JPWO2010140208A1 - Rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
回転電機は、周面に複数のロータティース(112)が形成された環状のロータコア(111)と、ロータティース(112)に装着されたロータコイル(113)とを含み、回転可能に設けられたロータ(110)と、ロータと対向するように配置されたステータ(130)とを備え、ロータコア(111)の最外径(R1)とロータコイルの最外径(R2)との差が、ロータコアの最外径(R1)の0%以上4%以下とされる。The rotating electrical machine includes an annular rotor core (111) having a plurality of rotor teeth (112) formed on a peripheral surface, and a rotor coil (113) attached to the rotor teeth (112), and is provided rotatably. A rotor (110) and a stator (130) disposed so as to face the rotor, and the difference between the outermost diameter (R1) of the rotor core (111) and the outermost diameter (R2) of the rotor coil is The outermost diameter (R1) is 0% or more and 4% or less.
Description
本発明は、回転電機に関し、特に、出力の向上が図られた回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly, to a rotating electrical machine with improved output.
従来から各種の回転電機が提案されている。たとえば、特開2007−185082号公報(特許文献1)に記載された界磁巻線型同期機は、ロータコイルが設けられたロータと、ステータコイルが設けられたステータとを備えている。そして、ロータコイルに整流回路が設けられており、交流電流を整流することで、ロータコイルに所望方向の界磁束電流を形成している。 Conventionally, various rotating electrical machines have been proposed. For example, a field winding type synchronous machine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-185082 (Patent Document 1) includes a rotor provided with a rotor coil and a stator provided with a stator coil. A rectifier circuit is provided in the rotor coil, and a field flux current in a desired direction is formed in the rotor coil by rectifying the alternating current.
さらに、特開2008−086161号公報(特許文献2)に記載された回転電機は、ステータとロータとを備え、ステータには、ステータコイルが設けられており、ロータには、ロータコイルが設けられている。そして、ステータコイルには、同期電流にロータ励磁用電流を重畳させた電機子電流が供給されている。 Furthermore, the rotating electrical machine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-086161 (Patent Document 2) includes a stator and a rotor, the stator is provided with a stator coil, and the rotor is provided with a rotor coil. ing. The stator coil is supplied with an armature current obtained by superimposing a rotor exciting current on a synchronous current.
上記のような回転電機においては、ステータからの空間高調波を利用してロータコイルの誘起電圧を発生させている。そして、ロータコイルの端面とステータとの間の距離が広がると、ロータコイルに十分な誘電電圧を発生させることができなくなる。 In the rotating electric machine as described above, an induced voltage of the rotor coil is generated using spatial harmonics from the stator. When the distance between the end face of the rotor coil and the stator is increased, a sufficient dielectric voltage cannot be generated in the rotor coil.
しかし、上記従来の回転電機においては、ロータコイルとステータとの間の距離については何等記載も示唆もされていない。 However, in the conventional rotating electric machine, there is no description or suggestion about the distance between the rotor coil and the stator.
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、十分な誘起電圧を得ることができる回転電機を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a rotating electrical machine capable of obtaining a sufficient induced voltage.
本発明に係る回転電機は、周面に複数のロータティースが形成された環状のロータコアと、ロータティースに装着されたロータコイルとを含み、回転可能に設けられたロータと、ロータと対向するように配置されたステータとを備える。そして、上記ロータコアの最外径とロータコイルの最外径との差が、ロータコアの最外径の0%以上4%以下とされる。 A rotating electrical machine according to the present invention includes an annular rotor core having a plurality of rotor teeth formed on a peripheral surface thereof, a rotor coil mounted on the rotor teeth, and a rotor provided rotatably and opposed to the rotor. And a stator disposed on the surface. The difference between the outermost diameter of the rotor core and the outermost diameter of the rotor coil is 0% or more and 4% or less of the outermost diameter of the rotor core.
好ましくは、上記ロータコイルをロータコアに固定する固定部材をさらに備え、固定部材は、非磁性材料から形成される。 Preferably, a fixing member for fixing the rotor coil to the rotor core is further provided, and the fixing member is made of a nonmagnetic material.
好ましくは、上記固定部材は、第1係止部材と、第2係止部材と、コイル周面固定部とを含み、第1係止部材は、ロータコアの中心軸線方向に配列するロータコイルの一方の端部と係合し、第2係止部材は、ロータコアの中心軸線方向に配列するロータコイルの他方の端部と係合し、コイル周面固定部は、ロータの周面を覆うように設けられる。 Preferably, the fixing member includes a first locking member, a second locking member, and a coil circumferential surface fixing portion, and the first locking member is one of the rotor coils arranged in the central axis direction of the rotor core. The second locking member engages with the other end of the rotor coil arranged in the direction of the central axis of the rotor core, and the coil peripheral surface fixing portion covers the peripheral surface of the rotor. Provided.
