦電流が流れ、磁気抵抗が増大し、回転電機の性能が低下する可能性がある。   In the rotor described in Patent Document 4, when the magnetic flux generated in the stator flows from one pole core corresponding to the rotor core element to another pole core corresponding to another rotor core element, the air gap from one pole core. Magnetic flux flows through the shaft via Further, magnetic flux flows from the shaft to another pole core through another air gap. For this reason, the magnetic flux passes through the air gap twice between the pole core and the shaft, a large eddy current flows due to the magnetic flux change based on the difference in the material of the pole core and the shaft, the magnetic resistance increases, and the performance of the rotating electrical machine increases. May be reduced.

本発明の目的は、回転電機用ロータにおいて、周方向複数個所に配置された複数のロータコア要素を含む構成で、ステータで発生した磁束が通過する磁気経路での磁気抵抗を減少させ、回転電機の性能向上を図ることである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine rotor that includes a plurality of rotor core elements arranged at a plurality of locations in the circumferential direction, reduces the magnetic resistance in the magnetic path through which the magnetic flux generated by the stator passes, It is to improve performance.

本発明に係る回転電機用ロータは、外周面に設けられた複数の凸部を含むシャフトと、前記複数の凸部の一部の前記凸部がそれぞれ軸方向に嵌合される凹部を含む複数のロータコア要素であって、前記複数のロータコア要素が前記シャフトの外側の周方向複数個所に配置されることで前記シャフトに結合されたロータコアを形成する前記複数のロータコア要素と、前記各ロータコア要素に巻回される複数のコイルとを備え、周方向に隣り合う前記ロータコア要素同士は、前記シャフトに対する結合側に設けられるロータ側根元部で周方向に接しており、前記凸部の周方向の幅が最大となる最大幅部分よりも径方向内側であって、周方向に隣り合うロータコア要素同士の間にガタ減少ピンが配置されていることを特徴とする回転電機用ロータである。 A rotor for a rotating electrical machine according to the present invention includes a shaft including a plurality of convex portions provided on an outer peripheral surface, and a plurality of concave portions into which a part of the convex portions of the plurality of convex portions are respectively fitted in the axial direction. Each of the plurality of rotor core elements forming a rotor core coupled to the shaft by disposing the plurality of rotor core elements at a plurality of circumferential positions outside the shaft; and and a plurality of coils to be wound, the said rotor core element are adjacent to each other in the circumferential direction, wherein in contact circumferentially rotor side root portion provided on the coupling side against the shaft, the width in the circumferential direction of the convex portion there a radially inward of the maximum width portion becomes maximum, a rotary electric machine rotor, wherein the backlash reduction pin is arranged between the rotor core elements are adjacent to each other in the circumferential direction That.

また、本発明に係る回転電機用ロータは、外周面に設けられた複数の凸部を含むシャフトと、前記複数の凸部の一部の前記凸部がそれぞれ軸方向に嵌合される凹部を含む複数のロータコア要素であって、前記複数のロータコア要素が前記シャフトの外側の周方向複数個所に配置されることで前記シャフトに結合されたロータコアを形成する前記複数のロータコア要素と、前記各ロータコア要素に巻回される複数のコイルとを備え、周方向に隣り合う前記ロータコア要素同士は、前記シャフトに対する結合側に設けられるロータ側根元部で周方向に接しており、前記各ロータコア要素は、周方向両側面から突出する補助突出部を有し、隣り合う複数の前記ロータコア要素の前記補助突出部は先端部で互いに連結されており、前記各ロータコア要素の周囲に、前記各補助突出部の径方向内側に配置されるように、前記複数のコイルの少なくとも一部のコイルが巻回されていることを特徴とする回転電機用ロータである。 Moreover, the rotor for a rotating electrical machine according to the present invention includes a shaft including a plurality of convex portions provided on an outer peripheral surface, and a concave portion in which the convex portions of the plurality of convex portions are respectively fitted in the axial direction. A plurality of rotor core elements including the plurality of rotor core elements, wherein the plurality of rotor core elements are arranged at a plurality of locations in a circumferential direction outside the shaft to form a rotor core coupled to the shaft; A plurality of coils wound around the element, and the rotor core elements adjacent in the circumferential direction are in contact with each other in the circumferential direction at a rotor side root portion provided on the coupling side with respect to the shaft ; Each of the plurality of adjacent rotor core elements is connected to each other at a distal end portion, and each of the rotor core elements is connected to each other. Around, said to be disposed radially inside the respective auxiliary protruding portion, at least a portion of the coil of said plurality of coils is a rotary electric machine rotor, characterized in that it is wound.

また、本発明に係る回転電機用ロータにおいて、好ましくは、前記複数のコイルは、前記各ロータコア要素の周囲に、前記各補助突出部の径方向内側に配置されるように巻回される内側コイルと、前記各ロータコア要素の周囲に、前記各補助突出部の径方向外側に配置されるように巻回される外側コイルとを含む。 Further, in the rotating electric machine rotor according to the present invention, preferably, the plurality of coils, said around each rotor core element, the inner coil which is wound so as to be positioned radially inwardly of the respective auxiliary protruding portion If the around each rotor core element, and an outer coil which is wound so as to be disposed radially outwardly of the respective auxiliary protruding portion.

また、本発明に係る回転電機用ロータにおいて、好ましくは、前記各補助突出部は、前記各ロータコア要素との接続側である根元側から先端に向かうにしたがって径方向外側になるように周方向に対し傾斜している。   Moreover, in the rotor for a rotating electrical machine according to the present invention, preferably, each of the auxiliary protrusions is arranged in a circumferential direction so as to become radially outward from a root side that is a connection side to each of the rotor core elements toward the tip. It is slanted.

また、本発明に係る回転電機用ロータにおいて、好ましくは、前記各補助突出部の少なくとも一部の補助突出部は、磁性材により形成されている。   In the rotor for a rotating electrical machine according to the present invention, preferably, at least a part of the auxiliary protrusions of the auxiliary protrusions is formed of a magnetic material.

本発明の回転電機用ロータによれば、周方向複数個所に配置された複数のロータコア要素を含む構成で、ステータで発生した磁束の多くが通過する磁気経路がシャフトを通過しないので、磁気経路での磁気抵抗を減少させることができ、回転電機の性能向上を図れる。   According to the rotor for a rotating electrical machine of the present invention, in a configuration including a plurality of rotor core elements arranged at a plurality of locations in the circumferential direction, a magnetic path through which much of the magnetic flux generated in the stator passes does not pass through the shaft. The magnetic resistance can be reduced, and the performance of the rotating electrical machine can be improved.

本発明の第1の実施形態に係る回転電機用ロータを含む回転電機の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of rotary electric machine containing the rotor for rotary electric machines which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態のロータを含む回転電機において、ロータ及びステータの周方向一部を示す概略断面図である。In the rotary electric machine including the rotor according to the first embodiment, FIG. 第1の実施形態のロータを含む回転電機において、ロータコイルに流れる誘導電流により生成される磁束がロータ中に流れる様子を示す模式図である。In the rotary electric machine containing the rotor of 1st Embodiment, it is a schematic diagram which shows a mode that the magnetic flux produced | generated by the induced current which flows into a rotor coil flows in a rotor. ロータコイルにダイオードを接続して示す、図3に対応する図である。FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 3 and showing a rotor coil connected with a diode. 第1の実施形態において、ロータの周方向に隣り合う2つの突極に巻装した複数のコイルの接続回路の等価回路を示す図である。In 1st Embodiment, it is a figure which shows the equivalent circuit of the connection circuit of the some coil wound around two salient poles adjacent to the circumferential direction of a rotor. ロータコイルに接続するダイオードの数を少なくした別例を示す、図5に対応する図である。FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 5 and showing another example in which the number of diodes connected to the rotor coil is reduced. 図1のロータにおけるA−A断面図である。It is AA sectional drawing in the rotor of FIG. 図7のB部拡大図である。It is the B section enlarged view of FIG. 一部を省略して図7の矢印C方向に見た拡大図である。It is the enlarged view which abbreviate | omitted one part and was seen in the arrow C direction of FIG. ロータコアにおいて、図9の矢印D位置に配置された複数の金属板の周方向一部を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a part in the circumferential direction of a plurality of metal plates arranged at the position of arrow D in FIG. 9 in the rotor core. ロータコアにおいて、図9の矢印E位置に配置された複数の金属板の周方向一部を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a part in the circumferential direction of a plurality of metal plates arranged at the position of arrow E in FIG. 9 in the rotor core. ロータコアにおいて、図9の矢印F位置に配置された複数の金属板の周方向一部を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a part in the circumferential direction of a plurality of metal plates arranged at the position of arrow F in FIG. 9 in the rotor core. 第1の実施形態のロータにおいて、磁束の流れを示す、図8のG部拡大対応図である。FIG. 9 is an enlarged view corresponding to a part G in FIG. 8 illustrating a flow of magnetic flux in the rotor according to the first embodiment. 比較例のロータにおいて、磁束の流れを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the flow of magnetic flux in the rotor of a comparative example. ロータの回転時に作用する圧縮応力の分布を、ロータの周方向一部で示す図である。It is a figure which shows distribution of the compressive stress which acts at the time of rotation of a rotor in the circumferential direction part of a rotor. ステータからロータ中に磁束を流す場合において、図13に対応するロータの磁束密度コンター(等高線表示)を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux density contour (contour line display) of the rotor corresponding to FIG. 13, when flowing a magnetic flux in a rotor from a stator. ステータからロータ中に磁束を流す場合のロータの周方向一部の磁束流れの解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the one part circumferential direction magnetic flux flow of a rotor in the case of flowing magnetic flux in a rotor from a stator. 本発明の第2の実施形態のロータを構成するロータコアを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotor core which comprises the rotor of the 2nd Embodiment of this invention. 図18のロータコアの軸方向一部を構成する複数の第1金属板を示す図である。It is a figure which shows the some 1st metal plate which comprises a part of axial direction of the rotor core of FIG. 図18のロータコアの軸方向一部を構成する複数の第2金属板を示す図である。It is a figure which shows the some 2nd metal plate which comprises a part of axial direction of the rotor core of FIG. 図18のロータコアの軸方向一部を構成する複数の第3金属板を示す図である。It is a figure which shows the some 3rd metal plate which comprises a part of axial direction of the rotor core of FIG.

[第1の実施形態]
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図1〜13、15は、本発明の第1の実施形態を示す図である。図1は、本実施形態に係る回転電機用ロータを含む回転電機の一部を示す概略断面図である。図1に示すように、回転電機10は、電動機または発電機として機能するものであり、図示しないケーシングに固定されたステータ12と、ステータ12と所定の空隙をあけて径方向内側に対向配置され、ステータ12に対し回転可能な回転電機用ロータ(以下、単に「ロータ」という。)14とを備える。なお、「径方向」とは、ロータ14の回転中心軸に対し直交する放射方向をいう(本明細書全体及び特許請求の範囲で、特に断らない限り「径方向」の意味は同じである。)。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 13 and 15 are views showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a part of a rotating electrical machine including the rotor for a rotating electrical machine according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 10 functions as an electric motor or a generator, and is arranged to face a stator 12 fixed to a casing (not shown) and radially inward with a predetermined gap from the stator 12. And a rotating electrical machine rotor (hereinafter simply referred to as “rotor”) 14 that is rotatable with respect to the stator 12. The “radial direction” refers to a radial direction orthogonal to the rotation center axis of the rotor 14 (unless otherwise specified, the meaning of “radial direction” is the same throughout the present specification and claims). ).

ステータ12は、磁性材製のステータコア16と、ステータコア16に配設された複数相(例えばU相、V相、W相の3相)のステータコイル20u,20v,20wとを含む。ロータ14は、磁性材製のロータコア24と、ロータコア24の中心部に挿入して嵌合固定されたシャフト25と、ロータコア24の軸方向両側に配置された2つのエンドプレート26a,26bとを含む。また、ロータ14は、ロータコア24に配設された複数のロータコイルである、N極誘導コイル28n、S極誘導コイル28s、N極コモンコイル30n、及びS極コモンコイル30sと、N極誘導コイル28nに接続された第1ダイオード38と、S極誘導コイル28sに接続された第2ダイオード40とを含む。   The stator 12 includes a stator core 16 made of a magnetic material, and stator coils 20u, 20v, and 20w of a plurality of phases (for example, three phases of U phase, V phase, and W phase) disposed on the stator core 16. The rotor 14 includes a rotor core 24 made of a magnetic material, a shaft 25 that is inserted and fixed in the center of the rotor core 24, and two end plates 26 a and 26 b that are disposed on both sides in the axial direction of the rotor core 24. . The rotor 14 is a plurality of rotor coils disposed on the rotor core 24. The N pole induction coil 28n, the S pole induction coil 28s, the N pole common coil 30n, the S pole common coil 30s, and the N pole induction coil A first diode 38 connected to 28n and a second diode 40 connected to the south pole induction coil 28s.

まず、図2〜5を用いて回転電機10の基本構成を説明し、その後、ロータ14の詳細構造を説明する。図2は、本実施形態のロータを含む回転電機において、ロータ及びステータの周方向一部を示す概略断面図である。図3は、本実施形態のロータを含む回転電機において、ロータコイルに流れる誘導電流により生成される磁束がロータ中に流れる様子を示す模式図である。図4は、ロータコイルにダイオードを接続して示す、図3に対応する図である。   First, the basic configuration of the rotating electrical machine 10 will be described using FIGS. 2 to 5, and then the detailed structure of the rotor 14 will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing part of the rotor and the stator in the circumferential direction in the rotating electrical machine including the rotor of the present embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram showing how a magnetic flux generated by an induced current flowing in the rotor coil flows in the rotor in the rotating electrical machine including the rotor of the present embodiment. FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 and showing a diode connected to the rotor coil.

図2に示すように、ステータ12は、ステータコア16を含み、ステータコア16の内周面の周方向複数個所には、径方向内側へ(ロータ14へ向けて)突出する複数のティース18が配置されており、各ティース18間にスロット22が形成されている。ステータコア16は、けい素鋼板等の磁性を有する電磁鋼板のような金属板の積層体等の磁性材料により形成される。複数のティース18は、ロータ14の回転軸である回転中心軸周りの周方向に沿って互いに間隔をおいて配列されている。なお、「周方向」とは、ロータ14の回転中心軸を中心として描かれる円形に沿う方向をいう(本明細書全体及び特許請求の範囲で、特に断らない限り「周方向」の意味は同じである。)。   As shown in FIG. 2, the stator 12 includes a stator core 16, and a plurality of teeth 18 projecting radially inward (toward the rotor 14) are disposed at a plurality of locations in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the stator core 16. Slots 22 are formed between the teeth 18. The stator core 16 is formed of a magnetic material such as a laminate of metal plates such as electromagnetic steel plates having magnetism such as silicon steel plates. The plurality of teeth 18 are arranged at intervals from each other along the circumferential direction around the rotation center axis that is the rotation axis of the rotor 14. The “circumferential direction” means a direction along a circle drawn around the rotation center axis of the rotor 14 (in the whole specification and claims, the meaning of “circumferential direction” is the same unless otherwise specified). .)

各相のステータコイル20u,20v,20wは、スロット22を通ってステータコア16のティース18に短節集中巻で巻装されている。このように、ティース18にステータコイル20u,20v,20wが巻装されることで磁極が構成される。そして、複数相のステータコイル20u,20v,20wに複数相の交流電流を流すことで、周方向に並べられたティース18が磁化し、周方向に回転する回転磁界をステータ12に生成することができる。なお、ステータコイル20u,20v,20wは、このようにステータ12のティース18に巻回する構成に限定するものではなく、例えばティース18から外れたステータコア16の環状部分の周方向複数個所に複数相のステータコイルを巻回するトロイダル巻きとし、ステータ12に回転磁界を生じさせることもできる。 The stator coils 20u, 20v, and 20w of each phase are wound around the teeth 18 of the stator core 16 by concentrated short-winding windings through the slots 22. As described above, the stator coils 20u, 20v, and 20w are wound around the teeth 18 to form magnetic poles. Then, by passing a plurality of phases of alternating current through the plurality of phases of the stator coils 20u, 20v, 20w, the teeth 18 arranged in the circumferential direction are magnetized, and a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction is generated in the stator 12. it can. The stator coils 20u, 20v, and 20w are not limited to the configuration in which the stator coils 20 are wound around the teeth 18 of the stator 12 as described above. It is also possible to generate a rotating magnetic field in the stator 12 by using a toroidal winding for winding the stator coil.

