JPH06113512A - 多相交流回転電機 - Google Patents

多相交流回転電機

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JPH06113512A
JPH06113512A JP26108192A JP26108192A JPH06113512A JP H06113512 A JPH06113512 A JP H06113512A JP 26108192 A JP26108192 A JP 26108192A JP 26108192 A JP26108192 A JP 26108192A JP H06113512 A JPH06113512 A JP H06113512A
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JP
Japan
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stator
core
winding
phase
magnetic flux
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JP26108192A
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English (en)
Inventor
Fumio Tajima
文男 田島
Hiroyuki Kanazawa
宏至 金澤
Kazuo Tawara
和雄 田原
Motoya Ito
元哉 伊藤
Suetaro Shibukawa
末太郎 渋川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】小形軽量,高効率,生産性の高い多相交流回転
電機を提供する。 【構成】固定子巻線の電流位相が互いに異なる位置に該
当する鉄心歯部の周方向の配列の周期の整数倍の周期で
前記固定子鉄心に複数の突起部,凹部,穴部等位置決め
部を設ける。固定子鉄心の鉄心歯部のうち、隣合う巻線
溝に収納されている固定子巻線の電流位相が互いに異な
る位置に該当する鉄心歯部の鉄心側内面に突起部もしく
は凹部を設置する。 【効果】鉄心の周方向の位置を一定にすることで、磁束
整列の効果を大にできる。さらに、大きな加工精度が許
容でき、各巻線を共通の形状とすることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多相交流回転電機に係
り、特に電気自動車の駆動電動機に最適な多相交流回転
電機に関する。
【0002】
【従来の技術】多相交流回転電機は誘導電動機を代表と
して産業用を主に多くの分野で使用されつつある。特に
誘導電動機は構造が簡単で、堅牢のため、多くの分野で
使用されかつ、電気自動車用の駆動電動機としても広く
検討されている。誘導電動機は上記の利点をもつ反面ギ
ャップが小さいために特にインバータ等によって運転さ
れる場合に漂遊損が大きいこと、あるいは騒音が大きい
ことなどの欠点を有している。
【0003】この欠点を少なくする一つの手段として、
例えば、特公昭60−56058 号公報,特公昭58−45268 号
公報等が知られている。
【0004】前記特公昭60−56058 号公報には、隣合う
巻線溝に収納されている固定子巻線の電流位相が互いに
異なる位置に該当する鉄心歯部では、隣合う巻線溝に収
納されている固定子巻線の電流位相が互いに同じ位置に
該当する鉄心歯部の磁束量よりも大きいことに着目し、
回転子との空隙長を変えることによって磁束密度を均一
にすることが開示されている。
【0005】また、特公昭58−45268 号公報には、開放
型スロットを使って上記と同様に、隣合う巻線溝に収納
されている固定子巻線の電流位相が互いに異なる位置に
該当する鉄心歯部の周方向幅を、隣合う巻線溝に収納さ
れている固定子巻線の電流位相が互いに同じ位置に該当
する鉄心歯部のそれよりも小さくすることが開示されて
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前者の従来例におい
て、空隙長を変える方式ではその変化させる値が約10
%であるため、一般に空隙長が0.3mm とするとその1
0%、つまり30ミクロンの機械的な精度が必要とな
る。
【0007】また、後者の従来技術では、周方向の位置