好ましくは、上記ロータコアの最外径とロータコイルの最外径との差が、ロータコアの最外径の1.3%以上4%以下とされる。 Preferably, the difference between the outermost diameter of the rotor core and the outermost diameter of the rotor coil is 1.3% or more and 4% or less of the outermost diameter of the rotor core.
好ましくは、上記コイル周面固定部は、カーボンファイバによって形成される。好ましくは、上記ロータコアの最外径とロータコイルの最外径との差が、ロータコアの最外径の1.3%以下とされる。 Preferably, the coil peripheral surface fixing portion is formed of a carbon fiber. Preferably, the difference between the outermost diameter of the rotor core and the outermost diameter of the rotor coil is 1.3% or less of the outermost diameter of the rotor core.
好ましくは、上記ロータティースは、ロータコアの周面に交互に設けられた第1ロータティースおよび第2ロータティースを複数含み、ロータコイルは、各第1ロータティースに装着された第1ロータコイルと、各第2ロータティースに装着された第2ロータコイルとを含む。そして、上記第1ロータコイル同士は、互いに接続され、第2ロータコイル同士は互いに接続され、第1ロータコイル内を流れる電流の流通方向を規定し、第1ロータティースの端面に第1磁極の磁気を帯びさせる第1整流器と、第2ロータコイル内を流れる電流の流通方向を規定し、第2ロータティースの端面に第2磁極の磁気を帯びさせる第2整流器とをさらに備える。 Preferably, the rotor teeth include a plurality of first rotor teeth and second rotor teeth alternately provided on the peripheral surface of the rotor core, and the rotor coils include first rotor coils mounted on the first rotor teeth, And a second rotor coil mounted on each second rotor tooth. The first rotor coils are connected to each other, the second rotor coils are connected to each other, the flow direction of the current flowing in the first rotor coil is defined, and the first magnetic pole is formed on the end face of the first rotor teeth. A first rectifier that is magnetized and a second rectifier that regulates the flow direction of the current flowing through the second rotor coil and causes the second magnetic pole to be magnetized on the end face of the second rotor teeth.
本発明に係る回転電機によれば、十分な誘起電圧を得ることができる、 According to the rotating electrical machine according to the present invention, a sufficient induced voltage can be obtained.
図1から図15を用いて、本発明に係る回転電機について説明する。
図1は、本発明に係る回転電機を模式的に示す断面図である。この図1に示すように、回転電機100は、回転シャフト140に固定され、回転中心線Oを中心に回転可能に設けられたロータ110と、このロータ110の周囲を取り囲むように環状に形成されたステータ130とを備えている。A rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a rotating electrical machine according to the present invention. As shown in FIG. 1, the rotating
ステータ130の内周面は、ロータ110の外周面と対向しており、ステータ130の内周面とロータ110の外周面とは僅かに離れている。
The inner peripheral surface of the
ステータ130は、環状に形成されたステータコア150と、このステータコア150に装着されたステータコイル152とを備えている。
The
ステータコア150は、環状に形成されたステータヨーク部153と、ステータヨーク部153の内周面に間隔を隔てて形成された複数のステータティース151とを備えている。そして、ステータコイル152は、各ステータティース151に巻回されている。このように、この図1に示す回転電機100は集中巻型の回転電機である。
The
そして、ステータコイル152は、U相コイルと、V相コイルと、W相コイルとを含み、3相コイルとされている。
ロータ110は、環状に形成されたロータコア111と、このロータコア111に装着されたロータコイル113,123とを備えている。
The
ロータコア111は、環状に形成されたロータヨーク部109と、このロータヨーク部109の外周面に間隔を隔てて形成された複数のロータティース112,122とを備えている。
The
そして、各ロータティース112には、ロータコイル113が巻回されており、各ロータティース122にはロータコイル123が装着されている。ロータティース112およびロータコイル113は、複数設けられており、各ロータコイル113同士は互いに直列に接続されている。なお、ロータコイル113同士は、ダイオード(整流器)114を介して短絡されている。そして、ロータティース122およびロータコイル123は、複数設けられており、各ロータコイル123同士は互いに直列に接続されている。そして、ロータコイル123同士は、ダイオード(整流器)124を介して短絡されている。
A
そして、ロータコイル113を流れる電流方向は、ダイオード114によって規定されている。その結果、ロータティース112の外周端面がS磁極(第2磁極)の磁気を帯びる方向に電流がロータコイル113内を流れる一方で、ロータティース112の外周端面がN磁極の磁気を帯びる方向に電流は流れない。
The direction of current flowing through the
また、ロータコイル123を流れる電流方向は、ダイオード124によって規定されている。その結果、ロータティース122の外周端面がN磁極(第1磁極)の磁気を帯びる方向に電流が流れる一方で、ロータティース122の外周端面がS磁極の磁気を帯びる方向に電流は流れない。
The direction of current flowing through the
なお、本実施の形態に係る回転電機100は、ロータティースは、12個、ステータティースは、18個、設けられている。