ティース18に形成された回転磁界は、その先端面からロータ14に作用する。図2に示す例では、3相(U相、V相、W相)のステータコイル20u,20v,20wがそれぞれ巻装された3つのティース18により1つの極対が構成されている。   The rotating magnetic field formed on the teeth 18 acts on the rotor 14 from the tip surface. In the example shown in FIG. 2, one pole pair is constituted by three teeth 18 around which three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) stator coils 20u, 20v, 20w are wound.

一方、ロータ14は、磁性材料製のロータコア24と、複数のロータコイルである、N極誘導コイル28n、N極コモンコイル30n、S極誘導コイル28s、及びS極コモンコイル30sとを含む。ロータコア24は、外周面の周方向複数個所に径方向外側に向けて(ステータ12に向けて)突出して設けられた複数の磁極部であり、主突極であり、かつ第2ティースであるN極形成突極32n及びS極形成突極32sを有する。N極形成突極32nとS極形成突極32sとは、ロータコア24の周方向に沿って交互に、かつ、互いに間隔をおいて配置されており、各突極32n、32sがステータ12と対向している。ロータコア24の環状部分であるロータヨーク33及び複数の突極32n、32sは、磁性材製の金属板を複数積層した積層体である複数のロータコア要素を環状に連結することにより、一体に設けられている。これについては、後で詳しく説明する。N極形成突極32nとS極形成突極32sとは、互いに同一の形状及び大きさを有する。   On the other hand, the rotor 14 includes a rotor core 24 made of a magnetic material, and a plurality of rotor coils, an N-pole induction coil 28n, an N-pole common coil 30n, an S-pole induction coil 28s, and an S-pole common coil 30s. The rotor core 24 is a plurality of magnetic pole portions provided so as to protrude radially outward (toward the stator 12) at a plurality of locations in the circumferential direction of the outer peripheral surface, and is a main salient pole and the second tooth N It has a pole forming salient pole 32n and an S pole forming salient pole 32s. The N pole forming salient poles 32n and the S pole forming salient poles 32s are alternately arranged along the circumferential direction of the rotor core 24 and spaced from each other, and the salient poles 32n and 32s face the stator 12. doing. The rotor yoke 33 and the plurality of salient poles 32n and 32s, which are the annular portions of the rotor core 24, are integrally provided by annularly connecting a plurality of rotor core elements that are a laminate of a plurality of magnetic metal plates. Yes. This will be described in detail later. The N pole forming salient pole 32n and the S pole forming salient pole 32s have the same shape and size.

より詳しくは、ロータ14の周方向に関して1つおきのN極形成突極32nのそれぞれに、2つのN極ロータコイルである、N極コモンコイル30nとN極誘導コイル28nとが集中巻きで巻回されている。また、ロータ14において、N極形成突極32nと隣り合う別の突極であり、周方向1つおきのS極形成突極32sのそれぞれに、2つのS極ロータコイルである、S極コモンコイル30sとS極誘導コイル28sとが集中巻きで巻回されている。各コモンコイル30n、30sは内側コイルであり、各誘導コイル28n、28sは外側コイルである。 More specifically, two N-pole rotor coils, that is, an N-pole common coil 30n and an N-pole induction coil 28n, are wound in a concentrated manner on every other N-pole forming salient pole 32n in the circumferential direction of the rotor 14 . They have been times. Moreover, in the rotor 14, it is another salient pole adjacent to the N pole formation salient pole 32n, and each of the S pole formation salient poles 32s of every other circumferential direction is two S pole rotor coils. the coils 30s and S-pole induction coil 28s are wound in concentrated winding. Each common coil 30n, 30s is an inner coil, and each induction coil 28n, 28s is an outer coil.

ロータ14は、周方向に隣り合う突極32n、32sの間に形成されたスロット34(図3)を有する。すなわち、ロータコア24には、複数のスロット34が、ロータ14の回転軸まわりの周方向に互いに間隔をおいて形成されている。また、ロータコア24は、回転軸であるシャフト25(図1)の径方向外側に嵌合固定されている。   The rotor 14 has a slot 34 (FIG. 3) formed between salient poles 32n and 32s adjacent in the circumferential direction. That is, a plurality of slots 34 are formed in the rotor core 24 at intervals in the circumferential direction around the rotation axis of the rotor 14. Further, the rotor core 24 is fitted and fixed to the outside in the radial direction of the shaft 25 (FIG. 1) which is a rotating shaft.

各N極誘導コイル28nは、各N極形成突極32nにおいて、N極コモンコイル30nよりも先端側、すなわち、ステータ12に近い側に巻かれている。各S極誘導コイル28sは、各S極形成突極32sにおいて、S極コモンコイル30sよりも先端側、すなわち、ステータ12に近い側に巻かれている。なお、図3に示すように、各突極32n、32sの周囲に巻かれる誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sは、それぞれ突極32n(または32s)の周囲の長さ方向(図3の上下方向)に沿って設けられたソレノイドが、突極32n(または32s)の周方向(図3の左右方向)に複数層整列した整列巻きで配置されることもできる。なお、各突極32n、32sの先端側に巻かれる誘導コイル28n、28sは、突極32n、32sの周囲に複数回、すなわち複数ターン分、渦巻状に巻いた構成とすることもできる。   Each N-pole induction coil 28n is wound around each N-pole forming salient pole 32n on the tip side of the N-pole common coil 30n, that is, on the side closer to the stator 12. Each S pole induction coil 28 s is wound around the tip side of each S pole forming salient pole 32 s, that is, the side closer to the stator 12 than the S pole common coil 30 s. In addition, as shown in FIG. 3, the induction coils 28n and 28s and the common coils 30n and 30s wound around the salient poles 32n and 32s are respectively in the length direction around the salient poles 32n (or 32s) (see FIG. 3). 3 (up and down direction of 3) may be arranged in an aligned winding in which a plurality of layers are aligned in the circumferential direction (left and right direction in FIG. 3) of the salient pole 32n (or 32s). In addition, the induction coils 28n and 28s wound around the front ends of the salient poles 32n and 32s may be wound around the salient poles 32n and 32s a plurality of times, that is, a plurality of turns.

図4、図5に示すように、ロータ14の周方向に隣り合う2個の突極32n、32sを1組として、各組で1個のN極形成突極32nに巻かれたN極誘導コイル28nの一端と、別のS極形成突極32sに巻かれたS極誘導コイル28sの一端とを、2個の磁気特性調整部であり整流素子である第1ダイオード38及び第2ダイオード40を介して接続している。すなわち、図5は、本実施形態において、ロータ14(図2)の周方向に隣り合う2つの突極32n、32s(図2)に巻装した複数のコイル28n、28s、30n、30sの接続回路の等価回路を示す図である。図5に示すように、N極誘導コイル28n及びS極誘導コイル28sの一端は、互いに順方向が逆になる第1ダイオード38及び第2ダイオード40を介して、接続点Rで接続されている。   As shown in FIG. 4 and FIG. 5, N pole induction wound around one N pole forming salient pole 32n with two salient poles 32n and 32s adjacent in the circumferential direction of the rotor 14 as one set. One end of the coil 28n and one end of the S-pole induction coil 28s wound around another S-pole forming salient pole 32s are two magnetic characteristic adjusting units and a first diode 38 and a second diode 40 which are rectifier elements. Connected through. That is, FIG. 5 shows a connection of a plurality of coils 28n, 28s, 30n, 30s wound around two salient poles 32n, 32s (FIG. 2) adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor 14 (FIG. 2) in this embodiment. It is a figure which shows the equivalent circuit of a circuit. As shown in FIG. 5, one end of each of the N-pole induction coil 28n and the S-pole induction coil 28s is connected at a connection point R via a first diode 38 and a second diode 40 whose forward directions are opposite to each other. .

図4、図5に示すように、各組でN極形成突極32nに巻かれたN極コモンコイル30nの一端は、S極形成突極32sに巻かれたS極コモンコイル30sの一端に接続されている。N極コモンコイル30n及びS極コモンコイル30sは互いに直列に接続されることで、コモンコイル組36を形成している。さらに、N極コモンコイル30nの他端は接続点Rに接続され、S極コモンコイル30sの他端は、N極誘導コイル28n及びS極誘導コイル28sの接続点Rとは反対側の他端に接続されている。また、各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n,30sの巻回中心軸は、ロータ14(図2)の径方向と一致している。なお、各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sは、対応する突極32n(または32s)に、樹脂等により造られる電気絶縁性を有するインシュレータ(図示せず)等を介して巻装されることもできる。   As shown in FIGS. 4 and 5, one end of the N-pole common coil 30n wound around the N-pole forming salient pole 32n in each group is connected to one end of the S-pole common coil 30s wound around the S-pole forming salient pole 32s. It is connected. The N-pole common coil 30n and the S-pole common coil 30s are connected in series to form a common coil set 36. Further, the other end of the N-pole common coil 30n is connected to the connection point R, and the other end of the S-pole common coil 30s is the other end opposite to the connection point R between the N-pole induction coil 28n and the S-pole induction coil 28s. It is connected to the. The winding central axes of the induction coils 28n and 28s and the common coils 30n and 30s coincide with the radial direction of the rotor 14 (FIG. 2). Each induction coil 28n, 28s and each common coil 30n, 30s are wound around the corresponding salient pole 32n (or 32s) via an insulator (not shown) having electrical insulation made of resin or the like. Can also be done.

このような構成では、後述するように、N極誘導コイル28n、S極誘導コイル28s、N極コモンコイル30n及びS極コモンコイル30sに整流された電流が流れることで各突極32n、32sが磁化し、磁極部として機能する。図3に戻って、ステータコイル20u、20v、20wに交流電流を流すことで、ステータ12が回転磁界を生成するが、この回転磁界は、基本波成分の磁界だけでなく、基本波よりも高い次数の高調波成分の磁界を含んでいる。   In such a configuration, as will be described later, the rectified current flows through the N-pole induction coil 28n, the S-pole induction coil 28s, the N-pole common coil 30n, and the S-pole common coil 30s. It is magnetized and functions as a magnetic pole part. Returning to FIG. 3, the stator 12 generates a rotating magnetic field by passing an alternating current through the stator coils 20 u, 20 v, and 20 w, and this rotating magnetic field is higher than the fundamental wave as well as the magnetic field of the fundamental wave component. It contains a magnetic field of harmonic components of the order.

より詳しくは、ステータ12に回転磁界を発生させる起磁力の分布は、各相のステータコイル20u、20v、20wの配置や、ティース18及びスロット22(図2)によるステータコア16の形状に起因して、(基本波のみの)正弦波分布にはならず、高調波成分を含むものとなる。特に、集中巻においては、各相のステータコイル20u、20v、20wが互いに重なり合わないため、ステータ12の起磁力分布に生じる高調波成分の振幅レベルが増大する。例えばステータコイル20u、20v、20wが3相集中巻の場合は、高調波成分として、入力電気周波数の時間的3次成分であり、空間的な2次成分の振幅レベルが増大する。このようにステータコイル20u、20v、20wの配置やステータコア16の形状に起因して起磁力に生じる高調波成分は空間高調波と呼ばれている。   More specifically, the distribution of magnetomotive force that generates a rotating magnetic field in the stator 12 is caused by the arrangement of the stator coils 20u, 20v, and 20w of each phase and the shape of the stator core 16 by the teeth 18 and the slots 22 (FIG. 2). , It does not have a sinusoidal distribution (of only the fundamental wave), but includes harmonic components. In particular, in the concentrated winding, the stator coils 20u, 20v, and 20w of the respective phases do not overlap each other, so that the amplitude level of the harmonic component generated in the magnetomotive force distribution of the stator 12 increases. For example, when the stator coils 20u, 20v, 20w are three-phase concentrated windings, the harmonic component is a temporal third-order component of the input electrical frequency, and the amplitude level of the spatial second-order component increases. Thus, the harmonic component generated in the magnetomotive force due to the arrangement of the stator coils 20u, 20v, and 20w and the shape of the stator core 16 is called a spatial harmonic.

ステータ12からロータ14に、この空間強調波成分を含む回転磁界が作用すると、空間高調波の磁束変動により、ロータ14の突極32n、32s間の空間に漏れ出す漏れ磁束の変動が発生し、これにより図3に示す各誘導コイル28n、28sの少なくともいずれかの誘導コイル28n、28sに誘導起電力が発生する。また、ステータ12から近い、突極32n、32sの先端側の誘導コイル28n、28sは、主に誘導電流を発生させる機能を有し、ステータ12から遠い、コモンコイル30n、30sは、主に突極32n、32sを磁化する機能を有する、すなわち電磁石として機能する。また、図5の等価回路から理解されるように、隣り合う突極32n、32s(図2〜図4)に巻装された誘導コイル28n、28sを流れる電流の合計がコモンコイル30n、30sにそれぞれ流れる電流となる。隣り合うコモンコイル30n、30s同士を直列に接続しているので、両方で巻き数を増加させたのと同じ効果を得られ、各突極32n、32sに流れる磁束を同じとしたままで各コモンコイル30n、30sに流す電流を低減できる。   When a rotating magnetic field including this space-emphasized wave component acts on the rotor 14 from the stator 12, fluctuations in leakage magnetic flux leaking into the space between the salient poles 32 n and 32 s of the rotor 14 are generated due to magnetic flux fluctuations in the spatial harmonics. Thereby, an induced electromotive force is generated in at least one of the induction coils 28n and 28s of the induction coils 28n and 28s shown in FIG. In addition, the induction coils 28n and 28s on the tip side of the salient poles 32n and 32s close to the stator 12 mainly have a function of generating an induction current, and the common coils 30n and 30s far from the stator 12 mainly project. It has a function of magnetizing the poles 32n and 32s, that is, functions as an electromagnet. Further, as understood from the equivalent circuit of FIG. 5, the total current flowing through the induction coils 28n and 28s wound around the adjacent salient poles 32n and 32s (FIGS. 2 to 4) is applied to the common coils 30n and 30s. Each current flows. Since the adjacent common coils 30n and 30s are connected in series, the same effect can be obtained as when the number of turns is increased in both, and the common magnetic flux remains the same in each salient pole 32n and 32s. The current flowing through the coils 30n and 30s can be reduced.

