JP6570983B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、回転電機に関する。 Embodiments described herein relate generally to a rotating electrical machine.
回転電機は、運転時に騒音の原因となる振動を伴う。このため、回転電機の振動を抑制するための種々の構造が提案されている。 A rotating electrical machine is accompanied by vibration that causes noise during operation. For this reason, various structures for suppressing vibration of the rotating electrical machine have been proposed.
ここで、近年では、大容量化を図った上で、小型、かつ軽量の回転電機の開発が進められている。しかしながら、小型化及び軽量化に伴い、回転電機を薄肉で形成すると、例えば組付精度や取付状態、運転条件等によっては振動や騒音を低減することが難しい場合があった。 Here, in recent years, the development of a small and lightweight rotating electrical machine has been promoted while increasing the capacity. However, when the rotating electrical machine is formed thin with a reduction in size and weight, it may be difficult to reduce vibration and noise depending on, for example, assembly accuracy, mounting state, operating conditions, and the like.
本発明が解決しようとする課題は、組付精度や取付状態、運転条件等に関わらず、振動や騒音を低減することができる回転電機を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a rotating electrical machine that can reduce vibration and noise regardless of assembly accuracy, mounting state, operating conditions, and the like.
実施形態の回転電機は、ステータと、ロータと、剛性制御部と、を持つ。ステータは、環状ヨーク部と、複数のティース状ヨーク部と、を持つ。ティース状ヨーク部は、環状ヨーク部から環状ヨーク部の径方向の内側に突設されるとともに、ステータコイルが巻回される。ロータは、ステータに対して径方向の内側に配置される。剛性制御部は、ステータに対して径方向の外側に配置される。剛性制御部は、ジャケットと、磁場印加ユニットと、を持つ。ジャケットは、環状ヨーク部を径方向の外側から囲繞するとともに、内部に磁気粘性流体が充填される。ジャケットは、非磁性材料からなる。磁場印加ユニットは、ジャケットに対して径方向の外側において、少なくともティース状ヨーク部と対向する部分に配置され、磁気粘性流体に対して径方向の磁場を印加する。 The rotating electrical machine of the embodiment includes a stator, a rotor, and a rigidity control unit. The stator has an annular yoke portion and a plurality of teeth-like yoke portions. The teeth-like yoke portion protrudes from the annular yoke portion to the inner side in the radial direction of the annular yoke portion, and the stator coil is wound thereon. The rotor is disposed radially inside with respect to the stator. The rigidity control unit is disposed outside in the radial direction with respect to the stator. The rigidity control unit has a jacket and a magnetic field application unit. The jacket surrounds the annular yoke portion from the outside in the radial direction and is filled with a magnetorheological fluid. The jacket is made of a nonmagnetic material. The magnetic field application unit is disposed on the outer side in the radial direction with respect to the jacket and at least in a portion facing the toothed yoke portion, and applies a magnetic field in the radial direction to the magnetorheological fluid.
以下、実施形態の回転電機を、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における回転電機1を軸方向から見た平面図である。
図1に示すように、本実施形態の回転電機1は、例えばインナーロータ型のスイッチトリラクタンスモータ(SRモータ)である。回転電機1は、モータ本体11と、剛性制御部12と、モータ本体11及び剛性制御部12を収容するハウジング13と、を有している。なお、以下の説明では、モータ本体11におけるステータ21(環状ヨーク部33)の軸線Oに沿う方向を単に軸方向といい、軸線Oに直交する方向を径方向といい、軸線O周りに周回する方向を周方向という。
Hereinafter, a rotating electrical machine according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of the rotating electrical machine 1 according to the first embodiment viewed from the axial direction.