The rotating
図2は、ロータティース112Aと、回転中心線Oに対してロータティース112Aと反対側に位置するロータティース112Bとを示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
この図2に示すように、ロータティース112Aとロータティース112Bとは、回転中心線Oを中心に対称的に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
ロータティース112Aの周面には、ロータコイル113Aが装着されており、ロータティース112Bには、ロータコイル113Bが装着されている。
A
ロータティース112Aの周面のうち径方向外方側に位置する部分には、円弧状の径方向端面115Aが形成されている。同様に、ロータティース112Bの周面のうち径方向外方側に位置する部分には、円弧状の径方向端面115Bが形成されている。
An arcuate
そして、回転中心線Oをとおり、径方向端面115Aと径方向端面115Bとの間の距離をロータコア最外径R1とし、回転中心線Oをとおり、コイル端面117Aとコイル端面117Bとの間の距離をロータコイル最外径R2とする。さらに、具体的には、ロータコア最外径R1は、径方向端面115Aおよび径方向端面115Bをとおり、回転中心線Oを中心とする仮想円の直径であり、ロータコイル最外径R2は、コイル端面117Aおよびコイル端面117Bの最も外側に位置する部分をとおり、回転中心線Oを中心とする仮想円の直径である。 The distance between the radial end face 115A and the radial end face 115B is taken as the rotor core outermost diameter R1 along the rotation center line O, and the distance between the coil end face 117A and the coil end face 117B is taken along the rotation center line O. Is the outermost diameter R2 of the rotor coil. More specifically, the outermost diameter R1 of the rotor core is a diameter of a virtual circle that passes through the radial end face 115A and the radial end face 115B and is centered on the rotation center line O. The outermost diameter R2 of the rotor coil is This is the diameter of an imaginary circle that passes through the outermost portion of the end face 117A and the coil end face 117B and has the rotation center line O as the center.
図3は、{(R1−R2)/R1}×100(%)と、回転電機100の最大トルクとの関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between {(R1−R2) / R1} × 100 (%) and the maximum torque of the rotating
この図3において、横軸は、{(R1−R2)/R1}×100(%)を示し、縦軸は、回転電機100の最大トルクを示す。なお、図3は、電磁界解析ソフトウェアJMAG(登録商標)を用いた解析結果である。
In FIG. 3, the horizontal axis represents {(R1−R2) / R1} × 100 (%), and the vertical axis represents the maximum torque of the rotating
この図3に示すように、{(R1−R2)/R1}×100(%)が4%より大きくなると、急激に回転電機100の最大トルクが小さくなることが分かる。その一方で、{(R1−R2)/R1}×100(%)が0%以上4%以下の範囲では、回転電機100の出力トルクが大きいことが分かる。
As can be seen from FIG. 3, when {(R1-R2) / R1} × 100 (%) is greater than 4%, the maximum torque of the rotating
そこで、本実施の形態に係る回転電機100においては、{(R1−R2)/R1}×100(%)が0%以上4%以下となるように設定している。これにより、回転電機100の出力を高めることができる。
Therefore, in rotating
さらに、この図3に示すように、{(R1−R2)/R1}×100(%)が0%以上1.3%以下の範囲では、回転電機100の出力が高いことが分かる。したがって、より好ましい範囲の一例として、{(R1−R2)/R1}×100(%)が0%以上1.3%以下となるようにロータコイル113A,113Bの位置を設定する。
Further, as shown in FIG. 3, it can be seen that the output of the rotating
図4は、ロータ110とステータ130との間に生じる空間高調波のうち、基本波磁束成分と倍長波磁束成分とを示す図である。そして、図5は、ロータ110の一部を展開した展開図である。
FIG. 4 is a diagram showing the fundamental wave magnetic flux component and the double wave magnetic flux component among the spatial harmonics generated between the
図5には、ロータコイル113が装着されたロータティース112と、このロータティース112と隣り合うロータティース122と、ロータティース122に装着されたロータコイル123と、ロータティース112に装着されたロータコイル113とが示されている。この図5は、回転電機100が駆動し始めた初期状態を示す。
In FIG. 5, a
ここで、ロータティース112の径方向端面115の周方向中央部をとおり、ロータ110の径方向に延びる仮想軸線を周方向中心線116とし、さらに、ロータティース122の径方向端面125の周方向中央部をとおりロータ110の径方向に延びる仮想軸線を周方向中心線126とする。周方向中心線116と周方向中心線126との間の距離をティース間距離Lとする。
Here, a virtual axis extending in the radial direction of the
そして、図4に示すように、基本波磁束P1の半波長が、ティース間距離Lとなっており、倍長波磁束P2の全波長が、ティース間距離Lとなっている。 And as shown in FIG. 4, the half wavelength of the fundamental wave magnetic flux P1 is the distance L between teeth, and all the wavelengths of the double long wave magnetic flux P2 are the distance L between teeth.
