JPWO2020261328A1 - Rotor of rotary electric machine and rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
回転子鉄心の温度上昇を抑制することができる回転電機の回転子を得る。この回転電機の回転子は、円筒形状の回転子鉄心円筒部と、回転子鉄心円筒部の周方向について並べて設けられ、回転子鉄心円筒部から固定子側に突出し、磁性材料から構成された複数の主極と、回転子鉄心円筒部の周方向について互いに隣り合う主極の間のそれぞれに設けられ、回転子鉄心円筒部から固定子側に突出する複数の補極とを備え、複数の補極は、非磁性金属から構成されている。Rotor To obtain a rotor of a rotating electric machine that can suppress the temperature rise of the iron core. A plurality of rotors of this rotor electric machine are provided side by side in the circumferential direction of the cylindrical rotor core cylindrical portion and the rotor core cylindrical portion, projecting from the rotor core cylindrical portion toward the stator side, and made of a magnetic material. It is provided between the main pole of the rotor and the main poles adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor core cylindrical portion, and is provided with a plurality of auxiliary poles protruding from the rotor core cylindrical portion toward the stator side, and a plurality of auxiliary poles are provided. The poles are made of non-magnetic metal.
Description
この発明は、回転電機の回転子および回転電機に関する。 The present invention relates to a rotor of a rotary electric machine and a rotary electric machine.
従来、円筒形状の回転子鉄心円筒部と、回転子鉄心円筒部の周方向に並べて設けられた複数の磁極とを有する回転子鉄心を備えた回転電機の回転子が知られている。複数の磁極のそれぞれは、回転子鉄心円筒部の外周面から固定子側に突出している。また、複数の磁極のそれぞれは、磁性材料から構成されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a rotor of a rotary electric machine having a cylindrical rotor core and a rotor core having a plurality of magnetic poles provided side by side in the circumferential direction of the rotor core cylindrical portion is known. Each of the plurality of magnetic poles protrudes toward the stator from the outer peripheral surface of the rotor core cylindrical portion. Further, each of the plurality of magnetic poles is made of a magnetic material (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、回転子鉄心には、渦電流が発生する。これにより、回転子鉄心の温度が上昇してしまうという課題があった。 However, an eddy current is generated in the rotor core. As a result, there is a problem that the temperature of the rotor core rises.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転子鉄心の温度上昇を抑制することができる回転電機の回転子および回転電機を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a rotor and a rotary electric machine of a rotary electric machine capable of suppressing a temperature rise of a rotor core. ..
この発明に係る回転電機の回転子は、円筒形状の回転子鉄心円筒部と、回転子鉄心円筒部の周方向について並べて設けられ、回転子鉄心円筒部から固定子側に突出し、磁性材料から構成された複数の主極と、周方向について互いに隣り合う主極の間に設けられ、回転子鉄心円筒部から固定子側に突出する補極とを備え、補極は、非磁性金属から構成されている。 The rotor of the rotary electric machine according to the present invention is provided side by side in the circumferential direction of the cylindrical rotor core cylindrical portion and the rotor core cylindrical portion, projects from the rotor core cylindrical portion toward the stator side, and is composed of a magnetic material. It is provided between the plurality of main poles provided and the main poles adjacent to each other in the circumferential direction, and has a compensating pole protruding from the cylindrical portion of the rotor core toward the stator. The compensating pole is composed of a non-magnetic metal. ing.
