JP6755435B1 - 回転子および回転電機 - Google Patents

Abstract

界磁磁束に起因する始動時のトルク脈動を低減することを目的とする。径方向外側に突出する複数の突極（７１）を有する回転子コア（７）と、複数の突極にそれぞれ設けられた誘起電圧を発生する複数の誘導コイル（７２）および誘導コイルで発生した誘起電圧で界磁磁束を発生する複数の界磁コイル（７３）と、誘導コイルが整流素子（７８）を介して前記界磁コイルに対して並列に接続された整流回路（８）と、回転子コアを軸方向に貫通する複数の導体バー（７５）と、回転子コアの軸方向の両端部にそれぞれ設けられ、複数の導体バー同士を短絡する２つの短絡リング（７６）とを備えている。

Description

本願は、回転子および回転電機に関する。

工場における冷却水の循環ポンプ、空調機器の冷却ファンなどにおいて、商用の交流電源で直接駆動される誘導電動機が一般に用いられている。近年の省エネルギー意識の高まりから、誘導電動機にも更なる効率化が求められている。無効電力を削減して力率を向上させた誘導電動機として、永久磁石を埋め込んだ回転子の外周部に導体バーを設けた誘導電動機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２１８３９９号公報

従来の誘導電動機は、永久磁石を埋め込んだ回転子の外周部に導体バーが設けられているので始動トルクが小さく始動し易いという特徴がある。しかしながら、従来の誘導電動機には、永久磁石による界磁磁束に起因して始動時のトルクが脈動するという問題がある。

本願は、上述のような課題を解決するためになされたもので、始動時のトルク脈動を低減することを目的とする。

本願の回転電機の回転子は、磁性体で構成され径方向外側に突出する複数の突極を有する回転子コアと、複数の突極にそれぞれ設けられた誘起電圧を発生する複数の誘導コイルおよび誘導コイルで発生した誘起電圧で界磁磁束を発生する複数の界磁コイルと、誘導コイルが整流素子を介して界磁コイルに対して並列に接続された整流回路と、回転子コアを軸方向に貫通する複数の第１導体バーと、回転子コアの軸方向の両端部にそれぞれ設けられた２つの短絡リングと、複数の突極の周方向の間に磁性体で構成された複数の補極とを備えた回転子であって、第１導体バーは、誘導コイルよりも外径側の突極に設けられており、複数の補極には、補極を軸方向に貫通する複数の第２導体バーが設けられており、突極に設けられた第１導体バーの１つと他の突極に設けられた第１導体バーの１つとが２つの短絡リングのうちの少なくとも一方の短絡リングで短絡されており、補極に設けられた第２導体バーの１つと他の補極に設けられた第２導体バーの１つとが一方の短絡リングで短絡されている。

本願の回転電機の回転子においては、誘導コイルが整流素子を介して界磁コイルに対して並列に接続された整流回路と、回転子コアを軸方向に貫通する複数の第１導体バーと、回転子コアの軸方向の両端部にそれぞれ設けられた短絡リングと、複数の突極の周方向の間に磁性体で構成された複数の補極とを備えており、第１導体バーは、誘導コイルよりも外径側の突極に設けられており、複数の補極には、補極を軸方向に貫通する複数の第２導体バーが設けられており、突極に設けられた第１導体バーの１つと他の突極に設けられた第１導体バーの１つとが２つの短絡リングのうちの少なくとも一方の短絡リングで短絡されており、補極に設けられた第２導体バーの１つと他の補極に設けられた第２導体バーの１つとが一方の短絡リングで短絡されているので、始動時のトルク脈動を低減させることができる。

実施の形態１に係る回転電機の横断面図である。 実施の形態１に係る回転電機の縦断面図である。 実施の形態１に係る回転電機の整流回路の回路図である。 実施の形態１に係る回転電機の誘起電圧波形図である。 実施の形態１に係る比較例の回転電機の整流回路の回路図である。 実施の形態１に係る回転電機における基本波磁束の流れを示した図である。 実施の形態１に係る比較例の回転電機の横断面図である。 実施の形態１に係る比較例の回転電機の始動時のトルク波形を示す図である。 実施の形態１に係る回転電機の始動時のトルク波形を示す図である。 実施の形態２に係る回転電機の横断面図である。 実施の形態３に係る回転電機の横断面図である。 実施の形態３に係る回転電機の基本波磁束と導体バーに流れる電流とを示した図である。 実施の形態３に係る回転電機の基本波磁束と導体バーに流れる電流とを示した図である。 実施の形態３に係る回転電機の基本波磁束と導体バーに流れる電流とを示した図である。 実施の形態４に係る回転電機の導体バーの接続関係を示す図である。 実施の形態５に係る回転電機の横断面図である。 実施の形態６に係る回転電機の横断面図である。 実施の形態６に係る回転電機の整流回路の回路図である。