As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 1 of the present embodiment is, for example, an inner rotor type switched reluctance motor (SR motor). The rotating electrical machine 1 includes a motor
モータ本体11は、筒状のステータ21と、ステータ21に対して径方向の内側に配置されたロータ22と、を有している。
ロータ22は、シャフト23と、シャフト23に固定されたロータコア24と、を有している。
シャフト23は、軸方向に沿って延在している。シャフト23における軸方向の両端部は、図示しない軸受で回転可能に支持されている。
The motor
The
The
図2は、ハウジング13を取り外した状態の回転電機1を示す斜視図である。
図2に示すように、ロータコア24は、例えば磁性鋼板が軸方向に複数枚積層されて構成されている。具体的に、ロータコア24は、コア本体27と、コア本体27の外周面から径方向の外側に突設された複数の突極部28と、を有している。
コア本体27における径方向の中央部には、コア本体27を軸方向に貫通する貫通孔29が形成されている。貫通孔29内には、上述したシャフト23が圧入等により固定されている。
FIG. 2 is a perspective view showing the rotating electrical machine 1 with the
As shown in FIG. 2, the
A through-
各突極部28は、軸方向から見た平面視において、軸線Oに対して放射状に配置されている。図示の例において、突極部28は、周方向に間隔(例えば、90°ごと)をあけて配置されている。各突極部28は、それぞれ径方向に延設されている。平面視において、各突極部28における径方向の外側端面は、径方向の外側に向けて凸の湾曲面に形成されている。
Each
図1に示すように、ステータ21は、ステータコア31と、ステータコイル32と、を有している。
ステータコア31は、例えば平面視で環状の磁性鋼板が軸方向に複数枚積層されて筒状に構成されている。具体的に、ステータコア31は、環状ヨーク部33と、環状ヨーク部33の内周面から径方向の内側に突設された複数のティース状ヨーク部34と、を有している。
環状ヨーク部33は、上述したロータ22を径方向の外側から囲繞している。
As shown in FIG. 1, the
The
The
各ティース状ヨーク部34は、平面視において、軸線Oに対して放射状に配置されている。各ティース状ヨーク部34は、第1ティース状ヨーク部34A及び第2ティース状ヨーク部34Bを有している。これら第1ティース状ヨーク部34A及び第2ティース状ヨーク部34Bは、周方向に交互に配置されている。図示の例では、6つのティース状ヨーク部34(第1ティース状ヨーク部34A及び第2ティース状ヨーク部34Bが3つずつ)が、周方向に間隔(例えば、60°ごと)をあけて配置されている。
Each
各ティース状ヨーク部34は、それぞれ同形同大に形成されている。具体的に、各ティース状ヨーク部34は、それぞれ径方向に延設されている。平面視において、各ティース状ヨーク部34における径方向の内側端面は、径方向の外側に向けて窪む湾曲面に形成されている。なお、ティース状ヨーク部34における径方向の内側端面と、上述した突極部28における径方向の外側端面と、の間には、径方向に隙間が設けられている。
Each
ステータコイル32は、図示しないインシュレータを介して上述した各ティース状ヨーク部34に巻回されている。本実施形態において、ステータコイル32は、突極集中巻きによって各ティース状ヨーク部34それぞれに巻回されている。なお、ステータコイル32は、分布巻きによって各ティース状ヨーク部34に巻回しても構わない。
The
剛性制御部12は、ジャケット41と、磁場印加ユニット42と、を有している。
ジャケット41は、軸線Oと同軸上に配置された筒状に形成されている。ジャケット41は、非磁性材料(例えば、アルミニウムや樹脂材料等)により構成されている。ジャケット41は、ステータコア31に外嵌されている。したがって、ジャケット41は、ステータコア31の全周を径方向の外側から囲繞している。なお、本実施形態において、ジャケット41における軸方向の長さは、ステータコア31と同等になっている。
The
The
ジャケット41内には、中空部43が形成されている。中空部43は、ジャケット41のうち、径方向の両側に位置する壁部(外壁部41a及び内壁部41b)及び軸方向の両側に位置する壁部(不図示)によって画成されている。中空部43は、ステータコア31の外周面全体を径方向の外側から取り囲むように形成されている。
A