各誘導コイル28n、28sに誘導起電力が発生すると、N極誘導コイル28n、S極誘導コイル28s、N極コモンコイル30n及びS極コモンコイル30sにダイオード38,40の整流方向に応じた直流電流が流れ、コモンコイル30n、30sが巻装された突極32n、32sが磁化することで、この突極32n、32sが磁極の固定された磁石である磁極部として機能する。図4に示す、周方向に隣り合うN極誘導コイル28n及びN極コモンコイル30nと、S極誘導コイル28s及びS極コモンコイル30sとで巻き方向が逆になっており、周方向に隣り合う突極32n、32s同士で磁化方向が逆になる。図示の例では、N極誘導コイル28n及びN極コモンコイル30nが巻装された突極32nの先端にN極が生成され、S極誘導コイル28s及びS極コモンコイル30sが巻装された突極32sの先端にS極が生成されるようにしている。このため、ロータ14の周方向においてN極とS極とが交互に配置される。すなわち、ロータ14は、ステータ12で生成される磁界に含まれる高調波成分が鎖交することにより、周方向にN極及びS極が交互に形成されるように構成される。   When an induced electromotive force is generated in each induction coil 28n, 28s, a direct current corresponding to the rectification direction of the diodes 38, 40 is applied to the N-pole induction coil 28n, the S-pole induction coil 28s, the N-pole common coil 30n, and the S-pole common coil 30s. When the salient poles 32n and 32s around which the common coils 30n and 30s are wound are magnetized, the salient poles 32n and 32s function as a magnetic pole portion that is a magnet with a fixed magnetic pole. The winding directions of the N pole induction coil 28n and the N pole common coil 30n adjacent to each other in the circumferential direction and the S pole induction coil 28s and the S pole common coil 30s shown in FIG. The magnetization direction is reversed between the salient poles 32n and 32s. In the example shown in the drawing, the N pole is generated at the tip of the salient pole 32n around which the N pole induction coil 28n and the N pole common coil 30n are wound, and the S pole induction coil 28s and the S pole common coil 30s are wound around. An S pole is generated at the tip of the pole 32s. For this reason, the N pole and the S pole are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor 14. That is, the rotor 14 is configured such that N-poles and S-poles are alternately formed in the circumferential direction by interlinking of harmonic components included in the magnetic field generated by the stator 12.

また、図2に示すように、ロータ14の周方向に関する各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sの幅θは、ロータ14の電気角で180°に相当する幅よりも短く設定し、各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sは、それぞれ突極32n、32sに短節巻きで巻装されている。より好ましくは、ロータ14の周方向に関する各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sの幅θは、ロータ14の電気角で90°に相当する幅に等しく、あるいはほぼ等しくしている。ここでの各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sの幅θについては、各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sの断面積を考慮して、各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sの断面の中心幅で表すことができる。すなわち、各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sの内周面の幅と外周面の幅との平均値で各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sの幅θを表すことができる。   Further, as shown in FIG. 2, the width θ of each induction coil 28n, 28s and each common coil 30n, 30s in the circumferential direction of the rotor 14 is set shorter than the width corresponding to 180 ° in terms of the electrical angle of the rotor 14. The induction coils 28n and 28s and the common coils 30n and 30s are wound around the salient poles 32n and 32s in a short-pitch manner, respectively. More preferably, the width θ of each induction coil 28n, 28s and each common coil 30n, 30s in the circumferential direction of the rotor 14 is equal to or substantially equal to a width corresponding to 90 ° in electrical angle of the rotor 14. Here, regarding the width θ of each induction coil 28n, 28s and each common coil 30n, 30s, each induction coil 28n, 28s, It can be represented by the center width of the cross section of each common coil 30n, 30s. That is, the width θ of each induction coil 28n, 28s and each common coil 30n, 30s is represented by an average value of the widths of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of each induction coil 28n, 28s and each common coil 30n, 30s. Can do.

また、本実施形態では、ロータ14は、周方向の複数個所に配置された突極32n、32sの周方向両側面から突出する補助突出部である補助突極42を含んでいる。補助突極42は、各突極32n、32sの周方向(図3、図4の左右方向)両側面において、軸方向(図3、図4の表裏方向)の複数個所から、周方向に対し傾斜した方向にそれぞれ突出する板状の磁性体である。例えば、図示の例では、補助突極42は、各突極32n、32sの周方向両側面の径方向中間部に、先端に向かうほどロータ14の径方向外側になるように周方向に対し傾斜している。複数の補助突極42は、突極32n、32sの周方向の両側面において、N極誘導コイル28nとN極コモンコイル30nとの間、及び、S極誘導コイル28sとS極コモンコイル30sとの間のそれぞれから突出している。すなわち補助突極42は、根元部において、対応する突極32n、32sに磁気的に接続されている。   In the present embodiment, the rotor 14 includes auxiliary salient poles 42 that are auxiliary projections that protrude from both circumferential sides of the salient poles 32n and 32s arranged at a plurality of locations in the circumferential direction. Auxiliary salient poles 42 are arranged in a circumferential direction from a plurality of locations in the axial direction (front and back directions in FIGS. 3 and 4) on both sides of the circumferential direction (left and right directions in FIGS. 3 and 4) of each salient pole 32n and 32s. It is a plate-like magnetic body that protrudes in an inclined direction. For example, in the example shown in the figure, the auxiliary salient pole 42 is inclined with respect to the circumferential direction so as to be radially outward of the rotor 14 toward the tip at the radial intermediate portions of the circumferential side surfaces of the salient poles 32n and 32s. doing. The plurality of auxiliary salient poles 42 are arranged between the N pole induction coil 28n and the N pole common coil 30n, and on the S pole induction coil 28s and the S pole common coil 30s on both sides in the circumferential direction of the salient poles 32n and 32s. Protrudes from each between. That is, the auxiliary salient pole 42 is magnetically connected to the corresponding salient poles 32n and 32s at the root portion.

また、同じスロット34内に配置され、互いに対向する別の突極32n、32sから突出する複数の補助突極42同士は、機械的に連結されている。一方、スロット34内で互いに対向する別の突極32n、32sから突出する複数の補助突極42同士は、磁気的に分断されることもできる。図3、図4では、互いに同じスロット34内に配置されるN極形成突極32nの補助突極42と、S極形成突極32sの補助突極42とが互いに磁気的に分断されることを模式的に示している。このような補助突極42は、突極32n、32sを含む補助突極42と同じ磁性材料により形成されている。   A plurality of auxiliary salient poles 42 disposed in the same slot 34 and projecting from the other salient poles 32n and 32s facing each other are mechanically coupled to each other. On the other hand, the plurality of auxiliary salient poles 42 protruding from the other salient poles 32n and 32s facing each other in the slot 34 can be magnetically separated. 3 and 4, the auxiliary salient pole 42 of the N pole forming salient pole 32n and the auxiliary salient pole 42 of the S pole forming salient pole 32s disposed in the same slot 34 are magnetically separated from each other. Is schematically shown. Such auxiliary salient poles 42 are made of the same magnetic material as the auxiliary salient poles 42 including the salient poles 32n and 32s.

また、各突極32n(または32s)に巻かれた誘導コイル28n(または28s)とコモンコイル30n(または30s)とは、対応するスロット34内で補助突極42で仕切られて分離されている。同じ突極32n、32sに巻かれる誘導コイル28n、28sとコモンコイル30n、30sとは、ロータコア24の軸方向端面よりも外側に設けられる図示しない片側または両側のコイルエンド側等、補助突極42から外れた部分で互いに接続されている。後述する図8に示すように、各突極32n(32sも同様である)の先端部に周方向両側に突出し、誘導コイル28n、28sの抜け止めを図るための鍔部44を形成することもできる。なお、この鍔部44は省略することもできる。   The induction coil 28n (or 28s) and the common coil 30n (or 30s) wound around each salient pole 32n (or 32s) are separated by the auxiliary salient pole 42 in the corresponding slot 34 and separated. . The induction coils 28n, 28s and the common coils 30n, 30s wound around the same salient poles 32n, 32s are auxiliary salient poles 42 such as one or both coil end sides (not shown) provided outside the axial end face of the rotor core 24. They are connected to each other at the part that is off. As shown in FIG. 8 to be described later, it is also possible to form a flange portion 44 that protrudes from both ends in the circumferential direction at the tip of each salient pole 32n (the same applies to 32s) to prevent the induction coils 28n and 28s from coming off. it can. The flange 44 can be omitted.

このようなロータ14を含む回転電機10(図2)では、3相のステータコイル20u、20v、20wに3相の交流電流を流すことでティース18(図2)に形成された回転磁界(基本波成分)がロータ14に作用し、これに応じて、ロータ14の磁気抵抗が小さくなるように、突極32n、32sがティース18の回転磁界に吸引される。これによって、ロータ14にトルク(リラクタンストルク)が作用する。   In the rotating electrical machine 10 (FIG. 2) including such a rotor 14, a rotating magnetic field (basic) formed on the teeth 18 (FIG. 2) by flowing a three-phase alternating current through the three-phase stator coils 20 u, 20 v, 20 w. Wave component) acts on the rotor 14, and accordingly, the salient poles 32 n and 32 s are attracted to the rotating magnetic field of the teeth 18 so that the magnetic resistance of the rotor 14 is reduced. As a result, torque (reluctance torque) acts on the rotor 14.

また、ティース18に形成された空間高調波成分を含む回転磁界がロータ14の各誘導コイル28n、28sに鎖交すると、各誘導コイル28n、28sには、空間高調波成分に起因するロータ14の回転周波数(回転磁界の基本波成分)と異なる周波数の磁束変動によって、各誘導コイル28n、28sに誘導起電力が発生する。この誘導起電力の発生に伴って各誘導コイル28n、28sに流れる電流は、各ダイオード38,40により整流されることで一方向(直流)となる。そして、各ダイオード38,40で整流された直流電流が各誘導コイル28n、28s及び各コモンコイル30n、30sに流れるのに応じて各突極32n、32sが磁化することで、各突極32n、32sが磁極が(N極かS極のいずれか一方に)固定された磁石として機能する。前述のように、ダイオード38,40による誘導コイル28n、28sの電流の整流方向が互いに逆方向であるため、各突極32n、32sに生じる磁石は、周方向においてN極とS極が交互に配置されたものとなる。   Further, when the rotating magnetic field including the spatial harmonic component formed in the teeth 18 is linked to the induction coils 28n and 28s of the rotor 14, each induction coil 28n and 28s has the rotor 14 caused by the spatial harmonic component. An induced electromotive force is generated in each induction coil 28n, 28s due to a magnetic flux fluctuation having a frequency different from the rotation frequency (the fundamental wave component of the rotating magnetic field). The current flowing through the induction coils 28n and 28s along with the generation of the induced electromotive force is rectified by the diodes 38 and 40 to be unidirectional (direct current). The salient poles 32n, 32s are magnetized in response to the direct current rectified by the diodes 38, 40 flowing through the induction coils 28n, 28s and the common coils 30n, 30s. 32s functions as a magnet in which the magnetic pole is fixed (on either the N pole or the S pole). As described above, since the rectification directions of the currents of the induction coils 28n and 28s by the diodes 38 and 40 are opposite to each other, the magnets generated in the salient poles 32n and 32s have N poles and S poles alternately in the circumferential direction. It will be arranged.

しかも、図3に示すように、各突極32n、32sの周方向両側面に補助突極42が、先端に向かうほど径方向外側になるように周方向に対し傾斜する方向に形成されている。このため、例えば図3の破線矢印α、βで示す方向に、ステータ12からロータ14に、ステータ12の起磁力として、空間的2次の空間高調波の磁束であるq軸磁束が流れる場合を考えると、補助突極42により誘導コイル28n、28sに多くの磁束を鎖交させることができる。すなわち、ステータ12とロータ14とのある位相関係で、空間高調波のq軸磁束が、ステータ12の一部のティース18から一部の補助突極42を介して、突極32n、32sの一部へ多く誘導され、突極32n、32sの一部から別のティース18へ誘導される場合があり、誘導コイル28n、28sに多くの磁束を鎖交させることができる。また、q軸磁束の向き及び大きさは電気的1周期の中で変化するが、誘導コイル28n、28sに流れる磁束の最大量が多くなることで、誘導コイル28n、28sの鎖交磁束の変化を大きくできる。例えば、図3の破線矢印βで示すように、ステータ12のティース18からS極の補助突極42を介してS極形成突極32sにq軸磁束が流れようとする場合があり、S極形成突極32sをN極とする方向に磁束が流れようとする。この場合、これを妨げる方向にS極誘導コイル28sに誘導電流が流れようとし、その流れは第2ダイオード40(図4)で妨げられない。このため、図3に実線矢印で示すように、S極形成突極32sからロータコア24のロータヨーク33を介してN極形成突極32nに抜ける方向の磁束である、誘導電流による磁束が流れる。   In addition, as shown in FIG. 3, auxiliary salient poles 42 are formed on both sides in the circumferential direction of the salient poles 32n and 32s in a direction inclined with respect to the circumferential direction so as to be radially outward toward the tip. . Therefore, for example, a case where a q-axis magnetic flux, which is a magnetic flux of a spatial second-order spatial harmonic, flows from the stator 12 to the rotor 14 as the magnetomotive force of the stator 12 in the directions indicated by the broken arrows α and β in FIG. Considering this, a large amount of magnetic flux can be linked to the induction coils 28n and 28s by the auxiliary salient poles 42. That is, with a certain phase relationship between the stator 12 and the rotor 14, a spatial harmonic q-axis magnetic flux is supplied to one of the salient poles 32 n and 32 s from a part of the teeth 18 of the stator 12 via a part of the auxiliary salient poles 42. In some cases, a part of the salient poles 32n and 32s is guided to another tooth 18, and a large amount of magnetic flux can be linked to the induction coils 28n and 28s. The direction and magnitude of the q-axis magnetic flux changes in one electrical cycle, but the maximum amount of magnetic flux flowing through the induction coils 28n and 28s increases, so that the interlinkage magnetic flux of the induction coils 28n and 28s changes. Can be increased. For example, as indicated by a broken line arrow β in FIG. 3, there is a case where q-axis magnetic flux tends to flow from the teeth 18 of the stator 12 to the south pole forming salient pole 32 s via the south pole auxiliary salient pole 42. A magnetic flux tends to flow in the direction in which the formed salient pole 32s is an N pole. In this case, an induced current tends to flow through the south pole induction coil 28s in a direction that prevents this, and the flow is not blocked by the second diode 40 (FIG. 4). For this reason, as indicated by solid line arrows in FIG. 3, a magnetic flux caused by an induced current flows in the direction from the S pole forming salient pole 32 s to the N pole forming salient pole 32 n via the rotor yoke 33 of the rotor core 24.

また、これとは逆、すなわち、図3の破線矢印αと逆方向に、ステータ12のティース18からN極形成突極32nを介して補助突極42にq軸磁束が流れようとする場合があり、N極形成突極32nをS極とする方向に磁束が流れようとする。この場合、これを妨げる方向にN極誘導コイル28nに誘導電流が流れようとし、その流れは第1ダイオード38(図4)で妨げられることなく、N極形成突極32nをN極とする方向に電流を流す。この場合も、S極形成突極32sからロータヨーク33を介してN極形成突極32nに抜ける方向の、誘導電流による磁束が流れる。この結果、各突極32n、32sがN極またはS極に磁化する。上記のように各突極32n、32sの両側面から補助突極42が突出しているので、補助突極42がない、すなわち各スロット34内で周方向に隣り合う突極32n、32s同士の間に空間しかない場合に比べて、各誘導コイル28n、28sに鎖交する磁束の振幅の最大値を大きくできるので、鎖交磁束の変化を大きくできる。   On the other hand, in other words, the q-axis magnetic flux tends to flow from the tooth 18 of the stator 12 to the auxiliary salient pole 42n via the N pole forming salient pole 32n in the direction opposite to the broken line arrow α in FIG. Yes, the magnetic flux tends to flow in the direction in which the N pole forming salient pole 32n is the S pole. In this case, an induced current tends to flow through the N-pole induction coil 28n in a direction that prevents this, and the flow is not blocked by the first diode 38 (FIG. 4), and the N-pole forming salient pole 32n is set as the N-pole. Current is passed through. Also in this case, a magnetic flux caused by an induced current flows in a direction from the S pole forming salient pole 32s to the N pole forming salient pole 32n via the rotor yoke 33. As a result, each salient pole 32n, 32s is magnetized to the N pole or the S pole. Since the auxiliary salient poles 42 protrude from both side surfaces of the salient poles 32n and 32s as described above, there is no auxiliary salient pole 42, that is, between the salient poles 32n and 32s adjacent in the circumferential direction in each slot 34. Since the maximum value of the amplitude of the magnetic flux linked to each induction coil 28n, 28s can be increased compared to the case where there is only space, the change of the linkage magnetic flux can be increased.

