JP6824032B2 - How to assemble a reluctance rotary electric machine and a reluctance rotary electric machine - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、リラクタンス回転電機の組立方法およびリラクタンス回転電機に関する。 Embodiments of the present invention relate to a method of assembling a reluctance rotary electric machine and a reluctance rotary electric machine.
リラクタンス回転電機は、回転子と、固定子と、を備えている。回転子は、回転可能に軸支されて回転軸中心で軸方向に延びるシャフトと、シャフトに外嵌固定される回転子鉄心と、を備えている。固定子は、回転子鉄心の外周に回転子鉄心と間隔をあけて配置され、互いに周方向に間隔をあけて配列された複数のティースを有する固定子鉄心と、複数のティースにそれぞれ巻回された複数極の多相の電機子巻線と、を備えている。 The reluctance motor includes a rotor and a stator. The rotor includes a shaft that is rotatably supported by a shaft and extends in the axial direction at the center of the rotation shaft, and a rotor core that is externally fitted and fixed to the shaft. The stator is arranged on the outer periphery of the rotor core at a distance from the rotor core, and is wound around a stator core having a plurality of teeth arranged at intervals in the circumferential direction and a plurality of teeth, respectively. It is equipped with a multi-pole multi-phase armature winding.
回転子鉄心には、1極当りに径方向内側に向かって凸形状となる空洞部が複数層形成されている。このように空洞部を形成することにより、回転子鉄心に、磁束の流れ易い方向と磁束の流れにくい方向とが形成される。そして、リラクタンス回転電機は、空洞部によって発生するリラクタンストルクを利用し、シャフトを回転させる。 The rotor core is formed with a plurality of layers of cavities having a convex shape in the radial direction per pole. By forming the cavity portion in this way, a direction in which the magnetic flux easily flows and a direction in which the magnetic flux does not easily flow are formed in the rotor core. Then, the reluctance motor uses the reluctance torque generated by the cavity to rotate the shaft.
ところで、リラクタンス回転電機の始動時には、固定子鉄心と回転子鉄心との相対位置を検出し、この相対位置に基づいて所定の電機子巻線に給電を行う必要がある。このため、リラクタンス回転電機を始動するためにインバータが必要になり、これがリラクタンス回転電機のコストを増大させる可能性があった。
そこで、インバータを用いずにリラクタンス回転電機を始動できるように、誘導トルクを発生させるいわゆる自己始動型のリラクタンス回転電機が提案されている。
By the way, at the time of starting the reluctance rotary electric machine, it is necessary to detect the relative position between the stator core and the rotor core and supply power to a predetermined armature winding based on this relative position. For this reason, an inverter is required to start the reluctance motor, which may increase the cost of the reluctance motor.
Therefore, a so-called self-starting type reluctance motor that generates an induced torque has been proposed so that the reluctance motor can be started without using an inverter.
自己始動型のリラクタンス回転電機は、空洞部内に非磁性の導体が挿入されている。導体は回転子鉄心の軸方向両端から突出しており、両端が円環状の短絡環に接合されている。このような構成のもと、固定子の電機子巻線に三相交流を供給すると、所定のティースに磁束が形成される。このとき、停止した状態の回転子が固定子側の磁束の回転移動に同期して回転するまでの非同期状態において、回転子鉄心の導体バーに誘導電流が生じる。つまり、導体バーは、二次コイルとして機能し、固定子との間で、回転子を回転させるための始動トルクを発生する。 In the self-starting type reluctance rotary electric machine, a non-magnetic conductor is inserted in the cavity. The conductor protrudes from both ends in the axial direction of the rotor core, and both ends are joined to an annular short-circuit ring. Under such a configuration, when a three-phase alternating current is supplied to the armature winding of the stator, a magnetic flux is formed in a predetermined tooth. At this time, an induced current is generated in the conductor bar of the rotor core in an asynchronous state until the rotor in the stopped state rotates in synchronization with the rotational movement of the magnetic flux on the stator side. That is, the conductor bar functions as a secondary coil and generates a starting torque for rotating the rotor with the stator.
ここで、空洞部への導体の挿入作業や空洞部に対する導体の位置決め作業は、専用の工具や治具を用いて行うことが多く、その作業性の難度が高い。また、導体の位置決めが精度よく行われていないと、導体と短絡環との接合作業が行いづらくなり、回転子の組立作業性が悪化する可能性があった。 Here, the work of inserting the conductor into the cavity and the work of positioning the conductor in the cavity are often performed by using a dedicated tool or jig, and the workability is high. Further, if the conductor is not positioned accurately, it becomes difficult to perform the joining work between the conductor and the short-circuit ring, which may deteriorate the assembly workability of the rotor.
本発明が解決しようとする課題は、回転子の組立作業性を向上できるリラクタンス回転電機を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a reluctance rotary electric machine capable of improving the assembly workability of the rotor.
