JP6631102B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機に関し、特に、スイッチドリラクタンス(Switched Reluctance)モータおよびスイッチドリラクタンスジェネレータに関するものである。 The present invention relates to a rotating electric machine, and more particularly, to a switched reluctance motor and a switched reluctance generator.
一般に、スイッチドリラクタンスモータは、ロータ(回転子)にマグネットを使用しない。したがって、このようなスイッチドリラクタンスモータでは、コストがかかるレアアースを必須としない。このような観点から、近年、スイッチドリラクタンスモータが注目されている。 Generally, a switched reluctance motor does not use a magnet for a rotor (rotor). Therefore, such a switched reluctance motor does not require a rare earth which is expensive. From such a viewpoint, a switched reluctance motor has recently been receiving attention.
スイッチドリラクタンスモータは、ロータの突極とステータ(固定子)とが相互に対向するようにロータとステータを配置し、ステータに巻き回された複数の励磁コイルに流す励磁電流を順次切り替えることにより、回転方向(周方向)の磁気吸引力をロータに生じさせ、ロータを回転させる。 In a switched reluctance motor, a rotor and a stator are arranged such that salient poles of the rotor and a stator (stator) face each other, and by sequentially switching excitation currents flowing through a plurality of excitation coils wound around the stator. Then, a magnetic attraction force is generated in the rotor in the rotation direction (circumferential direction) to rotate the rotor.
特許文献1に記載されているように、従来のスイッチドリラクタンスモータは、一般に以下のように構成される。
ステータは、周方向に延在するヨークと、当該ヨークの内周側端部から回転軸方向に延在し、周方向に間隔を有して配置される複数のティースとを有する。複数のティースには、それぞれ励磁コイルが巻き回される。
また、ロータは、周方向に間隔を有して配置される複数の突極を有し、当該複数の突極の先端面がステータのティースの先端面と間隔を有して相互に対向する位置になるように、回転軸に取り付けられる。
As described in Patent Document 1, a conventional switched reluctance motor is generally configured as follows.
The stator has a yoke extending in the circumferential direction, and a plurality of teeth extending in the rotation axis direction from the inner circumferential end of the yoke and arranged at intervals in the circumferential direction. An excitation coil is wound around each of the plurality of teeth.
Further, the rotor has a plurality of salient poles arranged at intervals in the circumferential direction, and the tip surfaces of the plurality of salient poles face the tip surfaces of the teeth of the stator at an interval. Attached to the rotating shaft.
複数のティースに巻き回された励磁コイルに励磁電流を流すことにより、ティースとロータの突極との間に磁気吸引力が働く。前述したように、複数のティースに巻き回された励磁コイルに流す励磁電流を順次切り替えることによって、回転方向(周方向)の磁気吸引力をロータに生じさせ、ロータを回転させる。
尚、このようなスイッチドリラクタンスモータと同様の構成を用いて、スイッチドリラクタンスジェネレータとすることもできる。
By applying an exciting current to an exciting coil wound around a plurality of teeth, a magnetic attractive force acts between the teeth and the salient poles of the rotor. As described above, by sequentially switching the exciting current flowing through the exciting coil wound around the plurality of teeth, a magnetic attraction force is generated in the rotor in the rotation direction (circumferential direction) to rotate the rotor.
It should be noted that a switched reluctance generator may be formed using a configuration similar to that of such a switched reluctance motor.
また、スイッチドリラクタンスモータやスイッチドリラクタンスジェネレータを含め、一般的な回転電機は、ステータのティース部とヨーク部とが一体の構造となっている。このため、ティース部に対する励磁コイルの巻回作業が容易ではない。
そこで、特許文献2では、ヨーク部とティース部とを分離して構成したステータを備える回転電機が提案されている。具体的に、特許文献2では、ステータのコアは、中空円筒部とティース部とヨーク部とを有する。中空円筒部は、ギャップを挟んでロータを囲むこととなる円筒状の内側面を有する。ティース部は、前記中空円筒部の半径方向に沿う互いに異なる向きに前記中空円筒部から外側に延びる複数の放射状部を有する。ヨーク部は、前記ティース部を囲む略円筒の形状となるように軟磁性鋼帯を巻いて形成されており、前記ティース部の前記複数の放射状部の外側端面に対し内側面にて接するように構成される。
In addition, a general rotating electric machine including a switched reluctance motor and a switched reluctance generator has a structure in which a teeth portion and a yoke portion of a stator are integrated. For this reason, it is not easy to wind the exciting coil around the teeth portion.
In view of this, Patent Document 2 proposes a rotating electric machine including a stator in which a yoke portion and a teeth portion are separated from each other. Specifically, in Patent Document 2, the core of the stator has a hollow cylindrical portion, a teeth portion, and a yoke portion. The hollow cylindrical portion has a cylindrical inner surface that surrounds the rotor with a gap therebetween. The teeth portion has a plurality of radial portions extending outward from the hollow cylindrical portion in different directions along the radial direction of the hollow cylindrical portion. The yoke portion is formed by winding a soft magnetic steel strip so as to have a substantially cylindrical shape surrounding the teeth portion, and is in contact with the outer end surfaces of the plurality of radial portions of the teeth portion on the inner side surface. Be composed.
しかしながら、特許文献1に記載されているスイッチドリラクタンスモータでは、ロータとステータとの間の径方向の磁気吸引力が周方向に移動(回転)するので、振動および騒音が大きいという問題点がある。
また、特許文献2に記載されている技術では、ティース部からの磁束がヨーク部を構成する軟磁性鋼帯の板面に垂直に入るため、当該軟磁性鋼帯の板面内に渦電流が発生する。したがって、回転電機の効率が大きく低下する虞がある。
However, the switched reluctance motor described in Patent Document 1 has a problem that vibration and noise are large because the radial magnetic attraction between the rotor and the stator moves (rotates) in the circumferential direction. .