そして、各突極32n、32s(磁極が固定された磁石)の磁界がステータ12により生成される回転磁界(基本波成分)と相互作用して、吸引及び反発作用が生じる。このステータ12により生成される回転磁界(基本波成分)と突極32n、32s(磁石)の磁界との電磁気相互作用(吸引及び反発作用)によっても、ロータ14にトルク(磁石トルクに相当するトルク)を作用させることができ、ロータ14がステータ12で生成される回転磁界(基本波成分)に同期して回転駆動する。このように回転電機10は、ステータコイル20u、20v、20wへの供給電力を利用してロータ14に動力(機械的動力)を発生させるモータとして機能させることができる。   Then, the magnetic field of each salient pole 32n, 32s (magnet with a fixed magnetic pole) interacts with the rotating magnetic field (fundamental wave component) generated by the stator 12 to cause attraction and repulsion. Torque (torque corresponding to magnet torque) is also applied to the rotor 14 by electromagnetic interaction (attraction and repulsion) between the rotating magnetic field (fundamental wave component) generated by the stator 12 and the magnetic field of the salient poles 32n and 32s (magnet). The rotor 14 is driven to rotate in synchronization with the rotating magnetic field (fundamental wave component) generated by the stator 12. In this way, the rotating electrical machine 10 can function as a motor that generates power (mechanical power) in the rotor 14 using the power supplied to the stator coils 20u, 20v, and 20w.

なお、上記では、隣り合う2つの突極32n、32sを1組として、各組において、2つの突極32n、32sに巻かれた誘導コイル28n、28s同士を2つのダイオード38,40を介して接続する場合を説明した。このため、2つの突極32n、32sに対して2つのダイオード38,40が必要になる。これに対して、ロータ14の全部の突極32n、32sに巻かれた全部のコイル28n、28s、30n、30s同士を接続するとともに、ダイオード38,40として2つのみを使用することもできる。図6は、ロータコイルに接続するダイオードの数を少なくした別例を示す、図5に対応する図である。図6に示す別例では、上記の図3、図4等に示した構成において、ロータの周方向1つ置きの突極である全部のN極形成突極32n(図3参照)の先端側に巻装した複数のN極誘導コイル28n同士を直列に接続することでN極誘導コイル組Knを形成し、ロータのN極形成突極32nと隣り合う全部のS極形成突極32s(図3参照)の先端側に巻装した複数のS極誘導コイル28s同士を直列に接続することでS極誘導コイル組Ksを形成している。N極誘導コイル組Kn及びS極誘導コイル組Ksの一端は、互いに順方向が逆になる第1ダイオード38及び第2ダイオード40を介して、接続点Rで接続されている。   In the above, two adjacent salient poles 32n and 32s are taken as one set, and in each set, the induction coils 28n and 28s wound around the two salient poles 32n and 32s are connected via two diodes 38 and 40, respectively. Explained the case of connection. For this reason, two diodes 38 and 40 are required for the two salient poles 32n and 32s. On the other hand, all the coils 28n, 28s, 30n, 30s wound around all the salient poles 32n, 32s of the rotor 14 can be connected, and only two diodes 38, 40 can be used. FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 5 and showing another example in which the number of diodes connected to the rotor coil is reduced. In another example shown in FIG. 6, in the configuration shown in FIG. 3, FIG. 4, etc., the front end side of all N pole forming salient poles 32n (see FIG. 3) that are salient poles every other circumferential direction of the rotor. A plurality of N-pole induction coils 28n wound in series are connected in series to form an N-pole induction coil set Kn, and all the S-pole formation salient poles 32s adjacent to the N-pole formation salient poles 32n of the rotor (see FIG. 3) is connected in series to form a south pole induction coil set Ks. One ends of the N-pole induction coil set Kn and the S-pole induction coil set Ks are connected at a connection point R via a first diode 38 and a second diode 40 whose forward directions are opposite to each other.

また、ロータの周方向に隣り合う2つのN極形成突極32n及びS極形成突極32s(図3参照)を1組とした場合に、各組においてN極コモンコイル30n及びS極コモンコイル30s同士を直列に接続することでコモンコイル組C1を形成するとともに、全部の突極32n、32sに関する全部のコモンコイル組C1同士を直列接続している。さらに、直列接続した複数のコモンコイル組C1のうち、一端となる1つのコモンコイル組C1のN極コモンコイル30nの一端を接続点Rに接続し、他端となる別のコモンコイル組C1のS極コモンコイル30sの一端を、N極誘導コイル組Kn及びS極誘導コイル組Ksの接続点Rとは反対側の他端に接続している。このような構成では、上記の図4、図5に示した構成と異なり、ロータに設けるダイオードの総数を第1ダイオード38及び第2ダイオード40の2つに減らすことができる。   Further, when two N pole forming salient poles 32n and S pole forming salient poles 32s (see FIG. 3) adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor are set as one set, the N pole common coil 30n and the S pole common coil in each set. The common coil set C1 is formed by connecting 30s in series, and all the common coil sets C1 related to all the salient poles 32n and 32s are connected in series. Furthermore, among a plurality of common coil sets C1 connected in series, one end of the N-pole common coil 30n of one common coil set C1 serving as one end is connected to the connection point R, and another common coil set C1 serving as the other end is connected. One end of the S-pole common coil 30s is connected to the other end opposite to the connection point R of the N-pole induction coil set Kn and the S-pole induction coil set Ks. In such a configuration, unlike the configurations shown in FIGS. 4 and 5, the total number of diodes provided in the rotor can be reduced to two, that is, the first diode 38 and the second diode 40.

以上が、本実施形態のロータ14を含む回転電機10の基本的構成とその作用であるが、本実施形態では、ロータ14として、周方向複数個所に配置された複数のロータコア要素を含む構成を採用し、さらにステータ12で発生した磁束の多くが通過する磁気経路での磁気抵抗を減少させ、回転電機10の性能向上を図るために、次の具体的構成を採用している。図7〜図13、図15を用いてロータ14の具体的構造を説明する。なお、図7〜図9、図13において、上記の図1〜6で示した要素と同一または対応する要素には同一の符号を付している。   The above is the basic configuration and the operation of the rotating electrical machine 10 including the rotor 14 of the present embodiment. In the present embodiment, the rotor 14 includes a configuration including a plurality of rotor core elements arranged at a plurality of locations in the circumferential direction. In order to further improve the performance of the rotating electrical machine 10 by reducing the magnetic resistance in the magnetic path through which much of the magnetic flux generated in the stator 12 passes, the following specific configuration is adopted. A specific structure of the rotor 14 will be described with reference to FIGS. 7 to 9 and 13, the same or corresponding elements as those shown in FIGS. 1 to 6 are given the same reference numerals.

図7は、図1のロータ14におけるA−A断面図である。図8は、図7のB部拡大図である。図9は、一部を省略して図7の矢印C方向に見た拡大図である。図10〜12は、ロータコアにおいて、図9の矢印D、E、F位置に配置された複数の金属板の周方向一部をそれぞれ示す図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in the rotor 14 of FIG. FIG. 8 is an enlarged view of a portion B in FIG. FIG. 9 is an enlarged view of a part omitted and viewed in the direction of arrow C in FIG. FIGS. 10-12 is a figure which respectively shows the circumferential direction part of the some metal plate arrange | positioned in the rotor core at the arrow D, E, F position of FIG.

図7に示すように、本実施形態のロータ14は、ロータコア24と、ロータコア24の中心部に嵌合固定されたシャフト25とを備える。シャフト25は、外周面の周方向複数個所に設けられ、径方向に突出する複数の外側凸部46を含んでいる。図8に示すように、各外側凸部46は、全体的に軸方向に対し直交する平面に関する断面形状が同一である軸方向に長い形状である。各外側凸部46は、周方向幅が小さいシャフト側根元部48と、シャフト側根元部48に接続され、シャフト側根元部48の周方向幅よりも大きくなった周方向幅を有するシャフト側先端部50とを含む。シャフト側先端部50は略楕円の断面形状を有する。シャフト側先端部50は、周方向の幅が最大となる最大幅部分52(図8)を有し、最大幅部分52の周方向の幅D1は、シャフト側根元部48の周方向の最大幅D2(図8)よりも大きくなっている。シャフト25は、けい素を含まない鉄鋼材料である無垢材等の剛性の高い材料により造られている。   As shown in FIG. 7, the rotor 14 of the present embodiment includes a rotor core 24 and a shaft 25 that is fitted and fixed to the center of the rotor core 24. The shaft 25 includes a plurality of outer convex portions 46 that are provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the outer peripheral surface and project in the radial direction. As shown in FIG. 8, each outer convex part 46 is a shape long in the axial direction with the same cross-sectional shape regarding the plane orthogonal to the axial direction as a whole. Each outer convex portion 46 is connected to the shaft-side root portion 48 having a small circumferential width and the shaft-side tip having a circumferential width larger than the circumferential width of the shaft-side root portion 48. Part 50. The shaft side tip 50 has a substantially elliptical cross-sectional shape. The shaft-side tip portion 50 has a maximum width portion 52 (FIG. 8) having a maximum circumferential width, and the circumferential width D1 of the maximum width portion 52 is the maximum circumferential width of the shaft-side root portion 48. It is larger than D2 (FIG. 8). The shaft 25 is made of a highly rigid material such as a solid material that is a steel material that does not contain silicon.

図7に戻って、ロータコア24は、それぞれ複数ずつのロータコア要素である、第1コア要素54と第2コア要素56とを含む。ロータコア24は、第1コア要素54と第2コア要素56とを周方向に1つずつ交互に配置し、環状に連結することにより形成されている。各コア要素54,56は、複数の薄板の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。すなわち、各コア要素54,56は、それぞれ複数ずつの異なる形状の第1金属板58及び第2金属板60を有する。各金属板58,60は、けい素鋼板のような電磁鋼板等の磁性を有する金属板である。第1金属板58は、図10、図12に示すように、シャフト25に対する結合側に設けられる第1ロータ側根元部62と、第1ロータ側根元部62の径方向外側に接続される第1ロータ側先端部64とを含む。第1ロータ側根元部62は、ロータヨーク33(図7)を形成し、第1ロータ側先端部64はN極形成突極32nまたはS極形成突極32s(図7)を形成する。   Returning to FIG. 7, the rotor core 24 includes a first core element 54 and a second core element 56, each of which is a plurality of rotor core elements. The rotor core 24 is formed by alternately arranging the first core elements 54 and the second core elements 56 one by one in the circumferential direction and connecting them in an annular shape. Each core element 54, 56 is formed by laminating a plurality of thin metal plates in the axial direction. That is, each of the core elements 54 and 56 has a plurality of first metal plates 58 and second metal plates 60 having different shapes. Each of the metal plates 58 and 60 is a magnetic metal plate such as an electromagnetic steel plate such as a silicon steel plate. As shown in FIGS. 10 and 12, the first metal plate 58 is connected to the first rotor side root portion 62 provided on the coupling side with respect to the shaft 25 and the radially outer side of the first rotor side root portion 62. 1 rotor side front end portion 64. The first rotor side root portion 62 forms the rotor yoke 33 (FIG. 7), and the first rotor side tip portion 64 forms the N pole forming salient pole 32n or the S pole forming salient pole 32s (FIG. 7).

第1ロータ側根元部62は、基部66の周方向両側で径方向内側に突出する2つの脚部68を含む。2つの脚部68の間の内側面を含む、第1ロータ側根元部62の径方向内側面に内側凹部70が形成されている。内側凹部70の内側には、シャフト25に設けられた外側凸部46が軸方向に嵌合される。各内側凹部70は、各コア要素54,56の径方向内端に開口するように形成され、奥部に周方向幅が大きくなった幅広部72を有する。第1ロータ側根元部62の周方向両側面は、ロータ14の放射方向と一致する。第1ロータ側根元部62の周方向両側面において、内側凹部70の周方向幅が最大となる部分よりも径方向内側部分に半円部74が形成されている。   The first rotor side root portion 62 includes two legs 68 projecting radially inward on both circumferential sides of the base 66. An inner recess 70 is formed on the radially inner side surface of the first rotor side base portion 62 including the inner side surface between the two leg portions 68. Inside the inner recess 70, an outer protrusion 46 provided on the shaft 25 is fitted in the axial direction. Each inner recess 70 is formed so as to open at the radially inner end of each core element 54, 56, and has a wide portion 72 with a larger circumferential width at the back. Both side surfaces in the circumferential direction of the first rotor side root portion 62 coincide with the radial direction of the rotor 14. On both side surfaces in the circumferential direction of the first rotor-side root portion 62, semicircular portions 74 are formed in the radially inner portion of the portion where the circumferential width of the inner recess 70 is maximum.

また、第1ロータ側先端部64は略矩形状の胴体部76と、胴体部76の周方向両側面から周方向に対し傾斜した方向に突出する傾斜突出部78とを有する。各傾斜突出部78は、上記の補助突極42(図2等)を形成する。各傾斜突出部78の先端部にピン孔85が軸方向に貫通して形成されている。各胴体部76の先端部の周方向両側面に、それぞれ鍔部44(図8)を形成するための周方向突出部80が形成されている。   Further, the first rotor side distal end portion 64 includes a substantially rectangular body portion 76 and inclined protrusions 78 protruding in a direction inclined with respect to the circumferential direction from both circumferential sides of the body portion 76. Each inclined protrusion 78 forms the auxiliary salient pole 42 (FIG. 2 and the like). A pin hole 85 is formed at the tip of each inclined protrusion 78 so as to penetrate in the axial direction. Circumferential protrusions 80 for forming the flanges 44 (FIG. 8) are formed on both side surfaces in the circumferential direction of the front end portion of each body portion 76, respectively.

このような第1金属板58は、図10〜12に示す第2金属板60に積層される。第2金属板60も第1金属板58と同様に、シャフト25に対する結合側に設けられる第2ロータ側根元部82と、第2ロータ側根元部82の径方向外側に接続される第2ロータ側先端部84とを含む。第2ロータ側根元部82は、上記の第1ロータ側根元部62と同じ形状を有し、2つの脚部68と内側凹部70とを有する。第2ロータ側先端部84は、第1金属板58の第1ロータ側先端部64(図10)と同様に、胴体部76を有するが、その周方向両側面には傾斜突出部78(図10)を形成していない。第2金属板60のそれ以外の形状及び大きさは第1金属板58と同様である。すなわち、第2金属板60も第1金属板58と同様に、第2ロータ側根元部82の周方向両側面に半円部74が形成され、先端側に周方向突出部80を有する。なお、鍔部44を省略する場合、周方向突出部80も省略される。各金属板58,60は、周方向中央に関して左右で対象形状である。また、第1金属板58と第2金属板60とは、例えば互いに同じ、またはほぼ同じ厚さを有する。   Such a 1st metal plate 58 is laminated | stacked on the 2nd metal plate 60 shown to FIGS. Similarly to the first metal plate 58, the second metal plate 60 also has a second rotor side root portion 82 provided on the coupling side with respect to the shaft 25, and a second rotor connected to the radially outer side of the second rotor side root portion 82. Side tip 84. The second rotor side root portion 82 has the same shape as the first rotor side root portion 62 described above, and includes two leg portions 68 and an inner recess 70. Similar to the first rotor side tip 64 (FIG. 10) of the first metal plate 58, the second rotor side tip 84 has a body 76, but inclined projections 78 (see FIG. 10) is not formed. Other shapes and sizes of the second metal plate 60 are the same as those of the first metal plate 58. That is, as with the first metal plate 58, the second metal plate 60 also has semicircular portions 74 formed on both sides in the circumferential direction of the second rotor side base portion 82, and has a circumferential protrusion 80 on the tip side. In addition, when the collar part 44 is abbreviate | omitted, the circumferential direction protrusion part 80 is also abbreviate | omitted. Each of the metal plates 58 and 60 has a target shape on the left and right with respect to the center in the circumferential direction. In addition, the first metal plate 58 and the second metal plate 60 have the same or substantially the same thickness, for example.