この発明に係る回転電機の回転子によれば、回転子鉄心の温度上昇を抑制することができる。 According to the rotor of the rotary electric machine according to the present invention, it is possible to suppress the temperature rise of the rotor core.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る回転電機を示す断面図である。回転電機1は、フレーム2と、フレーム2に設けられ、円筒形状に形成された固定子3と、固定子3の内側に設けられた回転子4と、フレーム2に設けられ、回転子4を支持する一対のベアリング5とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention. The rotary
フレーム2は、円筒形状に形成された外周部21と、外周部21の軸方向についての外周部21の両端部に設けられた一対の端板22とを有している。一対の端板22のそれぞれに、ベアリング5が1つずつ設けられている。固定子3は、外周部21の内周面に固定されている。また、固定子3は、外周部21の軸方向について、一対の端板22の間に配置されている。
The
図2は、図1のII−II線に沿った矢視断面図である。図2には、フレーム2が示されていない。回転子4は、シャフト401と、シャフト401に設けられた回転子鉄心402とを備えている。シャフト401は、固定子3の軸方向に延びるように配置されている。図1に示すように、シャフト401は、一対のベアリング5に支持されている。シャフト401が一対のベアリング5を介して固定子3に支持されることによって、回転子4は、固定子3に対して回転子4の周方向に回転可能となっている。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
図2に示すように、回転子鉄心402は、円筒形状に形成された回転子鉄心円筒部403と、回転子鉄心円筒部403の外周面に設けられた複数の主極404と、回転子鉄心円筒部403の外周面に設けられた複数の補極405とを有している。
As shown in FIG. 2, the
回転子鉄心円筒部403および主極404は、複数の電磁鋼板が回転子鉄心円筒部403の軸方向に積層されることによって構成されている。回転子鉄心円筒部403および主極404を構成する複数の電磁鋼板のそれぞれは、回転子鉄心円筒部403を構成する部分と主極404を構成する部分とが繋がった状態で形成されている。言い換えれば、回転子鉄心円筒部403および主極404を構成する複数の電磁鋼板のそれぞれは、1枚の電磁鋼板から形成されている。
The rotor core
回転子鉄心円筒部403の内周面には、シャフト401が挿入されている。回転子鉄心円筒部403は、焼き嵌め、圧入などによってシャフト401に固定されている。
A
複数の主極404は、回転子鉄心円筒部403の周方向について、間隔をおいて並べて配置されている。主極404は、回転子鉄心円筒部403の外周面から固定子3側に向かって突出している。
The plurality of
複数の補極405は、回転子鉄心円筒部403の周方向について、間隔をおいて並べて配置されている。補極405は、回転子鉄心円筒部403の周方向について互いに隣り合う主極404の間に配置されている。また、補極405は、回転子鉄心円筒部403の外周面から固定子3側に向かって突出している。
The plurality of
回転子鉄心円筒部403の周方向についての補極405の寸法は、回転子鉄心円筒部403の径方向についての位置によらずに一定となっている。
The size of the
回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405の外周面、言い換えれば、補極405における固定子3に対向する面を補極外周面406とする。回転子鉄心円筒部403の径方向についての主極404の外周面、言い換えれば、主極404における固定子3に対向する面を主極外周面407とする。補極外周面406および主極外周面407は、回転子鉄心円筒部403の径方向についての高さが互いに同一となっている。
The outer peripheral surface of the
回転子鉄心円筒部403および主極404は、磁性材料から構成されている。補極405は、非磁性金属から構成されている。非磁性金属としては、例えば、ステンレスが挙げられる。
The rotor core
固定子3は、固定子鉄心31と、固定子鉄心31に設けられた複数の固定子コイル32と、固定子鉄心31に設けられた複数の永久磁石33とを備えている。固定子鉄心31は、複数の電磁鋼板が固定子3の軸方向に積層されることによって構成されている。また、固定子鉄心31は、磁性材料から構成されている。
The
固定子鉄心31は、固定子3の周方向に延びるコアバック311と、コアバック311から回転子4側に突出する複数のティース312とを有している。複数のティース312は、固定子3の周方向について、間隔をおいて並べて配置されている。固定子3の周方向に互いに隣り合うティース312の間には、スロット313が形成されている。
The
永久磁石33は、固定子3の周方向について、ティース312の中央部に配置されている。固定子3の周方向について互いに隣り合う永久磁石33は、それぞれの磁極の向きが固定子3の周方向について互いに向かい合うように、または、互いに反対方向を向くように配置されている。図2では、永久磁石33の磁極の向きが矢印Aで示されている。
The
固定子コイル32は、ティース312に設けられている。固定子コイル32は、ティース312と、ティース312に設けられた永久磁石33とを囲むように配置されている。固定子コイル32の巻線方法としては、集中巻きおよび分布巻きが挙げられる。回転子4の主極404の数と固定子3のスロット313の数との組み合わせに応じて、集中巻きおよび分布巻きの何れかが選択される。
The
なお、図2では、複数の固定子コイル32は、U相、V相、W相の3相に分けられており、同相の固定子コイル32は、直列に接続されている。また、図2では、複数の固定子コイル32は、固定子3の周方向について、U1、V1、W1、U2、V2、W2の順に配置されている。また、図2では、複数の固定子コイル32は、集中巻きによってティース312に巻かれている。図2には、固定子コイル32の内側には、固定子コイル32に流れる電流の向きが示されている。