Further, in the technique described in Patent Document 2, since the magnetic flux from the teeth enters the plate surface of the soft magnetic steel strip constituting the yoke part perpendicularly, eddy current is generated in the plate surface of the soft magnetic steel strip. appear. Therefore, there is a possibility that the efficiency of the rotating electric machine is greatly reduced.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、振動および騒音を低減させると共に、効率を大きく低下させることなく容易に製造可能なスイッチドリラクタンスモータおよびスイッチドリラクタンスジェネレータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a switched reluctance motor and a switched reluctance generator that can be easily manufactured without significantly reducing efficiency while reducing vibration and noise. The purpose is to:
本発明の回転電機は、スイッチドリラクタンスモータまたはスイッチドリラクタンスジェネレータである回転電機であって、ロータと、ステータと、を有し、前記ロータは、前記回転電機の周方向において間隔を有して配置された複数の磁性体板ブロックであって、それぞれが、前記周方向において複数段に積層された磁性体板を有する複数の磁性体板ブロックを有し、前記ステータは、前記ロータの回転軸に平行な方向において前記ロータを介して相互に間隔を有して対向する位置に配置された2つのヨーク部であって、それぞれが、前記ロータの回転軸と同軸となるように巻き回された磁性体板を有する2つのヨーク部と、前記ロータの回転軸に平行な方向における前記ヨーク部の端面のうち、前記ロータに近い方の端面に対して、前記周方向において間隔を有するように配置された複数のティース部であって、それぞれが、前記周方向において複数段に積層された磁性体板を有する複数のティース部と、を有し、前記ロータの回転に伴って、前記ロータの回転軸に平行な方向における前記ティース部の端面のうち、前記ロータに近い方の端面と、前記ロータの回転軸に平行な方向における前記磁性体板ブロックの端面のうち、前記ステータに近い方の端面とが、前記ロータの回転軸に平行な方向において間隔を有して対向し、前記ティース部を構成する磁性体板と、前記ヨーク部を構成する磁性体板は、電磁鋼板であることを特徴とする。 The rotating electric machine of the present invention is a rotating electric machine that is a switched reluctance motor or a switched reluctance generator, and has a rotor and a stator, and the rotor has an interval in a circumferential direction of the rotating electric machine. A plurality of magnetic plate blocks arranged, each having a plurality of magnetic plate blocks having magnetic plates stacked in a plurality of stages in the circumferential direction, wherein the stator has a rotating shaft of the rotor. Two yoke portions disposed at positions facing each other with a space therebetween in the direction parallel to the rotor, and each of the two yoke portions is wound so as to be coaxial with the rotation axis of the rotor. Two yoke portions each having a magnetic plate, and, among end surfaces of the yoke portion in a direction parallel to the rotation axis of the rotor, an end surface closer to the rotor, A plurality of teeth arranged so as to have an interval in the direction, each having a plurality of teeth having a plurality of magnetic plates laminated in the circumferential direction in the circumferential direction, the rotation of the rotor Accordingly, of the end faces of the teeth portion in a direction parallel to the rotation axis of the rotor, an end face closer to the rotor and an end face of the magnetic plate block in a direction parallel to the rotation axis of the rotor. An end face closer to the stator faces with an interval in a direction parallel to the rotation axis of the rotor, and a magnetic plate forming the teeth portion and a magnetic plate forming the yoke portion are , wherein the magnetic steel sheets der Rukoto.
本発明によれば、振動および騒音を低減させると共に、効率を大きく低下させることなく容易に製造可能なスイッチドリラクタンスモータおよびスイッチドリラクタンスジェネレータを提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a switched reluctance motor and a switched reluctance generator that can be easily manufactured without significantly reducing efficiency while reducing vibration and noise.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。尚、以下の各図では、説明および表記の都合上、説明に必要な部分のみを、必要に応じて簡略化して示す。また、各図に示すX、Y、Z座標は、各図における方向の関係を示すものであり、X、Y、Z座標の原点は、各図において共通であり、各図に示す位置に限定されない。また、本実施形態では、回転電機が、スイッチドリラクタンスモータである場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, for convenience of description and notation, only parts necessary for description are shown in a simplified manner as necessary. The X, Y, and Z coordinates shown in each figure show the relationship between the directions in each figure, and the origins of the X, Y, and Z coordinates are common to each figure and are limited to the positions shown in each figure. Not done. Further, in the present embodiment, a case where the rotating electric machine is a switched reluctance motor will be described as an example.
図1〜図4は、スイッチドリラクタンスモータの構成の一例を示す図である。具体的に図1は、スイッチドリラクタンスモータを、その回転軸を通り、且つ、その回転軸に沿って切った場合の断面の一例を示す図(縦断面図)である。図2は、図1に示すスイッチドリラクタンスモータを図1に示すI−Iの部分で切った場合の断面を示す図(I−I断面図)である。図3は、図1にスイッチドリラクタンスモータを図1に示すII−IIの部分で切った場合の断面を示す図(II−II断面図)である。図4は、図1にスイッチドリラクタンスモータを図1に示すIII−IIIの部分で切った場合の断面を示す図(III−III断面図)である。 1 to 4 are diagrams illustrating an example of the configuration of a switched reluctance motor. Specifically, FIG. 1 is a diagram (longitudinal sectional view) showing an example of a cross section when the switched reluctance motor is cut along the rotation axis and along the rotation axis. FIG. 2 is a diagram (II cross-sectional view) showing a cross section when the switched reluctance motor shown in FIG. 1 is cut along a line II shown in FIG. FIG. 3 is a diagram (II-II cross section) showing a cross section when the switched reluctance motor shown in FIG. 1 is cut along a II-II portion shown in FIG. FIG. 4 is a view showing a cross section when the switched reluctance motor shown in FIG. 1 is cut along a line III-III shown in FIG. 1 (a cross-sectional view taken along a line III-III).
図1において、スイッチドリラクタンスモータは、ロータ(回転子)100と、ステータ(固定子)200と、回転軸300とを有する。
図1および図2を参照しながら、ロータ100の構成の一例を説明する。
In FIG. 1, the switched reluctance motor has a rotor (rotor) 100, a stator (stator) 200, and a rotating
An example of the configuration of the
ロータ100は、回転軸取付部材110と、磁性体板ブロック120a〜120lと、磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lと、磁性体板ブロック外周補強部材140と、を有する。尚、本実施形態のロータ100は、マグネットを備えない。ただし、ロータは、マグネット(永久磁石)を備えていてもよい。尚、ロータがマグネットを備えるスイッチドリラクタンスモータは、公知の技術である。
The
回転軸取付部材110は、非磁性の材料からなる構造材であり、回転軸300に連結(固定)される。
図1および図2に示すように、回転軸取付部材110は、内周部111と中間部112と外周部113とを有する。内周部111と中間部112と外周部113は、一体となっている。
The rotating
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating
内周部111は、回転軸300の外周面に接する部分である。回転軸取付部材110の中心部には、この内周部111の内周面を縁とする貫通孔が形成される。この貫通孔は、回転軸300に対応する大きさを有する。内周部111の、回転軸300に平行な方向(Z軸方向)の長さは、中間部112および外周部113よりも長い。また、内周部111の、スイッチドリラクタンスモータの径方向(Y軸方向等)の長さは、中間部112および外周部113よりも短い。尚、以下の説明では、スイッチドリラクタンスモータの径方向を必要に応じて径方向と略称する。
The inner
外周部113は、後述する磁性体板ブロック120a〜120lおよび磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lの内周面に接する部分である(特に、図2を参照)。外周部113の回転軸300に平行な方向(Z軸方向)の長さは、内周部111よりも短く、中間部112よりも長く、磁性体板ブロック120a〜120lと略同じである。また、外周部113の径方向(Y軸方向等)の長さは、内周部111よりも長く、中間部112よりも短い。
The outer
中間部112は、その内周端が内周部111の外周側の端部と連接し、且つ、その外周端が外周部113の内周側の端部と連接する部分である。中間部112の回転軸300に平行な方向(Z軸方向)の長さは、内周部111および外周部113よりも短い。また、中間部112の径方向(Y軸方向等)の長さは、内周部111および外周部113よりも長い。
The
図2に示すように、中間部112における外周側の領域には、スイッチドリラクタンスモータの周方向に沿って相互に間隔を有した状態で複数の貫通孔112a〜112lが形成される。複数の貫通孔112a〜112lは、主として、スイッチドリラクタンスモータ(ロータ100)を軽量化するためのものである。尚、以下の説明では、スイッチドリラクタンスモータの周方向を必要に応じて周方向と略称する。
As shown in FIG. 2, a plurality of through-
以上の内周部111、中間部112、および外周部113が一体となって形成される回転軸取付部材110は、剛性を確保する観点から、例えば、アルミニウム合金、エンジニアリングプラスチック等を用いて形成されるようにするのが好ましい。ただし、前述したように、非磁性の材料を用いていれば、必ずしもこれらの材料を用いる必要はない。また、例えば、回転軸取付部材110の形状をスポーク状にして、スイッチドリラクタンスモータ(ロータ)の軽量化を図るようにしてもよい。
The rotating
磁性体板ブロック120a〜120lは、それぞれ同じものである。磁性体板ブロック120a〜120lは、それぞれ、同じ形状および大きさの複数の磁性体板を相互に電気的に絶縁された状態で積層して固定することにより形成される。これにより、複数の磁性体板の層間が絶縁される。本実施形態では、磁性体板として方向性電磁鋼板を用いる場合を例に挙げて説明する。
The
方向性電磁鋼板として、例えば、グラス被膜を有する方向性電磁鋼板や接着被膜を有する方向性電磁鋼板を用いることができる。鉄損を抑制する観点から、方向性電磁鋼板の厚みは薄い方が好ましいが、厚みが厚い方向性電磁鋼板(所謂厚手材)を用いてもよい。
磁性体板ブロック120a〜120lの大きさに合わせて方向性電磁鋼板を矩形状に切り出す際に、方向性電磁鋼板における磁化容易軸が、当該矩形の特定の辺に平行な方向となるようにする。尚、方向性電磁鋼板を切り出す形状は、矩形状に限定されず、例えば、正方形であってもよい。
As the grain-oriented electrical steel sheet, for example, a grain-oriented electrical steel sheet having a glass coating or a grain-oriented electrical steel sheet having an adhesive coating can be used. From the viewpoint of suppressing iron loss, the thickness of the grain-oriented electrical steel sheet is preferably thin, but a grain-oriented electrical steel sheet having a large thickness (so-called thick material) may be used.
When cutting the grain-oriented electrical steel sheet into a rectangle according to the size of the
そして、このようにして切り出した複数の矩形状の方向性電磁鋼板を、方向性電磁鋼板における磁化容易軸が同じ方向となるように積層する。このとき、複数の方向性電磁鋼板のうち、相互に隣接する2つの方向性電磁鋼板が絶縁されるようにする。また、複数の方向性電磁鋼板を、例えば、接着剤または前述した接着被膜を用いることにより固定する。 Then, the plurality of rectangular grain-oriented electrical steel sheets cut out in this manner are laminated so that the easy axes of magnetization of the grain-oriented electrical steel sheets are in the same direction. At this time, of the plurality of grain-oriented electrical steel sheets, two grain-oriented electrical steel sheets adjacent to each other are insulated. Further, a plurality of grain-oriented electrical steel sheets are fixed by using, for example, an adhesive or the above-mentioned adhesive coating.
以上のようにして構成される磁性体板ブロック120a〜120lは、方向性電磁鋼板における磁化容易軸の方向が回転軸300に平行な方向(Z軸方向)になるようにして、周方向において間隔を有した状態で配置される。図2では、磁性体板ブロック120a〜120lが周方向において等間隔で配置される場合を例に挙げて示す。このとき、磁性体板ブロック120a〜120lの回転軸300に平行な方向(Z軸方向)の位置が同じになるようにする。また、磁性体板ブロック120a〜120lの内周面は、回転軸取付部材110(外周部113)の外周面に固定される。
The
本実施形態では、このようにして配置される磁性体板ブロック120a〜120lにより、ロータ100の外周縁に近い部分に、周方向において間隔を有した状態で、回転軸300に平行な方向(Z軸方向)の磁気的な突極を持たせることができる。
また、図1および図2に示すように、本実施形態では、磁性体板ブロック120a〜120lに対しヨーク(バックヨーク)を設けない。したがって、磁性体板(方向性電磁鋼板)の使用量を低減でき、スイッチドリラクタンスモータ(ロータ100)の軽量化と慣性力の抑制とを実現することができる。
In the present embodiment, the
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, no yoke (back yoke) is provided for the
磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lは、周方向において相互に間隔を有して隣接する2つの磁性体板ブロックの間に配置される。このとき、磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lの周方向の端面と、当該磁性体板ブロック間補強部材を間に挟む磁性体板ブロックの周方向の端面とが固着されるようする。これにより、磁性体板ブロック120a〜120lが周方向の応力を受けて変形および移動するのを抑制することができる。また、磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lの内周面は、回転軸取付部材110(外周部113)の外周面に固定される。
The reinforcing
磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lは、非磁性かつ非電導性の材料で形成される。磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lは、剛性を確保する観点から、例えば、エンジニアリングプラスチック等を用いて形成されるようにするのが好ましい。ただし、非磁性かつ非電導性の材料を用いていれば、必ずしもこれらの材料を用いる必要はない。磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lを非電導性の材料とすることにより、渦電流、特に、磁性体板ブロック120a〜120lを取り囲むような電流の経路が形成されることを抑制することができる。
The reinforcing
磁性体板ブロック外周補強部材140は、薄肉のリング状の部材である。磁性体板ブロック外周補強部材140の内径は、回転軸300から磁性体板ブロック120a〜120lおよび磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lの外周面までの径方向の長さと同じ、または、当該長さよりも少し長い長さを有する。磁性体板ブロック外周補強部材140の回転軸300に平行な方向(Z軸方向)の長さは、磁性体板ブロック120a〜120lと略同じである。
The magnetic plate block outer peripheral reinforcing
磁性体板ブロック外周補強部材140は、磁性体板ブロック120a〜120lおよび磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lの外周面に対して取り付けられる。このとき、磁性体板ブロック外周補強部材140の内周面と、磁性体板ブロック120a〜120lおよび磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lの外周面とが固着されるようにする。これにより、磁性体板ブロック120a〜120lおよび磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lが、スイッチドリラクタンスモータ(ロータ100)の回転によって生じる遠心力で飛散することを抑制することができる。
The magnetic plate block outer peripheral reinforcing
また、磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lを、磁性体板ブロック外周補強部材140の内周面と、回転軸取付部材110の外周部113との間で、磁性体板ブロック120a〜120lの間を埋めるように、モールドしても良い。
Further, the reinforcing
磁性体板ブロック外周補強部材140は、非磁性かつ高電気抵抗の高強度の材料で形成される。磁性体板ブロック外周補強部材140は、剛性を確保する観点から、例えば、ステンレス、カーボンファイバー、またはFRP(Fiber Reinforced Plastics)を用いて形成されるようにするのか好ましい。ただし、非磁性かつ高電気抵抗の高強度の材料を用いていれば、必ずしもこれらの材料を用いる必要はない。
The magnetic plate block outer peripheral reinforcing
次に、図1、図3および図4を参照しながら、ステータ200の構成の一例を説明する。
ステータ200は、上側ステータ210と下側ステータ220とを有する。上側ステータ210と下側ステータ220は、同じものであり、ロータ100の中心を通る軸であって、回転軸300に垂直な方向(Y軸方向)の軸を回転軸とする2回対称となる位置関係で配置される。
上側ステータ210は、上側ヨーク部211と、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6と、上側励磁巻線213u1〜213u6、213w1〜213w6、213v1〜213v6とを有する。ここで、u、v、wは、それぞれ、U相、V相、W相に対応することを示す。すなわち、上側励磁巻線213u1〜213u6には、励磁電流としてU相電流が流れ、上側励磁巻線213w1〜213w6には、励磁電流としてW相電流が流れ、上側励磁巻線213v1〜213v6には、励磁電流としてV相電流が流れる。尚、各相の励磁巻線は、直列または並列で接続される。
このように本実施形態では、スイッチドリラクタンスモータの相数が3相である場合を例に挙げて示すが、スイッチドリラクタンスモータの相数は3相に限定されない。
Next, an example of the configuration of the
The
As described above, in the present embodiment, the case where the number of phases of the switched reluctance motor is three is described as an example, but the number of phases of the switched reluctance motor is not limited to three.