そして、図7に示すように、複数枚積層した第1金属板58に、複数枚積層した第2金属板60を積層し、これを繰り返すことでN極形成突極32nを含む第1コア要素54が形成されている。また、複数枚積層した第2金属板60に、複数枚積層した第1金属板58を積層し、これを繰り返すことでS極形成突極32sを含む第2コア要素56が形成されている。この場合、第1コア要素54と第2コア要素56とを、それぞれの傾斜突出部78の先端部を軸方向(図7の表裏方向)に見て一致するように配置した状態で、同じ種類の金属板58(または60)の軸方向の配置位置が、少なくとも一部で第1コア要素54と第2コア要素56とでずれるようにしている。このため、傾斜突出部78の軸方向位置は、第1コア要素54及び第2コア要素56同士でずれている。   Then, as shown in FIG. 7, a plurality of stacked first metal plates 58 are stacked with a plurality of stacked second metal plates 60, and the first core element including N pole forming salient poles 32n is repeated by repeating this. 54 is formed. Further, the second metal element 60 including the S pole forming salient pole 32 s is formed by laminating a plurality of laminated first metal plates 58 on the plurality of laminated second metal plates 60 and repeating this. In this case, the first core element 54 and the second core element 56 are of the same type in a state in which the tip ends of the respective inclined protrusions 78 are aligned with each other when viewed in the axial direction (front and back direction in FIG. 7). The arrangement position of the metal plate 58 (or 60) in the axial direction is shifted at least partially between the first core element 54 and the second core element 56. For this reason, the axial position of the inclined protrusion 78 is shifted between the first core element 54 and the second core element 56.

さらに、図7に示すように、隣り合うコア要素54,56同士で傾斜突出部78の先端部を軸方向に見て一致させた状態で、互いの傾斜突出部78の先端部同士の間に軸方向の隙間が形成されるようにしている。このために、図9に示すように、第2金属板60の積層枚数は、第1金属板58の積層枚数よりも2枚だけ多くするか、または3枚以上多くしている。また、図8に示すように、第1コア要素54の傾斜突出部78よりも根元側にN極コモンコイル30nを巻回するとともに、第1コア要素54の傾斜突出部78よりも先端側にN極誘導コイル28nを巻回している。また、第2コア要素56の傾斜突出部78よりも根元側にS極コモンコイル30sを巻回するとともに、第2コア要素56の傾斜突出部78よりも先端側にS極誘導コイル28sを巻回している。 Further, as shown in FIG. 7, the adjacent core elements 54, 56 are aligned with each other between the tip ends of the inclined protrusions 78 in a state where the tip ends of the inclined protrusions 78 coincide with each other when viewed in the axial direction. A gap in the axial direction is formed. For this reason, as shown in FIG. 9, the number of stacked second metal plates 60 is increased by two or three or more than the number of stacked first metal plates 58. Further, as shown in FIG. 8, an N-pole common coil 30 n is wound on the base side with respect to the inclined projecting portion 78 of the first core element 54, and at the front end side with respect to the inclined projecting portion 78 of the first core element 54. It is wound N pole induction coil 28n. Further, the S-pole common coil 30 s is wound on the base side of the inclined protrusion 78 of the second core element 56, and the S-pole induction coil 28 s is wound on the tip side of the inclined protrusion 78 of the second core element 56 . I have been times.

そして、図7に示すように、第1コア要素54と第2コア要素56とを周方向に交互に配置して、環状に突き合わせている。この場合、隣り合うコア要素54,56のロータ側根元部62,82の周方向側面同士が周方向に接している。また、図8、図9に示すように、周方向に隣り合う第1コア要素54の傾斜突出部78の先端部と第2コア要素56の傾斜突出部78の先端部とが、それぞれのピン孔85(図8)を軸方向に整合させる、すなわち軸方向に見て重畳させるように配置されている。   And as shown in FIG. 7, the 1st core element 54 and the 2nd core element 56 are alternately arrange | positioned in the circumferential direction, and are faced | matched cyclically | annularly. In this case, the circumferential side surfaces of the rotor-side base portions 62 and 82 of the adjacent core elements 54 and 56 are in contact with each other in the circumferential direction. Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the distal end portion of the inclined projecting portion 78 of the first core element 54 and the distal end portion of the inclined projecting portion 78 of the second core element 56 adjacent to each other in the circumferential direction are respectively connected to the respective pins. The holes 85 (FIG. 8) are arranged so as to be aligned in the axial direction, that is, overlapped when viewed in the axial direction.

また、隣り合うコア要素54,56の互いの傾斜突出部78を軸方向に重畳させた部分で、互いに軸方向に整合する複数のピン孔85に連結ピン86が挿入されている。各連結ピン86のいずれかのコア要素54(または56)から外側に突出した一端部または両端部をかしめることで、連結ピン86の抜け止めを図ることもできる。各連結ピン86の一端部にのみかしめ部を形成する場合、各連結ピン86の他端部には予め直径が他の部分よりも大きくなった頭部を一体に形成して抜け止めを図れるようにする。この場合、各連結ピン86は、頭部と反対側を先にして対応する複数のピン孔85に挿入し、ロータコア24の軸方向端部から外側に突出した部分にかしめ部を形成する。各コア要素54,56は、連結ピン86により連結ピン86を中心とする揺動可能に連結されることもできる。なお、各連結ピン86は、圧入により対応するピン孔85に挿入されることもできる。   In addition, connecting pins 86 are inserted into a plurality of pin holes 85 that are aligned in the axial direction at portions where the inclined projections 78 of the adjacent core elements 54 and 56 are overlapped in the axial direction. The connection pin 86 can be prevented from coming off by caulking one end portion or both end portions protruding outward from any core element 54 (or 56) of each connection pin 86. When a caulking portion is formed only at one end portion of each connecting pin 86, a head portion having a diameter larger than that of the other portion is formed integrally with the other end portion of each connecting pin 86 so that it can be prevented from coming off. To. In this case, each connecting pin 86 is inserted into a plurality of corresponding pin holes 85 with the opposite side to the head first, and a caulking portion is formed at a portion protruding outward from the axial end portion of the rotor core 24. Each of the core elements 54 and 56 can be pivotably connected by a connecting pin 86 around the connecting pin 86. Each connecting pin 86 can also be inserted into the corresponding pin hole 85 by press fitting.

また、各コア要素54,56で積層した複数の金属板58,60の半円部74を互いに軸方向に整合させ、軸方向に長い半円筒部を形成するとともに、隣り合うコア要素54,56同士の根元部で互いに対向する半円筒部を対向させて略円筒のピン係合部87を形成している。すなわち、複数のコア要素54,56の周方向複数個所にピン係合部87が配置されている。各ピン係合部87にガタ減少ピン88を挿入可能としている。このようにしてロータコア24が形成される。各連結ピン86及び各ガタ減少ピン88は、ステンレス材等の非磁性材料により形成されることができる。   In addition, the semicircular portions 74 of the plurality of metal plates 58 and 60 laminated by the core elements 54 and 56 are aligned with each other in the axial direction to form a semicylindrical portion that is long in the axial direction, and adjacent core elements 54 and 56. The substantially cylindrical pin engaging portions 87 are formed by opposing the semi-cylindrical portions facing each other at the root portions thereof. That is, pin engaging portions 87 are arranged at a plurality of locations in the circumferential direction of the plurality of core elements 54 and 56. A backlash reducing pin 88 can be inserted into each pin engaging portion 87. In this way, the rotor core 24 is formed. Each connecting pin 86 and each backlash reducing pin 88 can be formed of a nonmagnetic material such as stainless steel.

各コア要素54,56の胴体部76を積層した部分により、ロータコア24の周方向に交互に配置されるN極形成突極32nとS極形成突極32sとが形成される。また、ロータコア24の周方向複数個所で、複数の傾斜突出部78を積層した部分により複数の補助突極42が形成される。各コア要素54,56のロータ側根元部62,82を環状に突き合わせた部分により略環状のロータヨーク33が形成される。この状態で、ロータコア24は、軸方向に対し直交する断面で考えた場合に、軸方向の異なる位置に応じて、図10〜12の3つの異なる形状が形成される。図10〜12は、互いにロータコア24の周方向の同じ範囲を示している。例えば、図10の軸方向の1つの位置では、第1コア要素54に第1金属板58が配置され、第2コア要素56に第2金属板60が配置されている。図11の軸方向の別の位置では、第1コア要素54及び第2コア要素56の両方に第2金属板60が配置されている。図12の軸方向のさらに別の位置では、第1コア要素54に第2金属板60が配置され、第2コア要素56に第1金属板58が配置されている。すなわち、図9に矢印δ方向で示すように、ロータコア24を軸方向の片側から他側に向かって見た場合に、予め規定した複数枚の第1金属板58を積層した部分と複数の第2金属板60を積層した部分とが周方向(図9の左右方向)に隣り合い、その他側(図9の下側)に、1枚ずつの第2金属板60を周方向に隣り合うように配置したものをそれぞれ積層している。また、その他側に、予め規定した複数枚の第2金属板60を積層した部分と複数の第1金属板58を積層した部分とが周方向に隣り合うものを積層し、その他側に、1枚ずつの第2金属板60を周方向に隣り合うように配置したものを積層し、これを繰り返している。   N pole forming salient poles 32 n and S pole forming salient poles 32 s that are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor core 24 are formed by the laminated portions of the body portions 76 of the core elements 54 and 56. In addition, a plurality of auxiliary salient poles 42 are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor core 24 by portions where a plurality of inclined protrusions 78 are stacked. A substantially annular rotor yoke 33 is formed by a portion where the rotor-side base portions 62 and 82 of the core elements 54 and 56 are annularly butted. In this state, when the rotor core 24 is considered in a cross section orthogonal to the axial direction, three different shapes of FIGS. 10 to 12 are formed according to different positions in the axial direction. 10 to 12 show the same range in the circumferential direction of the rotor core 24. For example, at one position in the axial direction of FIG. 10, the first metal plate 58 is disposed on the first core element 54, and the second metal plate 60 is disposed on the second core element 56. In another position in the axial direction of FIG. 11, the second metal plate 60 is disposed on both the first core element 54 and the second core element 56. In yet another position in the axial direction of FIG. 12, the second metal plate 60 is disposed on the first core element 54, and the first metal plate 58 is disposed on the second core element 56. That is, as shown by the arrow δ direction in FIG. 9, when the rotor core 24 is viewed from one side in the axial direction toward the other side, a portion in which a plurality of first metal plates 58 defined in advance are stacked and a plurality of first metal plates 58 are stacked. The two metal plates 60 are adjacent to each other in the circumferential direction (left and right direction in FIG. 9), and the second metal plates 60 are adjacent to each other on the other side (lower side in FIG. 9) in the circumferential direction. Each of these is stacked. Further, on the other side, a portion in which a plurality of predetermined second metal plates 60 are laminated and a portion in which a plurality of first metal plates 58 are laminated in the circumferential direction are laminated. Each of the second metal plates 60 arranged so as to be adjacent to each other in the circumferential direction is laminated, and this is repeated.

なお、第1金属板58及び第2金属板60の配置関係及び積層枚数はこれに限定するものではない。例えば、各コア要素54,56で、第1金属板58の積層枚数と第2金属板60の積層枚数とを同じとし、第1金属板58の傾斜突出部78の先端部同士が軸方向に接触するようにすることもできる。この場合、各傾斜突出部78により補助突極42が形成される。   The arrangement relationship and the number of stacked layers of the first metal plate 58 and the second metal plate 60 are not limited to this. For example, in each core element 54, 56, the number of stacked first metal plates 58 and the number of stacked second metal plates 60 are the same, and the tips of the inclined protrusions 78 of the first metal plate 58 are axially aligned. It can also be in contact. In this case, the auxiliary salient pole 42 is formed by each inclined protrusion 78.

また、第1コア要素54で第1金属板58と第2金属板60とを1枚ずつ交互に配置し、周方向で第1金属板58同士が隣り合わないように、第2コア要素56で第1金属板58と第2金属板60とを1枚ずつ交互に配置することもできる。この場合、補助突極42となる各傾斜突出部78の先端部が、第1コア要素54と第2コア要素56とで軸方向の交互に配置される。   In addition, the first metal plate 58 and the second metal plate 60 are alternately arranged one by one in the first core element 54, and the second core element 56 is not adjacent to each other in the circumferential direction. Thus, the first metal plates 58 and the second metal plates 60 can be alternately arranged one by one. In this case, the tip end portions of the inclined protrusions 78 serving as the auxiliary salient poles 42 are alternately arranged in the axial direction between the first core elements 54 and the second core elements 56.

図8に示すように、ロータコア24の各スロット34内で誘導コイル28n、28s及びコモンコイル30n、30sを配置した空間には樹脂が充填されている。このため、各コイル28n、28s、30n、30sが固められるとともに、ロータコア24からの各コイル28n、28s、30n、30sの脱落が阻止される。また、ロータコア24の外周面にカーボンファイバーにより形成される線材を巻き付けることもできる。この構成によれば、各コイル28n、28s、30n、30sの脱落がより有効に阻止される。   As shown in FIG. 8, the space in which the induction coils 28 n and 28 s and the common coils 30 n and 30 s are arranged in each slot 34 of the rotor core 24 is filled with resin. For this reason, the coils 28n, 28s, 30n, 30s are hardened, and the coils 28n, 28s, 30n, 30s are prevented from falling off the rotor core 24. Further, a wire formed of carbon fiber can be wound around the outer peripheral surface of the rotor core 24. According to this configuration, the coils 28n, 28s, 30n, and 30s are more effectively prevented from falling off.

このようなロータコア24を製造する場合、例えば次のように製造される。まず、複数の連結ピン86のうち、1つの連結ピン86だけを隣り合う2つのコア要素54,56から取り外し、他の連結ピン86により隣り合うコア要素54,56の補助突極42同士を連結ピン86を介して連結した状態で、各コア要素54,56を1列等に並べて各突極32n、32sの周囲に、対応する誘導コイル28n、28s及び対応するコモンコイル30n、30sを巻装する。例えば、各コモンコイル30n、30sは空芯の巻き状態としたものを、対応するコア要素54,56の根元側から胴体部76に向け嵌合させることもできる。次いで、各連結ピン86を中心に、隣り合うコア要素54,56同士を揺動させながら環状に配置して、ピン未挿入のピン孔85に連結ピン86を挿入する。これによって、ロータコア24が形成される。   When manufacturing such a rotor core 24, it manufactures as follows, for example. First, of the plurality of connecting pins 86, only one connecting pin 86 is removed from the two adjacent core elements 54 and 56, and the auxiliary salient poles 42 of the adjacent core elements 54 and 56 are connected to each other by the other connecting pins 86. In a state where the core elements 54 and 56 are connected via the pin 86, the corresponding induction coils 28n and 28s and the corresponding common coils 30n and 30s are wound around the salient poles 32n and 32s with the core elements 54 and 56 arranged in a line. To do. For example, each of the common coils 30n and 30s that have been wound in an air-core state can be fitted from the root side of the corresponding core elements 54 and 56 toward the body portion 76. Next, the adjacent core elements 54, 56 are arranged in an annular shape around the connecting pins 86, and the connecting pins 86 are inserted into the pin holes 85 in which no pins are inserted. Thereby, the rotor core 24 is formed.