以下、本願を実施するための実施の形態に係る回転電機について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る回転電機の横断面図である。図１は回転電機の径方向の断面図である。本実施の形態の回転電機１は、固定子２と回転子３とで構成されている。固定子２は回転子３を囲む筒状の形状を有しており、回転子３に対して径方向に隙間を介して配置される。回転子３は、固定子２に対して回転可能に支持されている。

固定子２は、固定子コイル４と電磁鋼板が積層されて構成された固定子コア５とで構成されている。固定子コア５は、筒状のコアバック５１とこのコアバック５１の内周側から径方向内側に向かって突出する複数のティース５２とを有している。固定子コア５の複数のティース５２の間には固定子コア５の径方向内側に向かって解放された空間である固定子スロット５３が形成されている。固定子コイル４は、この固定子スロット５３の空間を利用してティース５２に巻かれている。固定子コイル４は、例えば複数のティース５２のそれぞれに対して集中巻きで巻かれている。

回転子３は、シャフト６と回転子コア７とで構成されている。回転子コア７は電磁鋼板が積層されて構成されている。回転子コア７は焼き嵌めまたは圧入などでシャフト６に固定されている。回転子コア７は、径方向外側に突出する複数の突極７１を有している。それぞれの突極７１には、誘起電圧を得るための誘導コイル７２と、誘起電圧を整流して得られる界磁電流を通電する界磁コイル７３とが巻かれている。突極７１の径方向端部は、周方向に広がる形状を有している。突極７１の径方向端部には、複数の回転子スロット７４が設けられており、この複数の回転子スロット７４に導体バー７５がそれぞれ挿入されている。

なお、図１に示すように本実施の形態の回転電機１においては、固定子スロット５３の数を６、回転子３の回転子スロット７４の数を２０、回転子３の極数である突極７１の数を４としているが、これに限るものではない。導体バー７５の材質は、例えばアルミニウム、銅などの金属であることが望ましい。

図２は、本実施の形態に係る回転電機の縦断面図である。図２は回転電機の軸方向の断面図である。回転子コア７の軸方向の両端部において、複数の導体バー７５同士を電気的に接続する短絡リング７６が上下にそれぞれ設けられている。短絡リング７６は導体バー７５と一体で構成されていてもよい。また、誘導コイル７２および界磁コイル７３の軸方向の両端部には、結線板７７が設けられている。この結線板７７には、誘導コイル７２の起電力を整流するための整流素子が設けられている。この整流素子と誘導コイル７２と界磁コイル７３とで整流回路が構成される。

図３は、本実施の形態の回転電機の整流回路の回路図である。本実施の形態の整流回路８は、誘導コイル７２、界磁コイル７３および整流素子７８で構成されている。図３に示すように、誘導コイル７２は、径方向に対向する位置のティースに巻かれた２つの誘導コイルがそれぞれ直列に接続された第１誘導コイル７２ａと第２誘導コイル７２ｂとに分かれている。界磁コイル７３は、４つの界磁コイルが直列に接続されている。第１誘導コイル７２ａと第２誘導コイル７２ｂとは整流素子７８を介して界磁コイル７３に対して並列に接続されている。