中空部43には、磁気粘性流体Jが充填されている。磁気粘性流体Jは、磁場が印加されることにより粘度を高める流体である。本実施形態において、磁気粘性流体Jは、界面活性剤で覆われた強磁性粒子が水や油等のベース液に分散されて構成されている。
The
磁場印加ユニット42は、複数の磁気回路部51と、鉄心コイル52と、非磁性接続部(第2接続部)53と、を有している。
各磁気回路部51は、平面視で円弧状の磁性鋼板が軸方向に複数枚積層されて構成されている。各磁気回路部51は、ジャケット41に対して径方向の外側で周方向に間隔をあけて配設されている。なお、各磁気回路部51は、互いに同様の構成である。そのため、以下の説明では、各磁気回路部51のうち、一の磁気回路部51について説明し、他の磁気回路部51についての説明は省略する。
The magnetic
Each
磁気回路部51は、上述した第1ティース状ヨーク部34Aと、第1ティース状ヨーク部34Aに対して周方向の一方側に隣接する第2ティース状ヨーク部34Bと、の間の領域(以下、磁場印加領域G1という)に対して径方向で対向している。したがって、本実施形態において、磁気回路部51は、周方向に間隔をあけて3つ配置されている。なお、磁気回路部51は、少なくともティース状ヨーク部34に対して径方向の外側に配置されていれば、形状や個数等は適宜変更が可能である。
The
磁気回路部51は、第1延設部55Aと、第2延設部55Bと、第1延設部55A及び第2延設部55B間を接続する磁性接続部(第1接続部)56と、を有している。
第1延設部55Aは、ジャケット41を間に挟んで対応する第1ティース状ヨーク部34Aに径方向で対向している。第1延設部55Aは、径方向に延設されている。したがって、第1延設部55A及び第1ティース状ヨーク部34Aは、径方向に沿って直線状に配置されている。第1延設部55Aにおける径方向の内側端面は、ジャケット41の外周面に径方向の外側から当接している。
The
The first extending
第2延設部55Bは、ジャケット41を間に挟んで対応する第2ティース状ヨーク部34Bに径方向で対向している。第2延設部55Bは、径方向に延設されている。したがって、第2延設部55B及び第2ティース状ヨーク部34Bは、径方向に沿って直線状に配置されている。第2延設部55Bにおける径方向の内側端面は、ジャケット41の外周面に径方向の外側から当接している。なお、延設部55A,55Bは、ジャケット41に対して径方向に離間していても構わない。
The second extending
磁性接続部56は、平面視で円弧状に形成されている。磁性接続部56は、第1延設部55A及び第2延設部55Bにおける径方向の外側端部同士を接続している。本実施形態において、磁性接続部56は、周方向で隣り合う一対の延設部55A,55Bのうち、第1延設部55Aと、第1延設部55Aに対して周方向の一方側に隣接する第2延設部55Bと、を接続している。
鉄心コイル52は、各延設部55A,55Bにそれぞれ巻回されている。なお、鉄心コイル52には、上述したステータコイル32とは別系統で電流が供給される。
The
The
非磁性接続部53は、ジャケット41に対して径方向の外側において、周方向で隣り合う磁気回路部51同士を接続している。具体的に、非磁性接続部53は、周方向で隣り合う磁場印加領域G1の間の領域(以下、非印加領域G2という)に径方向で対向している。なお、本実施形態において、非印加領域G2は、第1ティース状ヨーク部34Aと、第1ティース状ヨーク部34Aに対して周方向の他方側に位置する第2ティース状ヨーク部34Bと、の間の領域である。したがって、磁気回路部51と非磁性接続部53とは、全体で筒状に構成されている。
The nonmagnetic connecting
非磁性接続部53は、平面視で円弧状に形成されている。なお、非磁性接続部53の形状や寸法は、適宜変更が可能である。この場合、非磁性接続部53は、ジャケット41に径方向の外側から当接していても構わない。
The
ハウジング13は、軸線Oと同軸上に配置された筒状に形成されている。ハウジング13は、モータ本体11及び剛性制御部12を径方向の外側から囲繞している。ハウジング13は、焼嵌め等によって剛性制御部12の磁気回路部51及び非磁性接続部53に外嵌されている。
The
次に、上述した回転電機1の作用について説明する。
回転電機1では、ステータコイル32に電流を供給すると、各ティース状ヨーク部34が励磁される。すると、各ティース状ヨーク部34に生じた磁気吸引力によってロータ22の突極部28が吸引されることで、ロータ22に回転力が発生する。そして、各ティース状ヨーク部34のステータコイル32への電流供給のタイミングを所定のタイミングでずらすことにより、ロータ22が所定の回転方向で、かつ所定の回転数で回転する。
Next, the effect | action of the rotary electric machine 1 mentioned above is demonstrated.