また、図1に示すように、ロータ14は、ロータコア24の中心部に嵌合されたシャフト25と、シャフト25に固定された2つのエンドプレート26a、26bとを含む。この場合、図7に示すように、シャフト25の外周面の周方向複数個所に、上記で説明した外側凸部46が形成されている。各外側凸部46の軸方向長さは、例えばロータコア24の軸長とほぼ同じか、またはこの軸長よりも少し長くする。各外側凸部46は、各コア要素54,56の内側凹部70に軸方向に嵌合される。このため、シャフト25は、各外側側凸部46をロータコア24の各内側凹部70に軸方向に嵌合させるように、ロータコア24の内側に軸方向に嵌合されている。また、ロータコア24にシャフト25が嵌合された状態で、図8に示すように、隣り合うコア要素54,56の脚部68同士を押し広げるように、複数のピン係合部87に複数のガタ減少ピン88が軸方向に押し込まれる、すなわち挿入されている。   As shown in FIG. 1, the rotor 14 includes a shaft 25 fitted in the center portion of the rotor core 24, and two end plates 26 a and 26 b fixed to the shaft 25. In this case, as shown in FIG. 7, the outer convex portions 46 described above are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the shaft 25. The axial length of each outer convex portion 46 is, for example, substantially the same as the axial length of the rotor core 24 or slightly longer than this axial length. Each outer convex portion 46 is fitted in the inner concave portion 70 of each core element 54, 56 in the axial direction. For this reason, the shaft 25 is axially fitted to the inner side of the rotor core 24 so that the outer side convex portions 46 are fitted to the inner concave portions 70 of the rotor core 24 in the axial direction. Further, with the shaft 25 fitted to the rotor core 24, as shown in FIG. 8, a plurality of pin engaging portions 87 are provided with a plurality of pins so that the leg portions 68 of the adjacent core elements 54 and 56 are spread. The backlash reducing pin 88 is pushed, that is, inserted in the axial direction.

さらに、図1に示すように、ロータコア24の軸方向両側に配置されるように、2つのエンドプレート26a、26bがシャフト25の周囲に圧入等により嵌合固定され、さらに、ロータコア24の軸方向両端に突き当てられている。各エンドプレート26a、26bの軸方向片側に、各コイル28n、28s、30n、30sにおいて、ロータコア24の軸方向両端よりも外側に配置されるコイルエンドを避ける凹部90が形成されている。各エンドプレート26a、26bは非磁性材料で形成され、外周端部と内周端部との軸方向片側端部でロータコア24に突き当てられている。例えば、各エンドプレート26a、26bの外周部の軸方向端部は、各補助突極42の連結部の軸方向端部に突き当てられることもできる。この場合、各エンドプレート26a、26bの外周部の軸方向端部に、各連結ピン86の端部でロータコア24よりも軸方向に突出した部分を挿入保持する凹部が形成されることもできる。   Further, as shown in FIG. 1, two end plates 26 a and 26 b are fitted and fixed around the shaft 25 by press fitting or the like so as to be arranged on both sides of the rotor core 24 in the axial direction. It is abutted at both ends. In each of the coils 28n, 28s, 30n, and 30s, a recess 90 is formed on one end of each end plate 26a, 26b so as to avoid a coil end disposed outside the both ends of the rotor core 24 in the axial direction. Each of the end plates 26a and 26b is made of a nonmagnetic material, and abuts against the rotor core 24 at one end in the axial direction between the outer peripheral end and the inner peripheral end. For example, the axial ends of the outer peripheral portions of the end plates 26 a and 26 b can be abutted against the axial ends of the connecting portions of the auxiliary salient poles 42. In this case, a recess that inserts and holds a portion protruding in the axial direction from the rotor core 24 at the end of each connecting pin 86 may be formed at the axial end of the outer peripheral portion of each end plate 26a, 26b.

また、2つのエンドプレート26a、26bの少なくとも一方のエンドプレート26a(または26b)に第1ダイオード38または第2ダイオード40またはその両方のダイオード38,40が保持されている。ただし、本実施形態は、このような構成に限定せず、各ダイオード38,40はシャフト25またはロータコア24に直接または間接に固定されていればよい。   The first diode 38 and / or the second diode 40 or both diodes 38 and 40 are held on at least one end plate 26a (or 26b) of the two end plates 26a and 26b. However, the present embodiment is not limited to such a configuration, and each diode 38 and 40 may be fixed directly or indirectly to the shaft 25 or the rotor core 24.

このようにロータ14は、外周面に設けられた複数の外側凸部46を含むシャフト25と、複数の外側凸部46の一部の外側凸部46がそれぞれ軸方向に嵌合される内側凹部70を含む複数ずつの第1コア要素54及び第2コア要素56と、各コア要素54,56に巻回される複数のコイル28n、28s、30n、30sとを含む。複数のコア要素54,56がシャフト25の外側の周方向複数個所に配置されることで、シャフト25に結合されたロータコア24が形成されている。また、周方向に隣り合うコア要素54,56同士は、シャフト25に対する結合側に設けられるロータ側根元部62,82で周方向に接している。 As described above, the rotor 14 includes the shaft 25 including the plurality of outer protrusions 46 provided on the outer peripheral surface, and the inner recesses in which some of the outer protrusions 46 of the plurality of outer protrusions 46 are fitted in the axial direction. It includes a first core element 54 and the second core element 56 of a plurality each containing 70, a plurality of coils 28n are wound on each core element 54, 56, 28s, 30n, and 30s. The plurality of core elements 54 and 56 are arranged at a plurality of locations in the circumferential direction outside the shaft 25, so that the rotor core 24 coupled to the shaft 25 is formed. Further, the core elements 54 and 56 adjacent in the circumferential direction are in contact with each other in the circumferential direction at the rotor side base portions 62 and 82 provided on the coupling side with respect to the shaft 25.

また、シャフト25の各外側凸部46は、先端部に周方向の幅が最大となる最大幅部分52(後述する図13の矢印D1で周方向幅を示す部分)が形成されている。また、隣り合う外側凸部46同士の間で、最大幅部分52よりも径方向内側に、隣り合う2つのコア要素54,56の根元側で先端部の周方向の合計幅が、隣り合う外側凸部46の先端部同士の間の周方向の最小幅よりも大きくなった脚部68が係止されている。隣り合うコア要素54,56間には有限な微小隙間であるギャップが形成され、少なくともガタ減少ピン88をその間に挿入しない状態で、隣り合うコア要素54,56間同士で圧縮応力及び引っ張り応力を発生させないようにしている。隣り合うコア要素54,56間にガタ減少ピン88を押し込んだ状態では、ガタ減少ピン88により隣り合うコア要素54,56間のガタと、シャフト25及びロータコア24の間のガタとを減少できる。   Each outer convex portion 46 of the shaft 25 has a maximum width portion 52 (a portion indicating a circumferential width indicated by an arrow D1 in FIG. 13 described later) having a maximum circumferential width at the tip portion. Further, between the adjacent outer convex portions 46, the total width in the circumferential direction of the front end portion on the root side of the two adjacent core elements 54 and 56 on the radially inner side than the maximum width portion 52 is adjacent to the outer side. Legs 68 that are larger than the minimum circumferential width between the tips of the protrusions 46 are locked. A gap which is a finite minute gap is formed between the adjacent core elements 54 and 56, and at least the backlash reducing pin 88 is not inserted between them, the compressive stress and the tensile stress are applied between the adjacent core elements 54 and 56. It is made not to generate. In a state in which the backlash reducing pin 88 is pushed between the adjacent core elements 54 and 56, the backlash between the adjacent core elements 54 and 56 and the backlash between the shaft 25 and the rotor core 24 can be reduced by the backlash reduction pin 88.

さらに、各ガタ減少ピン88は、シャフト25の各外側凸部46の最大幅部分52よりも径方向内側、すなわち後述する図13の破線Gよりも径方向内側であって、周方向に隣り合うコア要素54,56同士の間に配置されている。   Further, each backlash reducing pin 88 is radially inward of the maximum width portion 52 of each outer convex portion 46 of the shaft 25, that is, radially inward from a broken line G in FIG. Arranged between the core elements 54 and 56.

また、各コア要素54,56は、周方向両側面から突出する補助突極42を有し、隣り合う複数のコア要素54,56の補助突極は先端部で互いに連結ピン86を介して連結されている。また、各コア要素54,56の周囲に、各補助突極42の径方向内側に配置されるように、複数のコイル28n、28s、30n、30sの一部であるコモンコイル30n、30sが巻回されている。 Each of the core elements 54 and 56 has auxiliary salient poles 42 protruding from both sides in the circumferential direction, and the auxiliary salient poles of a plurality of adjacent core elements 54 and 56 are connected to each other via connecting pins 86 at the tip portions. Has been. Further, around the core elements 54 and 56, the common coils 30n and 30s, which are a part of the plurality of coils 28n, 28s, 30n, and 30s, are wound so as to be disposed radially inward of the auxiliary salient poles 42 . They have been times.

このようなロータ14によれば、周方向複数個所に配置された複数のコア要素54,56を含む構成で、ステータ12で発生した磁束の多くが通過する磁気経路がシャフト25を通過しないので、磁気経路での磁気抵抗を減少させることができ、回転電機10の性能向上を図れる。   According to such a rotor 14, a magnetic path through which most of the magnetic flux generated in the stator 12 passes does not pass through the shaft 25 in a configuration including a plurality of core elements 54 and 56 arranged at a plurality of locations in the circumferential direction. The magnetic resistance in the magnetic path can be reduced, and the performance of the rotating electrical machine 10 can be improved.

これについて、図13を用いて説明する。図13は、本実施形態のロータにおいて、磁束の流れを示す、図8のG部拡大対応図である。図13に示すように、ロータ14を含む回転電機の使用状態で、1つの瞬間では、ステータ12(図1)からロータ14の1つの突極32s(図7)に磁束が入り、その磁束が別の突極32nに向け流れる場合がある。この場合、本実施形態では、図13の破線矢印のように、1つの突極32sを形成する1つのコア要素56から別の突極32nを形成する別のコア要素54に、シャフト25を通過することなく磁束の多くが磁気経路に沿って流れる。隣り合うコア要素54,56同士は、ロータ側根元部62,82で周方向に接触しているので、磁束の多くは、この接触部を介して流れる。このため、ロータコア24内を流れる磁束は、磁気経路に沿ってこの接触部に存在する微小な隙間であるギャップ(図13の一点鎖線Pで囲んだ部分)を1度だけ通過するのみである。しかも、隣り合うコア要素54,56同士は磁気抵抗の低い同じ磁性材料により形成でき、磁気経路の途中で磁束密度が過度に変化しないので、渦電流損失の低減を図れるとともに、磁気経路中で磁束が過度に減少しない。このため、ステータ12で発生した磁束の多くが通過する磁気経路がシャフト25を通過しないので、磁気経路での磁気抵抗を減少させることができ、回転電機の性能向上を図れる。   This will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an enlarged view corresponding to part G of FIG. 8 showing the flow of magnetic flux in the rotor of the present embodiment. As shown in FIG. 13, when a rotating electrical machine including the rotor 14 is in use, magnetic flux enters the salient pole 32 s (FIG. 7) of the rotor 14 from the stator 12 (FIG. 1), and the magnetic flux There is a case where it flows toward another salient pole 32n. In this case, in the present embodiment, the shaft 25 passes from one core element 56 forming one salient pole 32s to another core element 54 forming another salient pole 32n, as indicated by a broken line arrow in FIG. Without much, most of the magnetic flux flows along the magnetic path. Since the adjacent core elements 54 and 56 are in contact with each other at the rotor side base portions 62 and 82 in the circumferential direction, most of the magnetic flux flows through the contact portions. For this reason, the magnetic flux flowing in the rotor core 24 passes only once through a gap (a portion surrounded by a one-dot chain line P in FIG. 13) that is a minute gap existing in the contact portion along the magnetic path. Moreover, the adjacent core elements 54 and 56 can be formed of the same magnetic material having a low magnetic resistance, and the magnetic flux density does not change excessively in the middle of the magnetic path, so that eddy current loss can be reduced and the magnetic flux in the magnetic path can be reduced. Does not decrease excessively. For this reason, since the magnetic path through which most of the magnetic flux generated in the stator 12 passes does not pass through the shaft 25, the magnetic resistance in the magnetic path can be reduced, and the performance of the rotating electrical machine can be improved.

これに対して、図14は本発明から外れる比較例のロータ14aを示している。比較例のロータ14aでは、本実施形態のロータ14(図1等)において、シャフト25の外周面の周方向複数個所に軸方向に長い外側凹部92が形成されている。各外側凹部92は、奥部の周方向の幅が、開口部よりも大きくなっている。また、比較例のロータ14aでは、本実施形態のロータ14と同様に、シャフト25の外側にN極形成突極32nを有する第1コア要素54aと、S極形成突極32sを有する第2コア要素56aとが周方向の交互に配置され、各コア要素54a,56a同士が補助突極42の先端部で連結ピン86を介して互いに連結されている。   On the other hand, FIG. 14 shows a rotor 14a of a comparative example deviating from the present invention. In the rotor 14a of the comparative example, outer concave portions 92 that are long in the axial direction are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the shaft 25 in the rotor 14 of this embodiment (FIG. 1 and the like). Each outer recess 92 has a width in the circumferential direction at the back that is greater than the opening. Further, in the rotor 14a of the comparative example, similarly to the rotor 14 of the present embodiment, the first core element 54a having the N pole forming salient pole 32n outside the shaft 25 and the second core having the S pole forming salient pole 32s. The elements 56a are alternately arranged in the circumferential direction, and the core elements 54a and 56a are connected to each other via a connecting pin 86 at the tip of the auxiliary salient pole 42.

一方、比較例では、本実施形態と異なり、各コア要素54a,56aの根元側端部の径方向内端に、シャフト25の外側凹部92に軸方向に嵌合させる内側凸部94が形成されている。すなわち、比較例ではシャフト25とコア要素54a,56aとに設ける凹部及び凸部の関係が本実施形態と逆になっている。また、周方向に隣り合うコア要素54a,56a同士は、シャフト25結合側の根元部を含めて、周方向に接していない。各コア要素54a,56aの径方向内側面はシャフト25の外周面に接している。このような比較例で、図14に破線矢印で示すように、ステータで生成された磁束が1つの突極32sから別の突極32nに向け流れる場合を考える。この場合、磁束は、1つの突極32sからシャフト25に流れ、シャフト25から別の突極32nに流れる。このため、ロータ14で多くの磁束が通過する磁気経路は、図14の丸印γで囲んだギャップである、コア要素54a、56aとシャフト25との間の径方向のギャップを2度通過している。また、シャフト25は高剛性が要求されるので、シャフト25よりも高剛性が要求されないコア要素54a、56aと同じ磁性材料により形成することは困難であり、シャフト25とコア要素54a、56aとで磁束密度が大きく変化する。このため、渦電流損失が発生しやすい。したがって、磁気経路での磁気抵抗が増大し、損失が増大するのでロータ14aを含む回転電機の性能が低下する要因となる。本実施形態では、比較例と異なり、磁束の多くが通過する磁気経路がシャフト25を通過しないので、このような不都合をなくせる。   On the other hand, unlike the present embodiment, in the comparative example, an inner convex portion 94 that is fitted in the outer concave portion 92 of the shaft 25 in the axial direction is formed at the radially inner end of the root side end portion of each core element 54a, 56a. ing. That is, in the comparative example, the relationship between the concave portions and the convex portions provided in the shaft 25 and the core elements 54a and 56a is opposite to that of the present embodiment. Further, the core elements 54a and 56a adjacent to each other in the circumferential direction are not in contact with each other in the circumferential direction including the root portion on the shaft 25 coupling side. The radially inner side surfaces of the core elements 54 a and 56 a are in contact with the outer peripheral surface of the shaft 25. In such a comparative example, a case is considered where the magnetic flux generated by the stator flows from one salient pole 32s to another salient pole 32n, as indicated by a broken line arrow in FIG. In this case, the magnetic flux flows from one salient pole 32s to the shaft 25 and from the shaft 25 to another salient pole 32n. Therefore, the magnetic path through which a large amount of magnetic flux passes through the rotor 14 passes twice through the radial gap between the core elements 54a, 56a and the shaft 25, which is the gap surrounded by the circle γ in FIG. ing. Further, since the shaft 25 is required to have high rigidity, it is difficult to form the shaft 25 with the same magnetic material as the core elements 54a and 56a that are not required to have higher rigidity than the shaft 25. The shaft 25 and the core elements 54a and 56a Magnetic flux density changes greatly. For this reason, eddy current loss is likely to occur. Therefore, the magnetic resistance in the magnetic path is increased, and the loss is increased, which becomes a factor of reducing the performance of the rotating electrical machine including the rotor 14a. In the present embodiment, unlike the comparative example, since the magnetic path through which most of the magnetic flux passes does not pass through the shaft 25, such inconvenience can be eliminated.