第１誘導コイル７２ａおよび第２誘導コイル７２ｂで誘起される電圧が整流素子７８によって整流された後に界磁コイル７３に通電されることで界磁磁束が得られる。なお、基本波磁束は、同期引入れ後は回転子３と同期するため第１誘導コイル７２ａおよび第２誘導コイル７２ｂの誘起電圧に寄与しない。第１誘導コイル７２ａおよび第２誘導コイル７２ｂに誘起される電圧は、同期引入れ後に回転子３と同期しない空間高調波によって発生する。本実施の形態の回転電機１では、回転子３の突極７１の数を４、固定子スロット５３の数を６としているので、空間２次成分の基本波成分が発生すると同時に空間４次の高調波も発生する。この空間４次の高調波は同期引入れ後は回転子と同期しないため、第１誘導コイル７２ａおよび第２誘導コイル７２ｂに誘起電圧を発生させる。この誘起電圧が整流されて界磁コイル７３に通電されることで界磁磁束が発生する。この界磁磁束で同期引入れ後の界磁トルクが得られる。

なお、同期引入れ後に界磁磁束の発生源となる空間高調波は基本波とは逆向きに進行する。したがって、同期に向かうにしたがって回転子座標における空間高調波の周波数が高くなり得られる誘起電圧も大きくなる。例えば、回転子の突極数が４で固定子スロット数が６の回転電機を５０Ｈｚの交流電力で始動する場合、界磁磁束の発生源となる空間２次の高調波の回転子座標における周波数は始動時では５０Ｈｚだが、回転子と同期したときの周波数は１５０Ｈｚとなり始動時の３倍大きな界磁磁束が発生する。

図４は、本実施の形態における誘導コイルの誘起電圧波形図である。図４において、実線４１は第１誘導コイル７２ａに誘起される電圧、破線４２は第２誘導コイル７２ｂに誘起される電圧である。第１誘導コイル７２ａに誘起される電圧の位相と第２誘導コイル７２ｂに誘起される電圧の位相とは、１８０度位相が異なる。したがって、誘導コイル７２で発生する誘起電圧は全波整流される。

図５は、誘導コイル７２、整流素子７８および界磁コイル７３が直列に接続された比較例の回転電機における整流回路である。この比較例の回転電機においては、誘導コイル７２で発生する誘起電圧は半波整流される。半波整流された誘起電圧が界磁コイル７３に通電されて得られる界磁電流は脈動が大きくなるため、トルクの脈動も大きくなり始動が困難となる。なお、誘導コイルと界磁コイルとを一体とした１つのコイルに両者の機能を持たせた構成でもこの比較例と同様となる。本実施の形態の回転電機においては、第１誘導コイル７２ａと第２誘導コイル７２ｂとが整流素子７８を介して界磁コイル７３に対して並列に接続されている。そのため、誘導コイル７２の誘起電圧は全波整流されているので、界磁電流の脈動を小さくすることができ始動時のトルク脈動を抑えることができる。

図６は、本実施の形態の回転電機における基本波磁束の流れを示した図である。図６において、実線矢印は、始動時の基本波磁束の流れを示している。前述のとおり、基本波磁束は同期引入れ後であれば回転子と同期するため誘導コイルで発生する誘起電圧に寄与しない。しかし、基本波磁束は始動時においては回転子と同期しないため誘起電圧を発生させる。そのため、基本波磁束が誘導コイルに鎖交すると基本波磁束による誘起電圧が整流され界磁コイルに流れることで界磁磁束が発生し、この界磁磁束に起因してトルク脈動が発生して始動が困難となる。本実施の形態においては、導体バーが誘導コイルよりも外径側に配置されているので、基本波磁束が導体バーに鎖交することで導体バーに渦電流が発生する。この導体バーに発生する渦電流に起因して基本波磁束を打ち消す反磁界が発生するため、基本波磁束は誘導コイルに鎖交しない。その結果、誘導コイルに発生する基本波磁束による誘起電圧が抑制されるので、始動時のトルク脈動が抑制される。

図７は、本実施の形態に係る別の比較例の回転電機の横断面図である。図７に示す回転電機において、固定子２の構造は図１に示した回転電機と同じである。回転子３は、シャフト６と回転子コア７とで構成されている。回転子コア７は円柱状の形状であり、径方向端部には複数の回転子スロット７４が全周方向に並んで設けられている。この複数の回転子スロット７４に導体バー７５がそれぞれ挿入されている。また、回転子コア７には４個の永久磁石７９が軸方向に挿入されている。４個の永久磁石７９は周方向に均等に配列されており、回転子の極数は４極となる。