によって鉄心歯部の内径寸法がわずかに異なるためにラ
ンダムに積層しては特性が改良出来なくなる点、鉄心歯
部の幅を変える方式では、巻線の形状を変える必要が有
り、生産性を落す欠点があった。
【0008】本発明の目的は小形軽量,高効率で生産性
の高い多相交流回転電機を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、固定子巻線の
電流位相が互いに異なる位置に該当する鉄心歯部の周方
向の配列の周期の整数倍の周期で前記固定子鉄心に複数
の突起部,凹部,穴部等の位置決め手段を設けることに
よって達成される。
【0010】また、前記固定子鉄心の鉄心歯部のうち、
隣合う巻線溝に収納されている固定子巻線の電流位相が
互いに異なる位置に該当する鉄心歯部の鉄心側内面に突
起部もしくは凹部を設置することによって達成される。
【0011】さらには、前記固定子鉄心の鉄心歯部のう
ち、隣合う巻線溝に収納されている固定子巻線の電流位
相が互いに異なる位置に該当する鉄心歯部の空隙側の周
方向幅を他の鉄心歯部を流通する磁束量とほぼ等しくな
るように設定せしめることによって達成される。
【0012】
【作用】位置決め手段は、周方向の位置を固定し、固定
子巻線の電流位相が互いに異なる位置に該当する鉄心歯
部の位置を常に一定の位置にする。また、鉄心側内面に
設置された突起部もしくは凹部は鉄心のギャップ側内周
面の周方向幅を制御し、加工精度を大きく許容する。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0014】図1は本発明にかかわる多相交流回転電機
の固定子構造を、図2に本発明の多相交流回転電機の断
面構造図を示す。
【0015】図2において、固定子1はハウジング3
と、このハウジングの内周面に固定され、積層構造の固
定子鉄心4と、この固定子鉄心4に巻き回された多相の
固定子巻線5とからなる。回転子2はスロット部に収納
された籠型の導体8と、かつ軸方向のエンド部に配置さ
れ籠型導体と電気的に接続されたエンドリング部の導体
9と、かつ回転子2の磁気回路を構成する回転子鉄心7
をもつ。また、シャフト6は上記回転子2を、ベアリン
グ11,エンドブラケット10によって固定子1に回転
自在に保持する構成となっている。
【0016】図1において、固定子鉄心4はヨーク部4
a,鉄心歯部4bからなり、鉄心歯部4b間には固定子
巻線5を収納する巻線溝4cが設けられる。ここでは、
特に誘導電動機で、かつ、2極構造であって、24の巻
線溝を有する3相の電動機の例を示してある。従って、
毎極毎相当たりの巻線溝数は4となり、図で示すように
U相,V相,W相の固定子巻線5がそれぞれ配置され
る。
【0017】上記で、一つの固定子巻線5の巻線幅は図
1から分かるように巻線溝数で11間隔であり、1巻線
溝分磁極ピッチより短い例で示した。ここで、巻線はそ
れぞれU+とU−間で一つのコイルを形成し、U+の4
個のコイルは直列に接続して1相を形成する。また、そ
れぞれ接続されたU相,V相,W相は星型結線し、その
端子には三相の正弦波電圧が印加される。
【0018】この場合、固定子鉄心5の内径を周方向の
位置によって変えることによって図3で示すように磁束
密度が均一になる。つまり、隣合う巻線溝4cに収納さ
れている固定子巻線の電流位相が(U+,U+)と(U
+,V−)のように異なる位置に該当する鉄心歯部4b
(図では鉄心歯部4c1)のギャップ長を大きくし、内
径寸法を大きくする。
【0019】一方隣合う巻線溝4cに収納されている固
定子巻線の電流位相が(U+,U+)と(U+,U+)の
ように同相の位置に該当する鉄心歯部4b(図では鉄心
歯部4c2)のギャップ長を大きく設定する。つまり、
鉄心歯部の半径長さをL1とL2の様に異ならせる。以
上の構成とすることによって、鉄損の増加,騒音,漂遊
負荷損の増加を押さえることができる。
【0020】上記のように固定子鉄心5は、図1,図3
で示すように、固定子巻線の電流位相の変化の周期は鉄
心歯部の数が4個毎である。従って、4dの凹部形状の
位置決め部の周期を鉄心歯部の数が4個毎の整数倍毎に
設け、これを基準に積層することによって位置決めでき
る。一般には、固定子巻線の電流位相の変化の周期を鉄
心歯部の数Nsとして表わし、突起部,凹部,穴部等の
位置決め部の周期を鉄心歯部の数がNpとして表わす