また、本実施形態では、特許文献3のロータの場合と異なり、隣り合うコア要素54,56同士で凸部と凹部とを係合させる必要がなくなり、小型化を図れる。   Further, in the present embodiment, unlike the case of the rotor of Patent Document 3, it is not necessary to engage the convex portion and the concave portion between the adjacent core elements 54 and 56, and the size can be reduced.

また、本実施形態では、ロータコア24は、複数のコア要素54,56を環状に連結することにより形成されているので、複数のコア要素54,56を環状に連結する前の段階で、各突極32n、32sに、対応するコイル28n、28s、30n、30sを容易に巻線することができ、しかもスロット34内でのコイル28n、28s、30n、30sの占積率、すなわち充填率の向上を図れる。   In the present embodiment, the rotor core 24 is formed by connecting a plurality of core elements 54 and 56 in a ring shape. Corresponding coils 28n, 28s, 30n, and 30s can be easily wound around the poles 32n and 32s, and the space factor of the coils 28n, 28s, 30n, and 30s in the slot 34, that is, the filling rate is improved. Can be planned.

また、シャフト25の各外側凸部46は、先端部に周方向の幅が最大となる幅D1(図8)を有する最大幅部分52が形成されている。また、隣り合う外側凸部46同士の間で、最大幅部分52よりも径方向内側に、隣り合う2つのコア要素54,56の根元側で先端部の周方向の合計幅が、隣り合う外側凸部46の先端部同士の間の周方向の最小幅よりも大きくなった脚部68が係止されている。このため、ロータコア24に使用時に遠心力が作用するのにもかかわらず、シャフト25の径方向外側にロータコア24が抜け出ることを有効に防止できる。すなわち、外側凸部46は、ロータコア24を遠心力にかかわらずシャフト25に保持する機能を有する。   Further, each outer convex portion 46 of the shaft 25 is formed with a maximum width portion 52 having a width D1 (FIG. 8) at which the width in the circumferential direction is maximum at the tip portion. Further, between the adjacent outer convex portions 46, the total width in the circumferential direction of the front end portion on the root side of the two adjacent core elements 54 and 56 on the radially inner side than the maximum width portion 52 is adjacent to the outer side. Legs 68 that are larger than the minimum circumferential width between the tips of the protrusions 46 are locked. For this reason, it is possible to effectively prevent the rotor core 24 from slipping out to the outside in the radial direction of the shaft 25 despite the centrifugal force acting on the rotor core 24 during use. That is, the outer convex portion 46 has a function of holding the rotor core 24 on the shaft 25 regardless of centrifugal force.

また、各ガタ減少ピン88は、シャフト25の各外側凸部46の周方向の幅が最大となる最大幅部分52よりも径方向内側であって、周方向に隣り合うコア要素54,56同士の間に配置されている。このため、各ガタ減少ピン88によりステータ12(図1)からロータ14に磁束が流れる磁気経路中での磁気抵抗が増大されるのを抑制でき、かつ、シャフト25とロータコア24との間の嵌合部のガタ詰めを図れる等、ガタを減少できる。しかもガタ減少ピン88を用いずにロータコア24にシャフト25を締まり嵌めで嵌合させる場合のように過大な応力がロータコア24に作用するのを防止でき、磁気経路中での磁気抵抗損失をより低減できる。また、使用時に各コア要素54,56に遠心力が作用することで、例えば図13のRで示す部分で外側凸部46と脚部68とが互いに押し付け合い、図13に実線矢印Qで示す方向に各コア要素54,56が変形しようとする。ただし、この変形方向にガタ減少ピン88が配置されているので、この変形を防止でき、各コア要素54,56の過度な応力の発生を抑制しつつ抜け止めを有効に図れる。過度な応力がコア要素54,56に作用しないことで、磁気経路での磁気抵抗を減少できる。   Further, each backlash reducing pin 88 is radially inner than the maximum width portion 52 where the circumferential width of each outer convex portion 46 of the shaft 25 is maximum, and the core elements 54 and 56 adjacent to each other in the circumferential direction. It is arranged between. For this reason, it is possible to suppress an increase in the magnetic resistance in the magnetic path through which the magnetic flux flows from the stator 12 (FIG. 1) to the rotor 14 by the backlash reduction pins 88, and the fit between the shaft 25 and the rotor core 24. The backlash can be reduced, for example, by filling back the joints. Moreover, excessive stress can be prevented from acting on the rotor core 24 as in the case where the shaft 25 is fitted to the rotor core 24 without using the backlash reduction pin 88, and the magnetoresistance loss in the magnetic path is further reduced. it can. Further, when a centrifugal force acts on each of the core elements 54 and 56 at the time of use, for example, the outer convex portion 46 and the leg portion 68 are pressed against each other at a portion indicated by R in FIG. 13, and a solid line arrow Q is indicated in FIG. Each core element 54, 56 tends to deform in the direction. However, since the backlash reduction pin 88 is arranged in this deformation direction, this deformation can be prevented, and it is possible to effectively prevent the core elements 54 and 56 from being pulled out while suppressing the generation of excessive stress. Since excessive stress does not act on the core elements 54 and 56, the magnetic resistance in the magnetic path can be reduced.

また、各補助突極42は、各コア要素54,56との接続側である根元側から先端に向かうに従って径方向外側になるように周方向に対し傾斜している。このため、各補助突極42を磁性材により形成していると、補助突極42の先端部の位置に応じてステータ12で発生する空間高調波の必要な磁束成分を効率よく補助突極42からN極形成突極32nまたはS極形成突極32sに誘導して、補助突極42よりも径方向外側に配置された誘導コイル28n、28sに効率よく多くの磁束を鎖交させ、回転電機10のトルク及び効率を向上させることができる。   Further, each auxiliary salient pole 42 is inclined with respect to the circumferential direction so as to become radially outward from the base side, which is the connection side with each core element 54, 56, toward the tip. For this reason, when each auxiliary salient pole 42 is formed of a magnetic material, a required magnetic flux component of a spatial harmonic generated in the stator 12 according to the position of the tip portion of the auxiliary salient pole 42 is efficiently added. To the N pole forming salient pole 32n or the S pole forming salient pole 32s, and a large amount of magnetic flux is efficiently linked to the induction coils 28n and 28s disposed radially outside of the auxiliary salient pole 42. 10 torque and efficiency can be improved.

また、図9に示したように、スロット34内で隣り合うコア要素54,56同士で、各補助突極42の先端部同士の間に軸方向の隙間を形成すれば、各補助突極42を介して隣り合う突極32n、32s同士の間で、それぞれの補助突極42とロータヨーク33(図7)とを介して、回転電機10のトルクに寄与しない磁束がループするループ経路が形成されるのを防止できる。このため、ステータ12から出る多くの磁束をロータ14を通ってステータ12に戻すことができ、トルクの向上を図れる。   As shown in FIG. 9, if an axial gap is formed between the tips of the auxiliary salient poles 42 between the core elements 54 and 56 adjacent in the slot 34, the auxiliary salient poles 42. Between the salient poles 32n and 32s adjacent to each other, a loop path is formed through which the magnetic flux that does not contribute to the torque of the rotating electrical machine 10 loops via the auxiliary salient pole 42 and the rotor yoke 33 (FIG. 7). Can be prevented. For this reason, many magnetic fluxes which come out of the stator 12 can be returned to the stator 12 through the rotor 14, and a torque can be improved.

なお、このような補助突極42の代わりに、各コア要素54,56の周方向側面から樹脂または非磁性の金属である非磁性材料製の補助突出部を突出させることもできる。この場合でも、各スロット34内で連結した隣り合う補助突出部の内側にコモンコイル30n、30sを配置でき、コモンコイル30n、30sの脱落をより有効に防止できる。この場合、複数のコア要素54,56に巻回されるすべてのコイルを、対応する補助突出部の径方向内側に配置することもできる。例えば、少なくとも隣り合うN極形成突極32nとS極形成突極32sとに巻回されるコイル同士を電気的に分断させ、N極形成突極32nとS極形成突極32sとに巻回されるコイル同士で、別のダイオードを接続することもできる。 Instead of such auxiliary salient poles 42, auxiliary projections made of a nonmagnetic material, which is a resin or a nonmagnetic metal, can be projected from the circumferential side surfaces of the core elements 54, 56. Even in this case, the common coils 30n and 30s can be arranged inside the adjacent auxiliary protrusions connected in each slot 34, and the common coils 30n and 30s can be more effectively prevented from falling off. In this case, all the coils being wound around a plurality of core elements 54, 56 may also be located radially inside the corresponding auxiliary protrusions. For example, electrically by cutting the coils to each other to be wound around the N pole formed salient poles 32n and an S pole forming salient pole 32s mutually at least adjacent, wound around the N pole formed salient poles 32n and an S pole forming salient pole 32s It is also possible to connect another diode between the coils.

なお、各外側凸部46の根元部の周方向の最大幅D2(図8)を、隣り合う外側凸部46の先端部間に配置される2つのコア要素54,56の周方向のそれぞれの最小幅D3(図8)よりも小さくすることもできる。このような構成では、強度が相対的に低い金属板で脚部68の周方向幅を大きくできる一方、強度を確保しつつ、強度が相対的に高いシャフト25の外側凸部46の周方向幅を小さくできる。このため、ロータ14の小型化を図りつつ、磁気経路となるコア要素54,56の互いに接する部分の磁気経路の幅を大きくでき、磁気抵抗を大きくすることなく、各構成部材の強度確保を図れる。   In addition, the circumferential maximum width D2 (FIG. 8) of the root portion of each outer convex portion 46 is set in the circumferential direction of the two core elements 54 and 56 disposed between the tip portions of the adjacent outer convex portions 46. It can also be made smaller than the minimum width D3 (FIG. 8). In such a configuration, the circumferential width of the leg portion 68 can be increased by a metal plate having a relatively low strength, while the circumferential width of the outer convex portion 46 of the shaft 25 having a relatively high strength while ensuring the strength. Can be reduced. For this reason, while reducing the size of the rotor 14, it is possible to increase the width of the magnetic path of the core elements 54 and 56 that become the magnetic path in contact with each other, and it is possible to secure the strength of each component without increasing the magnetic resistance. .

図15〜17は、本実施形態のロータ14を用いて応力、磁束密度及び磁束流れをそれぞれ解析した結果を示す図である。図15は、ロータ14の回転時に作用する圧縮応力の分布を、ロータ14の周方向一部で示す図である。図15で黒地で示した部分Aは、圧縮応力が最大となる部分であり、斜線の間隔が狭い部分B、斜線の間隔が広い部分C、砂地で示した部分D、白地で示した部分Eの順に、圧縮応力が低くなっている。また、矢印ηで磁束の流れを示している。図15から明らかなように、高い応力はシャフト25に発生し、ロータコア24の各コア要素54,56内で磁束が通過する磁気経路において、磁化特性を悪化させる要因となる、応力の過度に高い部分は発生していない。また、遠心力に対して各コア要素54,56の根元部でも過大な応力を発生させることがなく、しかも、シャフト25にロータコア24及び各コイルを保持できる。   15-17 is a figure which shows the result of having analyzed each of stress, magnetic flux density, and magnetic flux flow using the rotor 14 of this embodiment. FIG. 15 is a diagram showing a distribution of the compressive stress acting when the rotor 14 rotates, with a part in the circumferential direction of the rotor 14. A portion A indicated by a black background in FIG. 15 is a portion where the compressive stress is maximized, a portion B having a narrow interval between oblique lines, a portion C having a wide interval between oblique lines, a portion D indicated by sand, and a portion E indicated by a white background. In this order, the compressive stress decreases. Further, the flow of magnetic flux is indicated by an arrow η. As is clear from FIG. 15, high stress is generated in the shaft 25, and in the magnetic path through which the magnetic flux passes in each of the core elements 54 and 56 of the rotor core 24, the stress is excessively high, which causes deterioration of the magnetization characteristics. The part has not occurred. In addition, excessive stress is not generated at the base portions of the core elements 54 and 56 with respect to the centrifugal force, and the rotor core 24 and the coils can be held on the shaft 25.

図16は、ステータからロータ中に磁束を流す場合において、図13に対応するロータの磁束密度コンター(等高線表示)を示す図である。図16で黒地で示した部分Aは最も磁束密度が低い部分であり、斜線の間隔が狭い部分B、斜線の間隔が広い部分C、砂地で示した部分D、白地で示した部分Eの順に、磁束密度が高くなっている。なお、図16では、ガタ減少ピン88を非磁性材により形成している(後述する図17の場合も同様である)。上記の図13を参照しつつ図16を見れば明らかなように、ロータ14中の磁束密度は磁気経路中で大きく変化することなく、しかも磁束密度が過度に低くならない。   FIG. 16 is a diagram showing a magnetic flux density contour (contour line display) of the rotor corresponding to FIG. 13 when a magnetic flux flows from the stator into the rotor. A portion A indicated by a black background in FIG. 16 is a portion having the lowest magnetic flux density. A portion B having a narrow slanted line interval, a part C having a wide slanted line interval, a part D indicated by a sand background, and a part E indicated by a white background. The magnetic flux density is high. In FIG. 16, the backlash reducing pin 88 is formed of a nonmagnetic material (the same applies to FIG. 17 described later). As is apparent from FIG. 16 with reference to FIG. 13, the magnetic flux density in the rotor 14 does not change greatly in the magnetic path, and the magnetic flux density does not become excessively low.

図17は、ステータからロータ中に磁束を流す場合のロータの周方向一部の磁束流れの解析結果を示す図である。図17では、矢印により磁束の流れ方向を簡略化して示している。また、図17の解析結果では、ロータコア24中で磁束は、シャフト25の外側凸部46の最大幅部分よりも径方向外側に多く流れている。この解析結果から明らかなように、ロータ14を流れる磁束の多くはシャフト25を通過することがない。また、ガタ減少ピン88を非磁性材により形成することで、ガタ減少ピン88に磁束が通過せず、渦電流損失等の損失を増加させることがない。   FIG. 17 is a diagram illustrating an analysis result of a part of the magnetic flux flow in the circumferential direction of the rotor when the magnetic flux flows from the stator into the rotor. In FIG. 17, the flow direction of magnetic flux is simplified by arrows. In the analysis result of FIG. 17, more magnetic flux flows in the rotor core 24 radially outward than the maximum width portion of the outer convex portion 46 of the shaft 25. As is apparent from the analysis result, most of the magnetic flux flowing through the rotor 14 does not pass through the shaft 25. Further, by forming the backlash reduction pin 88 from a non-magnetic material, magnetic flux does not pass through the backlash reduction pin 88, and loss such as eddy current loss is not increased.

なお、上記の実施形態では、シャフト25の外側凸部46の先端部と各コア要素54,56の内側凹部70の奥部との断面形状が略楕円である場合を説明したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、外側凸部46の先端部と各内側凹部70の奥部との断面形状として、略円形、略三角形、略矩形、略菱形等、種々の形状を採用できる。   In the above-described embodiment, the case has been described in which the cross-sectional shape of the distal end portion of the outer convex portion 46 of the shaft 25 and the inner portion of the inner concave portion 70 of each core element 54, 56 is substantially oval. However, the present invention is not limited to this. For example, various shapes such as a substantially circular shape, a substantially triangular shape, a substantially rectangular shape, and a substantially rhombus shape can be adopted as the cross-sectional shape of the distal end portion of the outer convex portion 46 and the inner portion of each inner concave portion 70.