図1および図3に示すように、上側ヨーク部211は、略中空円筒状になるように磁性体板を巻き回すことにより構成される。本実施形態では、磁性体板として方向性電磁鋼板を用いる場合を例に挙げて説明する。
方向性電磁鋼板として、例えば、グラス被膜を有する方向性電磁鋼板や接着被膜を有する方向性電磁鋼板を用いることができる。また、略中空円筒状になるように電磁鋼板を巻き回す際に、方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向が周方向になるようにする。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
As the grain-oriented electrical steel sheet, for example, a grain-oriented electrical steel sheet having a glass coating or a grain-oriented electrical steel sheet having an adhesive coating can be used. When the magnetic steel sheet is wound into a substantially hollow cylindrical shape, the direction of the axis of easy magnetization of the directional magnetic steel sheet is set to be the circumferential direction.
このような上側ヨーク部211は、図1に示すように、回転軸300と同軸になるようにして、ロータ100よりも、回転軸300に平行な2つの方向のうちの一方の方向(Z軸の正の方向)側に配置される。以下の説明では、回転軸300に平行な2つの方向のうちの一方の方向(Z軸の正の方向)側を必要に応じて上側と称し、他方の方向(Z軸の負の方向)側を必要に応じて下側と称する。
As shown in FIG. 1, such an
上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6は、ステータ200における突極となる部分であり、それぞれ同じものである。上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6は、それぞれ、同じ形状および大きさの複数の磁性体板を相互に電気的に絶縁された状態で積層して固定することにより形成される。これにより、複数の磁性体板の層間が絶縁される。本実施形態では、磁性体板として方向性電磁鋼板を用いる場合を例に挙げて説明する。
The upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, and 212v1 to 212v6 are salient poles in the
方向性電磁鋼板として、例えば、グラス被膜を有する方向性電磁鋼板や接着被膜を有する方向性電磁鋼板を用いることができる。鉄損を抑制する観点から、方向性電磁鋼板の厚みは薄い方が好ましいが、厚みが厚い方向性電磁鋼板(所謂厚手材)を用いてもよい。
上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の大きさに合わせて方向性電磁鋼板を(同一の)T形状に切り出す際に、方向性電磁鋼板における磁化容易軸の方向が、当該T形状の縦方向となるようにする。尚、方向性電磁鋼板を切り出す形状は、T形状に限定されず、例えば、I形状、矩形状、または正方形であってもよい。
As the grain-oriented electrical steel sheet, for example, a grain-oriented electrical steel sheet having a glass coating or a grain-oriented electrical steel sheet having an adhesive coating can be used. From the viewpoint of suppressing iron loss, the thickness of the grain-oriented electrical steel sheet is preferably thin, but a grain-oriented electrical steel sheet having a large thickness (so-called thick material) may be used.
When the grain-oriented electrical steel sheet is cut into the (identical) T shape according to the size of the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, 212v1 to 212v6, the direction of the axis of easy magnetization in the grain-oriented electrical steel sheet is T So that it is in the vertical direction of the shape. The shape from which the grain-oriented electrical steel sheet is cut out is not limited to the T shape, and may be, for example, an I shape, a rectangular shape, or a square.
そして、このようにして切り出した複数のT形状の方向性電磁鋼板を同じ向きにして積層する。このとき、複数の方向性電磁鋼板のうち、相互に隣接する2つの方向性電磁鋼板が絶縁されるようにする。また、複数の方向性電磁鋼板を、例えば、接着剤または前述した接着被膜を用いることにより固定する。 Then, the plurality of T-shaped grain-oriented electrical steel sheets cut out in this manner are stacked in the same direction. At this time, of the plurality of grain-oriented electrical steel sheets, two grain-oriented electrical steel sheets adjacent to each other are insulated. Further, a plurality of grain-oriented electrical steel sheets are fixed by using, for example, an adhesive or the above-mentioned adhesive coating.
以上のようにして構成される上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6は、方向性電磁鋼板における磁化容易軸の方向が回転軸300に平行な方向(Z軸方向)になるようにして、周方向において間隔を有した状態で配置される。図4では、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6が周方向において等間隔で配置される場合を例に挙げて示す。 The upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, and 212v1 to 212v6 configured as described above are configured such that the direction of the easy axis of magnetization of the grain-oriented electrical steel sheet is parallel to the rotation axis 300 (Z-axis direction). , And are arranged with a space in the circumferential direction. FIG. 4 shows an example in which upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, and 212v1 to 212v6 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
このとき、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の、T形状の上側(幅広側)の端面が上側(Z軸の正の方向側)になるようにする。図1では、上側ティース部212u1、212u4、の、T形状の上側(幅広側)の端面が上側(Z軸の正の方向側)になっている状態を示す。
さらに、このように配置される上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の上側の端面(前記T形状の上端面)と、上側ヨーク部211の下側の端面とが電気的に絶縁された状態で接着されるようにする。例えば、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の上側の端面と、上側ヨーク部211の下側の端面との少なくとも何れか一方に絶縁性の接着剤を塗布したり、接着が可能な絶縁性のコーティングを施したりすることにより、これらの端面を接着することができる。
At this time, the upper (wider side) end surface of the T shape of the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, 212v1 to 212v6 is set to the upper side (positive direction side of the Z axis). FIG. 1 shows a state in which the upper (wider side) end surface of the T shape of the upper teeth portions 212u1 and 212u4 is on the upper side (positive direction side of the Z axis).