In the rotating electrical machine 1, when a current is supplied to the
回転電機1が回転する際、ステータ21には、ロータ22から電磁加振力が作用する。ステータ21は、ロータ22から作用する電磁加振力によって、径方向に変形しようとする。この変形がロータ22の回転に応じて繰り返されることで、回転電機1の振動となる。また、ステータ21が径方向に変形すると、ステータ21の周囲の空気が径方向に押し出され、音圧として放出される。この音圧は、回転電機1の騒音として周囲に伝わる。
When the rotating electrical machine 1 rotates, an electromagnetic excitation force is applied to the
上述した振動や騒音は、ロータ22による電磁加振力の周波数と、ステータ21の固有振動数と、が一致するステータ21の共振状態において特に大きくなる。また、ステータ21の振動モード(変形モード)には、ステータ21が楕円状に変形するモード(楕円モード(N=2))や、ステータ21の全体が同位相で径方向に膨らんだり縮んだりするモード(膨張・収縮モード(N=0))等がある。各振動モードのうち、例えば楕円モードは振動や騒音の主成分となるモードであるため、ステータ21の変形量が大きくなる。なお、振動モードは、ロータ22の回転数等に応じて変化する。
The vibration and noise described above are particularly large in the resonance state of the
ここで、本実施形態の磁場印加ユニット42では、モータ本体11の回転数(振動モード)に応じて、ステータ21のうち電磁加振力が大きく作用する部分に対応する磁気回路部51を励磁する。すなわち、第1延設部55A及び第2延設部55Bに巻回された鉄心コイル52に電流を供給すると、磁気回路部51が励磁される。これにより、中空部43内の磁気粘性流体Jに磁場が印加される。
Here, in the magnetic
図3は、回転電機1の部分平面図である。
図3に示すように、磁場印加ユニット42によって印加される磁場の磁力線Bは、中空部43内の磁気粘性流体J及び磁性接続部56を通り、第1延設部55A及び第2延設部55B間を結ぶ閉ループとなる。具体的に、磁力線Bは、例えば第1延設部55Aから径方向の内側に延び、ジャケット41の外壁部41aを通過して中空部43内に入射する。中空部43内に入射した磁力線Bは、中空部43内を径方向の内側に延びた後、中空部43内を周方向に延びる。その後、磁力線Bは、再びジャケット41の外壁部41aを通過して第2延設部55Bに入射する。第2延設部55Bに入射した磁力線Bは、磁性接続部56内を周方向に延びて第1延設部55Aに入射する。
FIG. 3 is a partial plan view of the rotating electrical machine 1.
As shown in FIG. 3, the magnetic field lines B of the magnetic field applied by the magnetic
ここで、ジャケット41が非磁性材料により形成されているため、中空部43内に入射した磁力線Bは磁気粘性流体J中を積極的に通過することになる。すなわち、ジャケット41の内壁部41bを通して磁束が外部に漏れるのを抑制し、磁気粘性流体J(中空部43内)に磁束を集中させることができる。これにより、磁気粘性流体Jに効果的に磁場を印加することができる。
Here, since the
磁気粘性流体Jに磁場が印加されると、磁気粘性流体J中の強磁性粒子の向きが磁力線Bの延びる方向に揃うことで、磁気粘性流体Jの剛性(粘度)が増加する。特に、磁気粘性流体Jのうち、径方向における延設部55A,55B及びティース状ヨーク部34A,34B間に位置する磁気粘性流体Jには、径方向の磁場が印加される。すると、磁気粘性流体Jに含まれる強磁性粒子の向きが径方向に揃うことで、磁気粘性流体J(ジャケット41)の径方向への剛性が増加する。これにより、ステータ21に作用する電磁加振力によって、ステータ21が径方向の外側へ変形しようとするのをジャケット41によって抑えることができる。
When a magnetic field is applied to the magnetorheological fluid J, the direction of the ferromagnetic particles in the magnetorheological fluid J is aligned with the direction in which the magnetic lines of force B extend, so that the rigidity (viscosity) of the magnetorheological fluid J increases. In particular, a magnetic field in the radial direction is applied to the magnetorheological fluid J positioned between the radially extending
そして、本実施形態では、各延設部55A,55Bの鉄心コイル52への電流供給のタイミングを、ロータ22の回転数に応じて所定のタイミングでずらす。例えば、各ティース状ヨーク部34のうち、励磁されているティース状ヨーク部34に対応する(径方向の外側に位置する)磁気回路部51を励磁する。これにより、ステータ21のうち電磁加振力が大きく作用する部分に対応する磁気粘性流体Jの径方向の剛性を増加させることができる。
In the present embodiment, the current supply timing to the