このため、たとえば、基本波磁束P1は、径方向端面115および径方向端面125の一方からロータ110内に入り込み、径方向端面115および径方向端面125の他方から外方に放射される。
Therefore, for example, the fundamental wave magnetic flux P <b> 1 enters the
その一方で、倍長波磁束P2は、径方向端面115からロータ110内に入り込むときには、図5に示すように、径方向端面125からも、ロータ110内に入り込む。このため、径方向端面115から入り込んだ倍長波磁束P2と、径方向端面125から入り込んだ倍長波磁束P2とが互い反発する。
On the other hand, when the double long wave magnetic flux P2 enters the
このため、図5に示すような初期状態では、倍長波磁束P2は、ロータティース112およびロータティース122の側面から外部に漏れだす。そして、各ロータティース112およびロータティース122に装着されたロータコイル113およびロータコイル123と交差する。
Therefore, in the initial state as shown in FIG. 5, double wave magnetic flux P <b> 2 leaks to the outside from the side surfaces of
図6は、上記図5に示す状態から倍長波磁束P2の1/2周期後の状態を示すロータ110の展開図である。この図6に示す状態では、倍長波磁束P2は、外部から各ロータコイル113およびロータコイル123と交差し、各ロータティース112およびロータティース122の側面から各ロータティース112およびロータティース122内に入り込んでいる。その後、ロータティース112およびロータコイル123内において、倍長波磁束P2同士が反発し、ロータティース112の径方向端面115およびロータティース122の径方向端面125から外部に放射されている。
FIG. 6 is a development view of the
このように、倍長波磁束P2は、各ロータコイル113およびロータコイル123を交差すると共に、時間の経過と共に、交差する方向および磁束量が変化する。
As described above, the double long wave magnetic flux P2 intersects each
図7は、上記図5および図6に示す状態から所定期間経過した状態を示すロータ110の展開図である。この図7に示す状態では、倍長波磁束P2は、径方向端面115からロータティース112内に入り込み、ロータティース112の側面から外部に出て行き、ロータコイル113と交差している。この倍長波磁束P2の磁束量が変動することで、ロータコイル113内に誘電電圧が生じている。そして、ロータコイル113内に誘導電流が流れ、誘導電流は、ロータティース112の径方向端面115がS磁極(第1磁極)の磁気を帯びるように、ロータコイル113内を流れている。
FIG. 7 is a development view of the
ここで、ロータコイル113は、ダイオード114を介して短絡されており、ダイオード114は、上記のように、径方向端面115がS磁極の磁気を帯びるように電流がロータコイル113内を流れることを許容している。
Here, the
このため、ロータコイル113内を誘導電流が流れ、この誘導電流が流れることで、ロータティース112内に磁束203が発生している。
For this reason, an induced current flows in the
この際、ロータコイル123と交差する倍長波磁束P2の磁束量も変動しており、ロータコイル123内にも誘起電圧が発生している。そして、ロータティース122の径方向端面125がS磁極の磁気を帯びるように、ロータコイル123内に誘起電圧が発生している。
At this time, the amount of the double long wave magnetic flux P <b> 2 intersecting with the
その一方で、ロータコイル123に接続されたダイオード124は、径方向端面125がS磁極の磁気を帯びるように電流がロータコイル123内を流れることを防止している。このため、ロータコイル123には電流が流れない。
On the other hand, the
この結果、図8に示すように、径方向端面115からロータヨーク部109内に入り込み、径方向端面125から出て行くように流れる磁束の磁束量が多くなり、径方向端面125から入り込む磁束に打ち勝つようになる。その結果、径方向端面115からロータヨーク部109内に入り込み、径方向端面125から外部に放射されるような磁束の流れが生じる。
As a result, as shown in FIG. 8, the amount of magnetic flux flowing into the
このように、基本波磁束P1のみならず、倍長波磁束P2をも利用して、ロータコイル113に誘電電流を発生させることができ、回転電機100の駆動効率の向上が図られている。
In this way, not only the fundamental wave magnetic flux P1 but also the double wave magnetic flux P2 can be used to generate a dielectric current in the