Further, the upper end surfaces (the upper end surfaces of the T-shape) of the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, 212v1 to 212v6 arranged in this way, and the lower end surface of the
図1では、上側ヨーク部211の下側の端面と、上側ティース部212u1の上側の端面214u1および上側ティース部212u4の上側の端面214u4とが電気的に絶縁された状態で接着されている状態を示す。
FIG. 1 illustrates a state in which the lower end surface of the
上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の下側の端面(前記T形状の下端面)はそれぞれ磁極面となる。図1では、上側ティース部212u1の磁極面215u1と、上側ティース部212u4の磁極面215u4とを示す。
前記磁極面は、それぞれ、ロータ100の回転に伴って、回転軸300に平行な方向(Z軸方向)において、磁性体板ブロック120a〜120lの上側の端面と間隔を有した状態で対向する位置に配置される。
The lower end surfaces (lower end surfaces of the T-shape) of the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, and 212v1 to 212v6 are magnetic pole surfaces. FIG. 1 shows a magnetic pole surface 215u1 of the upper teeth portion 212u1 and a magnetic pole surface 215u4 of the upper teeth portion 212u4.
Each of the magnetic pole faces faces the upper end faces of the
このようにして前記磁極面が、それぞれ、磁性体板ブロック120a〜120lの前記上側の端面と間隔を有した状態で対向した際に、前記磁極面の中心が、それぞれ、磁性体板ブロック120a〜120lの前記上側の端面の径方向の中心の位置と対向するようにする。
In this way, when the magnetic pole surfaces face the upper end surfaces of the
図1では、回転軸300に平行な方向(Z軸方向)において、上側ティース部212u1における磁極面215u1が、磁性体板ブロック120aの上側の端面121aと間隔を有して対向している状態を示す。また、回転軸300に平行な方向(Z軸方向)において、上側ティース部212u4における磁極面215u4が、磁性体板ブロック120gの上側の端面121gと間隔を有して対向している状態を示す。
FIG. 1 illustrates a state in which the magnetic pole surface 215u1 of the upper teeth portion 212u1 faces the
上側励磁巻線213u1〜213u6、213w1〜213w6、213v1〜213v6は、それぞれ同じものである。
図1および図4に示すように、上側励磁巻線213u1〜213u6、213w1〜213w6、213v1〜213v6は、それぞれ、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の幅狭の領域に巻き回される。このとき、上側励磁巻線213u1〜213u6、213w1〜213w6、213v1〜213v6と、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6とが電気的に絶縁されるようにする。
The upper excitation windings 213u1 to 213u6, 213w1 to 213w6, and 213v1 to 213v6 are the same.
As shown in FIGS. 1 and 4 , the upper excitation windings 213u1 to 213u6, 213w1 to 213w6, and 213v1 to 213v6 are respectively wound around narrower areas of the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, and 212v1 to 212v6. Turned. At this time, the upper excitation windings 213u1 to 213u6, 213w1 to 213w6, 213v1 to 213v6 and the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, 212v1 to 212v6 are electrically insulated.
また、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の上側の端面(上側ヨーク部211と絶縁された状態で接着される端面)の面積が、当該上側ティース部に対して巻き回される上側励磁巻線213u1〜213u6、213w1〜213w6、213v1〜213v6の回転軸300に垂直な方向(X−Y方向)の断面積(概略、図4に示す上側励磁巻線213u1〜213u6、213w1〜213w6、213v1〜213v6のそれぞれの面積)を上回るようにする。
さらに、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の下側の端面(磁性体ブロックと間隔を有して対向する前記磁極面)の面積も、当該上側ティース部に対して巻き回される上側励磁巻線213u1〜213u6、213w1〜213w6、213v1〜213v6の回転軸300に垂直な方向(X−Y方向)の断面積を上回るようにする。
In addition, the area of the upper end surface (the end surface that is bonded to the
Furthermore, the area of the lower end surface (the magnetic pole surface facing the magnetic block with an interval) between the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, 212v1 to 212v6 is also wound around the upper teeth portions. The cross-sectional area of the upper excitation windings 213u1 to 213u6, 213w1 to 213w6, and 213v1 to 213v6 in the direction perpendicular to the rotation axis 300 (the XY direction) is increased.
図1では、上側ティース部212u1の幅狭の領域に上側励磁巻線213u1が巻き回されている状態と、上側ティース部212u4の幅狭の領域に上側励磁巻線213u4が巻き回されている状態とを示す。 In FIG. 1, a state where the upper excitation winding 213u1 is wound around a narrow region of the upper teeth portion 212u1 and a state where the upper excitation winding 213u4 is wound around a narrow region of the upper teeth portion 212u4. And
下側ステータ220は、下側ヨーク部221と、下側ティース部222u7、222u8と、下側励磁巻線223u7、223u8とを有する。
尚、表記の都合上、ここでは、下側ティース部222u7、222u8と、下側励磁巻線223u7、223u8を2つずつ示す。しかしながら、前述したように、上側ステータ210と下側ステータ220は同じものであり、ロータ100の中心を通る軸であって、回転軸300に垂直な方向(Y軸方向)の軸を回転軸とする2回対称となる位置関係で配置される。
The
For convenience of notation, two lower teeth portions 222u7 and 222u8 and two lower excitation windings 223u7 and 223u8 are shown here. However, as described above, the
U相に対応する下側ティース部・下側励磁巻線は、それぞれ、回転軸300に平行な方向(Z軸方向)において、ロータ100を介して、U相に対応する上側ティース部・上側励磁巻線と相互に対向する位置に配置される。同様に、W相に対応する下側ティース部・下側励磁巻線は、それぞれ、回転軸300に平行な方向(Z軸方向)において、ロータ100を介して、W相に対応する上側ティース部・上側励磁巻線と相互に対向する位置に配置され、V相に対応する下側ティース部・下側励磁巻線は、それぞれ、回転軸300に平行な方向(Z軸方向)において、ロータ100を介して、V相に対応する上側ティース部・上側励磁巻線と相互に対向する位置に配置される。
The lower teeth portion and the lower excitation winding corresponding to the U phase are respectively connected to the upper teeth portion and the upper excitation portion corresponding to the U phase via the
また、下側ティース部222u7、222u8のT形状の下側(幅狭側)の端面(磁極面225u7、225u8)が、上側になるようにし、当該磁極面225u7、225u8が、それぞれ、磁性体板ブロック120a、120gの下側の端面122a、122gと間隔を有して対向するようにする。
Also, the lower (narrower) end faces (magnetic pole faces 225u7, 225u8) of the T-shape of the lower teeth portions 222u7, 222u8 are set to be on the upper side, and the magnetic pole faces 225u7, 225u8 are respectively magnetic substance plates. The lower end faces 122a and 122g of the
さらに、図1に示すように、下側ヨーク部221の上側の端面と、下側ティース部222u7、222u8の下側の端面224u7、224u8は、電気的に絶縁された状態で接着される。
その他の下側ステータ220の構成は、上側ステータ210と同じであるので、下側ステータ220の詳細な説明を省略する。
Further, as shown in FIG. 1, the upper end surface of the
The other configuration of the
ここで、上側ティース部における磁極面と磁性体ブロックとの間隔と、下側ティース部における磁極面と磁性体ブロックとの間隔とが同じになるようにするのが好ましい。
また、上側ティース部における磁極面、下側ティース部における磁極面、磁性体板ブロックの上側の端面、および磁性体板ブロックの下側の端面の方向が、回転軸300に垂直な方向(平行)になるようにするのが好ましい。
Here, it is preferable that the interval between the magnetic pole surface and the magnetic block in the upper teeth portion is equal to the interval between the magnetic pole surface and the magnetic block in the lower teeth portion.