このように、本実施形態では、磁場印加ユニット42により磁気粘性流体Jに径方向の磁場を印加することで、磁気粘性流体Jの径方向の剛性を高めることができる。これにより、ステータ21に作用する電磁加振力によって、ステータ21が径方向の外側へ変形しようとするのを磁気粘性流体J(ジャケット41)によって抑えることができる。その結果、回転電機1の振動や騒音を低減できる。
特に、本実施形態では、磁場印加ユニット42により磁場を制御することで、所望の部分に所望のタイミングで磁気粘性流体Jの剛性を部分的に変化させることができる。これにより、ステータ21の外側を高剛性のハウジング等で囲繞する場合に比べて、径方向の小型化や軽量化を図ることができる。また、組付精度や取付状態、運転条件等に関わらず、回転電機1の振動や騒音を低減することができる。
Thus, in this embodiment, the radial rigidity of the magnetorheological fluid J can be increased by applying the radial magnetic field to the magnetorheological fluid J by the magnetic
In particular, in the present embodiment, by controlling the magnetic field by the magnetic
本実施形態では、磁場印加ユニット42の各延設部55A,55Bと、ステータ21の各ティース状ヨーク部34と、が径方向で重なり合っている構成とした。
この構成によれば、ステータ21のうち電磁加振力が大きく作用するティース状ヨーク部34周辺での磁気粘性流体Jの径方向の剛性を増加させることができる。これにより、回転電機1の振動や騒音の更なる低減を図ることができる。
In the present embodiment, the extending
According to this configuration, it is possible to increase the radial rigidity of the magnetorheological fluid J around the teeth-
さらに、本実施形態では、磁場印加ユニット42の各延設部55A,55Bがジャケット41に径方向の外側から当接している構成とした。
この構成によれば、磁場印加ユニット42によってジャケット41を径方向の外側から支持できるため、ステータ21及びジャケット41の径方向の外側への変形を確実に抑えることができる。
Furthermore, in this embodiment, the extending
According to this configuration, since the
本実施形態では、周方向で隣り合う磁気回路部51同士を接続する非磁性接続部53を有する構成とした。
この構成によれば、磁気回路部51で発生した磁束が外部に漏れるのを抑制することができる。これにより、磁気粘性流体Jに磁束を集中させることができ、磁気粘性流体Jの剛性を効果的に向上させることができる。
また、周方向で隣り合う磁性接続部56間を非磁性接続部53により接続することで、磁気回路部51の変形や位置ずれを非磁性接続部53により規制することができる。これにより、回転電機1の振動や騒音を長期に亘って効果的に抑制できる。
In this embodiment, it was set as the structure which has the
According to this structure, it can suppress that the magnetic flux which generate | occur | produced in the
Further, by connecting the
本実施形態では、ロータ22の回転数に応じて磁場印加ユニット42から印加する磁場の強さを制御する構成とした。
この構成によれば、各回転数域で発生する異なる振動モードに対して所望の部分に、所望のタイミングで磁気粘性流体Jの剛性を変化させることができる。これにより、振動や騒音を確実に低減することができ、高性能な回転電機1を提供できる。
In the present embodiment, the configuration is such that the strength of the magnetic field applied from the magnetic
According to this configuration, the stiffness of the magnetorheological fluid J can be changed at a desired timing to a desired portion with respect to different vibration modes generated in each rotation speed range. Thereby, vibration and noise can be reliably reduced, and a high-performance rotating electrical machine 1 can be provided.
なお、上述した実施形態では、SRモータを例にして説明したが、これに限らず、永久磁石同期型等、種々の回転電機に本実施形態の構成を採用することが可能である。
また、上述した実施形態では、回転電機1をモータとして利用した場合について説明したが、これに限らず、発電機として利用した場合であっても本実施形態の構成を適用することができる。
In the above-described embodiment, the SR motor has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of the present embodiment can be applied to various rotating electric machines such as a permanent magnet synchronous type.