実施形態のリラクタンス回転電機の組立方法は、シャフトと、回転子鉄心と、ブリッジと、複数の導体バーと、短絡環と、2つの端板と、を持ち、端板の導体バーに対応する位置に、導体バーを挿通可能な挿通孔が形成されているリラクタンス回転電機の組立方法である。シャフトは、回転軸線回りに回転する。回転子鉄心は、シャフトに固定され、1極当りに径方向内側に向かって凸形状となるように湾曲形成された空洞部が複数層形成されている。ブリッジは、回転軸線方向からみて複数層の空洞部の長手方向両端と回転子鉄心の外周面との間に形成されている。複数の導体バーは、複数層の空洞部に、対応するブリッジから一定の間隔をあけて配置され、両端が回転子鉄心の回転軸線方向両端から突出するように延びるとともに、回転軸線に直交する断面形状が矩形状である。短絡環は、複数の導体バーの回転軸線方向両端に設けられ、複数の導体バーを連結する。また、リラクタンス回転電機の組立方法は、サブユニット形成工程と、端板配置工程と、導体バー挿入工程と、短絡環固定工程と、を持つ。サブユニット形成工程は、短絡環に導体バーの一端を固定し、サブユニットを形成する。端板配置工程は、回転子鉄心の回転軸線方向両側に端板を配置する。導体バー挿入工程は、サブユニット形成工程および端板配置工程の後、回転子鉄心の回転軸線方向一方側から、空洞部に導体バーの他端を挿入し、回転子鉄心の回転軸線方向他方側に導体バーの他端を突出させる。短絡環固定工程は、導体バー挿入工程後に、導体バーの他端に短絡環を固定する。 Method of assembling a reluctance rotating electrical machine embodiment, a shaft, a rotor core, a bridge, a plurality of conductor bars, Chi lifting circuiting ring, and two end plates, and corresponds to the conductor bars of the end plates This is a method of assembling a reluctance rotary electric machine in which an insertion hole through which a conductor bar can be inserted is formed at a position. The shaft rotates about the axis of rotation. The rotor core is fixed to the shaft, and a plurality of layers of cavities formed so as to be convex inward in the radial direction per pole are formed. The bridge is formed between both ends of the plurality of layers of the cavity in the longitudinal direction and the outer peripheral surface of the rotor core when viewed from the direction of the rotation axis. The plurality of conductor bars are arranged in the cavity of the plurality of layers at regular intervals from the corresponding bridges , and both ends extend so as to project from both ends in the rotation axis direction of the rotor core, and a cross section orthogonal to the rotation axis. The shape is rectangular. Short-circuit rings are provided at both ends of the plurality of conductor bars in the direction of the rotation axis, and connect the plurality of conductor bars. Further, the method of assembling the reluctance rotary electric machine includes a subunit forming step, an end plate arranging step, a conductor bar inserting step, and a short-circuit ring fixing step. In the subunit forming step, one end of the conductor bar is fixed to the short-circuit ring to form the subunit. In the end plate arrangement step, end plates are arranged on both sides of the rotor core in the direction of the rotation axis. In the conductor bar insertion step, after the subunit forming step and the end plate arranging step , the other end of the conductor bar is inserted into the cavity from one side in the rotation axis direction of the rotor core, and the other end in the rotation axis direction of the rotor core. The other end of the conductor bar is projected. In the short-circuit ring fixing step, the short-circuit ring is fixed to the other end of the conductor bar after the conductor bar insertion step.
以下、実施形態のリラクタンス回転電機を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the reluctance rotary electric machine of the embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、リラクタンス回転電機(以下、単に回転電機という)1を示す一部断面斜視図である。
同図に示すように、回転電機1は、ハウジング2と、ハウジング2内に固定されている固定子3と、ハウジング2内に回転軸線O回りに回転自在に支持されている回転子4と、を備えている。なお、以下の説明では、回転軸線Oと平行な方向を単に軸方向と称し、回転軸線O回りに周回する方向を単に周方向と称し、回転軸線Oに直交する径方向を単に径方向と称する。
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing a reluctance rotary electric machine (hereinafter, simply referred to as a rotary electric machine) 1.