図８は、図７に示した比較例の回転電機の始動時のトルク波形を示す図である。導体バーで得られる誘導トルク１１を破線で、誘導トルクと界磁トルクとの合算トルク１２を実線で、負荷トルク１３を点線で示している。始動時は回転子が停止しているので、電気角が１周期進むうちに１周期の界磁トルクによるトルク脈動が発生する。合算トルク１２が負荷トルク１３を上回っているときには停止状態からの始動が可能である。しかしながら、図８に示すように、合算トルク１２が負荷トルク１３を下回っている時間帯１４では回転子は減速されトルク脈動が大きくなる。また、界磁トルクおよび負荷トルクの大きさによっては停止状態から加速することができず始動が困難となる。図７に示す界磁磁束として永久磁石を用いる比較例の回転電機においては、同期引入れ後の効率を得るために磁力の大きな永久磁石を用いると界磁トルクによるトルク脈動がさらに大きくなり、始動ができなくなる場合もある。

図９は、本実施の形態の回転電機の始動時のトルク波形を示す図である。図８と同様に、導体バーで得られる誘導トルク１１を破線で、誘導トルクと界磁トルクとの合算トルク１２を実線で、負荷トルク１３を点線で示している。前述のとおり、空間高調波によって誘導コイルに発生する誘起電圧は始動時においては小さく、同期に向かうにつれ増加する。したがって、本実施の形態の回転電機においては、始動時に発生する界磁トルクも小さくなり、合算トルクが負荷トルクを下回っている時間帯１４が比較例の場合よりも短くなる。その結果、本実施の形態の回転電機は、永久磁石で界磁磁束を得る比較例の回転電機よりもトルク脈動が抑制され、始動が容易となる。

本実施の形態の回転電機は、磁性体で構成され径方向外側に突出する複数の突極を有する回転子コアと、複数の突極にそれぞれ設けられた誘起電圧を発生させる複数の誘導コイルおよび誘導コイルで発生した誘起電圧で界磁磁束を発生する複数の界磁コイルと、誘導コイルが整流素子を介して界磁コイルに対して並列に接続された整流回路と、回転子コアを軸方向に貫通する複数の導体バーと、回転子コアの軸方向の両端部にそれぞれ設けられ、複数の導体バー同士を短絡する２つの短絡リングとを備えているので、始動時のトルク脈動を低減することできる。

実施の形態２．
図１０は、実施の形態２に係る回転電機の横断面図である。図１０は回転電機の径方向の断面図である。本実施の形態の回転電機１は、実施の形態１の回転電機と同様な構成であるが、回転子スロット７４と導体バー７５との位置が異なっている。実施の形態１の回転電機の回転子スロット７４と導体バー７５とは、誘導コイル７２よりも外径側に配置されていたが、本実施の形態の回転電機の回転子スロット７４と導体バー７５とは、誘導コイル７２よりも内径側に配置されている。また、図１０において、実線矢印は、同期引き入れ後の空間高調波の流れを示している。なお、図示していないが、短絡リングも内径側に配置されている。

実施の形態１で説明したとおり、同期引入れ後に回転子と同期しない空間高調波が誘導コイルに鎖交することで誘起電圧が発生し界磁磁束を得ている。このとき、空間高調波が導体バーに鎖交することで導体バーに渦電流が発生する。この渦電流で空間高調波を打ち消す反磁界が発生するため、誘導コイルに鎖交する空間高調波が減少し界磁磁束が減少する。本実施の形態の回転電機においては、導体バーが誘導コイルよりも内径側に配置されているので、空間高調波は導体バーに流れる渦電流で打ち消されることなく回転子コアの内部にまで侵入して効率的に誘導コイルに鎖交する。このため、大きな界磁トルクを得ることができ同期引入れ後の効率が向上する。なお、本実施の形態の回転電機においても、基本波磁束が導体バーに鎖交する効果は実施の形態１の回転電機よりも小さいが、始動時に界磁磁束が小さくなる効果は同じであるため、始動時のトルク脈動の抑制効果は得られる。