In FIG. 2, the plurality of stator coils 32 are divided into three phases, a U phase, a V phase, and a W phase, and the stator coils 32 having the same phase are connected in series. Further, in FIG. 2, the plurality of stator coils 32 are arranged in the order of U1, V1, W1, U2, V2, W2 in the circumferential direction of the
回転子鉄心円筒部403の径方向について、主極404の外周面および補極405の外周面と固定子鉄心31の内周面との間には、隙間であるエアギャップ6が形成されている。
In the radial direction of the rotor core
次に、回転子鉄心402において渦電流損失が発生するメカニズムについて説明する。永久磁石33に基づく磁力線は、固定子3の周方向についての永久磁石33の一方面から出て、永久磁石33が設けられたティース312およびエアギャップ6を順に通り、主極404に達する。主極404に達した磁力線は、エアギャップ6およびティース312を順に通り、固定子3の周方向についての永久磁石33の他方面に戻る。
Next, the mechanism by which the eddy current loss occurs in the
回転子4が固定子3に対して回転する場合に、主極404における磁界の移り変わりは、N極、S極、N極、S極の順に繰り返される。したがって、主極404における磁界は、永久磁石33に基づく磁界によって、交番磁界または回転磁界となる。回転子鉄心円筒部403および主極404は、電磁鋼板から構成されているために、導電性を有している。したがって、回転子鉄心円筒部403および主極404では、交番磁界または回転磁界を打ち消すように渦電流が発生する。回転子鉄心円筒部403および主極404に発生する渦電流と回転子鉄心円筒部403および主極404における電気抵抗とによって、回転子鉄心円筒部403および主極404に渦電流損失が発生する。したがって、回転子鉄心円筒部403および主極404に熱が発生する。
When the
補極405が非磁性金属から構成されていることによって、補極405に鎖交する磁界は、主極404に鎖交する磁界よりも弱い。これにより、補極405に発生する渦電流損失は、主極404に発生する渦電流損失よりも小さい。
Since the
回転子鉄心402に発生した熱は、回転子鉄心402からエアギャップ6を介して固定子鉄心31に伝達される。図2では、回転子鉄心402から固定子鉄心31に熱が伝わる熱経路Rが示されている。
The heat generated in the
回転子鉄心402に発生した熱は、シャフト401を介して回転電機1に接続された負荷部材へ伝達される。回転電機1に接続された負荷部材に熱が伝達されることによって、負荷部材に変形などが発生する。したがって、負荷部材への熱の伝達は、一般的に好ましくない。実施の形態1では、回転子鉄心402に発生した熱は、主極404および補極405を介して、固定子鉄心31に伝達され、回転電機1の外周面から放出される。したがって、回転子鉄心402の温度上昇が抑制され、また、回転子鉄心402に発生した熱が負荷部材へ伝達されることが抑制される。
The heat generated in the
以上説明したように、この発明の実施の形態1に係る回転電機の回転子4によれば、回転子鉄心円筒部403の周方向に互いに隣り合う主極404の間には、回転子鉄心円筒部403から固定子3側に突出する補極405が設けられており、補極405は、非磁性金属から構成されている。これにより、回転子鉄心402の外周面と固定子鉄心31の内周面との間の対向面積が増加する。したがって、エアギャップ6を介して、回転子鉄心402から固定子鉄心31への熱の伝達が容易となる。以上により、回転子鉄心402の温度上昇を抑制することができる。また、回転子鉄心402から固定子鉄心31への熱の伝達が容易となることによって、回転電機1に接続された負荷部材への熱の伝達を抑制することができる。
As described above, according to the
また、補極外周面406および主極外周面407は、回転子鉄心円筒部403の径方向についての高さが互いに同一となっている。これにより、補極405と固定子鉄心31との間の熱の伝達量を増加させることができる。
Further, the auxiliary pole outer
なお、実施の形態1では、主極404の数が5、スロット313の数および永久磁石33の数が6である回転電機1の構成について説明した。しかしながら、主極404の数、スロット313の数および永久磁石33の数は、これに限らず、その他の数であってもよい。固定子3に永久磁石33が含まれる固定子磁石回転電機では、起磁力が回転子4のパーミアンスによって変調される。したがって、固定子磁石回転電機の回転起磁力の空間次数は、主極404の数から永久磁石33の極対数を引いた値によって表すことができる。図1に示す回転電機1では、主極404の数が5、永久磁石33の極対数が3である。したがって、空間次数が2となる。この場合に、回転電機1は、4極6スロット回転電機として駆動する。回転電機1の渦電流損失は、永久磁石33の極数、主極404の数、回転子4の回転速度に依存して変化する。したがって、永久磁石33の極数が多く、主極404の数が多く、回転子4の回転速度が大きい回転電機1の場合に、回転子鉄心402の温度上昇の抑制の効果をより高く得ることができる。
In the first embodiment, the configuration of the rotary
補極405の形状は、補極外周面406の面積が大きい方が望ましい。補極外周面406の面積が大きくなることによって、回転子鉄心402と固定子鉄心31との間の対向面積が大きくなる。これにより、回転子鉄心402から固定子鉄心31への熱の伝達の量を増加させることができる。
As for the shape of the
補極405と回転子鉄心円筒部403との間の接触面積は、大きい方が望ましい。補極405と回転子鉄心円筒部403との間の接触面積が大きくなることによって、回転子鉄心円筒部403および主極404に発生する熱が補極405へと伝達され易くなる。その結果、回転子鉄心402から固定子鉄心31への熱の伝達の量を増加させることができる。
It is desirable that the contact area between the
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2に係る回転電機の回転子を示す斜視図である。補極405は、複数の薄板が積層されることによって構成されている。補極405を構成する複数の薄板は、回転子鉄心円筒部403の軸方向に積層されている。補極405を構成する薄板は、非磁性金属から構成されている。非磁性金属としては、例えば、ステンレスが挙げられる。
FIG. 3 is a perspective view showing a rotor of a rotary electric machine according to a second embodiment of the present invention. The