As shown in the figure, the rotary
ハウジング2は、略円筒状のフレーム5と、フレーム5の軸方向両端の開口部5a,5bを閉塞するベアリングブラケット6,7と、を備えている。各ベアリングブラケット6,7は、略円板状に形成されている。各ベアリングブラケット6,7の径方向略中央には、それぞれ回転子4を回転自在に支持するためのベアリング8,9が設けられている。
The housing 2 includes a substantially cylindrical frame 5 and
固定子3は、中心軸線が回転軸線Oと同軸上に位置する略円筒状の固定子鉄心10を有している。この固定子鉄心10の外周面が、フレーム5の内周面に、例えば圧入により固定されている。固定子鉄心10は、電磁鋼板を複数枚積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりして形成することが可能である。
固定子鉄心10の内周面には、回転軸線Oに向かって突出し、周方向に等間隔で配列された複数のティース11が一体成形されている。ティース11の具体的形状は特に図示しないが、ティース11は、断面略矩形状に形成されている。そして、隣接する各ティース11間には、それぞれ不図示のスロットが形成されている。これらスロットを介し、各ティース11に電機子巻線13が巻回されている。
The stator 3 has a substantially
On the inner peripheral surface of the
回転子4は、固定子鉄心10よりも径方向内側に配置されている。回転子4は、回転軸線O回りに回転するシャフト14と、シャフト14に外嵌固定された略円柱状の回転子鉄心15と、回転子鉄心15内に設けられた複数の導体バー41と、回転子鉄心15の軸方向両側に配置された端板(鉄心押さえ)42および短絡環45と、を備えている。
The
図2は、回転子鉄心15を示す軸方向に直交する断面図である。
図1、図2に示すように、回転子鉄心15は、電磁鋼板を複数枚積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりして形成することが可能である。回転子鉄心15の外径は、径方向で対向する各ティース11との間に、所定のエアギャップGが形成されるように設定されている。また、回転子鉄心15の径方向中央には、軸方向に貫通する貫通孔16が形成されている。この貫通孔16に、シャフト14が圧入や焼嵌め等され、シャフト14と回転子鉄心15とが一体となって回転する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
さらに、回転子鉄心15には、1/4周の周角度領域のそれぞれに、4層の空洞部(フラックスバリア)21,22,23,24(第1空洞部21、第2空洞部22、第3空洞部23、第4空洞部24)が径方向に並んで形成されている。すなわち、最もシャフト14に近い位置(回転子鉄心15の径方向最内側)に第1空洞部21が形成され、さらにシャフト14から離間する方向(径方向外側)に向かって順に第2空洞部22、第3空洞部23、第4空洞部24が並んで形成されている。そして、第4空洞部24が、シャフト14から最も離間した位置(径方向最外側)に配置されている。
Further, the
また、各空洞部21〜24は、電機子巻線13に通電した際に形成される磁束の流れに沿うように形成されている。つまり、各空洞部21〜24は、周方向の中央が最も径方向内側に位置するように(径方向内側に向かって凸形状となるように)、湾曲形成されている。これにより、回転子鉄心15には、磁束の流れ易い方向と磁束の流れにくい方向が形成される。なお、以下の説明では、軸方向からみて各空洞部21,22,23,24の長手方向を、単に空洞部21,22,23,24の長手方向と称して説明する場合がある。
Further, the
ここで、本実施形態において、磁束の流れ易い方向をq軸と称する。また、q軸に対して電気的、磁気的に直交する径方向に沿った方向をd軸と称する。すなわち、各空洞部21〜24は、d軸に沿った径方向において、多層構造となる。
より詳しくは、回転子鉄心15においてq軸方向は、各空洞部21〜24によって磁束の流れが妨げられない方向をq軸と称する。すなわち、回転子鉄心15の外周面15aの任意の周角度位置に正の磁位(例えば磁石のN極を近づける)、これに対して1極分(本実施形態の場合は機械角で90度)ずれた他の任意の周角度位置に負の磁位(例えば磁石のS極を近づける)を与え、任意の位置を周方向へずらしていった場合に最も多くの磁束が流れる時の回転軸線Oから任意の位置に向かう方向をq軸と定義する。そして、各空洞部21〜24の長手方向がq軸である。
Here, in the present embodiment, the direction in which the magnetic flux easily flows is referred to as the q-axis. Further, the direction along the radial direction that is electrically and magnetically orthogonal to the q-axis is referred to as the d-axis. That is, each of the
More specifically, in the
一方、各空洞部21〜24によって磁束の流れが妨げられる方向、すなわちq軸に対して磁気的に直交する方向をd軸と称する。本実施形態では、各空洞部21〜24によって、回転軸線Oに近い領域と遠い領域に分離された2つの回転子鉄心部分が対向する方向に対して平行な方向がd軸である。また、本実施形態のように各空洞部21〜24が多層に形成されている場合(本実施形態では4層)、層の重なり方向がd軸である。本実施形態では、d軸は、q軸に対して電気的、磁気的に直交するのに限らず、直交する角度からある程度の角度幅(例えば機械角で10度程度)をもって交わってよい。
On the other hand, the direction in which the flow of magnetic flux is obstructed by the
このように、回転子鉄心15は、4極に構成されており、1極当り(回転子鉄心15の1/4周の周角度領域)に4層の空洞部21〜24が形成されていることになる。そして、1極とは、q軸間の領域をいう。つまり、各空洞部21〜24は、d軸上が最も径方向内側に位置するように、径方向内側に向かって湾曲形成されている。