The directions of the magnetic pole surface in the upper teeth portion, the magnetic pole surface in the lower teeth portion, the upper end surface of the magnetic plate block, and the lower end surface of the magnetic plate block are perpendicular (parallel) to the
また、上側ステータ210および下側ステータ220を構成する電磁鋼板として、熱処理が施された電磁鋼板を用いるのが好ましい。電磁鋼板における歪みを除去することができるからである。
尚、上側励磁巻線および下側励磁巻線の巻回方法は、特に限定されず、集中巻き、分布巻き、またはその他の巻回方法を用いてもよい。
Further, it is preferable to use a heat-treated electromagnetic steel sheet as the electromagnetic steel sheets forming
The winding method of the upper excitation winding and the lower excitation winding is not particularly limited, and concentrated winding, distributed winding, or other winding methods may be used.
以上の構成を有するスイッチドリラクタンスモータを駆動し、ロータ100を回転させる際には、例えば、ロータ100の磁性体板ブロック120a〜120lと、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6および下側ティース部との位置の関係に応じて、上側ステータ210および下側ステータ220に誘起される電圧の波形が矩形波になるように、U相の上側励磁巻線213u1〜213u6・下側励磁巻線、W相の上側励磁巻線213w1〜213w6・下側励磁巻線、V相の上側励磁巻線213v1〜213v6・下側励磁巻線に励磁電流を流すタイミングをずらす。これにより、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6・下側ティース部の磁極面と、磁性体板ブロック120a〜120lの上側・下側の端面との間において磁気吸引力が働く場所が周方向において連続的に切り替わり、ロータ100が回転する。
When the switched reluctance motor having the above configuration is driven to rotate the
方向性電磁鋼板は無方向性電磁鋼板に比べ、低磁場での透磁率が1桁大きいため、矩形波の励磁電圧でモータを駆動するのに適する。また、方向性電磁鋼板は無方向性電磁鋼板に比べ、飽和磁束密度が高い。正弦波および矩形波の波形の基本波成分の違いを考慮すると、ロータ100の磁性体板ブロック120a〜120lに方向性電磁鋼板を用いれば、無方向性電磁鋼板を用いた場合に比べ、スイッチドリラクタンスモータのトルクを大きくすることができる。
The grain-oriented electrical steel sheet has an order of magnitude higher magnetic permeability in a low magnetic field than the non-oriented electrical steel sheet, and thus is suitable for driving a motor with a rectangular wave excitation voltage. The grain-oriented electrical steel sheet has a higher saturation magnetic flux density than the non-oriented electrical steel sheet. Considering the difference between the fundamental wave components of the sine wave and the rectangular wave, the use of grain-oriented electrical steel sheets for the
しかしながら、従来のスイッチドリラクタンスモータのロータに方向性電磁鋼板を使用すると、方向性電磁鋼板に回転磁界が発生するため、このような方向性電磁鋼板の優れた特性を十分に活かすことができなかった。これに対し、本実施形態では、方向性電磁鋼板に発生する回転磁界を抑制することができる。したがって、ロータ100に方向性電磁鋼板を使用し、上側ステータ210および下側ステータ220に誘起される電圧の波形が矩形波になるようにすることで、スイッチドリラクタンスモータのトルクを大きくすることができる。
ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、上側ステータ210および下側ステータ220に誘起される電圧の波形は、例えば正弦波であってもよい。
However, when a grain-oriented electrical steel sheet is used for the rotor of a conventional switched reluctance motor, a rotating magnetic field is generated in the grain-oriented electrical steel sheet, so that the excellent characteristics of such a grain-oriented electrical steel sheet cannot be fully utilized. Was. On the other hand, in the present embodiment, the rotating magnetic field generated in the grain-oriented electrical steel sheet can be suppressed. Therefore, it is possible to increase the torque of the switched reluctance motor by using a grain-oriented electrical steel sheet for the
However, this is not necessary, and the waveform of the voltage induced in the
ここで、一般的なスイッチドリラクタンスモータと同様に、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6および下側ティース部の周方向における間隔を、磁性体板ブロック120a〜120lの周方向における間隔の3分の1にするのが好ましく、3分の2にするのがより好ましい。このようにすれば、一般的なスイッチドリラクタンスモータと同様に、ロータ100を任意の回転方向に安定して回転させることができるからである。尚、図2および図4に示す例では、表記の都合上、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の周方向における間隔が、磁性体板ブロック120a〜120lの周方向における間隔の3分の2である場合を例に挙げて示している。ただし、スイッチドリラクタンスモータの相数が3相でない場合には、鉄心の周方向における間隔が、磁性体板ブロックの周方向における間隔の相数分の1になるようにするのが好ましい。
Here, similarly to a general switched reluctance motor, the circumferential intervals of the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, 212v1 to 212v6 and the lower teeth portions are determined by the circumferential direction of the
以上のように本実施形態では、周方向において等間隔で配置された磁性体板ブロック120a〜120lをロータ100の突極とする。磁性体板ブロック120a〜120lの上側の端面(121a、121g)に対し回転軸300に平行な方向において間隔を有して配置される磁極面(215u1、215u4)を有する上側ティース部(212u1、212u4)と、磁性体板ブロック120a〜120lの下側の端面(122a、122g)に対し回転軸300に平行な方向において間隔を有して配置される磁極面(215u7、215u8)を有する下側ティース部(212u7、212u8)と、上側ティース部(212u1、212u4)の上側の端面(214u1、214u4)、下側ティース部(212u7、212u8)の下側の端面(214u7、214u8)に電気的に絶縁された状態で接着され、且つ、回転軸300と同軸となるように電磁鋼板を巻き回すことにより構成される上側ヨーク部211、下側ヨーク部221により、ステータ200の鉄心を構成する。
As described above, in the present embodiment, the
したがって、ロータ100とステータ200との間の磁気吸引力を、ステータ200(上側ティース部、下側ティース部)の磁極面に平行な一方向とすることにより、ロータ100の変形を抑制することが容易になる。また、ロータ100とステータ200との間の磁気吸引力がかかる方向である回転軸300と平行な方向を、上側ヨーク部211、下側ヨーク部221の剛性が高い方向にすることができる。よって、ロータ100の剛性を確保することが容易になり、スイッチドリラクタンスモータにおける振動および騒音を抑制することができる。また、ステータ200(上側ティース部、下側ティース部)の磁極面の間に挟まれたロータ100の磁性体板ブロック120a〜120lには、周方向に移動する大きな磁気吸引力が働くが、径方向(Y軸方向等)および回転軸300に平行な方向(Z軸方向)には大きな磁気吸引力は働かない。したがって、薄い円盤状のロータ100の振動を抑制することができる。
Therefore, the magnetic attraction between the
また、上側ティース部、下側ティース部からの磁束が、上側ヨーク部211、下側ヨーク部221の板面に垂直に入らず、上側ヨーク部211、下側ヨーク部221の板面に沿うように上側ヨーク部211、下側ヨーク部221に入る。したがって、上側ヨーク部211、下側ヨーク部221の板面内に発生する渦電流を抑制することができる。よって、スイッチドリラクタンスモータの効率が大きく低下することを抑制することができる。
以上のように、本実施形態では、従来のスイッチドリラクタンスモータの欠点であった、振動・騒音を低減し、高トルクと低鉄損の高効率スイッチドリラクタンスモータを実現することができる。
Also, the magnetic flux from the upper teeth portion and the lower teeth portion does not enter the plate surfaces of the
As described above, in the present embodiment, it is possible to realize a high-efficiency switched reluctance motor having high torque and low iron loss by reducing vibration and noise, which are disadvantages of the conventional switched reluctance motor.