補極405を構成する薄板の板厚は、主極404を構成する電磁鋼板の板厚と同一となっている。具体的には、補極405を構成する薄板の板厚は、0.25mm〜0.5mm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。
The thickness of the thin plate constituting the
以上説明したように、この発明の実施の形態2に係る回転電機の回転子4は、補極405が、回転子鉄心円筒部403の軸方向について積層された複数の薄板から構成されている。回転子4が高速で回転する場合には、非磁性金属から構成され補極405に発生する渦電流損失が顕在化する。しかしながら、積層された複数の薄板から補極405が構成されることによって、補極405に発生する渦電流損失を低減させることができる。
As described above, the
また、補極405を構成する薄板の板厚は、主極404を構成する電磁鋼板の板厚と同一となっている。これにより、補極405に発生する渦電流損失を低減させることができるとともに、補極405の製造の容易化を図ることができる。
Further, the thickness of the thin plate constituting the
実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3に係る回転電機の回転子を示す斜視図である。回転子鉄心円筒部403の周方向について、主極404における補極405に対向する面を主極周方向側面408とする。回転子鉄心円筒部403の周方向について、補極405における主極404に対向する面を補極周方向側面409とする。
FIG. 4 is a perspective view showing a rotor of a rotary electric machine according to a third embodiment of the present invention. Regarding the circumferential direction of the rotor core
回転子鉄心円筒部403の周方向について、主極周方向側面408と補極周方向側面409との間には、隙間が形成されている。言い換えれば、回転子鉄心円筒部403の周方向について隣り合う主極404と補極405との間には、隙間が形成されている。つまり、回転子鉄心円筒部403の周方向について主極周方向側面408と補極周方向側面409とは、互いに離れて配置されている。回転子鉄心円筒部403の周方向について主極周方向側面408と補極周方向側面409とが互いに離れて配置されることによって、回転子4には、通風溝410が形成されている。通風溝410は、回転子鉄心円筒部403の軸方向に延びて配置されている。通風溝410は、回転子鉄心円筒部403の軸方向について回転子4を通過する風が通る風路411を構成する。
Regarding the circumferential direction of the rotor core
補極外周面406の面積は、大きい方が望ましい。補極外周面406の面積が大きくなることによって、回転子鉄心402の放熱の効率を高めることができるとともに、回転電機1に流れる空気の風損を低減させることができる。なお、回転子鉄心円筒部403の周方向についての通風溝410の大きさは、回転子鉄心402の冷却効果、風損低減効果、補極405の質量などに応じて、適宜設定することができる。その他の構成は、実施の形態1または実施の形態2と同様である。
It is desirable that the area of the auxiliary pole outer
以上説明したように、この発明の実施の形態3に係る回転電機の回転子4によれば、回転子鉄心円筒部403の周方向について隣り合う主極404と補極405との間には、隙間が形成されている。これにより、回転子4には、回転子鉄心円筒部403の軸方向に延びる通風溝410が形成される。したがって、回転子鉄心402の放熱の効率を高めることができる。その結果、回転子鉄心402の温度上昇を抑制することができる。
As described above, according to the
実施の形態4.
図5は、この発明の実施の形態4に係る回転電機の回転子の要部を示す平面図である。補極405は、補極本体412と、補極本体412に固定された突起413とを有している。突起413は、回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405の内側部分である。
FIG. 5 is a plan view showing a main part of a rotor of a rotary electric machine according to a fourth embodiment of the present invention. The
突起413は、補極本体412における回転子鉄心円筒部403側の面に設けられている。突起413は、断面T字形状に形成されている。突起413は、補極本体412から回転子鉄心円筒部403側に突出する基部414と、基部414から回転子鉄心円筒部403の周方向に延びる一対の鍔部415とを有している。一対の鍔部415は、回転子鉄心円筒部403の周方向について、互いに反対方向に基部414から突出している。
The
回転子鉄心円筒部403の径方向についての回転子鉄心円筒部403の外側部分には、突起413が嵌められる溝部416が形成されている。溝部416には、鍔部415が嵌められる部分が含まれる。鍔部415が溝部416に嵌められることによって、回転子鉄心円筒部403の径方向について、回転子鉄心円筒部403から補極405が離れることが防止される。言い換えれば、遠心力によって補極405が回転子鉄心円筒部403から径方向外側へ飛び出すことが防止される。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態3までの何れかと同様である。
A
以上説明したように、この発明の実施の形態4に係る回転電機の回転子4によれば、補極405は、周方向の延びる鍔部415を有しており、回転子鉄心円筒部403には、鍔部415が嵌められる溝部416が形成されている。鍔部415が溝部416に嵌められることによって、補極405が回転子鉄心円筒部403から径方向外側に移動することを防止することができる。
As described above, according to the
なお、回転子4が高速回転する場合には、補極405に作用する遠心力が大きくなる。したがって、この場合には、突起413の強度が向上するように、突起413が太くなってもよい。
When the
また、補極405が突起413を有し、回転子鉄心円筒部403に溝部416が形成された構成について説明した。しかしながら、回転子鉄心円筒部403が突起を有し、突起部が嵌められる溝部が補極405に形成された構成であってもよい。
Further, the configuration in which the
実施の形態5.
