JPH08191551A - 電気機械用ステータおよびステータ用積層体 - Google Patents
電気機械用ステータおよびステータ用積層体Info
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- JPH08191551A JPH08191551A JP7257252A JP25725295A JPH08191551A JP H08191551 A JPH08191551 A JP H08191551A JP 7257252 A JP7257252 A JP 7257252A JP 25725295 A JP25725295 A JP 25725295A JP H08191551 A JPH08191551 A JP H08191551A
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Abstract
を生じさせる振動の発生傾向を減少させる。 【解決手段】 電気機械、特に、切り替え式リラクタン
ス機械用のステータは、例えば正方形のような非円形の
外側輪郭と、等角度間隔で離れた一組のステータ極を持
ち、ステータ極は外側リングの振動の波腹と一致する極
を避けるようにリングの半径方向に最も厚い部分と最も
薄い部分の中間に角度的に配置されている。特定の実施
例では、外側輪郭は正方形であり、ステータ極は一対の
対向する辺に直角に正方形の中心から引かれた対称線か
ら角度的にずれている。
Description
ステータに関する。本発明は、特に、切り替え式リラク
タンス(SR)機械に適用できるが、それに限定される
ものではない。
として運転できるように構成されている。種々の形式の
そのような機械は、一般には、電気シート鋼から作られ
かつ外側積層体輪郭(この積層体輪郭はまたステータの
軸線に垂直な外側輪郭を構成する)を持つステータ積層
体を有する。外側積層体輪郭は、製造及び/又は組み立
てを容易にするために含まれる小さな溝や切り欠きを除
いては、本質的には円形である。半径方向内側の輪郭は
ステータ内で回転するロータと相互作用するステータの
歯を形成している。これらの円形積層体は軸線方向に延
びるステータを形成するように互いに積み重ねられて、
フレームに取付けられる。
知られている。これらはいわゆる「フレームレス」構造
でよく用いられ、その構造では、ステータの支持鉄の比
較的厚いコーナー(隅部)はボルトまたは他の締め付け
具を保持して積層体を一緒に保持するのに用いられる。
うなある形式の電気機械では、比較的少ない数の歯が用
いられ、通常ステータ極(磁極)と言われる。一般に
は、各ステータ極は、機械の相を構成するように1つの
グループまたは複数のグループで接続されたある数のう
ちの1つであるコイルによって影響される。相を構成す
るための極の数と1つのグループ内のコイルの数に対す
る選択は機械設計のパラメータのうちの2つのパラメー
タである。例えば、4つのステータ極を持つSR機械
は、図1に示すように、各相が2つのコイルをもつよう
な2つの相を構成するように接続でき、または12のス
テータ極を持つSR機械は、図2に示すように、各相が
4つのコイルを持つような3相を構成するように接続で
きる。
周期的な力を加えることによって励磁されて機械的な共
振にいたることがある。共振振動の振幅は、励磁力の振
動数(周波数)と振幅並びに加えられる位置ばかりでな
く、構造体の材料および均整に依存する。
常ある範囲の振動数が共振点に現れる明確な共振パター
ンを有する。特定の振動数における振動が振動の振幅零
を生じさせる本体上の箇所は節として知られている。振
幅が最大である箇所は波腹として知られている。
果を最少にするために本体の形状を不規則することは知
られているが、電気機械の共通の構造の積層体に関し
て、このことを行うことはほとんどなかった。
(所望のトルク発生力に加えて)機械の中心に向かって
付勢されたステータ極を引っ張るように作用する力が発
生する。これはステータ極の端面が存在する仮想円を歪
ませる効果を有する。相の連続的な付勢によって(どの
ようなシーケンスが特定の動作モードに望ましいか否か
にかかわらず)、周期的な半径方向の力が積層体構造に
加えられる。これは積層体を周期的に歪ませる効果を有
し、このようにして生じた振動は音響的ノイズを発生さ
せる原因である。
る振動の発生傾向を減少させるようなステータ輪郭およ
びステータ用の積層体の形状を提供することにある。
能な電気機械用ステータにおいて、ステータは、外側リ
ングを形成する本体と、外側リングから半径方向内方に
突出しかつ軸線のまわりにロータ空間を部分的に形成す
る複数のステータ極とを有し、外側リングは前記軸線に
垂直な非円形外側輪郭を有し、極のうちの少なくともい
くつかは前記軸線に対して角度的に配置されて外側リン
グの半径方向に最も厚い部分と最も薄い部分の間に位置
して極がステータの外側リングの振動の波腹と一致する
のを回避することを特徴とするステータが提供される。
在し、一方最も大きな振幅および広い振動数の範囲を持
つ振動が発生する箇所の波腹はリングの最も薄い部分付
近にある。極を波腹から離して配置することによって、