Moreover, although the case where the rotary electric machine 1 was used as a motor was demonstrated in embodiment mentioned above, even if it is a case where it uses as a generator not only in this, the structure of this embodiment is applicable.
上述した実施形態では、各磁気回路部51同士の間を非磁性接続部53によって接続する構成について説明したが、非磁性接続部53を有さない構成でも構わない。例えば、ハウジング13の内周面に磁気回路部51が周方向に間隔をあけて配設された構成であっても構わない。
なお、磁場印加ユニット42は、磁気粘性流体Jのうちティース状ヨーク部34に対して径方向の外側に位置する部分に対して径方向の磁場を印加できる構成であれば種々の形状を適用できる。この場合、少なくともティース状ヨーク部34に対して径方向で重なる部分に延設部55A,55Bが配置されていれば、周方向で隣り合うティース状ヨーク部34間に位置する部分に延設部を配置する構成であっても構わない。
In the embodiment described above, the configuration in which the
The magnetic
図4は、第1の実施形態の他の構成を示す回転電機1の拡大平面図である。
図4に示す回転電機1のように、磁気回路部51に永久磁石70を配設する構成であっても構わない。具体的に、磁気回路部51の磁性接続部56には、径方向の外側に窪む凹部71が形成されている。凹部71内には、永久磁石70が周方向で異極となるように収容されている。すなわち、永久磁石70は、鉄心コイル52で発生する磁界の向きに分極されている。
FIG. 4 is an enlarged plan view of the rotating electrical machine 1 showing another configuration of the first embodiment.
As in the rotating electrical machine 1 illustrated in FIG. 4, the
この構成によれば、磁性接続部56に永久磁石70を配設することで、磁気回路部51及び磁気粘性流体Jにバイアス磁界を常時印加することができる。これにより、磁気粘性流体Jの剛性を予め確保できるので、回転電機1の振動や騒音をより低減できる。
According to this configuration, it is possible to always apply a bias magnetic field to the
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態における回転電機100の平面図である。本実施形態では、ジャケット101内において、磁場印加領域(対向領域)G1と非印加領域(非対向領域)G2との間を周方向に仕切る仕切板102を配設した点で上述した第1の実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a plan view of the rotating
図5に示す回転電機100において、仕切板102は周方向における磁場印加領域G1と非印加領域G2との境界部分にそれぞれ配設されている。本実施形態において、仕切板102は、ジャケット101内のうち磁気回路部51に対して周方向の両側に位置する部分に配設されている。
In the rotating
仕切板102は、ジャケット101内を径方向及び軸方向に延設されている。仕切板102は、例えばジャケット41に一体に形成されている。すなわち、仕切板102の外周縁のうち、径方向の両端縁はジャケット41の外壁部41a及び内壁部41bにそれぞれ連なっている。一方、仕切板102の外周縁のうち、軸方向の両端縁はジャケット41における軸方向の両側に位置する壁部(不図示)に連なっている。したがって、ジャケット101内は、磁場印加領域G1と非印加領域G2とが仕切板102によって周方向に仕切られている。
The
ジャケット101内において、仕切板102に対して磁場印加領域G1側の空間には、磁気粘性流体Jが充填されている。一方、ジャケット101内において、仕切板102に対して非印加領域G2側の空間は、例えば空気層になっている。すなわち、仕切板102に対して非印加領域G2側の空間には、磁気粘性流体Jは充填されていない。なお、仕切板102に対して非印加領域G2側の空間に、非磁性材料等が配設されていても構わない。また、仕切板102は、周方向で隣り合う磁場印加領域G1の間を仕切る構成であれば、周方向で隣り合う磁場印加領域G1の間全域(非印加領域G2全域)に亘って形成されていても構わない。
In the
この構成によれば、磁場印加ユニット42により磁場を印加させた際に非印加領域G2への磁束の漏れを抑制できる。これにより、磁場印加領域G1の磁気粘性流体Jに磁束を集中させることができ、磁気粘性流体Jの剛性を効果的に向上させることができる。
According to this configuration, leakage of magnetic flux to the non-application region G2 can be suppressed when a magnetic field is applied by the magnetic
(第3の実施形態)
図6は、ハウジング13を取り外した状態の第3の実施形態における回転電機200の斜視図である。本実施形態では、環状の剛性制御部201を軸方向に間隔をあけて複数配置した点で上述した実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a perspective view of the rotating
図6に示す回転電機200において、各剛性制御部201は、モータ本体11よりも軸方向の長さが短くなっている。各剛性制御部201は、ジャケット41に対して径方向の外側で軸方向に間隔をあけて配置されている。すなわち、各剛性制御部201は、軸方向の異なる位置で、ジャケット41を径方向の外側から囲繞している。なお、各剛性制御部201のその他の構成は、第1の実施形態における剛性制御部12と同様の構成である。
In the rotating
この構成によれば、ステータ21に対して軸方向の任意の位置に剛性制御部201を選択的に配置することができる。そのため、ステータ21における軸方向の任意の位置(例えば、ステータ21のうち電磁加振力が作用し易い部分等)を径方向の外側から効果的に支持できる。
また、剛性制御部201を軸方向に間隔をあけて配置することで、モータ本体11における軸方向の全長を剛性制御部201により覆う構成に比べて剛性制御部201の小型化を図ることができる。これにより、剛性制御部201毎の低コスト化を図るとともに、剛性制御部201毎の製造が容易になる。なお、各剛性制御部201の磁気回路部51に磁場を印加するタイミングは、適宜変更が可能である。
According to this configuration, the
Further, by arranging the