図9は、上記図7に示す状態から倍長波磁束P2の1/2周期後の状態を示す断面図である。この図9に示す状態では、ロータコイル123と交差し、ロータティース122の側面からロータティース122内に入り込む倍長波磁束P2の磁束量が変動している。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state after ½ period of double long wave magnetic flux P2 from the state shown in FIG. In the state shown in FIG. 9, the magnetic flux amount of the double long wave magnetic flux P <b> 2 that intersects the
そして、ロータコイル123内には、誘起電圧が生じ、ロータティース122の径方向端面125がN磁極の磁気を帯びるように、誘導電流がロータコイル123内を流れている。この際、ロータコイル123に接続されたダイオード124は、径方向端面125がN磁極(第2磁極)の磁気を帯びるように、電流がロータコイル123内を流れることを許容している。
An induced voltage is generated in the
このため、誘導電流がロータコイル123内を流れ、ロータティース122内に磁束が発生している。
For this reason, an induced current flows in the
その一方で、ロータティース112に装着されたロータコイル113においても、同様の誘起電圧が発生している。この誘起電圧によって、ロータコイル113内には、ロータティース112の径方向端面115がN磁極の磁気を帯びるように誘導電流がながれようとしている。しかし、ダイオード114は、径方向端面115がN磁極の磁気を帯びるように電流がロータコイル113内を流れることを抑制している。このため、ロータコイル113内に誘導電流が発生していない。
On the other hand, a similar induced voltage is also generated in the
この結果、図10に示すように、倍長波磁束P2および磁束201は、ロータティース112からロータヨーク部109内に入り込み、その後、ロータティース122内に入り込む。そして、倍長波磁束P2および磁束201はロータティース122の径方向端面125から外部に出て行く。このように、基本波磁束P1のみならず、倍長波磁束P2をも利用して、ロータコイル123に誘電電流を発生させることができ、回転電機100の駆動効率の向上が図られている。
As a result, as shown in FIG. 10, double wave magnetic flux P <b> 2 and
図11は、ロータ110の斜視図であり、図12は、ロータ110の分解斜視図である。この図11および図12に示すように、ロータ110は、ロータコア111と、このロータコア111に形成されたロータティース112,122に装着されたロータコイル113,123とを備え、ロータコイル113,123は固定部材160によってロータティース112,113に固定されている。固定部材160は、非磁性体材料によって形成されており、比抵抗の高い材料によって構成されている。
FIG. 11 is a perspective view of the
図12に示すように、固定部材160は、フランジ部材161と、フランジ部材162と、周面固定部材163とを備えている。
As shown in FIG. 12, the fixing
フランジ部材161は、回転中心線O方向に配列するロータコア111の一方の端面に装着され、フランジ部材162は、ロータコア111の他方の端面に装着されている。
The
フランジ部材161は、回転シャフト140が挿入される貫通孔が形成された天板部170と、この天板部170の周縁部から垂下する周壁部171とを備えている。
The
また、フランジ部材162も、回転シャフト140が挿入される貫通孔が形成された天板部172と、この天板部172の周縁部から垂下するように形成された周壁部173とを備えている。
The
図13は、上記図11に示す状態から周面固定部材163およびフランジ部材161,162を取り外した状態におけるロータ110を示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing the
この図13に示すように、各ロータティース112にロータコイル113が装着され、ロータティース122にロータコイル123が装着されている。
As shown in FIG. 13, a
ロータコイル113は、円弧状に湾曲したコイルエンド部131およびコイルエンド部133と、コイルエンド部131およびコイルエンド部133間に位置する中腹部132とを含む。同様に、ロータコイル123は、円弧状に湾曲したコイルエンド部134と、コイルエンド部136と、コイルエンド部134およびコイルエンド部136間に位置する中腹部135とを含む。
The
そして、ロータティース112に装着された状態においては、ロータコイル113のコイルエンド部131およびコイルエンド部133は、回転中心線O方向に配列している。また、ロータティース122に装着された状態において、ロータコイル123のコイルエンド部134およびコイルエンド部136は、回転中心線O方向に配列している。
When the
各ロータコイル113,123の一方のコイルエンド部133,136は、回転中心線Oを中心に環状に配列しており、他方のコイルエンド部131,134も、回転中心線Oを中心に環状に配列している。
The
図14は、上記図13に示す状態に、フランジ部材161およびフランジ部材162を装着した状態を示すロータ110の斜視図である。この図14に示すように、フランジ部材161が、回転中心線O方向に配列するロータコア111の一方の端部に装着されている。そして、フランジ部材161の周壁部171が、環状に配列するコイルエンド部133およびコイルエンド部136と係合し、各ロータコイル113およびロータコイル123をロータコア111に固定する。