また、ステータのヨーク(上側ヨーク部、下側ヨーク部)・ティース(上側ティース部、下側ティース部)・励磁巻線(上側励磁巻線、下側励磁巻線)を個別のモジュールとし、これらを組み合わせることによりステータ200を構成する。したがって、ステータに対して励磁巻線を巻き回す作業が、ヨークとティースとが一体となっているステータに比べて容易になる。また、ステータのヨークおよびティースの形状を単純な形状とすることができる。したがって、打ち抜き加工が困難な方向性電磁鋼板を用いても、ステータの鉄心の加工を容易に行うことができる。よって、スイッチドリラクタンスモータの製造を容易に行うことができる。
In addition, the stator yoke (upper yoke, lower yoke), teeth (upper and lower teeth), and exciting windings (upper and lower exciting windings) are formed as individual modules. Are combined to form the
(変形例)
<変形例1>
本実施形態では、回転電機が、スイッチドリラクタンスモータである場合を例に挙げて説明したが、図1〜図4に示した構成の回転電機を発電機として動作させることにより、スイッチドリラクタンスジェネレータとすることができる。
(Modification)
<Modification 1>
In the present embodiment, the case where the rotating electric machine is a switched reluctance motor has been described as an example. However, by operating the rotating electric machine having the configuration shown in FIGS. 1 to 4 as a generator, a switched reluctance generator It can be.
<変形例2>
本実施形態では、磁性体板ブロック120a〜120lを構成する磁性体板として、方向性電磁鋼板を用いた場合を例に挙げて説明した。しかしながら、磁性体板ブロック120a〜120lを構成する磁性体板は、方向性電磁鋼板に限定されない。例えば、磁性体板ブロック120a〜120lを構成する磁性体板を、方向性電磁鋼板以外の軟質磁性体板(例えば無方向性電磁鋼板)としてもよい。
<Modification 2>
In the present embodiment, an example has been described in which a directional electromagnetic steel plate is used as the magnetic plate forming the
<変形例3>
本実施形態では、周方向において相互に間隔を有して隣接する2つの磁性体板ブロックの間の領域の全てを埋めるように磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lを配置する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、磁性体板ブロック120a〜120lが周方向の応力を受けて変形および移動が生じない、または、当該変形および移動が実用上問題のない範囲であるようにしていれば、周方向において相互に間隔を有して隣接する2つの磁性体板ブロックの間の領域の一部または全部を空隙にしてもよい。周方向において相互に間隔を有して隣接する2つの磁性体板ブロックの間の領域の全部を空隙にする場合には、当該領域には何も設けないことになり、磁性体板ブロック間補強部材130a〜130lは不要になる。
<Modification 3>
In the present embodiment, an example is given in which the reinforcing
<変形例4>
本実施形態では、上側ヨーク部211と、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6を構成する磁性体板として、方向性電磁鋼板を用いた場合を例に挙げて説明した。しかしながら、上側ヨーク部211と、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6を構成する磁性体板は、方向性電磁鋼板に限定されない。例えば、上側ヨーク部211と、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6を構成する磁性体板を、方向性電磁鋼板以外の軟質磁性体板(例えば無方向性電磁鋼板)としてもよい。以上のことは、下側ヨーク部および下側ティース部についても同じである。
<Modification 4>
In the present embodiment, an example has been described in which a directional electromagnetic steel sheet is used as a magnetic plate constituting the
<変形例5>
本実施形態では、磁性体板ブロック120a〜120lの磁路に垂直な断面が、場所に依らず同じ大きさの矩形状である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はなく、磁性体板ブロック120a〜120lの磁路に垂直な断面の形状および大きさの少なくとも何れか一方が、場所によって異なるようにしてもよい。また、磁性体板ブロック120a〜120lの磁路に垂直な断面は、矩形状に限定されず、例えば、正方形または多角形であってもよい。
<Modification 5>
In the present embodiment, an example has been described in which the cross section perpendicular to the magnetic path of the
<変形例6>
本実施形態では、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の磁路に垂直な断面が、場所に依らず同じ大きさの矩形状である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はなく、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の磁路に垂直な断面の形状および大きさの少なくとも何れか一方が、場所によって異なるようにしてもよい。また、上側ティース部212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6の磁路に垂直な断面は、矩形状に限定されず、例えば、正方形または多角形であってもよい。以上のことは、下側ヨーク部および下側ティース部についても同じである。
<Modification 6>
In the present embodiment, an example has been described in which the cross section perpendicular to the magnetic path of the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, and 212v1 to 212v6 is a rectangular shape having the same size regardless of the location. However, it is not always necessary to do so, and at least one of the shape and size of the cross section of the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, and 212v1 to 212v6 perpendicular to the magnetic path differs depending on the location. Is also good. The cross section of the upper teeth portions 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, and 212v1 to 212v6 perpendicular to the magnetic path is not limited to a rectangular shape, and may be, for example, a square or a polygon. The same applies to the lower yoke portion and the lower teeth portion.
尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 It should be noted that the embodiments of the present invention described above are merely examples of specific embodiments for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. Things. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features.