As described above, the
また、各空洞部21〜24は、軸方向からみて長手方向両端が回転子鉄心15の外周部に位置するように湾曲形成されている。そして、各空洞部21〜24は、長手方向両端に近い箇所ほどq軸に沿うように、且つ長手方向中央に近い箇所ほどd軸と直交するように形成されている。
また、q軸方向において、各空洞部21〜24の長手方向両端と回転子鉄心15の外周面15aとの間には、それぞれブリッジ26,27,28,29(第1ブリッジ26、第2ブリッジ27、第3ブリッジ28、第4ブリッジ29)が形成されている。
Further, each of the
Further, in the q-axis direction, bridges 26, 27, 28, 29 (
さらに、各空洞部21〜24のうち、第1空洞部21、第2空洞部22、および第3空洞部23の長手方向中央に、それぞれセンターブリッジ61,62,63(第1センターブリッジ61、第2センターブリッジ62、第3センターブリッジ63)が形成されている。各センターブリッジ61,62,63は、各空洞部21,22,23をd軸方向に沿って跨るように設けられている。これらセンターブリッジ61,62,63は、空洞部21〜24が形成された回転子鉄心15を変形しにくくさせるためのものである。
Further, among the
図3は、回転子4の端板42および短絡環45を取り外した状態を示す斜視図である。
図2、図3に示すように、回転子鉄心15内に設けられた複数の導体バー41は、各空洞部21〜24に挿通されている。具体的には、第1空洞部21、第2空洞部22、および第3空洞部23の長手方向両端に、それぞれ導体バー41が挿通されている。また、第4空洞部24の長手方向中央に、導体バー41が挿通されている。
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of conductor bars 41 provided in the
各導体バー41は、軸方向に直交する断面形状が略矩形状で、且つ軸方向に細長く一様な板状の部材である。導体バー41は、回転子鉄心15の軸方向両端から突出している。また、導体バー41は、例えばアルミ合金や銅合金等の非磁性で且つ導電性を有する材料により形成されている。さらに、第1空洞部21、第2空洞部22、および第3空洞部23に挿通されている導体バー41は、対応する第1ブリッジ26、第2ブリッジ27、および第3ブリッジ28から所定の間隙をあけて配置されている。
Each
図4は、回転子鉄心15に端板42を取り付けた状態を示す斜視図である。
同図に示すように、端板42は、回転子鉄心15の軸方向両端に、この回転子鉄心15と重ね合わさるように配置されている。端板42は、非磁性材(例えば、硬質樹脂等)により略円板状に形成されており、その外径は、回転子鉄心15の外径とほぼ同一に設定されている。端板42は、回転子鉄心15を軸方向両側から押さえ、シャフト14に対する回転子鉄心15の軸方向への移動を規制したり、電磁鋼板を複数枚積層して構成される回転子鉄心15を一体化させたりする。また、端板42により、回転子鉄心15に形成されている各空洞部21〜24の軸方向両端の開口が閉塞される。
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the
As shown in the figure, the
端板42の径方向中央には、シャフト14を圧入または焼嵌め等可能な貫通孔42aが形成されている。これにより、シャフト14に端板42が固定され、さらに、シャフト14に対する回転子鉄心15の軸方向への移動が規制される。
また、端板42には、回転子鉄心15内に挿通されている導体バー41に対応する位置に、それぞれ導体挿通孔42bが形成されている。これら導体挿通孔42bに、導体バー41が挿通されている。そして、導体バー41は、導体挿通孔42bを介して端板42の回転子鉄心15とは反対側の外面42cに突出している。
A through
Further, the
ここで、導体挿通孔42bの開口面積は、導体バー41の径方向に沿う断面の面積よりも若干大きく設定されている。これにより、導体挿通孔42bに、導体バー41がスムーズに挿通される。本実施形態では、このようにスムーズに挿通される場合を、挿入というものとする。なお、圧入とは、例えば、導体挿通孔42bの開口面積と導体バー41の径方向に沿う断面の面積との関係でいうと、導体挿通孔42bの開口面積が、導体バー41の径方向に沿う断面の面積よりも若干小さい場合をいう。このため、圧入の場合、導体挿通孔42bに導体バー41をスムーズに挿通することができず、導体バー41に例えば押圧力をかけることにより、導体挿通孔42bに導体バー41が挿通される。よって、例えば、導体挿通孔42bに導体バー41を圧入した場合、端板42に対して導体バー41が固定される(焼嵌めも同様である)。
Here, the opening area of the
図1に示すように、端板42の導体挿通孔42bを介して突出する導体バー41の軸方向両端部は、それぞれ短絡環45によって短絡されている。
短絡環45は、端板42から軸方向両方に所定間隔K1だけ離間して配置された環状の部材である。短絡環45の径方向中心も回転軸線Oに一致している。短絡環45は、導体バー41と同様に、非磁性で且つ導電性を有する材料により形成されている。具体的には、短絡環45の材料は、導体バー41と同じ材料で例えばアルミ合金や銅合金により形成されることが好ましい。しかしながら、これに限られるものではない。
As shown in FIG. 1, both ends in the axial direction of the
The short-
短絡環45には、導体バー41に対応する位置に、それぞれ導体挿通孔45aが形成されている。これら導体挿通孔45aの開口面積は、導体バー41の径方向に沿う断面の面積よりも若干大きく設定されている。つまり、短絡環45の導体挿通孔45aに、導体バー41が挿入される。導体バー41が挿通された短絡環45は、例えば、ロウ付けにより導体バー41と接合される。
The short-
ここで、例えばロウ付けにより短絡環45と導体バー41とを接合する場合、端板42と短絡環45との間の所定間隔K1は、短絡環45の導体挿通孔45aと導体バー41の端部との間に、ロウが十分に回り込む間隔に設定される。
