JP7270806B1 - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
Description
ステータと、前記ステータの内周に配置されたロータを有するものであって、
前記ロータはシャフトに固定されたロータコアを有し、前記ロータコアの磁極中心であるd軸を中心として内径側にいくにしたがって互いに距離が狭まるように対向して設けられた1対の磁石スロットと、1対の前記磁石スロットに挿入された1対の磁石と、1対の前記磁石スロットの間であってd軸上に設けられている中央フラックスバリアが設けられ、Nを2以上の整数としたとき、前記磁石スロットと前記磁石と前記中央フラックスバリアはN層にわたり構成され、
N層からなる前記磁石スロットおよびN層からなる前記中央フラックスバリアによりN層からなるフラックスバリア層が形成されるとともに、(N-1)層目中央フラックスバリアとN層目中央フラックスバリアの間の径方向の距離は、(N-1)層目のフラックスバリア層とN層目のフラックスバリア層の距離の中で最も小さくなるように構成されたものである。
本実施の形態は、遠心力を低減しつつ、リラクタンストルクを向上させる回転電機に関する。
図1は回転電機を示す軸方向に沿った断面図である。尚図1において、回転軸が延びる方向を軸方向とし、軸方向に対して垂直な方向を径方向とする。図1において、回転電機としてのモータ1はフレーム100内に収納されたステータ10及びロータ20により構成されている。そしてロータ20においては、シャフト5の軸方向両端を負荷側軸受け6および反負荷側軸受け7より回転自在に保持されている。ステータ10は、環状のヨーク部からロータ20に向かって径方向に突設されたティース部を有するステータコア11とティース部に巻回されたステータコイル13により構成される。
図2において、回転電機であるモータ1は、ステータ10と、ステータ10の内周側に同軸に配置されたロータ20を有する。
図2に示すように、ステータ10は円環状のステータコア11から内径側に延伸されたステータティース12と、隣り合うステータティース12とステータコア11によってコの字型に囲まれた領域であるステータスロットと、このステータスロットに配置されたステータコイル13で構成される。実施の形態1において、ステータティース12は周方向に均等に48個構成されており、同じく48個のステータスロットにはそれぞれ6個のステータコイル13が径方向に配置されている。ステータコイル13は、周方向に6個隣りのステータコイル13と直列に接続されており、分布巻に構成されている。尚図2においては、回転電機の1/8部分が示されており、図2に示された部分が8個円環状に繋がって全体としての回転電機の断面を構成する。
図5は、実施の形態2に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図5において、1層目中央フラックスバリア231は、1層目のフラックスバリア層において、1層目磁石スロット241よりも内径側に突出している。2層目の中央フラックスバリア232の外径側は2層目のフラックスバリア層と外径側が概ね揃っている。その他の構成は実施の形態1と同様である。このような構成においても、1層目中央フラックスバリア231と2層目中央フラックスバリア232の間の狭小部250に1層目リブ部251を介して短絡する磁石磁束が入らない。従って1層目中央フラックスバリア231と2層目中央フラックスバリア232の距離を小さくすることができ、1層目中央フラックスバリア231を大きく構成でき、d軸の磁気抵抗が大きくなり、d軸インダクタンスを低減させることができる。
図6は、実施の形態3に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図6において、1層目中央フラックスバリア231の内径側は1層目のフラックスバリア層と内径側が概ね揃っている。2層目中央フラックスバリア232の外径側は2層目のフラックスバリア層と外径側が概ね揃っている。1層目中央フラックスバリア231と2層目中央フラックスバリア232の径方向における間には中間中央フラックスバリア230がd軸を通過するように配置されている。1層目中央フラックスバリア231と中間中央フラックスバリア230の間には狭小部260が形成されるとともに、2層目中央フラックスバリア232と中間中央フラックスバリア230の間には狭小部261が形成されており、狭小部260と狭小部261の距離の和は、狭小部以外における1層目のフラックスバリア層と2層目のフラックスバリア層の距離よりも小さくなっている。その他の構成は実施の形態1と同様である。