なお、上述した第3の実施形態では、剛性制御部201を軸方向に3つ配置した場合について説明したが、これに限らず、2つ以上の複数であれば構わない。
In the third embodiment described above, the case where three
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、磁場印加ユニットにより磁気粘性流体に径方向の磁場を印加することで、磁気粘性流体の径方向の剛性を高めることができる。これにより、ステータに作用する電磁加振力によって、ステータが径方向の外側へ変形しようとするのを磁気粘性流体(ジャケット)によって抑えることができる。その結果、回転電機の振動や騒音を低減できる。
特に、磁場印加ユニットにより磁場を制御することで、所望の部分に所望のタイミングで磁気粘性流体の剛性を部分的に変化させることができる。これにより、ステータの外側を高剛性のハウジング等で囲繞する場合に比べて、径方向の小型化や軽量化を図ることができる。また、組付精度や取付状態、運転条件等に関わらず、回転電機の振動や騒音を低減することができる。
According to at least one embodiment described above, the radial rigidity of the magnetorheological fluid can be increased by applying the radial magnetic field to the magnetorheological fluid by the magnetic field application unit. Thus, the magnetic viscous fluid (jacket) can suppress the stator from deforming outward in the radial direction due to the electromagnetic excitation force acting on the stator. As a result, vibration and noise of the rotating electrical machine can be reduced.
In particular, by controlling the magnetic field by the magnetic field application unit, the rigidity of the magnetorheological fluid can be partially changed to a desired portion at a desired timing. Thereby, compared with the case where the outer side of a stator is enclosed with a highly rigid housing etc., size reduction and weight reduction of radial direction can be achieved. Moreover, the vibration and noise of the rotating electrical machine can be reduced regardless of the assembly accuracy, the mounting state, the operating conditions, and the like.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…回転電機、12…剛性制御部、21…ステータ、22…ロータ、33…環状ヨーク部、34…ティース状ヨーク部、41…ジャケット、42…磁場印加ユニット、43…中空部、52…鉄心コイル、53…非磁性接続部(第2接続部)、55A…第1延設部、55B…第2延設部、56…磁性接続部(第1接続部)、70…永久磁石、100…回転電機、101…ジャケット、102…仕切板、200…回転電機、201…剛性制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotary electric machine, 12 ... Stiffness control part, 21 ... Stator, 22 ... Rotor, 33 ... Annular yoke part, 34 ... Teeth-like yoke part, 41 ... Jacket, 42 ... Magnetic field application unit, 43 ... Hollow part, 52 ... Iron core Coil, 53... Non-magnetic connection part (second connection part), 55 A... First extension part, 55 B... Second extension part, 56 ... Magnetic connection part (first connection part), 70. Rotating electric machine, 101 ... jacket, 102 ... partition plate, 200 ... rotating electric machine, 201 ... rigidity control section
Claims (8)
前記ステータに対して前記径方向の内側に配置されたロータと、
前記ステータに対して前記径方向の外側に配置された剛性制御部と、を備え、
前記剛性制御部は、
前記環状ヨーク部を前記径方向の外側から囲繞するとともに、内部に磁気粘性流体が充填された非磁性材料からなるジャケットと、
前記ジャケットに対して前記径方向の外側において、少なくとも前記ティース状ヨーク部と対向する部分に配置され、前記磁気粘性流体に対して前記径方向の磁場を印加する磁場印加ユニットと、を備えている、
回転電機。 A stator having a plurality of teeth-like yoke portions around which a stator coil is wound, and the annular yoke portion and the annular yoke portion projecting radially inward from the annular yoke portion;
A rotor disposed inside the radial direction with respect to the stator;
A rigidity control unit disposed outside the radial direction with respect to the stator,
The rigidity control unit is
A jacket made of a non-magnetic material surrounding the annular yoke portion from the outside in the radial direction and filled with a magnetorheological fluid;