なお、短絡環45と導体バー41との接合は、ロウ付けに限られるものではなく、短絡環45と導体バー41とを接合できればよい。例えば、導体挿通孔45aに導体バー41を圧入したり、ロウ付け以外の溶接を採用したりできる。また、短絡環45の導体挿通孔45aに、導体バー41を挿入に代わって圧入としてもよい。
Here, for example, when the short-
The joining of the short-
次に、図1、図5を参照しながら回転子4の組立方法について説明する。
図5は、回転子4を示す分解斜視図である。
まず、図5に示すように、シャフト14に、回転子鉄心15を圧入や焼嵌め等によって組み付ける。また、回転子鉄心15の軸方向両端に当接するように、端板42を配置する(端板配置工程)。この端板42も、シャフト14に圧入や焼嵌め等によって組み付ける。また、端板配置工程において、回転子鉄心15に対する端板42の周方向の位置決めも行う。この位置決めは、例えば治具等を用いて行う。
Next, a method of assembling the
FIG. 5 is an exploded perspective view showing the
First, as shown in FIG. 5, the
また、予め2つの短絡環45のうちの一方の短絡環45の導体挿通孔45aに、所定の寸法だけ導体バー41の一端41aを挿入する。そして、この状態で導体バー41の一端41aと短絡環45とを、例えばロウ付けにより接合し、サブユニット60を形成する(サブユニット形成工程)。
Further, one
次に、サブユニット60における導体バー41の他端41bを、回転子鉄心15の軸方向一端側、つまり、2つの端板42のうちの一方の端板42の外面42cに向ける。そして、端板42の導体挿通孔42bと導体バー41との周方向の位置を合わせ、そのまま導体挿通孔42bに、導体バー41の他端41bを挿入する。さらに、回転子鉄心15の各空洞部21〜24に導体バー41を挿入する。続けて、2つの端板42のうちの他方の端板42の導体挿通孔42bを介し、他方の端板42の外面42cから導体バー41の他端41bを突出させる(導体バー挿入工程)。
Next, the
次に、導体バー41の他端41bに、2つの短絡環45のうちの他方の短絡環45の導体挿通孔45aを差し込む。この際も、この導体挿通孔45aに、所定の寸法だけ導体バー41の他端41bを挿入する。そして、この状態で導体バー41の他端41bと短絡環45とを、例えばロウ付けにより接合する(短絡環固定工程)。これにより、回転子4の組立作業が完了する。
Next, the
次に、回転電機1の動作について説明する。
回転電機1を駆動する場合、固定子3の電機子巻線13に三相交流を供給する。すると、所定のティース11に磁束が形成される。そして、磁束が形成されるティース11が回転子4の回転方向(周方向)に沿って順次切り替えられる(形成される磁束が回転移動する)。
このとき、停止した状態の回転子4が固定子3側の磁束の回転移動に同期して回転するまでの非同期状態において、回転子鉄心15に設けられた導体バー41に誘導電流が生じる。つまり、各導体バー41は、二次コイルとして機能し、固定子3との間で、回転子4を回転させるための始動トルクを発生する。
Next, the operation of the rotary
When driving the rotary
At this time, an induced current is generated in the
ここで、第1空洞部21、第2空洞部22、および第3空洞部23の長手方向両端に配置されている導体バー41は、それぞれ対応する第1ブリッジ26、第2ブリッジ27、および第3ブリッジ28から所定の間隙をあけて配置されている。間隙は、磁束を通しにくい。このため、所定の間隙を形成することによって、固定子3で形成される磁束が導体バー41と鎖交し、回転子4の回転に寄与しない高調波電流が導体バー41に流れてしまうことが抑制される。換言すれば、固定子3と回転子4との間のエアギャップGで生じるトルクリップルに起因した高調波磁束が各導体バー41と鎖交しにくく、高調波二次銅損が発生しにくい。
Here, the conductor bars 41 arranged at both ends in the longitudinal direction of the
このように、上述の実施形態では、回転子4を組み立てるにあたって、予め2つの短絡環45のうちの一方の短絡環45の導体挿通孔45aに、所定の寸法だけ導体バー41の一端41aを挿入し、導体バー41の一端41aと短絡環45とを接合してサブユニット60を形成している(サブユニット形成工程)。そして、この後、端板42の導体挿通孔42b、および回転子鉄心15の各空洞部21〜24に導体バー41を挿入している(導体バー挿入工程)。
As described above, in the above-described embodiment, when assembling the
つまり、一方の短絡環45により、複数の導体バー41の位置決めが行われた状態で端板42の導体挿通孔42b、および回転子鉄心15の各空洞部21〜24に導体バー41を挿入している。このため、専用の工具や治具を用いることなく、端板42や回転子鉄心15への導体バー41の組付けを、容易に行うことができる。また、一方の短絡環45により、複数の導体バー41の位置決めが行われた状態で、これら導体バー41と他方の短絡環45との接合作業を行うことができる。このため、導体バー41と他方の短絡環45との接合作業も、容易に行うことができる。よって、回転子4の組立作業性を向上させることができる。
That is, the conductor bars 41 are inserted into the conductor insertion holes 42b of the
また、回転子4は、回転子鉄心15の軸方向両側から回転子鉄心15を押える端板42を有している。そして、導体バー挿入工程の前に、回転子鉄心15の軸方向両端に当接するように、端板42を配置している(端板配置工程)。このため、回転子鉄心15を確実に保持しつつ、導体バー挿入工程を行うことができる。よって、回転子4の組立作業性を、さらに向上させることができる。
Further, the
(実施形態の変形例)
次に、上述の実施形態の変形例について説明する。
(Modified example of embodiment)
Next, a modified example of the above-described embodiment will be described.