図7は、実施の形態4に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図7において、1層目中央フラックスバリア231と1層目磁石スロット241は一体に構成されている。2層目中央フラックスバリア232の外径側は2層目のフラックスバリア層よりも外径側及び内径側に突出している。1層目中央フラックスバリア231と2層目中央フラックスバリア232の間には狭小部250が形成され、1層目中央フラックスバリア231と2層目中央フラックスバリア232の間の距離は、1層目のフラックスバリア層と2層目のフラックスバリア層の距離の最小部となっている。その他の構成は実施の形態1と同様である。
図8は、実施の形態5に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図8において、フラックスバリアである1対の1層目磁石スロット241および1層目中央フラックスバリア231はd軸方向の磁束を遮り、q軸磁束Qを通すように配置される1層目のフラックスバリア層を作る。また、フラックスバリアである1対の2層目磁石スロット242および2層目中央フラックスバリア232は、同様にして、2層目のフラックスバリア層を作る。さらに、フラックスバリアである1対の3層目磁石スロット243および3層目中央フラックスバリア233は、同様にして、3層目のフラックスバリア層を作る。これら1層目のフラックスバリア層、2層目のフラックスバリア層及び3層目のフラックスバリア層によって、d軸インダクタンスとq軸インダクタンスに差が発生し、リラクタンストルクを発生させることができる。
そしてロータコア21の磁極中心であるd軸を中心として内径側にいくにしたがって互いに距離が狭まるように対向して設けられた1対の磁石スロットと、1対の磁石スロットに挿入された1対の磁石と、1対の磁石スロットの間であってd軸上に設けられている中央フラックスバリアが設けられ、Nを2以上の整数としたとき、磁石スロットと磁石と中央フラックスバリアはN層にわたり構成され、
N層からなる磁石スロットおよびN層からなる中央フラックスバリアによりN層からなるフラックスバリア層が形成されるとともに、(N-1)層目中央フラックスバリアとN層目中央フラックスバリアの間の径方向の距離は、(N-1)層目のフラックスバリア層とN層目のフラックスバリア層の距離の中で最も小さくなるように構成される。
又(N-1)層目磁石スロットと(N-1)層目中央フラックスバリアの間に形成されたリブ部のN層目中央フラックスバリア側の端部は、(N-1)層目中央フラックスバリアとN層目中央フラックスバリアの間に形成された狭小部よりも周方向外側に構成される。
更にN層からなる中央フラックスバリアのうちの少なくとも1つの中央フラックスバリアの内径側及び外径側のうちの少なくとも1つの側は、中央フラックスバリアと同層に属する磁石スロットよりも突出して構成される。
又(N-1)層目中央フラックスバリアとN層目中央フラックスバリアの径方向における間のうちの少なくとも1つの間であってd軸上に中間中央フラックスバリアを設ける。
図9は、実施の形態6に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図9において、1層目中央フラックスバリア231は内径側が1層目のフラックスバリア層の内径側より突出して構成されている。2層目中央フラックスバリア232は内径側および外径側が2層目のフラックスバリア層と概ね等しくなるように構成されている。3層目中央フラックスバリア233は外径側が3層目のフラックスバリア層の外径側より突出して構成されているとともに、内径側も3層目のフラックスバリア層の内径側より突出して構成されている。その他の構成は実施の形態5と同様である。
図10は、実施の形態7に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図10において、1層目のフラックスバリア層の外径側に、磁石を有しないフラックスバリア240が配置されている。これによりd軸インダクタンスとq軸のインダクタンスの差を更に大きくすることができるため、リラクタンストルクをより一層向上させることができる。1層目中央フラックスバリア231の内径側は1層目のフラックスバリア層よりも内径側に突出している。また、2層目中央フラックスバリア232の外径側及び内径側は2層目のフラックスバリア層よりも外径側及び内径側に突出している。その他の構成は実施の形態1と同様である。
ステータと、前記ステータの内周に配置されたロータを有する回転電機であって、
