JP6811855B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1に係る回転電機の回転軸方向を含む縦断面図である。図1において、回転電機100は、冷媒が通る溝が外周面に設けられているインナーフレーム11と、インナーフレーム11の外周面に設置されるアウターフレーム12と、インナーフレーム11の回転軸方向両端面に配置され軸受17を内径側に保持するブラケット16と、シャフト5およびシャフト5の外周に固着された複数の永久磁石6を有し軸受17を介してシャフト5の回転軸を中心に回転自在に支持された回転子30と、インナーフレーム11の内周に固着されて回転子30の外径側に空隙を介して配置された固定子20とを備えている。
また、各相のコイル1に流れる電流が同じ大きさとなるため、電流の大きさがばらつくことによって生じるトルク脈動が抑制される。
なお、トルク脈動などの影響が少ない回転電機の用途では、本実施の形態のようにティース2だけでなく、先端部3もティースに合わせて周方向にずらしてもよい。
図5は、この発明を実施するための実施の形態2に係る回転電機の回転軸方向に垂直な断面図である。本実施の形態に係る回転電機100bの構成は、以下に述べる点で、実施の形態1と異なる。図5において、磁極の数は6個であり、スロット13の数は9個である。図5において、9個のティース2のそれぞれには、V1の相のコイル1が巻回されたティース2aのティース中心軸の基準7から時計回りに、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2iの符号が付けられている。そして、ティース2aから2iにそれぞれ巻き回された9個のコイル1の相は、図5の断面において、基準7となるティース2aから反時計回りにV1、W1、U2、V2、W2、U3、V3、W3、U1の順に並んでいる。すなわち、本実施の形態に係る回転電機100bは、実施の形態1と同じ2個の磁極と3個のスロットとの組を、3回周方向に繰り返す構造となっている。コイル1の相は、U1、V1、W1の第1の組のコイル1の相と、U2、V2、W2の第2の組のコイル1の相と、U3、V3、W3の第3の組のコイル1の相とによって構成される。よって、回転電機100bの磁気構造は、周方向すなわち回転方向に3回回転対称の構造となっている。
第2のコイル1bの回転軸に垂直な断面における断面積は、第1のコイル1aの回転軸に垂直な断面における断面積よりも小さい。
このような構成によって、冷却装置40cの冷却性能の分布の周方向の割合に応じてティースピッチ角α1、α2、α3を変えることにより、実施の形態1と同様な効果を得ることができる。
図6は、この発明を実施するための実施の形態3に係る回転電機の回転軸方向に垂直な断面図である。本実施の形態に係る回転電機100cの構成は、以下に述べる点で、実施の形態2と異なる。本実施の形態に係る回転電機100cでは、図6において、ティース2bと2cとの間にあるU1の相のコイル1とW3との相のコイル1との境界線を基準7としている。また、第1のコイル1aを、第1の組U1、V1、W1、および第3の組U3、V3、W3の相のコイル1としている。第2のコイル1bを、第2の組U2、V2、W2の相のコイル1としている。
図7は、この発明を実施するための実施の形態4に係る回転電機の回転軸方向に垂直な断面図である。本実施の形態に係る回転電機100dの構成は、以下に述べる点で、実施の形態1と異なる。本実施の形態に係る回転電機100dでは、図7において、ティース2はティースピッチ角α1、α2、α3が変化するのに合わせて、ティース2の基部4および先端部3が周方向にずれている。また、6個のティース2における先端部3の周方向の幅はすべて等しい。
図8は、この発明を実施するための実施の形態5に係る回転電機の回転軸方向に垂直な断面図である。本実施の形態に係る回転電機100eの構成は、以下に述べる点で、実施の形態1と異なる。本実施の形態に係る回転電機100eでは、図8において、コイル1の回転軸に垂直な断面における断面積は、基準7に対して左右非対称となっている。すなわち、ティースピッチ角α11は、ティース2fおよび2aのティース中心軸同士がなす角度である。ティースピッチ角α12は、ティース2eおよび2fのティース中心軸同士がなす角度である。ティースピッチ角α13は、ティース2dおよび2eのティース中心軸同士がなす角度である。ティースピッチ角α21は、ティース2aおよび2bのティース中心軸同士がなす角度である。ティースピッチ角α22は、ティース2bおよび2cのティース中心軸同士がなす角度である。ティースピッチ角α23は、ティース2cおよび2dのティース中心軸同士がなす角度である。ティースピッチ角は、それぞれα11=62°、α12=60°、α13=58°、α21=63°、α22=60°、α23=57°となっている。
図9は、この発明を実施するための実施の形態6に係る回転電機の回転軸方向に垂直な断面図である。本実施の形態に係る回転電機100fの構成は、以下に述べる点で、実施の形態1と異なる。本実施の形態に係る回転電機100fでは、図9において、磁極の数は10個であり、スロット13の数は12個である。図9において、ティース2aと2bとの間にある+V1の相のコイル1と−V1との相のコイル1との境界線を基準7としている。12個のティース2のそれぞれには、+V1の相のコイル1が巻回されたティース2aのティース中心軸から時計回りに、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2j、2k、2mの符号が付けられている。そして、ティース2aから2mにそれぞれ巻き回された12個のコイル1の相は、図9の断面において、ティース2aから時計回りに+V1、−V1、−U1、+U1、+W2、−W2、−V2、+V2、+U2、−U2、−W1、+W1の順に並んでいる。ただし、「+」および「−」は、コイル1の互いに異なる巻極性を表し、コイル1に同一方向の電流が流れた場合、コイル1に発生する電磁場方向が、径方向に互いに反対となることを意味する。すなわち、本実施の形態に係る回転電機100fは、5個の磁極と6個のスロットとの組を、磁極の極性を反転させて2回周方向に繰り返す構造となっている。コイル1の相は、−W1、+W1、+V1、−V1、−U1、+U1の第1の組のコイル1の相と、+W2、−W2、−V2、+V2、+U2、−U2の第2の組のコイル1の相とによって構成される。よって、回転電機100fの磁気構造は、周方向すなわち回転方向に2回回転反対称の構造となっている。