(第1の変形例)
上述の実施形態では、端板42に形成されている導体挿通孔42bの開口面積は、導体バー41の径方向に沿う断面の面積よりも若干大きく設定されており、導体挿通孔42bに導体バー41が挿入される場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、以下のような構成を採用することができる。
(First modification)
In the above-described embodiment, the opening area of the
すなわち、回転子鉄心15の軸方向一端側に配置された端板42の導体挿通孔42bの開口面積は、導体バー41の径方向に沿う断面の面積よりも若干大きく設定する。これに対し、回転子鉄心15の軸方向他端側に配置された端板42の導体挿通孔42bの開口面積は、導体バー41の径方向に沿う断面の面積よりも若干小さく設定し、導体挿通孔42bに対し、導体バー41を圧入とする。
That is, the opening area of the
このような構成のもと、導体バー挿入工程では、回転子鉄心15の軸方向一端側に配置された端板42側から導体バー41の他端41bを挿入する。そして、回転子鉄心15の軸方向他端側に配置された端板42の導体挿通孔42bに、導体バー41の他端41bを圧入する。これにより、回転子鉄心15に導体バー41が固定され、この導体バー41の回転子鉄心15に対する軸方向の位置決めが行われる。このため、この後に行われる短絡環固定工程をさらに容易に行うことができ、回転子4の組立作業性を、さらに向上させることができる。
Under such a configuration, in the conductor bar insertion step, the
なお、端板42の導体挿通孔42bに導体バー41の他端41bを圧入とする場合、導体バー41の他端41bを、端部に向かうに従って若干先細りとなるように形成するとよい。このように構成することで、導体挿通孔42bに導体バー41の他端41bを圧入とした場合であっても、導体挿通孔42bに導体バー41の他端41bをスムーズに挿通させることが可能になる。
When the
(第2の変形例)
図6は、本実施形態の第2の変形例における回転子4を示す斜視図である。
上述の実施形態では、短絡環45は、端板42から軸方向両方に所定間隔K1だけ離間して配置されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、図6に示すように、端板42と短絡環45とが当接するように構成してもよい。
この場合、短絡環固定工程において、回転子鉄心15の軸方向両側に配置された各端板42に、それぞれ短絡環45を当接させる。そして、この状態で導体バー41の他端41bと短絡環45とを、例えばロウ付けにより接合する。
(Second modification)
FIG. 6 is a perspective view showing the
In the above-described embodiment, the case where the short-
In this case, in the short-circuit ring fixing step, the short-
このように構成することで、短絡環固定工程後の短絡環45の軸方向への移動が規制される。この結果、回転子鉄心15に対する導体バー41の軸方向の位置決めが行われる。このため、回転子鉄心15に対する導体バー41の軸方向の位置決めを別途考慮する必要がなく、回転子4の組立作業性を、さらに向上させることができる。
With this configuration, the axial movement of the short-
(第3の変形例)
図7は、本実施形態の第3の変形例における回転子4を示す分解斜視図であって、前述の図5に対応している。
上述の実施形態では、導体バー41と2つの短絡環45とがそれぞれ別々に構成されており、回転子4を組み立てる際、サブユニット形成工程において予め導体バー41の一端41a(図5参照)と一方の短絡環45とを接合しておく場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、図7に示すように、導体バー41と一方の短絡環45とが一体成形されたサブユニット260を設けてもよい。このように構成することで、サブユニット形成工程を省くことができるので、回転子4の組立作業性を、さらに向上させることができる。
(Third variant)
FIG. 7 is an exploded perspective view showing the
In the above-described embodiment, the
この他、上述の実施形態では、各空洞部21〜24に導体バー41を設け、回転子4を回転させるための始動トルクを発生させるように構成する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各空洞部21〜24のうち、任意の空洞部21〜24のみに導体バー41を設けてもよい。このように構成した場合であっても、回転電機1を駆動する際、回転子4に始動トルクを発生させることができる。
また、上述の実施形態では、回転子鉄心15には、1/4周の周角度領域のそれぞれに(1極当りに)、4層の空洞部21〜24が形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、4層以上の複数層の空洞部が形成されていてもよい。
In addition, in the above-described embodiment, a case has been described in which a
Further, in the above-described embodiment, the case where the
さらに、上述の実施形態では、各空洞部21〜24は、周方向の中央が最も径方向内側に位置するように(径方向内側に向かって凸形状となるように)、湾曲形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各空洞部21〜24は、径方向内側に向かって凸形状に形成されていればよい。すなわち、各空洞部21〜24が湾曲形成されていなくてもよい。
Further, in the above-described embodiment, each of the
また、上述の実施形態では、回転子鉄心15は、4極に構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、回転子鉄心15を4極以上で構成してもよい。
さらに、上述の実施形態では、回転子鉄心15の軸方向両端に、この回転子鉄心15と重ね合わさるように端板42を配置する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、端板42を設けなくてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