図6は、この発明の実施の形態5に係る回転電機の回転子の要部を示す平面図である。回転子鉄心円筒部403の径方向についての回転子鉄心円筒部403の内周面と溝部416との間の寸法をXとする。回転子鉄心円筒部403の周方向についての主極外周面407の寸法をYとする。この場合に、回転子4は、X>Y/2を満たす。その他の構成は、実施の形態4と同様である。
FIG. 6 is a plan view showing a main part of a rotor of a rotary electric machine according to a fifth embodiment of the present invention. Let X be the dimension between the inner peripheral surface of the rotor core
以上説明したように、この発明の実施の形態5に係る回転電機の回転子4によれば、X>Y/2を満たす。これにより、回転子鉄心円筒部403に流れる磁束の経路が妨げられることが抑制される。したがって、回転子鉄心402の磁束飽和が抑制される。その結果、回転電機1の出力の低下を抑制するとともに、遠心力による補極405の径方向外側への飛び出しを防止することができる。
As described above, according to the
実施の形態6.
図7は、この発明の実施の形態6に係る回転電機の回転子の要部を示す平面図である。シャフト401の中心軸Oと主極外周面407との間の寸法を主極外径寸法Rmとする。シャフト401の中心軸Oと補極外周面406との間の寸法を補極外径寸法Rsとする。この場合に、回転子4は、Rs<Rmを満たす。
FIG. 7 is a plan view showing a main part of a rotor of a rotary electric machine according to a sixth embodiment of the present invention. The dimension between the central axis O of the
補極405に用いられる材料の特性、補極405の質量、溝部416の大きさなどによっては、遠心力によって補極405が回転子鉄心円筒部403に対して径方向外側に移動する場合がある。主極外径寸法Rmおよび補極外径寸法Rsは、補極405の移動量に対応して決められる。これにより、補極405が固定子3に接触することが防止される。その他の構成は、実施の形態4または実施の形態5と同様である。
Depending on the characteristics of the material used for the
以上説明したように、この発明の実施の形態6に係る回転電機の回転子4によれば、Rs<Rmを満たす。これにより、補極405が固定子3に接触することを防止することができる。
As described above, according to the
実施の形態7.
図8は、この発明の実施の形態7に係る回転電機の回転子の要部を示す分解斜視図である。図9は、図8の回転子の要部が組み立てられた状態を示す斜視図である。回転子鉄心円筒部403は、複数の第1鋼板417と複数の第2鋼板418とが回転子鉄心円筒部403の軸方向に1枚ずつ交互に積層されて構成されている。第2鋼板418における補極405側の部分には、鉄心切欠き部419が形成されている。Embodiment 7.
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a main part of a rotor of a rotary electric machine according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the main part of the rotor of FIG. 8 is assembled. The rotor core
補極405は、複数の第1薄板420と複数の第2薄板421とが回転子鉄心円筒部403の軸方向に1枚ずつ交互に積層されて構成されている。第2薄板421における回転子鉄心側の部分には、補極切欠き部422が形成されている。したがって、回転子鉄心円筒部403の径方向について、第2薄板421の寸法は、第1薄板420の寸法よりも小さい。
The
鉄心切欠き部419には、第1薄板420が挿入される。補極切欠き部422には、第1鋼板417が挿入される。第1鋼板417および第1薄板420の挿入方向D1は、回転子鉄心円筒部403の径方向となっている。
The first
第1鋼板417が補極切欠き部422に挿入された状態で、第1鋼板417が第1薄板420に重ねられている。第1薄板420が鉄心切欠き部419に挿入された状態で、第1薄板420が第1鋼板417に重ねられている。
The
第1鋼板417には、回転子鉄心円筒部403の軸方向に延びた貫通孔423が形成されている。第1薄板420には、回転子鉄心円筒部403の軸方向に延びた貫通孔424が形成されている。第1鋼板417および第1薄板420が互いに重ねられた状態で、貫通孔423および貫通孔424は、回転子鉄心円筒部403の軸方向に互いに重なり合っている。
The
回転子4は、第1鋼板417の貫通孔423および第1薄板420の貫通孔424に挿入されたピン425をさらに備えている。ピン425の挿入方向D2は、回転子鉄心円筒部403の軸方向となっている。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態3までの何れかと同様である。
The
以上説明したように、この発明の実施の形態7に係る回転電機の回転子4によれば、ピン425が第1鋼板417の貫通孔423および第1薄板420の貫通孔424に挿入されている。これにより、遠心力によって補極405が回転子鉄心円筒部403に対して径方向外側に移動することを防止することができる。
As described above, according to the
なお、実施の形態7では、複数の第1鋼板417と複数の第2鋼板418とが回転子鉄心円筒部403の軸方向に1枚ずつ交互に積層され、複数の第1薄板420と複数の第2薄板421とが回転子鉄心円筒部403の軸方向に1枚ずつ交互に積層された構成について説明した。しかしながら、例えば、複数の第1鋼板417と複数の第2鋼板418とが回転子鉄心円筒部403の軸方向に複数枚ずつ交互に積層された構成であってもよい。また、複数の第1薄板420と複数の第2薄板421とが回転子鉄心円筒部403の軸方向に複数枚ずつ交互に積層された構成であってもよい。
In the seventh embodiment, the plurality of
実施の形態8.