Claims (10)
- 回転軸を中心に回転自在に支持された回転子と、前記回転子と同軸に配置された環状の継鉄部、前記継鉄部から前記回転子側に突出する基部を有し周方向に並んで配置された複数のティース、および隣り合う前記ティースの間に形成されたスロットに収納された複数のコイルを有する固定子と、前記コイルを冷却する冷却装置とを備え、
前記回転軸に垂直な前記固定子の断面において、前記ティースの前記基部の周方向の中心と前記回転軸とを通る直線をティース中心軸とし、前記複数のティースの内隣り合う前記ティースの前記ティース中心軸同士がなす角度をティースピッチ角とし、最大の前記ティースピッチ角を第1のティースピッチ角としたとき、
前記第1のティースピッチ角から時計方向および反時計方向にそれぞれ進むにつれて、前記ティースピッチ角の内少なくとも1つのティースピッチ角は小さくなり、このティースピッチ角を第2のティースピッチ角とすると、
前記第1のティースピッチ角に対応する隣り合うティースの間に形成された前記スロットに配置されたコイルを第1のコイルとし、前記第2のティースピッチ角に対応する隣り合うティースの間に形成された前記スロットに配置されたコイルを第2のコイルとしたとき、
前記第2のコイルの前記回転軸に垂直な断面における断面積は、前記第1のコイルの前記回転軸に垂直な断面における断面積よりも小さく、
前記冷却装置は、周方向の一部の範囲である第1範囲と、前記第1範囲よりも冷却性能が高い周方向の範囲である第2範囲とを有し、
前記第2のコイルが前記第2範囲の周方向位置に配置されているか、または前記第1のコイルが前記第1範囲の周方向位置に配置されている回転電機。 - 回転軸を中心に回転自在に支持された回転子と、前記回転子と同軸に配置された環状の継鉄部、前記継鉄部から前記回転子側に突出する基部を有し周方向に並んで配置された複数のティース、および隣り合う前記ティースの間に形成されたスロットに収納された複数のコイルを有する固定子と、前記コイルを冷却する冷却装置とを備え、
前記回転軸に垂直な前記固定子の断面において、前記ティースの前記基部の周方向の中心と前記回転軸とを通る直線をティース中心軸とし、前記複数のティースの内隣り合う前記ティースの前記ティース中心軸同士がなす角度をティースピッチ角とし、最大の前記ティースピッチ角を第1のティースピッチ角としたとき、
前記第1のティースピッチ角から時計方向および反時計方向にそれぞれ進むにつれて、前記ティースピッチ角の内少なくとも1つのティースピッチ角は小さくなり、このティースピッチ角を第2のティースピッチ角とすると、
前記第1のティースピッチ角に対応する隣り合うティースの間に形成された前記スロットに配置されたコイルを第1のコイルとし、前記第2のティースピッチ角に対応する隣り合うティースの間に形成された前記スロットに配置されたコイルを第2のコイルとしたとき、
前記第2のコイルの前記回転軸に垂直な断面における断面積は、前記第1のコイルの前記回転軸に垂直な断面における断面積よりも小さく、
前記冷却装置の冷却性能は、周方向に分布し、
前記第2のコイルは、前記第1のコイルよりも前記冷却装置の冷却性能が高い周方向位置に配置される回転電機。 - 前記第2のコイルが前記冷却装置の冷媒の入口の周方向位置に配置されているか、または前記第1のコイルが前記冷却装置の冷媒の出口の周方向位置に配置されている請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 前記ティースピッチ角は、前記冷却装置の冷却性能の周方向の分布に応じて変化している請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 前記複数のコイルのそれぞれは、前記ティースに巻回された導線を有し、
前記第2のコイルの前記導線の前記回転軸に垂直な断面における断面積は、前記第1のコイルの前記導線の前記回転軸に垂直な断面における断面積よりも小さい請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機。 - 前記複数のコイルは、1つの相の電流が通電される複数の相コイルを有し、
1つの相の前記電流が通電される前記複数の相コイルは、各相の抵抗が同じになるように接続されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機。 - 前記回転子は、複数の磁極を有し、
前記回転軸に垂直な前記固定子の断面において、前記複数の磁極の数と前記複数のティースの数との最大公約数で前記複数のティースの数を割った値から1を引いた値の個数だけ時計方向または反時計方向に連続するティースピッチ角は、互いに等しい請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。 - 前記複数のティースのそれぞれは、前記基部の前記回転子側に向かう方向の先端に先端部を有し、
前記先端部の周方向の両端の一方と前記先端部の周方向の両端の一方に隣り合うティースの先端部の周方向の両端の他方との周方向の間隔は、すべて等しく、
前記複数のティースにおける前記先端部の周方向の幅は、すべて等しい請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の回転電機。 - 前記冷却装置は、前記第1のコイルを冷却する第1の冷却部、および前記第2のコイルを冷却する第2の冷却部を有し、
前記第2の冷却部の冷却性能は、前記第1の冷却部の冷却性能よりも高い請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の回転電機。 - 前記冷却装置は、前記第1のコイルを冷却する第1の冷却装置と、前記第2のコイルを冷却する第2の冷却装置とを有し、
前記第2の冷却装置の冷却性能は、前記第1の冷却装置の冷却性能よりも高い請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の回転電機。
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