と、その関係は次式となる。
【0021】 Np=k・Ns (1) ここで、kは正の整数とする。図1,図3で示した例で
はk=1であるが、正の整数であれば良い。
【0022】以上の構造によって磁束整列型の特性を充
分に発揮することができ、鉄損の増加,騒音,漂遊負荷
損の増加を押さえることができる。
【0023】図4は他の第1の実施例を示す。図1,図
3において、位置決め部として、固定子鉄心4の外周に
凹部4dを設ける構成としたが、突起部でも良く、穴部
でも良く、ここでは、穴部を用いた例を示す。特に電気
自動車用駆動電動機として使用する場合には、小形軽量
であることが要求されることから液体冷却が適してい
る。この場合には、図示のように固定子鉄心4の中に冷
却媒体を導く穴部4eを設け、この穴部の周方向の周期
を(1)式で表わした関係とすることによって本発明の
効果を発揮することができる。なお、図4では、冷却媒
体の導入部を外周に設ける構成としたが、固定子鉄心4
の鉄心部4aの部分に設けても当然同じ効果を得ること
ができる。
【0024】図5は他の第2の実施例を示す。
【0025】図1,図3においては鉄心歯部4bの長さ
をL1,L2とし、空隙長を変えることによって、空隙
における磁束密度を均一にする例について示したが、こ
こでは、鉄心歯部の周方向幅を図示のように隣合う巻線
溝4cに収納されている固定子巻線の電流位相が異なる
位置に該当する鉄心歯部4bで小さく、隣合う巻線溝4
cに収納されている固定子巻線の電流位相が同じとなる
位置に該当する鉄心歯部4bで大きくなるように設定す
る。このように設定することによって、図1,図3と同
じく磁束整列型の効果が期待できると共に、鉄心歯部4
bの周方向幅は空隙長と比較して大きいために大きな寸
法公差を確保でき、加工しやすくなる。また、固定子巻
線5部の鉄心歯部4bの幅は全て同じであるためにこの
鉄心歯部4bの磁束密度は均一にすることができる。
【0026】図6は他の第3乃至第5の実施例を示す。
【0027】図6(a)は、隣合う巻線溝4cに収納さ
れている固定子巻線の電流位相が異なる位置に該当する
鉄心歯部4bの空隙側に凹部を設けることによって達成
したものである。
【0028】図6(b)は、逆に隣合う巻線溝4cに収
納されている固定子巻線の電流位相が同じである位置に
該当する鉄心歯部4bの空隙側に凸部を設けることによ
って達成したものである。
【0029】図6(c)は、隣合う巻線溝4cに収納さ
れている固定子巻線の電流位相が異なる位置に該当する
鉄心歯部4bの空隙側の表面の幅を短くした例を示し
た。いずれも上記の理論によって、磁束整列型の効果を
発揮させると共に、大きな寸法公差を確保でき、加工し
やすくなる長所をもっている。
【0030】以上、回転電機について述べたが、この原
理はリニア型の電動機にも適用可能である。この場合に
は、直線移動子と空隙を介して配置され、その空隙側の
面に複数個の巻線溝を有し、かつこの隣合う巻線溝の間
に磁束の通路となる鉄心歯部をゆうする固定子鉄心と該
固定子鉄心の巻線溝内に収納された固定子巻線とを備
え、かつ、前記固定子巻線に多相の交流電流が通電され
る構成の直線移動電動機であって、前記固定子鉄心の鉄
心歯部のうち、隣合う巻線溝に収納されている固定子巻
線の電流位相が互いに異なる位置に該当する鉄心歯部の
空隙側の側面に突起部もしくは凹部の設置した、あるい
は鉄心歯部の周方向幅を他と変化せしめた形状、あるい
は鉄心歯部の内面の空隙長を変える構成の固定子を有す
る直線移動電動機において、固定子巻線の電流位相が互
いに異なる位置に該当する鉄心歯部の周方向の配列の周
期の整数倍の周期で前記固定子鉄心に複数の突起部,凹
部,穴部等の位置決め部を設けることによって同じ効果
を期待できる。
【0031】また、固定子鉄心の鉄心歯部のうち、隣合
う巻線溝に収納されている固定子巻線の電流位相が互い
に異なる位置に該当する鉄心歯部の鉄心側内面に突起部
もしくは凹部を設置するこうせいとする、あるいは、固
定子鉄心の鉄心歯部のうち、隣合う巻線溝に収納されて
いる固定子巻線の電流位相が互いに異なる位置に該当す
る鉄心歯部の空隙側の周方向幅を他の鉄心歯部を流通す
る磁束量とほぼ等しくなるように設定せしめることによ
って同じ効果が期待できる。
【0032】
【発明の効果】以上の構成によれば、位置決め手段を設
けることによって、周方向の位置が固定され、固定子巻