図10は、この発明の実施の形態8に係る回転電機の回転子の要部を示す平面図である。主極404の質量をM1とする。補極405の質量をM2とする。回転子鉄心円筒部403の周方向について互いに隣り合う主極404の間の全領域に補極405が埋められた場合の補極405の質量をM3とする。この場合に、回転子4は、M1×0.35<M2<M3を満たす。Embodiment 8.
FIG. 10 is a plan view showing a main part of the rotor of the rotary electric machine according to the eighth embodiment of the present invention. Let the mass of the
図11は、図10の補極405の質量と回転子鉄心円筒部403に発生する最大応力との関係を示すグラフである。回転子鉄心円筒部403の周方向について互いに隣り合う主極404の間の領域を主極間領域とする。回転子鉄心円筒部403に発生する応力は、回転子鉄心円筒部403の径方向について主極間領域に対して内側に隣り合う回転子鉄心円筒部403の部分に集中する。回転子4がM1×0.35<M2<M3を満たすことによって、回転子鉄心円筒部403の周方向について互いに隣り合う主極404の間の全領域に補極405が埋められた場合よりも、回転子鉄心円筒部403に発生する応力が小さくなる。これは、遠心力によって主極404および補極405が径方向外側に引っ張られることに起因する回転子鉄心円筒部403の応力が軽減されることを示している。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the mass of the
回転子4がM2=M1を満たす場合が最も望ましい。この場合に、回転子鉄心円筒部403に発生する応力は、回転子鉄心円筒部403の周方向について均一となり、最も小さくなる。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態7までの何れかと同様である。
It is most desirable that the
以上説明したように、この発明の実施の形態8に係る回転電機の回転子4によれば、回転子4がM1×0.35<M2<M3を満たす。これにより、回転子鉄心円筒部403に発生する応力を小さくすることができる。
As described above, according to the
実施の形態9.
図12は、この発明の実施の形態9に係る回転電機の回転子の要部を示す平面図である。補極外周面406は、回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405の外周面である。主極外周面407は、回転子鉄心円筒部403の径方向についての主極404の外周面である。Embodiment 9.
FIG. 12 is a plan view showing a main part of a rotor of a rotary electric machine according to a ninth embodiment of the present invention. The compensating pole outer
回転子鉄心円筒部403の軸方向に視た場合に、補極外周面406は、回転子鉄心円筒部403の周方向に互いに隣り合う主極404のそれぞれの主極外周面407に渡って形成されている。また、回転子鉄心円筒部403の軸方向に視た場合に、補極外周面406および主極外周面407は、同一円上に配置されている。これにより、その他の構成は、実施の形態1から実施の形態8までの何れかと同様である。
When viewed in the axial direction of the rotor core
以上説明したように、この発明の実施の形態9に係る回転電機の回転子4によれば、回転子鉄心円筒部403の軸方向に視た場合に、補極外周面406は、回転子鉄心円筒部403の周方向に互いに隣り合う主極404のそれぞれの主極外周面407に渡って形成されている。また、回転子鉄心円筒部403の軸方向に視た場合に、補極外周面406および主極外周面407は、同一円上に配置されている。これにより、補極外周面406の面積を大きくすることができる。その結果、回転子鉄心円筒部403の温度上昇を抑制することができる。また、回転子鉄心402の形状が円筒形状となる。これにより、回転電機1に流れる空気の風損を低減させることができる。
As described above, according to the
実施の形態10.
図13は、この発明の実施の形態10に係る回転電機の回転子の要部を示す平面図である。補極405には、穴426が形成されている。穴426は、回転子鉄心円筒部403の軸方向に延びて形成されている。また、穴426の形状は、回転子鉄心円筒部403の軸方向に視た場合に、回転子鉄心円筒部403の周方向に延びる長穴形状となっている。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態9までの何れかと同様である。Embodiment 10.