実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係る回転電機の横断面図である。図１１は回転電機の径方向の断面図である。本実施の形態の回転電機１は、実施の形態１の回転電機と同様な構成に加えて、４つの突極７１の径方向端部の４箇所の間にそれぞれ補極８０が設けられている。補極８０は、電磁鋼板が積層されて構成されている。補極８０には複数の回転子スロット７４ａが設けられており、この複数の回転子スロット７４ａに導体バー７５ａがそれぞれ挿入されている。補極８０に設けられた導体バー７５ａは、突極７１に設けられた導体バー７５と短絡リングで電気的に接続されている。
このように構成された回転電機は、界磁磁束に起因する始動時のトルク脈動をさらに低減することできる。その理由を次に説明する。

図１２は、補極を備えていない回転電機のある時刻における基本波磁束と導体バーに流れる電流とを示した図である。また、図１３は、補極を備えていない回転電機の図１２と異なる時刻における基本波磁束と導体バーに流れる電流とを示した図である。さらに、図１４は、補極を備えている回転電機の図１３と同じ時刻における基本波磁束と導体バーに流れる電流とを示した図である。なお、回転子の突極数は４、固定子の固定子スロット数は６とし、基本波磁束は反時計回りの方向に進行するものとする。図１２、図１３および図１４において、実線矢印はその時刻における基本波磁束の流れを示しており、破線矢印はその時刻より電気角１／４周期前の時刻における基本波磁束の流れを示している。

図１２の導体バーに示すように、電気角１／４周期前の破線矢印で示した基本波磁束の流れから現在時刻の実線矢印で示した基本波磁束の流れに移行するときに、導体バーには破線矢印で示した基本波磁束の流れを維持するように渦電流が流れる。この渦電流と実線矢印で示した基本波磁束とによって反時計方向にトルクが発生する。図１３は、図１２に示した時刻と異なる時刻における基本波磁束の流れを示している。図１３において、電気角１／４周期前の破線矢印で示した基本波磁束の流れから現在時刻の実線矢印で示した基本波磁束の流れに移行するときに、実線矢印で示した基本波磁束の流れる経路に導体バーが存在しない。そのため、導体バーには破線矢印で示した基本波磁束の流れを維持するような渦電流は発生しない。その結果、図１３に示す時刻においては、渦電流による反時計方向にトルクが発生しない。つまり、補極を備えていない回転電機においては、図１２に示す時刻では突極の導体バーに流れる渦電流と基本波磁束とによって反時計方向にトルクが発生するが、図１３に示す時刻では突極の導体バーに渦電流が流れないのでトルクが発生しない。その結果、始動時に導体バーで得られる誘導トルクにはトルク脈動がある。

これに対して、本実施の形態の回転電機は、図１４に示すように、図１３に示した時刻と同じ時刻において、実線矢印で示した基本波磁束の流れる経路に補極の導体バーが存在する。そのため、補極の導体バーに破線矢印で示した基本波磁束の流れを維持するように渦電流が流れる。その結果、この渦電流と実線矢印で示した基本波磁束とによって反時計方向にトルクが発生する。つまり、補極を備えている回転電機においては、図１２に示す時刻では突極の導体バーに流れる渦電流と基本波磁束とによって反時計方向にトルクが発生し、図１４に示す時刻では補極の導体バーに流れる渦電流と基本波磁束とによって反時計方向にトルクが発生する。その結果、始動時のトルク脈動をさらに低減することできる。

実施の形態４．
図１５は、実施の形態４に係る回転電機における導体バーの接続関係を示す図である。図１５は、回転子コア７および補極８０のみを示している。実施の形態３で示した回転電機においては、補極８０に設けられた導体バー７５ａの全てと突極７１に設けられた導体バー７５の全てとが短絡リングで電気的に接続されていた。本実施の形態の回転電機においては、図１５に示すように、突極７１に設けられた導体バー７５の１つと他の突極７１に設けられた導体バー７５の１つとがそれぞれ短絡リングで接続されており、補極８０に設けられた導体バー７５ａの１つと他の補極８０に設けられた導体バー７５ａの１つとがそれぞれ短絡リングで電気的に接続されている。

仮に突極の導体バーと補極の導体バーとが短絡されている場合、空間高調波を打ち消すように突極の導体バーおよび補極の導体バーにそれぞれ渦電流が流れる。この渦電流によって誘導コイルに鎖交する空間高調波が減少し、同期引入れ後の界磁トルクが減少する。その結果、回転電機の効率が減少する。本実施の形態の回転電機においては、突極の導体バー同士と補極の導体バー同士とがそれぞれ接続されているため、空間高調波を打ち消すような突極の導体バーおよび補極の導体バーにそれぞれに流れる渦電流が発生しない。このため、誘導コイルに鎖交する空間高調波は減少しないので、大きな界磁トルクを得ることができ同期引入れ後の回転電機の効率の低下を防ぐことができる。