A magnetic field application unit that is disposed on the outer side in the radial direction with respect to the jacket, at least in a portion facing the teeth-like yoke portion, and applies the magnetic field in the radial direction to the magnetorheological fluid. ,
Rotating electric machine.
前記磁場印加ユニットは、
複数の前記ティース状ヨーク部と前記径方向で対向する部分で、それぞれ前記径方向に延設された複数の延設部と、
前記複数の延設部にそれぞれ巻回された鉄心コイルと
前記複数の延設部のうち、前記環状ヨーク部の周方向で隣り合う一対の前記延設部同士を接続する第1接続部と、を有している、
回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
The magnetic field application unit includes:
A plurality of extending portions respectively extending in the radial direction at portions facing the plurality of teeth-like yoke portions in the radial direction;
An iron core coil wound around each of the plurality of extending portions; and a first connecting portion that connects a pair of the extending portions adjacent in the circumferential direction of the annular yoke portion among the plurality of extending portions; have,
Rotating electric machine.
前記延設部は、前記ジャケットに前記径方向の外側から当接している、
回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 2,
The extending portion is in contact with the jacket from the outside in the radial direction,
Rotating electric machine.
前記第1接続部には、前記鉄心コイルで発生する磁界の向きに分極された永久磁石が配設されている、
回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 2 or claim 3,
The first connection portion is provided with a permanent magnet polarized in the direction of the magnetic field generated in the iron core coil.
Rotating electric machine.
前記磁場印加ユニットは、前記周方向で隣り合う前記第1接続部間を接続する非磁性材料により構成された第2接続部を有している、
回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 4,
The magnetic field application unit has a second connection portion made of a nonmagnetic material that connects the first connection portions adjacent in the circumferential direction.
Rotating electric machine.
前記ジャケットには、前記ジャケットと前記延設部及び前記第1接続部とが前記径方向で対向する対向領域と、前記ジャケットと前記延設部及び前記第1接続部とが前記径方向で対向しない非対向領域と、に前記ジャケットの内部を前記周方向で仕切る非磁性材料からなる仕切壁が配設され、
前記ジャケットの内部のうち、前記対向領域に位置する部分に前記磁気粘性流体が充填されている、
回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 5,
The jacket, the extension portion, and the first connection portion are opposed to each other in the radial direction, and the jacket, the extension portion, and the first connection portion are opposed in the radial direction. A partition wall made of a non-magnetic material that partitions the inside of the jacket in the circumferential direction in the non-opposing region,
The inside of the jacket is filled with the magnetorheological fluid in a portion located in the facing region,
Rotating electric machine.
前記剛性制御部は、前記環状ヨーク部の軸方向に間隔をあけて複数配設されている、
回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6,
A plurality of the rigidity control units are arranged at intervals in the axial direction of the annular yoke part.
Rotating electric machine.
前記剛性制御部は、前記ロータの回転数に応じて前記磁場印加ユニットから印加する磁場の強さを制御する、
回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 7,
The rigidity control unit controls the strength of the magnetic field applied from the magnetic field application unit according to the number of rotations of the rotor.
Rotating electric machine.
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