FIG. 13 is a plan view showing a main part of the rotor of the rotary electric machine according to the tenth embodiment of the present invention. A
以上説明したように、この発明の実施の形態10に係る回転電機の回転子4によれば、補極405には、穴426が形成されている。これにより、補極405の質量を減少させることができる。また、補極405に穴426が形成されることによって、補極405に発生する渦電流損失を低減させることができる。また、補極405の質量が減少することによって、回転子4のイナーシャを低減させることができる。
As described above, according to the
なお、実施の形態10では、補極405に穴426が形成された構成について説明した。しかしながら、図14に示すように、補極405における回転子鉄心円筒部403側の部分であって、回転子鉄心円筒部403の周方向についての端部に切欠き部427が形成された構成であってもよい。図14では、補極405における回転子鉄心円筒部403側の部分であって、回転子鉄心円筒部403の周方向についての両端部に切欠き部427が形成されている。したがって、補極405は、断面T字形状に形成されている。
In the tenth embodiment, the configuration in which the
実施の形態11.
図15は、この発明の実施の形態11に係る回転電機の回転子の要部を示す平面図である。回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405における外側部分であって回転子鉄心円筒部403の周方向についての端部には、面取り部428が形成されている。Embodiment 11.
FIG. 15 is a plan view showing a main part of the rotor of the rotary electric machine according to the eleventh embodiment of the present invention. A chamfered
図16は、回転子4が高速回転する場合の補極405に発生する渦電流損失を示すコンター図である。回転子4が高速回転する場合には、補極405と永久磁石33とが対向する際に、回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405における外側部分であって回転子鉄心円筒部403の周方向についての端部には、渦電流損失が集中する。しかしながら、実施の形態11では、回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405における外側部分であって回転子鉄心円筒部403の周方向についての端部には、面取り部428が形成されている。その他の構成は、実施の形態4から実施の形態10までの何れかと同様である。
FIG. 16 is a contour diagram showing the eddy current loss generated in the
以上説明したように、この発明の実施の形態11に係る回転電機の回転子4によれば、回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405における外側部分であって回転子鉄心円筒部403の周方向についての端部には、面取り部428が形成されている。これにより、補極405に発生する渦電流損失を低減させることができる。したがって、回転子鉄心402の温度上昇を抑制することができる。
As described above, according to the
なお、実施の形態11では、回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405における外側部分であって回転子鉄心円筒部403の周方向についての端部に、面取り部428が形成されている構成について説明した。しかしながら、例えば、回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405における外側部分であって回転子鉄心円筒部403の周方向についての端部に、角部が滑らかになるようにフィレットが形成された構成であってもよい。この場合であっても、補極405に発生する渦電流損失を低減させることができる。
In the eleventh embodiment, the chamfered
実施の形態12.
図17は、この発明の実施の形態12に係る回転電機の回転子の要部を示す平面図である。回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405における中間部分を補極中間部分429とする。補極中間部分429における回転子鉄心円筒部403の周方向についての寸法は、補極外周面406における回転子鉄心円筒部403の周方向についての寸法L1よりも小さい。Embodiment 12.
FIG. 17 is a plan view showing a main part of a rotor of a rotary electric machine according to a twelfth embodiment of the present invention. The intermediate portion of the compensating
回転子鉄心円筒部403の径方向についての補極405の内周面、言い換えれば、補極405における回転子鉄心円筒部403に対向する面を補極内周面430とする。補極中間部分429における回転子鉄心円筒部403の周方向についての寸法は、補極内周面430における回転子鉄心円筒部403の周方向についての寸法L2よりも小さい。
The inner peripheral surface of the compensating
図18は、回転子4が高速回転する場合の補極405に発生する渦電流損失を示すコンター図である。回転子4が高速回転する場合には、回転子鉄心円筒部403の周方向についての補極405の端部に渦電流損失が集中する。しかしながら、実施の形態12では、補極中間部分429における回転子鉄心円筒部403の周方向についての寸法は、補極外周面406における回転子鉄心円筒部403の周方向の寸法L1よりも小さい。また、補極中間部分429における回転子鉄心円筒部403の周方向についての寸法は、補極内周面430における回転子鉄心円筒部403の周方向についての寸法L2よりも小さい。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態11までの何れかと同様である。
FIG. 18 is a contour diagram showing the eddy current loss generated in the
以上説明したように、この発明の実施の形態12に係る回転電機の回転子4によれば、補極中間部分429における回転子鉄心円筒部403の周方向について寸法は、補極外周面406における回転子鉄心円筒部403の周方向についての寸法L1よりも小さい。また、補極中間部分429における回転子鉄心円筒部403の周方向について寸法は、補極内周面430における回転子鉄心円筒部403の周方向についての寸法L2よりも小さい。これにより、補極405に発生する渦電流損失を低減させることができる。したがって、回転子鉄心402の温度上昇を抑制することができる。
As described above, according to the
実施の形態13.