FIG. 14 is a perspective view of the
同様に、フランジ部材162は、回転中心線O方向に配列するロータコア111の他方の端部に装着されており、フランジ部材162の周壁部173が環状に配列するコイルエンド部131およびコイルエンド部134と係合して、ロータコイル113およびロータコイル123をロータコア111に固定している。これにより、ロータコイル113およびロータコイル123の脱落が防止されている。
Similarly, the
図15は、ロータ110の断面図である。この図15に示すように、フランジ部材161の天板部172には、支持部174が形成されている。支持部174は、周壁部171に対して径方向内方側に位置している。フランジ部材161がロータコア111の一方の端面に装着されることで、フランジ部材161が装着されると、周壁部171が、コイルエンド部133,136の外側面を支持し、さらに、支持部174がコイルエンド部133,136の内側面を支持する。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the
同様に、フランジ部材162の天板部172には、周壁部173より内側に支持部175が形成されている。
Similarly, a
そして、フランジ部材162がロータコア111の他方の端部に装着されることで、周壁部173がコイルエンド部134の外側面を支持し、支持部175がコイルエンド部131の内側面を支持する。
The
このように、各周壁部171,173および支持部174,175によって、ロータコイル113,123が正確に位置決めされる。なお、フランジ部材161およびフランジ部材162は、ボルト(位置決め部材)176によって位置決めされている。
As described above, the rotor coils 113 and 123 are accurately positioned by the
フランジ部材162には、支持部175を貫通するネジ穴180が形成されており、ロータコア111にも貫通孔181が形成されている。そして、フランジ部材161には、支持部174にネジ穴182が形成されている。
A
そして、ボルト176は、ネジ穴180および貫通孔181に挿入され、ネジ穴182の内周面に形成されたネジ部と螺合している。このようなボルト176等は、ロータコア111の周方向に複数設けられており、フランジ部材161およびフランジ部材162が正確に位置決めされている。
The
この図15に示す例においては、{(R1−R2)/R1}×100(%)が1.3%以上4%以下の範囲内に収まるように、ロータコイル113およびロータコイル123が位置決めされている。
In the example shown in FIG. 15, the
このような範囲に設置することで、ロータコイル113,123が、ロータティース112,ロータティース122の径方向端面115,125よりも径方向内方側に位置する。
By installing in such a range, the rotor coils 113 and 123 are positioned on the radially inward side with respect to the radial end surfaces 115 and 125 of the
これにより、回転中心線O方向に配列するロータティース112,122の上端面および下端面の一部が、ロータコイル113,123から外方に露出する。そして、周壁部171,173をロータティース112,122上に配置させることができ、周壁部171,173が、径方向端面115,125より径方向外方に突出することを抑制することができる。なお、{(R1−R2)/R1}×100(%)が1.3%以上4%以下の範囲においても、図3に示すように、回転電機100の駆動効率を高く維持することができる。
Thereby, a part of upper end surface and lower end surface of the
図11および図15に示すように、周面固定部材163は、ロータ110の外周面を覆うように設けられ、ロータコイル113およびロータコイル123がロータティース112およびロータティース122から脱落することを抑制している。
As shown in FIGS. 11 and 15, the peripheral
周面固定部材163は、たとえば、カーボンファイバによって形成されている。カーボンファイバによって周面固定部材163を構成することで、周面固定部材163の質量を低く抑えることができると共に、強度も高くすることができ、ロータコイル113およびロータティース122の脱落を抑制することができる。
The peripheral
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、回転電機に適用することができ、特に車両に搭載される回転電機として好適である。 The present invention can be applied to a rotating electrical machine, and is particularly suitable as a rotating electrical machine mounted on a vehicle.
100 回転電機、110 ロータ、112,122 ロータティース、113,123 ロータコイル、130 ステータ。 100 rotating electric machine, 110 rotor, 112, 122 rotor teeth, 113, 123 rotor coil, 130 stator.