Further, in the above-described embodiment, the case where the
また、上述の実施形態では、端板42の径方向中央に、シャフト14を圧入または焼嵌めする場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、端板42の貫通孔42aにシャフト14を挿入とし、貫通孔42aの内周面およびシャフト14の外周面の何れか一方にキーを設け、他方に、キーを受け入れ可能なキー溝を設け、これによりシャフト14に端板42を固定してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、回転子4を組み立てるにあたって、予め2つの短絡環45のうちの一方の短絡環45の導体挿通孔45aに、所定の寸法だけ導体バー41の一端41aを挿入し、導体バー41の一端41aと短絡環45とを接合してサブユニット60を形成している(サブユニット形成工程)。また、導体バー41と一方の短絡環45とを一体成形としている。そして、この後、端板42の導体挿通孔42b、および回転子鉄心15の各空洞部21〜24に導体バー41を挿入している(導体バー挿入工程)。
According to at least one embodiment described above, when assembling the
つまり、一方の短絡環45により、複数の導体バー41の位置決めが行われた状態で端板42の導体挿通孔42b、および回転子鉄心15の各空洞部21〜24に導体バー41を挿入している。このため、専用の工具や治具を用いることなく、端板42や回転子鉄心15への導体バー41の組付けを、容易に行うことができる。また、一方の短絡環45により、複数の導体バー41の位置決めが行われた状態で、これら導体バー41と他方の短絡環45との接合作業を行うことができる。このため、導体バー41と他方の短絡環45との接合作業も、容易に行うことができる。よって、回転子4の組立作業性を向上させることができる。
That is, the conductor bars 41 are inserted into the conductor insertion holes 42b of the
また、回転子4は、回転子鉄心15の軸方向両側から回転子鉄心15を押える端板42を有している。そして、導体バー挿入工程の前に、回転子鉄心15の軸方向両端に当接するように、端板42を配置している(端板配置工程)。このため、回転子鉄心15を確実に保持しつつ、導体バー挿入工程を行うことができる。よって、回転子4の組立作業性を、さらに向上させることができる。
Further, the
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 some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples 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 gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…リラクタンス回転電機、14…シャフト、15…回転子鉄心、21…第1空洞部(空洞部)、22…第2空洞部(空洞部)、23…第3空洞部(空洞部)、24…第4空洞部(空洞部)、26…第1ブリッジ(ブリッジ)、27…第2ブリッジ(ブリッジ)、28…第3ブリッジ(ブリッジ)、29…第4ブリッジ(ブリッジ)、41…導体バー、41a…一端、41b…他端、42…端板、42b…導体挿通孔(挿通孔)、45…短絡環、60,260…サブユニット、O…回転軸線 1 ... Reluctance motor, 14 ... Shaft, 15 ... Rotor core, 21 ... First cavity (cavity), 22 ... Second cavity (cavity), 23 ... Third cavity (cavity), 24 ... 4th cavity (cavity), 26 ... 1st bridge (bridge), 27 ... 2nd bridge (bridge), 28 ... 3rd bridge (bridge), 29 ... 4th bridge (bridge), 41 ... Conductor bar , 41a ... One end, 41b ... The other end, 42 ... End plate, 42b ... Conductor insertion hole (insertion hole), 45 ... Short circuit ring, 60, 260 ... Subunit, O ... Rotating axis
Claims (4)
前記シャフトに固定され、1極当りに径方向内側に向かって凸形状となるように湾曲形成された空洞部が複数層形成されている回転子鉄心と、
前記回転軸線方向からみて複数層の前記空洞部の長手方向両端と前記回転子鉄心の外周面との間に形成されたブリッジと、
複数層の前記空洞部に、対応する前記ブリッジから一定の間隔をあけて配置され、両端が前記回転子鉄心の前記回転軸線方向両端から突出するように延びるとともに、前記回転軸線に直交する断面形状が矩形状の複数の導体バーと、
該複数の導体バーの前記回転軸線方向両端に設けられ、複数の前記導体バーを連結する短絡環と、
前記シャフトに固定され、前記回転子鉄心を前記回転軸線方向両側から押さえて保持する非磁性体からなる2つの端板と、
を備え、
該端板の前記導体バーに対応する位置に、該導体バーを挿通可能な挿通孔が形成されているリラクタンス回転電機の組立方法において、
前記短絡環に前記導体バーの一端を固定し、サブユニットを形成するサブユニット形成工程と、
前記回転子鉄心の前記回転軸線方向両側に前記端板を配置する端板配置工程と、
前記サブユニット形成工程および前記端板配置工程の後、前記回転子鉄心の前記回転軸線方向一方側から、前記空洞部に前記導体バーの他端を挿入し、前記回転子鉄心の前記回転軸線方向他方側に前記導体バーの他端を突出させる導体バー挿入工程と、
該導体バー挿入工程後に、前記導体バーの他端に前記短絡環を固定する短絡環固定工程と、
を有する
リラクタンス回転電機の組立方法。 A shaft that rotates around the axis of rotation and
A rotor core fixed to the shaft and having a plurality of layers of cavities curved so as to be convex inward in the radial direction per pole.