音響ノイズを発生し易い力が減少される。
を持ち、ステータ極の1つが対称線から角度的にずらさ
れていることである。ずらし量は、望ましくは、ステー
タ極の角度ピッチの約4分の1である。好ましくは、ス
テータ極がずらされている対称線は前記軸線に対してリ
ングの半径方向に最も薄い部分と一致することである。
ような単純な形状に適用できるが、他の任意の数のステ
ータ極および相に関連する。例えば、外側輪郭は正方形
または六角形であってもよい。六角形外側輪郭は3相、
6極の機械で使用され、正方形輪郭は2相、4極の機械
に使用されてもよい。一般に、規則的な偶数の辺があ
る、4nの辺の形状(nは整数)が都合良くn相または
2n極の機械に使用できる。しかしながら、多角形の外
側輪郭に対する辺が多くなるにしたがって、形状は一層
円に近づくことになる。本発明は辺を規則的に配列した
ものに限定されるものではない。
た極に関連した巻線を持つ切り替え式リラクタンス機械
用のものであってもよい。ステータ巻線は、反対極性の
ステータ極がリングの半径方向の最も薄い部分の両側に
配置されるように、構成されてもよい。このことは4ま
たは8のステータ極の場合に利点がある。特に、この利
点は2相機械で実現される。
作られる。本発明は、外側輪郭を与えかつ前述のように
構成されるようなステータ極を形成する積層体に対して
適用を拡張できる。
ステータを持つ電気機械、例えば、切り替え式リラクタ
ンス機械にも適用を拡張できる。
は、リングおよびステータ極のそれぞれの対称性を不規
則にして、共振における振動の振幅を減少させることで
ある。
モータのいずれとしても運転できるように構成された切
り替え式リラクタンス機械は、ステータ10とロータ1
2から成る。ステータ10は、電気シート鋼の複数の積
層体から成る。ロータ12の回転軸に垂直な面内におけ
る断面輪郭は4つの等間隔に離れたステータ極(磁極)
14を含み、ステータ極は半径方向外方の支持鉄リング
16から半径方向内方に突出している。ステータの外側
輪郭は正方形であり、極14の半径方向の内端面18が
位置する仮想円の軸線17と一致する中心を持つ。ステ
ータ極14の基部はロータの回転軸とやはり一致する中
心を持つ円20を形成する支持鉄リング16のセクショ
ン(部分)によってつながれている。
2を形成しており、ロータ極はステータ極の面の軸線1
7を中心として回転する。長方形の外部形状を持つの
で、支持鉄(back iron )リング16には極14が突出
する円20に対して比較的厚い部分と薄い部分がある。
極がステータの外側輪郭に対して対称に配列されると
(図1に示すように)、ステータ極を吸引する楕円変形
力の位置は、もし構造体が楕円変形力に応答して振動す
るならば波腹が生じるであろう位置と一致する。先行技
術の装置では、構造体は、比較的小さい楕円変形力が存
在しても振動振幅が顕著になる実質的な共振に比較的容
易に達する。
極ピッチθの角度の4分の1だけ対称位置からずれてい
る。このため、励磁力の位置はステータ輪郭に対して非
対称であり、即ち、ステータ極の角度位置は、ステータ
の支持鉄の最も厚い箇所と最も薄い箇所の中間の箇所に
ずれており、低次高調波全ての波腹が避けられる。この
ため、ほぼ一定の励磁力の大きさに対して、共振におけ
る振動振幅が減少され、このことにより発生される音響
ノイズの大きさを制限できる。
き、任意の数の相で本発明を用いることが可能であり、
各相の数は支持鉄の隣接する厚い部分と薄い部分の間の
ステータ極に対して最適な角度位置を持つ。
ステータ24を示す。ステータ極26は支持鉄の最も薄
い部分から角度的にθ/4だけずれており、それは中心
17を通る対称線に対応している。
が4辺より多くの辺を持つ場合、支持鉄の最も薄い部分
からθ/4ずれた位置に各ステータ極を位置決めして本
発明を用いてもよい。例えば、6角形輪郭のステータを
持つ3相機械では、各ステータ極の位置は、支持鉄の比
較的薄い部分と比較的厚い部分の間に、例えば、θ/4
だけずらせて配置される。
郭と共に用いられるとき、例えば、4つまたは8つの極
を持ちほぼ正方形の外側輪郭を持つ2相機械が用いられ
るとき、本発明の他の利点が得られる。図3、図4にお
いて、ステータの支持鉄のセクションは、効率的に、他
の部分より狭められている。機械の1つの相が励磁され
るとき、これによって他のセクションよりもこれらのセ
クションにより高い磁束密度が生じる。このことは通常
は設計の制限的面と考えられる。しかし、特定の極性に
なるように相巻線を電源に接続することによってこの欠
点を減少させることができる。
ず)はN極を発生するように電源に接続され、極14B
に巻かれたコイルはS極を発生させる。次に、極14C
と極14Dに関しては選択できる。極14CはN極を発
生するように接続され、そのとき、極14DはS極とな
り、このため、同一極性が支持鉄の狭い部分の両側にく
る。逆に、極14CがS極を発生するように接続され、
極14DがN極となり、このため、反対極性が狭いセク
ションの両側にくる。もし機械が後者の仕方で接続さ
れ、磁束が両方の相に同時に存在する励磁パターンで作
動されると、狭いセクションに低い磁束密度を持つ磁束