【0002】
の距離については何等記載も示唆もされていない。
[0007]
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、十分な誘起電圧を得ることができる回転電機を提供することである。
課題を解決するための手段
[0008]
本発明に係る回転電機は、周面に複数のロータティースが形成された環状のロータコアと、ロータティースに装着されたロータコイルとを含み、回転可能に設けられたロータと、ロータと対向するように配置されたステータと、ステータに設けられたステータコイルと、ロータコイルを短絡させると共に、ロータコイル内を流れる電流の流通方向を規定する整流器とを備える。そして、上記ロータコアの最外径とロータコイルの最外径との差が、ロータコアの最外径の0%以上4%以下とされる。
[0009]
好ましくは、上記ロータコイルをロータコアに固定する固定部材をさらに備え、固定部材は、非磁性材料から形成される。
[0010]
好ましくは、上記固定部材は、第1係止部材と、第2係止部材と、コイル周面固定部とを含み、第1係止部材は、ロータコアの中心軸線方向に配列するロータコイルの一方の端部と係合し、第2係止部材は、ロータコアの中心軸線方向に配列するロータコイルの他方の端部と係合し、コイル周面固定部は、ロータの周面を覆うように設けられる。
[0011]
好ましくは、上記ロータコアの最外径とロータコイルの最外径との差が、ロータコアの最外径の1.3%以上4%以下とされる。
[0012]
好ましくは、上記コイル周面固定部は、カーボンファイバによって形成される。好ましくは、上記ロータコアの最外径とロータコイルの最外径との差が、ロータコアの最外径の1.3%以下とされる。
[0013]
好ましくは、上記ロータティースは、ロータコアの周面に交互に設けられた第1ロータティースおよび第2ロータティースを複数含み、ロータコイルは、各第1ロータティースに装着された第1ロータコイルと、各第2ロータティースに装着された第2ロータコイルとを含む。そして、上記第1ロータコイル同士は、互いに接続され、第2ロータコイル同士は互いに接続され、第1ロータコイル内を流れる電流の流通方向を規定し、整流器は、第1ロータティースの端面に第1磁極の磁気を帯びさせる第1整流器と、第2ロータコイル内を[0002]
There is no description or suggestion about the distance.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a rotating electrical machine capable of obtaining a sufficient induced voltage.
Means for Solving the Problems [0008]
A rotating electrical machine according to the present invention includes an annular rotor core having a plurality of rotor teeth formed on a peripheral surface thereof, a rotor coil mounted on the rotor teeth, and a rotor provided rotatably and opposed to the rotor. And a stator coil provided in the stator, and a rectifier that short-circuits the rotor coil and defines a flow direction of the current flowing in the rotor coil. The difference between the outermost diameter of the rotor core and the outermost diameter of the rotor coil is 0% or more and 4% or less of the outermost diameter of the rotor core.
[0009]
Preferably, a fixing member for fixing the rotor coil to the rotor core is further provided, and the fixing member is made of a nonmagnetic material.
[0010]
Preferably, the fixing member includes a first locking member, a second locking member, and a coil circumferential surface fixing portion, and the first locking member is one of the rotor coils arranged in the central axis direction of the rotor core. The second locking member engages with the other end of the rotor coil arranged in the direction of the central axis of the rotor core, and the coil peripheral surface fixing portion covers the peripheral surface of the rotor. Provided.
[0011]
Preferably, the difference between the outermost diameter of the rotor core and the outermost diameter of the rotor coil is 1.3% or more and 4% or less of the outermost diameter of the rotor core.
[0012]
Preferably, the coil peripheral surface fixing portion is formed of a carbon fiber. Preferably, the difference between the outermost diameter of the rotor core and the outermost diameter of the rotor coil is 1.3% or less of the outermost diameter of the rotor core.
[0013]
Preferably, the rotor teeth include a plurality of first rotor teeth and second rotor teeth alternately provided on the peripheral surface of the rotor core, and the rotor coils include first rotor coils mounted on the first rotor teeth, And a second rotor coil mounted on each second rotor tooth. The first rotor coils are connected to each other, the second rotor coils are connected to each other, the flow direction of the current flowing in the first rotor coil is defined, and the rectifier is connected to the end face of the first rotor teeth. A first rectifier for magnetizing one magnetic pole, and a second rotor coil
【0003】
流れる電流の流通方向を規定し、第2ロータティースの端面に第2磁極の磁気を帯びさせる第2整流器とを含む。
発明の効果
[0014]
本発明に係る回転電機によれば、十分な誘起電圧を得ることができる、
図面の簡単な説明
[0015]
[図1]本発明に係る回転電機を模式的に示す断面図である。
[図2]ロータティース112Aと、回転中心Oに対してロータティース112Aと反対側に位置するロータティース112Bとを示す断面図である。
[図3]{(R1−R2)/R1}×100(%)と、回転電機100の最大トルクとの関係を示すグラフである。
[図4]ロータ110とステータ130との間に生じる空間高調波のうち、基本波磁束成分と倍長波磁束成分とを示す図である。
[図5]ロータ110の一部を展開した展開図である。
[図6]図5に示す状態から倍長波磁束P2の1/2周期後の状態を示すロータ110の展開図である。
[図7]図5および図6に示す状態から所定期間経過した状態を示すロータ110の展開図である。
[図8]図7に示す状態における磁束の流れを示すロータ110の展開図である。
[図9]図7に示す状態から倍長波磁束P2の1/2周期後の状態を示す断面図である。
[図10]図9に示す状態における磁束の流れを示すロータ110の展開図である。
[図11]ロータ110の斜視図である。
[図12]ロータ110の分解斜視図である。
[図13]図11に示す状態から周面固定部材163およびフランジ部材161,162を取り外した状態におけるロータ110を示す斜視図である。
[図14]図13に示す状態に、フランジ部材161およびフランジ部材162[0003]
A second rectifier that regulates a flow direction of the flowing current and causes the end face of the second rotor tooth to have magnetism of the second magnetic pole.