なお、上下の短絡リングのうち、少なくとも一方の短絡リングにおいて突極の導体バー同士、および補極の導体バー同士が短絡されていればよい。その理由について説明する。例えば、上側の短絡リングにおいて、図１５に示す接続関係で突極の導体バー同士、および補極の導体バー同士が接続されており、下側の短絡リングで全ての導体バーが接続されているものとする。この場合、上側の短絡リングにおいて突極の導体バーと補極の導体バーとが短絡されていないため、突極の導体バーと補極の導体バーとを経由して閉じる電流経路は存在しない。このため、上述の空間高調波を打ち消すような渦電流は発生しないため、大きな界磁トルクを得ることができ同期引入れ後の回転電機の効率の低下を防ぐことができる。

実施の形態５．
図１６は、実施の形態５に係る回転電機の横断面図である。図１６は回転電機の径方向の断面図である。本実施の形態の回転電機１は、実施の形態３の回転電機と同様な構成に加えて、突極７１の両側面、突極７１の間の回転子コア７の外周面および補極８０の内周面に軸方向に延びる溝８１が設けられている。さらに、本実施の形態の回転電機１は、４つの溝８１に挿入されたブリッジ部材８２を備えている。このブリッジ部材８２は、回転子コア７と誘導コイル７２と界磁コイル７３と補極８０とを固定している。ブリッジ部材８２は、非磁性の材質で構成されている。

このように構成された回転電機は、ブリッジ部材８２で回転子コア７と誘導コイル７２と界磁コイル７３と補極８０とが固定されているので、回転子の信頼性が向上する。なお、ブリッジ部材８２を磁性を有する材質で構成した場合、突極で発生する界磁磁束がブリッジ部材を介して短絡し、回転子の内部で閉じることで界磁トルクが減少してしまう。本実施の形態のように、ブリッジ部材に非磁性の部材を用いることで短絡する界磁磁束を低減し、界磁トルクの減少を抑制することができる。

実施の形態６．
図１７は、実施の形態６に係る回転電機の横断面図である。図１７は回転電機の径方向の断面図である。本実施の形態の回転電機１は、実施の形態１の回転電機と同様な構成において、４つの突極７１にそれぞれ巻かれた誘導コイル７２および界磁コイル７３が４つの独立したコイルに分かれている。図１８は、本実施の形態の回転電機の整流回路の回路図である。誘導コイル７２は、第１誘導コイル７２ａと第２誘導コイル７２ｂと第３誘導コイル７２ｃと第４誘導コイル７２ｄとに分かれている。また、界磁コイル７３は、第１界磁コイル７３ａと第２界磁コイル７３ｂと第３界磁コイル７３ｃと第４界磁コイル７３ｄとに分かれている。図１７において、第１誘導コイル７２ａをＡ、第２誘導コイル７２ｂをＢ、第３誘導コイル７２ｃをＣ、および第４誘導コイル７２ｄをＤで示している。同様に図１７において、第１界磁コイル７３ａをＥ、第２界磁コイル７３ｂをＦ、第３界磁コイル７３ｃをＧ、および第４界磁コイル７３ｄをＨで示している。

図１８に示すように、本実施の形態の回転電機は、整流回路８が２つ独立に設けられている。１つの整流回路８は、２つの整流素子７８、第１誘導コイル７２ａ、第２誘導コイル７２ｂ、第１界磁コイル７３ａおよび第２界磁コイル７３ｂで構成されている。他の１つの整流回路８は、２つの整流素子７８、第３誘導コイル７２ｃ、第４誘導コイル７２ｄ、第３界磁コイル７３ｃおよび第４界磁コイル７３ｄで構成されている。第１誘導コイル７２ａと第２誘導コイル７２ｂとは、整流素子７８を介して第１界磁コイル７３ａおよび第２界磁コイル７３ｂに対して並列に接続されている。第３誘導コイル７２ｃと第４誘導コイル７２ｄとは、整流素子７８を介して第３界磁コイル７３ｃおよび第４界磁コイル７３ｄに対して並列に接続されている。