100:ロータ、110:回転軸取付部材、120a〜120l磁性体板ブロック、130a〜130l:磁性体板ブロック間補強部材、140:磁性体板ブロック外周補強部材、200:ステータ、210:上側ステータ、211:上側ヨーク部、212u1〜212u6、212w1〜212w6、212v1〜212v6:上側ティース部、213u1〜213u6、213w1〜213w6、213v1〜213v6:上側励磁巻線、214u1、214u4:上側ティース部の上側の端面、215u1、215u4:磁極面、220:下側ステータ、221:下側ヨーク部、222u7、222u8:下側ティース部、223u7、223u8:下側励磁巻線、224u7、224u8:下側ティース部の下側の端面、225u7、225u8:磁極面、300:回転軸 100: rotor, 110: rotating shaft mounting member, 120a to 120l magnetic plate block, 130a to 130l: reinforcing member between magnetic plate blocks, 140: magnetic plate block outer peripheral reinforcing member, 200: stator, 210: upper stator, 211: upper yoke portion, 212u1 to 212u6, 212w1 to 212w6, 212v1 to 212v6: upper tooth portion, 213u1 to 213u6, 213w1 to 213w6, 213v1 to 213v6: upper excitation winding, 214u1, 214u4: upper end surface of the upper tooth portion. 215u1, 215u4: magnetic pole surface, 220: lower stator, 221: lower yoke, 222u7, 222u8: lower teeth, 223u7, 223u8: lower excitation winding, 224u7, 224u8: below the lower teeth. 225u7 225U8: pole faces, 300: rotary shaft
Claims (11)
ロータと、
ステータと、を有し、
前記ロータは、前記回転電機の周方向において間隔を有して配置された複数の磁性体板ブロックであって、それぞれが、前記周方向において複数段に積層された磁性体板を有する複数の磁性体板ブロックを有し、
前記ステータは、前記ロータの回転軸に平行な方向において前記ロータを介して相互に間隔を有して対向する位置に配置された2つのヨーク部であって、それぞれが、前記ロータの回転軸と同軸となるように巻き回された磁性体板を有する2つのヨーク部と、
前記ロータの回転軸に平行な方向における前記ヨーク部の端面のうち、前記ロータに近い方の端面に対して、前記周方向において間隔を有するように配置された複数のティース部であって、それぞれが、前記周方向において複数段に積層された磁性体板を有する複数のティース部と、を有し、
前記ロータの回転に伴って、前記ロータの回転軸に平行な方向における前記ティース部の端面のうち、前記ロータに近い方の端面と、前記ロータの回転軸に平行な方向における前記磁性体板ブロックの端面のうち、前記ステータに近い方の端面とが、前記ロータの回転軸に平行な方向において間隔を有して対向し、
前記ティース部を構成する磁性体板と、前記ヨーク部を構成する磁性体板は、電磁鋼板であることを特徴とする回転電機。 A rotating electric machine that is a switched reluctance motor or a switched reluctance generator,
Rotor and
And a stator,
The rotor is a plurality of magnetic plate blocks disposed at intervals in a circumferential direction of the rotating electric machine, each having a plurality of magnetic plates having magnetic plates stacked in a plurality of stages in the circumferential direction. Having a body plate block,
The stator includes two yoke portions disposed at positions facing each other with a space therebetween via the rotor in a direction parallel to the rotation axis of the rotor, and each of the two yoke portions has a rotation axis of the rotor. Two yoke portions having a magnetic plate wound so as to be coaxial,
Of the end surfaces of the yoke portion in a direction parallel to the rotation axis of the rotor, a plurality of teeth portions arranged so as to have an interval in the circumferential direction with respect to an end surface closer to the rotor, Has a plurality of teeth having a magnetic plate laminated in a plurality of stages in the circumferential direction,
With the rotation of the rotor, of the end faces of the teeth portion in a direction parallel to the rotation axis of the rotor, an end face closer to the rotor, and the magnetic plate block in a direction parallel to the rotation axis of the rotor. Of the end faces, an end face closer to the stator faces with an interval in a direction parallel to the rotation axis of the rotor,
A rotating electric machine wherein the magnetic plate forming the teeth portion and the magnetic plate forming the yoke portion are electromagnetic steel plates.
前記磁性体板ブロックを構成する方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向は、前記回転軸に平行な方向であることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 The magnetic plate constituting the magnetic plate block is a grain-oriented electrical steel sheet,
2. The rotating electric machine according to claim 1, wherein the direction of the axis of easy magnetization of the grain-oriented electromagnetic steel sheet forming the magnetic plate block is a direction parallel to the rotation axis. 3.
前記ティース部を構成する方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向は、前記回転軸に平行な方向であり、
前記ヨーク部を構成する方向性電磁鋼板の磁化容易軸の方向は、前記周方向であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の回転電機。 The magnetic plate forming the teeth portion and the magnetic plate forming the yoke portion are directional electromagnetic steel plates,
The direction of the axis of easy magnetization of the grain-oriented electrical steel sheet forming the teeth portion is a direction parallel to the rotation axis,
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the direction of the axis of easy magnetization of the grain-oriented electrical steel sheet forming the yoke portion is the circumferential direction.
前記ティース部の前記ヨーク部と対向する面の面積と、前記ティース部の前記ロータと対向する面の面積は、当該ティース部に対して巻き回される励磁巻線の前記ロータの回転軸に垂直な方向の断面積を上回ることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の回転電機。 The stator has an exciting winding wound around the teeth portion,
The area of the surface of the tooth portion facing the yoke portion and the area of the surface of the tooth portion facing the rotor are perpendicular to the rotation axis of the rotor of the exciting winding wound around the tooth portion. The rotating electric machine according to any one of claims 1 to 4, wherein a cross-sectional area of the rotating electric machine exceeds a cross-sectional area of the rotating electric machine.
前記複数のティース部の前記周方向における間隔は、前記複数の磁性体板ブロックの前記周方向における間隔の相数分の1であることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の回転電機。 The plurality of teeth portions and the plurality of magnetic plate blocks are respectively arranged at equal intervals in the circumferential direction,
The space between the plurality of teeth in the circumferential direction is one-fourth the number of spaces between the plurality of magnetic plate blocks in the circumferential direction, according to any one of claims 1 to 8, wherein The rotating electric machine as described.
前記複数のティース部と、前記複数の磁性体板ブロックは、それぞれ、前記周方向において等間隔で配置され、
前記複数のティース部の前記周方向における間隔は、前記複数の磁性体板ブロックの前記周方向における間隔の3分の2であることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の回転電機。 The number of phases of the rotating machine is three,
The plurality of teeth portions and the plurality of magnetic plate blocks are respectively arranged at equal intervals in the circumferential direction,
The interval between the plurality of teeth in the circumferential direction is two thirds of the interval between the plurality of magnetic plate blocks in the circumferential direction. Rotary electric machine.
前記補強部材は、前記磁性体板ブロックの外周面に配置される部分と、前記磁性体板ブロックの間に配置される部分とを有し、
前記磁性体板ブロックの外周面に配置される部分と、前記磁性体板ブロックの間に配置される部分は、異なる材料で構成され、
前記磁性体板ブロックの間に配置される部分は、非磁性かつ非電導性の材料で構成されることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の回転電機。 Further comprising a reinforcing member for suppressing the displacement of the position of the magnetic plate block,
The reinforcing member is closed and portions disposed on the outer circumferential surface of the magnetic plate block and a portion disposed between the magnetic plate block,
A portion disposed on the outer peripheral surface of the magnetic plate block and a portion disposed between the magnetic plate blocks are formed of different materials,
Portion that is disposed between the magnetic plate block, the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 10 is composed of a nonmagnetic and nonconductive material, characterized in Rukoto.
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