[第2の実施形態]
図18は、本発明の第2の実施形態のロータを構成するロータコア24を示す斜視図である。図19は、図18のロータコア24の軸方向一部を構成する複数の第1金属板96を示す図である。図20は、図18のロータコア24の軸方向一部を構成する複数の第2金属板60を示す図である。図21は、図18のロータコア24の軸方向一部を構成する複数の第3金属板98を示す図である。
[Second Embodiment]
FIG. 18 is a perspective view showing a rotor core 24 constituting the rotor of the second embodiment of the present invention. FIG. 19 is a view showing a plurality of first metal plates 96 that constitute a part of the rotor core 24 in FIG. 18 in the axial direction. FIG. 20 is a view showing a plurality of second metal plates 60 that constitute a part of the rotor core 24 in FIG. 18 in the axial direction. FIG. 21 is a view showing a plurality of third metal plates 98 constituting a part in the axial direction of the rotor core 24 of FIG.

図18に示すように、本実施形態のロータを構成するロータコア24では、上記の第1の実施形態で使用していた、両側に傾斜突出部78を有する第1金属板58(図8、図10等参照)を使用していない。すなわち、ロータコア24は、図19に示す複数の第1金属板96と、図20に示す複数の第2金属板60と、図21に示す複数の第3金属板98とにより形成されている。図19の第1金属板96は、上記の第1金属板58において、胴体部76の周方向片側面のみから傾斜突出部78を突出させている。図21の第3金属板98は、上記の第1金属板58において、胴体部76の周方向他側面のみから傾斜突出部78を突出させている。これに対して、図20の第2金属板60は、上記の第1の実施形態で使用していた第2金属板60と同様の形状を有する。   As shown in FIG. 18, in the rotor core 24 constituting the rotor of the present embodiment, the first metal plate 58 having inclined protrusions 78 on both sides used in the first embodiment described above (FIG. 8, FIG. 8). 10) is not used. That is, the rotor core 24 is formed by a plurality of first metal plates 96 shown in FIG. 19, a plurality of second metal plates 60 shown in FIG. 20, and a plurality of third metal plates 98 shown in FIG. In the first metal plate 96 of FIG. 19, in the first metal plate 58, the inclined projecting portion 78 is projected from only one side surface in the circumferential direction of the body portion 76. In the third metal plate 98 of FIG. 21, the inclined protrusion 78 is protruded from only the other circumferential side surface of the body 76 in the first metal plate 58. On the other hand, the second metal plate 60 of FIG. 20 has the same shape as the second metal plate 60 used in the first embodiment.

図18のロータコア24は、それぞれ複数ずつのロータコア要素である、第1コア要素54と第2コア要素56とを含む。ロータコア24は、N極形成突極32nを有する第1コア要素54と、S極形成突極32sを有する第2コア要素56とを周方向に1つずつ交互に配置し、環状に連結することにより形成されている。各コア要素54,56は、第1金属板96と第2金属板60と第3金属板98とを1枚ずつ順に積層しそれを繰り返すか、または複数枚の第1金属板96と1枚の第2金属板60と複数枚の第3金属板98とを順に積層しそれを繰り返すことにより形成されている。この場合、各コア要素54,56での軸方向同位置に配置される金属板96,60,98は、各コア要素54,56同士で同種類としている。そして各金属板96,60,98の積層体を環状に並べて、隣り合う積層体のロータ側根元部100の周方向側面同士を周方向に接触させている。また、各スロット34(図18)内に配置される隣り合うコア要素54,56の傾斜突出部78の先端部を軸方向に見て重畳させるように配置し、互いのピン孔85を整合させている。これにより、ロータコア24が形成される。ロータコア24では、周方向の交互に第1コア要素54と第2コア要素56とが配置されている。   The rotor core 24 of FIG. 18 includes a first core element 54 and a second core element 56, each of which is a plurality of rotor core elements. In the rotor core 24, first core elements 54 having N-pole forming salient poles 32n and second core elements 56 having S-pole forming salient poles 32s are alternately arranged in the circumferential direction one by one and connected in an annular shape. It is formed by. Each of the core elements 54 and 56 includes a first metal plate 96, a second metal plate 60, and a third metal plate 98, which are sequentially stacked one by one, or repeated, or a plurality of first metal plates 96 and one sheet. The second metal plate 60 and a plurality of third metal plates 98 are sequentially stacked and repeated. In this case, the metal plates 96, 60, 98 arranged at the same position in the axial direction of the core elements 54, 56 are of the same type in the core elements 54, 56. And the laminated body of each metal plate 96, 60, 98 is arranged in cyclic | annular form, and the circumferential direction side surfaces of the rotor side base part 100 of an adjacent laminated body are contacted in the circumferential direction. Moreover, it arrange | positions so that the front-end | tip part of the inclination protrusion part 78 of the adjacent core elements 54 and 56 arrange | positioned in each slot 34 (FIG. 18) may overlap, seeing an axial direction, and mutually aligning the pin hole 85. ing. Thereby, the rotor core 24 is formed. In the rotor core 24, the first core elements 54 and the second core elements 56 are alternately arranged in the circumferential direction.

図示しないロータでは、第1コア要素54にN極誘導コイル28nとN極コモンコイル30n(図8等参照)とが巻回され、第2コア要素56にS極誘導コイル28sとS極コモンコイル30s(図8等参照)とが巻回されている。隣り合う第1コア要素54及び第2コア要素56の互いに整合させたピン孔85に連結ピン86(図8等参照)が挿入されている。また、シャフト25(図8等参照)の外側凸部46を各コア要素54,56の内側凹部70に軸方向に嵌合させるように、ロータコア24にシャフト25が嵌合されている。この状態で、隣り合うコア要素54,56同士のロータ側根元部100の周方向側面の半円部74により形成される略円筒状のピン係合部87に、ガタ減少ピン88(図8等参照)がそれぞれの脚部68を押し広げるように、軸方向に挿入されている。

In a rotor not shown, an N pole induction coil 28n and an N pole common coil 30n (see FIG. 8 and the like) are wound around a first core element 54, and an S pole induction coil 28s and an S pole common coil are wound around a second core element 56. 30 s (see FIG. 8 etc.) is wound . A connecting pin 86 (see FIG. 8 or the like) is inserted into the pin hole 85 of the adjacent first core element 54 and second core element 56 aligned with each other. Further, the shaft 25 is fitted to the rotor core 24 so that the outer convex portion 46 of the shaft 25 (see FIG. 8 and the like) is fitted in the inner concave portion 70 of each core element 54, 56 in the axial direction. In this state, the rattling reduction pin 88 (FIG. 8 etc.) is provided on the substantially cylindrical pin engaging portion 87 formed by the semicircular portion 74 on the circumferential side surface of the rotor side base portion 100 between the adjacent core elements 54 and 56. Are inserted in the axial direction so as to spread out the respective leg portions 68.

このようなロータの場合も、周方向複数個所に配置された複数のコア要素54,56を含む構成で、ステータ12(図1等参照)で発生した磁束の多くが通過する磁気経路がシャフト25を通過しないので、磁気経路での磁気抵抗を減少させることができ、回転電機の性能向上を図れる。その他の構成及び作用は、上記の第1の実施形態と同様である。   Also in the case of such a rotor, the shaft 25 has a magnetic path through which most of the magnetic flux generated in the stator 12 (see FIG. 1 and the like) passes through a configuration including a plurality of core elements 54 and 56 arranged at a plurality of locations in the circumferential direction. Therefore, the magnetic resistance in the magnetic path can be reduced and the performance of the rotating electrical machine can be improved. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.

なお、本実施形態において、第1金属板96と第3金属板98とを同じ形状の1種類の金属板により形成し、表裏を逆にして第1金属板96と第3金属板98とに区別することもできる。また、ロータコア24において、第2金属板60を省略することもできる。例えば、第1金属板96と第3金属板98とを1枚ずつまたは複数枚ずつ交互に積層することで複数の積層体を形成し、複数の積層体を環状に連結することでロータコアを形成することもできる。   In the present embodiment, the first metal plate 96 and the third metal plate 98 are formed of one type of metal plate having the same shape, and the first metal plate 96 and the third metal plate 98 are turned upside down. It can also be distinguished. Further, the second metal plate 60 may be omitted from the rotor core 24. For example, a plurality of laminated bodies are formed by alternately laminating the first metal plate 96 and the third metal plate 98 one by one or plural, and a rotor core is formed by connecting the plurality of laminated bodies in an annular shape. You can also

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.

10 回転電機、12 ステータ、14,14a ロータ、16 ステータコア、18 ティース、20u、20v、20w ステータコイル、22 スロット、24 ロータコア、25 シャフト、26a、26b エンドプレート、28n N極誘導コイル、28s S極誘導コイル、30n N極コモンコイル、30s S極コモンコイル、32n N極形成突極、32s S極形成突極、33 ロータヨーク、34 スロット、36 コモンコイル組、38 第1ダイオード、40 第2ダイオード、42 補助突極、44 鍔部、46 外側凸部、48 シャフト側根元部、50 シャフト側先端部、52 最大幅部分、54,54a 第1コア要素、56,56a 第2コア要素、58 第1金属板、60 第2金属板、62 第1ロータ側根元部、64 第1ロータ側先端部、66 基部、68 脚部、70 内側凹部、72 幅広部、74 半円部、76 胴体部、78 傾斜突出部、80 周方向突出部、82 第2ロータ側根元部、84 第2ロータ側先端部、85 ピン孔、86 連結ピン、87 ピン係合部、88 ガタ減少ピン、90 凹部、92 外側凹部、94 内側凸部、96 第1金属板、98 第3金属板、100 ロータ側根元部。   10 Rotating machine, 12 Stator, 14, 14a Rotor, 16 Stator core, 18 Teeth, 20u, 20v, 20w Stator coil, 22 slots, 24 Rotor core, 25 Shaft, 26a, 26b End plate, 28n N pole induction coil, 28s S pole Inductive coil, 30n N pole common coil, 30s S pole common coil, 32n N pole formation salient pole, 32s S pole formation salient pole, 33 rotor yoke, 34 slots, 36 common coil set, 38 first diode, 40 second diode, 42 Auxiliary salient pole, 44 collar part, 46 outer convex part, 48 shaft side base part, 50 shaft side tip part, 52 maximum width part, 54, 54a first core element, 56, 56a second core element, 58 first Metal plate, 60 second metal plate, 62 first rotor side root, 6 4 First rotor side tip, 66 base, 68 legs, 70 inner recess, 72 wide part, 74 semicircular part, 76 body part, 78 inclined protrusion, 80 circumferential protrusion, 82 second rotor side root part , 84 Second rotor side tip, 85 pin hole, 86 connecting pin, 87 pin engaging portion, 88 backlash reduction pin, 90 recess, 92 outer recess, 94 inner protrusion, 96 first metal plate, 98 third metal Plate, 100 Rotor side root.

Claims (5)

外周面に設けられた複数の凸部を含むシャフトと、
前記複数の凸部の一部の前記凸部がそれぞれ軸方向に嵌合される凹部を含む複数のロータコア要素であって、前記複数のロータコア要素が前記シャフトの外側の周方向複数個所に配置されることで前記シャフトに結合されたロータコアを形成する前記複数のロータコア要素と、
前記各ロータコア要素に巻回される複数のコイルとを備え、
周方向に隣り合う前記ロータコア要素同士は、前記シャフトに対する結合側に設けられるロータ側根元部で周方向に接しており、
前記凸部の周方向の幅が最大となる最大幅部分よりも径方向内側であって、周方向に隣り合うロータコア要素同士の間にガタ減少ピンが配置されていることを特徴とする回転電機用ロータ。
A shaft including a plurality of convex portions provided on the outer peripheral surface;
A plurality of rotor core elements each including a concave portion in which a part of the plurality of convex portions is fitted in the axial direction, and the plurality of rotor core elements are arranged at a plurality of locations in the circumferential direction outside the shaft. The plurality of rotor core elements forming a rotor core coupled to the shaft,
And a plurality of coils that are wound around each rotor core element,
The rotor core elements adjacent to each other in the circumferential direction are in contact with each other in the circumferential direction at a rotor side root portion provided on the coupling side with respect to the shaft ,
A rotating electrical machine , wherein a backlash reducing pin is disposed between rotor core elements adjacent to each other in a radial direction with respect to a maximum width portion where a circumferential width of the convex portion is maximum. Rotor.
外周面に設けられた複数の凸部を含むシャフトと、
前記複数の凸部の一部の前記凸部がそれぞれ軸方向に嵌合される凹部を含む複数のロータコア要素であって、前記複数のロータコア要素が前記シャフトの外側の周方向複数個所に配置されることで前記シャフトに結合されたロータコアを形成する前記複数のロータコア要素と、
前記各ロータコア要素に巻回される複数のコイルとを備え、
周方向に隣り合う前記ロータコア要素同士は、前記シャフトに対する結合側に設けられるロータ側根元部で周方向に接しており、
前記各ロータコア要素は、周方向両側面から突出する補助突出部を有し、
隣り合う複数の前記ロータコア要素の前記補助突出部は先端部で互いに連結されており、
前記各ロータコア要素の周囲に、前記各補助突出部の径方向内側に配置されるように、前記複数のコイルの少なくとも一部のコイルが巻回されていることを特徴とする回転電機用ロータ。
A shaft including a plurality of convex portions provided on the outer peripheral surface;
A plurality of rotor core elements each including a concave portion in which a part of the plurality of convex portions is fitted in the axial direction, and the plurality of rotor core elements are arranged at a plurality of locations in the circumferential direction outside the shaft. The plurality of rotor core elements forming a rotor core coupled to the shaft,
A plurality of coils wound around each of the rotor core elements,
The rotor core elements adjacent to each other in the circumferential direction are in contact with each other in the circumferential direction at a rotor side root portion provided on the coupling side with respect to the shaft,
Each of the rotor core elements has auxiliary protrusions protruding from both sides in the circumferential direction,
The auxiliary protrusions of a plurality of adjacent rotor core elements are connected to each other at a tip portion,
Wherein around each rotor core element, said to be located radially inward of the auxiliary protruding portion, the rotating electric machine rotor, wherein at least a portion of the coil of said plurality of coils are wound.
請求項2に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記複数のコイルは、
前記各ロータコア要素の周囲に、前記各補助突出部の径方向内側に配置されるように巻回される内側コイルと、
前記各ロータコア要素の周囲に、前記各補助突出部の径方向外側に配置されるように巻回される外側コイルとを含むことを特徴とする回転電機用ロータ。
The rotor for a rotating electrical machine according to claim 2 ,
The plurality of coils are:
Wherein around each rotor core element, the inner coil which is wound so as to be positioned radially inwardly of the respective auxiliary protruding portion,
Wherein around each rotor core element, for a rotary electric machine rotor which comprises an outer coil which is wound so as to be disposed radially outwardly of the respective auxiliary protruding portion.
請求項2または請求項3に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記各補助突出部は、前記各ロータコア要素との接続側である根元側から先端に向かうにしたがって径方向外側になるように周方向に対し傾斜していることを特徴とする回転電機用ロータ。
In the rotor for a rotating electrical machine according to claim 2 or claim 3 ,
Each of the auxiliary protrusions is inclined with respect to the circumferential direction so as to become radially outward from the base side, which is a connection side to each of the rotor core elements, toward the tip.
請求項2から請求項4のいずれか1に記載の回転電機用ロータにおいて、
前記各補助突出部の少なくとも一部の補助突出部は、磁性材により形成されていることを特徴とする回転電機用ロータ。
The rotor for a rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 4 ,
A rotor for a rotating electrical machine, wherein at least some of the auxiliary protrusions are made of a magnetic material.
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