前記ロータはシャフトに固定されたロータコアを有し、前記ロータコアの磁極中心であるd軸を中心として内径側にいくにしたがって互いに距離が狭まるように対向して設けられた1対の磁石スロットと、1対の前記磁石スロットに挿入された1対の磁石と、1対の前記磁石スロットの間であってd軸上に設けられている中央フラックスバリアが設けられ、Nを2以上の整数としたとき、前記磁石スロットと前記磁石と前記中央フラックスバリアはN層にわたり構成され、
N層からなる前記磁石スロットおよびN層からなる前記中央フラックスバリアによりN層からなるフラックスバリア層が形成されるとともに、(N-1)層目中央フラックスバリアとN層目中央フラックスバリアの間の径方向の距離は、(N-1)層目のフラックスバリア層とN層目のフラックスバリア層の距離の中で最も小さい回転電機。
(付記2)
(N-1)層目磁石スロットと前記(N-1)層目中央フラックスバリアの間に形成されたリブ部の前記N層目中央フラックスバリア側の端部は、前記(N-1)層目中央フラックスバリアと前記N層目中央フラックスバリアの間に形成された狭小部よりも周方向外側に構成されている付記1に記載の回転電機。
(付記3)
N層からなる前記中央フラックスバリアのうちの少なくとも1つの中央フラックスバリアの内径側及び外径側のうちの少なくとも1つの側は、前記中央フラックスバリアと同層に属する磁石スロットよりも突出して構成される付記1又は付記2に記載の回転電機。
(付記4)
(N-1)層目中央フラックスバリアとN層目中央フラックスバリアの径方向における間のうちの少なくとも1つの間であってd軸上に中間中央フラックスバリアを設けた付記1又は付記2に記載の回転電機。
(付記5)
1層目中央フラックスバリアと1層目磁石スロットは一体に構成されている付記1から付記4のいずれか1項に記載の回転電機。
(付記6)
1層目のフラックスバリア層の外径側に、磁石を有しないフラックスバリアを設けた付記1から付記5のいずれか1項に記載の回転電機。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書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。
221 1層目磁石、222 2層目磁石、230 中間中央フラックスバリア、
231 1層目中央フラックスバリア、232 2層目中央フラックスバリア、
240 フラックスバリア、241 1層目磁石スロット、
242 2層目磁石スロット。
Claims (6)
- ステータと、前記ステータの内周に配置されたロータを有する回転電機であって、
前記ロータはシャフトに固定されたロータコアを有し、前記ロータコアの磁極中心であるd軸を中心として内径側にいくにしたがって互いに距離が狭まるように対向して設けられた1対の磁石スロットと、1対の前記磁石スロットに挿入された1対の磁石と、1対の前記磁石スロットの間であってd軸上に設けられている中央フラックスバリアが設けられ、Nを2以上の整数としたとき、前記磁石スロットと前記磁石と前記中央フラックスバリアはN層にわたり構成され、
N層からなる前記磁石スロットおよびN層からなる前記中央フラックスバリアによりN層からなるフラックスバリア層が形成されるとともに、(N-1)層目中央フラックスバリアとN層目中央フラックスバリアの間の径方向の距離は、(N-1)層目のフラックスバリア層とN層目のフラックスバリア層の距離の中で最も小さい回転電機。 - (N-1)層目磁石スロットと前記(N-1)層目中央フラックスバリアの間に形成されたリブ部の前記N層目中央フラックスバリア側の端部は、前記(N-1)層目中央フラックスバリアと前記N層目中央フラックスバリアの間に形成された狭小部よりも周方向外側に構成されている請求項1に記載の回転電機。
- N層からなる前記中央フラックスバリアのうちの少なくとも1つの中央フラックスバリアの内径側及び外径側のうちの少なくとも1つの側は、前記中央フラックスバリアと同層に属する磁石スロットよりも突出して構成される請求項1又は請求項2に記載の回転電機。
- (N-1)層目中央フラックスバリアとN層目中央フラックスバリアの径方向における間のうちの少なくとも1つの間であってd軸上に中間中央フラックスバリアを設けた請求項1又は請求項2に記載の回転電機。
- 1層目中央フラックスバリアと1層目磁石スロットは一体に構成されている請求項1に記載の回転電機。
- 1層目のフラックスバリア層の外径側に、磁石を有しないフラックスバリアを設けた請求項1又は請求項2に記載の回転電機。
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