このような構成された回転電機においては、１つの整流回路で構成された実施の形態１の回転電機に比べて、整流回路のインダクタンスが減少することで整流回路の時定数が減少する。回転子の整流回路の時定数が大きい場合、同期引入れ後の界磁電流の脈動が大きくなり、界磁電流の脈動に起因して界磁トルクに脈動が発生する。界磁トルクの脈動で回転速度にも脈動が発生するため界磁電流の脈動がさらに大きくなる。その結果、回転子側の整流回路の時定数が大きい場合、正帰還が要因となり回転速度の脈動が増大してしまう。本実施の形態の回転電機のように、整流回路を２つの独立した整流回路で構成することで、整流回路を１つで構成した場合よりもインダクタンスを抑えて時定数を小さくすることができる。その結果、同期引入れ後の回転速度の脈動を低減することができる。

本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 回転電機、２ 固定子、３ 回転子、４ 固定子コイル、５ 固定子コア、６ シャフト、７ 回転子コア、８ 整流回路、１１ 誘導トルク、１２ 合算トルク、１３ 負荷トルク、５１ コアバック、５２ ティース、５３ 固定子スロット、７１ 突極、７２ 誘導コイル、７３ 界磁コイル、７４、７４ａ 回転子スロット、７５、７５ａ 導体バー、７６ 短絡リング、７７ 結線板、７８ 整流素子、７９ 永久磁石、 ８０ 補極、８１ 溝、８２ ブリッジ部材。

Claims (7)

1. 磁性体で構成され径方向外側に突出する複数の突極を有する回転子コアと、
   前記複数の突極にそれぞれ設けられた誘起電圧を発生する複数の誘導コイルおよび前記誘導コイルで発生した誘起電圧で界磁磁束を発生する複数の界磁コイルと、
   前記誘導コイルが整流素子を介して前記界磁コイルに対して並列に接続された整流回路と、
   前記回転子コアを軸方向に貫通する複数の第１導体バーと、
   前記回転子コアの軸方向の両端部にそれぞれ設けられた２つの短絡リングと、
   複数の前記突極の周方向の間に磁性体で構成された複数の補極とを備えた回転子であって、
   前記第１導体バーは、前記誘導コイルよりも外径側の前記突極に設けられており、
   複数の前記補極には、前記補極を軸方向に貫通する複数の第２導体バーが設けられており、
   前記突極に設けられた前記第１導体バーの１つと他の前記突極に設けられた前記第１導体バーの１つとが２つの前記短絡リングのうちの少なくとも一方の短絡リングで短絡されており、前記補極に設けられた前記第２導体バーの１つと他の前記補極に設けられた前記第２導体バーの１つとが前記一方の短絡リングで短絡されていることを特徴とする回転子。
2. 磁性体で構成され径方向外側に突出する複数の突極を有する回転子コアと、
   前記複数の突極にそれぞれ設けられた誘起電圧を発生する複数の誘導コイルおよび前記誘導コイルで発生した誘起電圧で界磁磁束を発生する複数の界磁コイルと、
   前記誘導コイルが整流素子を介して前記界磁コイルに対して並列に接続された整流回路と、
   前記回転子コアを軸方向に貫通する複数の導体バーと、
   前記回転子コアの軸方向の両端部にそれぞれ設けられ、複数の前記導体バー同士を短絡する２つの短絡リングとを備えた回転子であって、
   前記導体バーは、前記誘導コイルよりも内径側に設けられていることを特徴とする回転子。
3. 複数の前記補極を前記回転子コアに固定する非磁性のブリッジ部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転子。
4. 前記整流回路が独立した複数の整流回路で構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の回転子と、
   磁性体で構成され前記回転子の径方向外側に隙間を介して配置された固定子とを備えたことを特徴とする回転電機。
6. 前記固定子は、筒状のコアバックおよび前記コアバックの内周側から径方向内側に突出する複数のティースを備えた固定子コアと、複数の前記ティースのそれぞれに集中巻きで巻き回された固定子コイルとを備えたことを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
7. 前記回転子の前記突極の数が４、前記固定子の前記ティースの数が６であることを特徴とする請求項６に記載の回転電機。

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