波形が発生される。このことによってより低い励磁条件
が導き出され、もし前者の仕方で接続された場合の鉄損
より低い鉄損が導き出される。
てきた。当業者は本発明から逸脱することなく多数の変
形がなされることを認めることができる。したがって、
実施例の前述の記載は例示的であり、制限を意図したも
のではない。本発明は特許請求の範囲によってのみ制限
されうるものである。
電気機械用ステータにおいて、音響的ノイズを生じさせ
る振動の発生傾向を減少させるようなステータ輪郭およ
びステータ用の積層体の形状を得ることができ、共振に
おける振動の振幅を減少させることができる。
先行技術のステータの断面図である。
先行技術のステータの断面図であり、図では1相の巻線
だけを示す。
断面図である。
である。
Claims (18)
- 【請求項1】 回転可能な電気機械用ステータにおい
て、ステータは、外側リングを形成する本体と、外側リ
ングから半径方向内方に突出しかつ軸線のまわりにロー
タ空間を部分的に形成する複数のステータ極とを有し、
外側リングは前記軸線に垂直な非円形外側輪郭を有し、
極のうちの少なくともいくつかは前記軸線に対して角度
的に配置されて外側リングの半径方向に最も厚い部分と
最も薄い部分の間に位置して極がステータの外側リング
の振動の波腹と一致するのを回避することを特徴とする
ステータ。 - 【請求項2】 請求項1記載のステータにおいて、外側
輪郭は前記軸線を通る対称線を有し、ステータ極の少な
くとも1つは対称線から角度的にずれていることを特徴
とするステータ。 - 【請求項3】 請求項2記載のステータにおいて、極が
ずらされている対称線は前記軸線に対して外側リングの
半径方向に最も薄い部分と一致することを特徴とするス
テータ。 - 【請求項4】 請求項1記載のステータにおいて、外側
輪郭が正方形であることを特徴とするステータ。 - 【請求項5】 請求項4記載のステータにおいて、4つ
の極を含むことを特徴とするステータ。 - 【請求項6】 請求項1、2または3記載のステータに
おいて、外側輪郭が六角形であることを特徴とするステ
ータ。 - 【請求項7】 請求項6記載のステータのおいて、6つ
の極を含むことを特徴とするステータ。 - 【請求項8】 請求項1、2または3記載のステータに
おいて、外側輪郭は極と同一の数の辺を有することを特
徴とするステータ。 - 【請求項9】 ロータおよびステータを有する電気機械
において、ステータは、外側リングを形成する本体と、
外側リングから半径方向内方に突出しかつ軸線のまわり
にロータ空間を部分的に形成する複数のステータ極とを
有し、外側リングは前記軸線に垂直な非円形外側輪郭を
有し、極のうちの少なくともいくつかは前記軸線に対し
て角度的に配置されて外側リングの半径方向に最も厚い
部分と最も薄い部分の間に位置して極がステータの外側
リングの振動の波腹と一致するのを回避することを特徴
とする電気機械。 - 【請求項10】 請求項9記載の電気機械において、外
側輪郭は前記軸線を通る対称線を有し、ステータ極の少
なくとも1つは対称線から角度的にずれていることを特
徴とする電気機械。 - 【請求項11】 請求項10記載の電気機械において、
極がずらされている対称線は前記軸線に対して外側リン
グの半径方向に最も薄い部分と一致することを特徴とす
る電気機械。 - 【請求項12】 請求項9記載の電気機械において、n
相を形成する相巻線を有し、外側輪郭は2n辺および2
n極(nは整数)を有することを特徴とする電気機械。 - 【請求項13】 請求項9、10、11または12に記
載の電気機械において、相巻線を有し、機械はリラクタ
ンス機械として運転できるように構成され配列されてい
ることを特徴とする電気機械。 - 【請求項14】 請求項13記載の電気機械において、
反対極性のステータ極が外側リングの最も薄い部分の両
側に配置されていることを特徴とする電気機械。 - 【請求項15】 回転可能な電気機械用のステータに用
いる積層体において、積層体は外側リングを形成する強
磁性本体と、外側リングから半径方向内方に突出しかつ
軸線のまわりにロータ空間を部分的に形成する複数のス
テータ極とを有し、外側リングは前記軸線に垂直な非円
形外側輪郭を有し、極のうちの少なくともいくつかは前
記軸線に対して角度的に配置されて外側リングの半径方
向に最も厚い部分と最も薄い部分の間に位置して極がス
テータの外側リングの振動の波腹と一致するのを回避す
ることを特徴とする積層体。 - 【請求項16】 請求項15記載の積層体において、外
側輪郭は前記軸線を通る対称線を有し、ステータ極の少
なくとも1つは対称線から角度的にずれていることを特
徴とする積層体。 - 【請求項17】 請求項16記載の積層体において、極
がずらされている対称線は前記軸線に対して外側リング
の半径方向に最も薄い部分と一致することを特徴とする
積層体。 - 【請求項18】 請求項15、16または17記載の積
層体において、外側輪郭はn辺およびn極(nは整数)
を有することを特徴とする積層体。
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