A bridge formed between both ends in the longitudinal direction of the cavity having a plurality of layers and the outer peripheral surface of the rotor core when viewed from the direction of the rotation axis.
A cross-sectional shape that is arranged in the cavity portion of the plurality of layers at a certain interval from the corresponding bridge , and both ends extend so as to project from both ends in the rotation axis direction of the rotor core, and are orthogonal to the rotation axis. With multiple rectangular conductor bars,
A short-circuit ring provided at both ends of the plurality of conductor bars in the direction of the rotation axis and connecting the plurality of conductor bars,
Two end plates made of a non-magnetic material fixed to the shaft and holding the rotor core from both sides in the direction of the rotation axis,
With
In the method of assembling a reluctance rotary electric machine in which an insertion hole through which the conductor bar can be inserted is formed at a position corresponding to the conductor bar of the end plate .
A subunit forming step of fixing one end of the conductor bar to the short-circuit ring to form a subunit,
An end plate arranging step of arranging the end plates on both sides of the rotor core in the direction of the rotation axis,
After the subunit forming step and the end plate arranging step , the other end of the conductor bar is inserted into the cavity from one side of the rotor core in the direction of the rotation axis, and the direction of the rotation axis of the rotor core. A conductor bar insertion step of projecting the other end of the conductor bar to the other side,
After the conductor bar insertion step, a short-circuit ring fixing step of fixing the short-circuit ring to the other end of the conductor bar,
How to assemble a reluctance rotary electric machine with.
前記回転子鉄心の前記回転軸線方向他方側に配置された前記端板の前記挿通孔の開口面積は、前記導体バーの軸方向に直交する断面の面積よりも小さく前記導体バーを圧入可能な圧入寸法に設定されている
請求項1に記載のリラクタンス回転電機の組立方法。 The opening area of the insertion hole of the end plate arranged on one side of the rotor core in the direction of the rotation axis is larger than the area of the cross section orthogonal to the axial direction of the conductor bar, and the conductor bar can be inserted. It is set to the dimensions and
The opening area of the insertion hole of the end plate arranged on the other side of the rotor core in the direction of the rotation axis is smaller than the area of the cross section orthogonal to the axial direction of the conductor bar, and the conductor bar can be press-fitted. The method for assembling a relaxation rotary electric machine according to claim 1 , wherein the dimensions are set.
請求項1または請求項2に記載のリラクタンス回転電機の組立方法。 The method for assembling a relaxation rotary electric machine according to claim 1 or 2 , wherein the short-circuit ring fixing step is performed in a state where each short-circuit ring is in contact with each end plate on both sides in the direction of the rotation axis.
前記シャフトに固定され、1極当りに径方向内側に向かって凸形状となるように湾曲形成された空洞部が複数層形成されている回転子鉄心と、
前記回転軸線方向からみて複数層の前記空洞部の長手方向両端と前記回転子鉄心の外周面との間に形成されたブリッジと、
複数層の前記空洞部に、対応する前記ブリッジから一定の間隔をあけて配置され、両端が前記回転子鉄心の前記回転軸線方向両端から突出するように延びるとともに、前記回転軸線に直交する断面形状が矩形状の複数の導体バーと、
該複数の導体バーの前記回転軸線方向両端に設けられ、複数の前記導体バーを連結する短絡環と、
を備え、
前記短絡環と前記導体バーの一端とが一体成形されているリラクタンス回転電機。 A shaft that rotates around the axis of rotation and
A rotor core fixed to the shaft and having a plurality of layers of cavities curved so as to be convex inward in the radial direction per pole.
A bridge formed between both ends in the longitudinal direction of the cavity having a plurality of layers and the outer peripheral surface of the rotor core when viewed from the direction of the rotation axis.
A cross-sectional shape that is arranged in the cavity portion of a plurality of layers at a certain interval from the corresponding bridge , and both ends extend so as to project from both ends in the rotation axis direction of the rotor core, and are orthogonal to the rotation axis. With multiple rectangular conductor bars,
A short-circuit ring provided at both ends of the plurality of conductor bars in the direction of the rotation axis and connecting the plurality of conductor bars,
With
A reluctance rotary electric machine in which the short-circuit ring and one end of the conductor bar are integrally molded.
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