Effect of the Invention [0014]
According to the rotating electrical machine according to the present invention, a sufficient induced voltage can be obtained.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a rotating electrical machine according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a
FIG. 3 is a graph showing the relationship between {(R1-R2) / R1} × 100 (%) and the maximum torque of rotating
FIG. 4 is a diagram showing a fundamental wave magnetic flux component and a double wave magnetic flux component among spatial harmonics generated between the
FIG. 5 is a development view in which a part of the
6 is a development view of the
FIG. 7 is a development view of the
8 is a development view of the
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state after ½ cycle of double long wave magnetic flux P2 from the state shown in FIG.
10 is a development view of the
FIG. 11 is a perspective view of the
FIG. 12 is an exploded perspective view of the
13 is a perspective view showing the
FIG. 14 shows the
Claims (7)
前記ロータと対向するように配置されたステータ(130)と、
を備え、
前記ロータコア(111)の最外径(R1)と前記ロータコイルの最外径(R2)との差が、ロータコアの最外径(R1)の0%以上4%以下とされた、回転電機。An annular rotor core (111) having a plurality of rotor teeth (112, 122) formed on the peripheral surface, and a rotor coil (113, 123) mounted on the rotor teeth (112, 122), are rotatable. A provided rotor (110);
A stator (130) disposed to face the rotor;
With
A rotating electrical machine in which a difference between an outermost diameter (R1) of the rotor core (111) and an outermost diameter (R2) of the rotor coil is not less than 0% and not more than 4% of an outermost diameter (R1) of the rotor core.
前記固定部材(160)は、非磁性材料から形成された、請求の範囲第1項に記載の回転電機。A fixing member (160) for fixing the rotor coil (113, 123) to the rotor core (111);
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the fixing member (160) is made of a nonmagnetic material.
前記第1係止部材(161)は、前記ロータコア(111)の中心軸線方向(O)に配列する前記ロータコイル(113,123)の一方の端部と係合し、前記第2係止部材(162)は、前記ロータコア(111)の中心軸線方向に配列する前記ロータコイル(113,123)の他方の端部と係合し、前記周面固定部(163)は、前記ロータの周面を覆うように設けられた、請求の範囲第1項に記載の回転電機。The fixing member (160) includes a first locking member (161), a second locking member (162), and a peripheral surface fixing portion (163),
The first locking member (161) engages with one end of the rotor coil (113, 123) arranged in the central axis direction (O) of the rotor core (111), and the second locking member (162) engages with the other end of the rotor coil (113, 123) arranged in the direction of the central axis of the rotor core (111), and the peripheral surface fixing portion (163) is the peripheral surface of the rotor The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the rotating electrical machine is provided so as to cover.
前記ロータコイル(113,123)は、各前記第1ロータティース(112)に装着された第1ロータコイル(113)と、各前記第2ロータティース(122)に装着された第2ロータコイル(123)とを含み、
前記第1ロータコイル(113)同士は、互いに接続され、前記第2ロータコイル(123)同士は互いに接続され、
前記第1ロータコイル内を流れる電流の流通方向を規定し、前記第1ロータティースの端面に第1磁極の磁気を帯びさせる第1整流器と、前記第2ロータコイル内を流れる電流の流通方向を規定し、前記第2ロータティースの端面に第2磁極の磁気を帯びさせる第2整流器とをさらに備えた、請求の範囲第1項に記載の回転電機。The rotor teeth (112, 122) include a plurality of first rotor teeth (112) and second rotor teeth (122) provided alternately on the peripheral surface of the rotor core (111),
The rotor coils (113, 123) include a first rotor coil (113) attached to each of the first rotor teeth (112) and a second rotor coil (attached to each of the second rotor teeth (122). 123),
The first rotor coils (113) are connected to each other, the second rotor coils (123) are connected to each other,
The flow direction of the current flowing through the first rotor coil is defined, and the flow direction of the current flowing through the second rotor coil is defined by a first rectifier that regulates the flow direction of the current flowing through the first rotor coil, 2. The rotating electrical machine according to claim 1, further comprising a second rectifier that regulates and causes the end face of the second rotor teeth to have magnetism of the second magnetic pole.
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