線の電流位相が互いに異なる位置に該当する鉄心歯部の
位置が常に一定の位置にすることが出来る。さらに、固
定子巻線の電流位相が互いに異なる位置に該当する鉄心
歯部の鉄心側内面に突起部もしくは凹部を設置すること
によって、あるいは鉄心のギャップ側内周面の周方向幅
を制御することによって、同じ10%程度の加工でも寸
法が大きいために大きな加工精度が許容できる。また、
各巻線を共通の形状とすることが出来、生産性を高める
ことができる。以上により、磁気回路が未飽和の場合に
も上記の利点を発揮することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多相交流回転電機の固定子鉄心の正面
図。
【図2】本発明の多相交流回転電機の半縦断面図。
【図3】本発明の多相交流回転電機の固定子鉄心の展開
図及び磁束分布図。
【図4】本発明の他の第1の実施例を示す固定子鉄心の
正面図。
【図5】本発明の他の第2の実施例を示す固定子鉄心の
展開図。
【図6】本発明の他の第3乃至第5の実施例を示す固定
子鉄心の展開図。
【符号の説明】
1…固定子、2…回転子、3…ハウジング、4…固定子
鉄心、5…固定子巻線、6…シャフト、7…回転子鉄
心、8…籠型導体、9…エンドリング部、10…エンド
ブラケット、11…ベアリング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 元哉 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 渋川 末太郎 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転子と空隙を介して配置され、その空隙
    側の面に複数個の巻線溝を有し、かつこの隣合う巻線溝
    の間に磁束の通路となる鉄心歯部を有する固定子鉄心
    と、該固定子鉄心の巻線溝内に収納された固定子巻線と
    を備え、かつ、前記固定子巻線に多相の交流電流が通電
    される多相交流回転電機であって、前記固定子巻線の電
    流位相が互いに異なる位置に該当する鉄心歯部の周方向
    の配列の周期の整数倍の周期で前記固定子鉄心の先端部
    に複数の突起部,凹部,穴部等の位置決め手段を設けた
    ことを特徴とする交流回転電機。
  2. 【請求項2】請求項1の記載において、前記位置決め手
    段は、穴であって、かつその中に冷却媒体を導く構成と
    したことを特徴とする多相交流回転電機。
  3. 【請求項3】回転子と空隙を介して配置され、その空隙
    側の面に複数個の巻線溝を有し、かつこの隣合う巻線溝
    の間に磁束の通路となる鉄心歯部を有する固定子鉄心と
    該固定子鉄心の巻線溝内に収納された固定子巻線とを備
    え、前記固定子各鉄心の歯部の磁束通路断面積が各々同
    一に形成され、かつ、前記固定子巻線に多相の交流電流
    が通電される多相交流回転電機において、前記固定子鉄
    心の鉄心歯部のうち、隣合う巻線溝に収納されている固
    定子巻線の電流位相が互いに異なる位置に該当する鉄心
    歯部の鉄心側内面に突起部もしくは凹部を設置したこと
    を特徴とする多相交流回転電機。
  4. 【請求項4】回転子と空隙を介して配置され、その空隙
    側の面に複数個の巻線溝を有し、かつこの隣合う巻線溝
    の間に磁束の通路となり、かつその周方向幅が空隙面に
    近い方が大きい形状となる鉄心歯部をもつ固定子鉄心と
    該固定子鉄心の巻線溝内に収納された固定子巻線とを備
    え、前記固定子各鉄心の歯部の磁束通路断面積が各々同
    一に形成され、かつ、前記固定子巻線に多相の交流電流
    が通電される多相交流回転電機において、前記固定子鉄
    心の鉄心歯部のうち、隣合う巻線溝に収納されている固
    定子巻線の電流位相が互いに異なる位置に該当する鉄心
    歯部の空隙側の周方向幅を他の鉄心歯部を流通する磁束
    量とほぼ等しくなるように設定せしめたことを特徴とす
    る多相交流回転電機。
JP26108192A 1992-09-30 1992-09-30 多相交流回転電機 Pending JPH06113512A (ja)

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