図19は、この発明の実施の形態13に係る回転電機の回転子を示す斜視図である。回転子鉄心402は、回転子鉄心円筒部403の軸方向に2つに分割されている。なお、回転子鉄心402は、2つに限らず、3つ以上に分割されてもよい。Embodiment 13.
FIG. 19 is a perspective view showing a rotor of a rotary electric machine according to a thirteenth embodiment of the present invention. The
2つに分割された回転子鉄心402の部分の一方を第1回転子鉄心部431とし、他方を第2回転子鉄心部432とする。第1回転子鉄心部431および第2回転子鉄心部432は、回転子鉄心円筒部403の周方向について互いにずれて配置されている。言い換えれば、回転子鉄心402には、段スキューが形成されている。段スキューのスキュー角は、電気角で、30°、90°、150°など、30°の奇数倍となっている。これにより、回転電機1に発生するコギングトルクおよびトルクリップルの6次成分が低減される。
One of the portions of the
第1回転子鉄心部431および第2回転子鉄心部432のそれぞれは、回転子鉄心円筒部403と、複数の主極404と、複数の補極405とを備えている。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態12までの何れかと同様である。
Each of the first
以上説明したように、この発明の実施の形態13に係る回転電機の回転子4によれば、回転子4には、段スキューが形成されている。これにより、回転子鉄心402の温度上昇を低減するとともに、回転電機1に発生するコギングトルクおよびトルクリップルを低減させることができる。
As described above, according to the
実施の形態14.
図20は、この発明の実施の形態14に係る回転電機の回転子を示す斜視図である。主極404を構成する複数の電磁鋼板は、回転子鉄心円筒部403の軸方向について一端部から他端部に向かうにつれて、回転子鉄心円筒部403の周方向について連続して回転して配置されている。言い換えれば、回転子鉄心402には、連続スキューが形成されている。これにより、回転電機1に発生するコギングトルクおよびトルクリップルが低減される。その他の構成は、実施の形態1から実施の形態12までの何れかと同様である。Embodiment 14.
FIG. 20 is a perspective view showing a rotor of a rotary electric machine according to a fourteenth embodiment of the present invention. The plurality of electrical steel sheets constituting the
以上説明したように、この発明の実施の形態14に係る回転電機の回転子4によれば、回転子鉄心402には、連続スキューが形成されている。これにより、回転電機1に発生するコギングトルクおよびトルクリップルを低減させることができる。また、回転子鉄心402に連続スキューが形成されることによって、回転子鉄心円筒部403の軸方向に通る気流を発生させることができる。
As described above, according to the
なお、実施の形態14では、補極405が回転子鉄心円筒部403の軸方向にまっすぐに延びる構成について説明した。しかしながら、図21に示すように、補極405を構成する複数の薄板は、回転子鉄心円筒部403の軸方向について一端部から他端部に向かうにつれて、回転子鉄心円筒部403の周方向について連続して回転して配置されてもよい。
In the 14th embodiment, the configuration in which the
1 回転電機、2 フレーム、3 固定子、4 回転子、5 ベアリング、6 エアギャップ、21 外周部、22 端板、31 固定子鉄心、32 固定子コイル、33 永久磁石、311 コアバック、312 ティース、313 スロット、401 シャフト、402 回転子鉄心、403 回転子鉄心円筒部、404 主極、405 補極、406 補極外周面、407 主極外周面、408 主極周方向側面、409 補極周方向側面、410 通風溝、411 風路、412 補極本体、413 突起、414 基部、415 鍔部、416 溝部、417 第1鋼板、418 第2鋼板、419 鉄心切欠き部、420 第1薄板、421 第2薄板、422 補極切欠き部、423 貫通孔、424 貫通孔、425 ピン、426 穴、427 切欠き部、428 面取り部、429 補極中間部分、430 補極内周面、431 第1回転子鉄心部、432 第2回転子鉄心部。 1 Rotor, 2 frame, 3 stator, 4 rotor, 5 bearing, 6 air gap, 21 outer circumference, 22 end plate, 31 stator core, 32 stator coil, 33 permanent magnet, 311 core back, 312 teeth , 313 slot, 401 shaft, 402 rotor core, 403 rotor core cylindrical part, 404 main pole, 405 auxiliary pole, 406 auxiliary pole outer peripheral surface, 407 main pole outer peripheral surface, 408 main pole circumferential side surface, 409 auxiliary pole circumference Directional side surface, 410 ventilation groove, 411 air passage, 412 auxiliary pole body, 413 protrusion, 414 base part, 415 flange part, 416 groove part, 417 first steel plate, 418 second steel plate, 419 iron core notch, 420 first thin plate, 421 2nd thin plate, 422 stating pole notch, 423 through hole, 424 through hole, 425 pin, 426 hole, 427 notch, 428 chamfering part, 429 stating pole intermediate part, 430 stating pole inner peripheral surface, 431st 1st rotor core part, 432 2nd rotor core part.
この発明に係る回転電機の回転子は、円筒形状の回転子鉄心円筒部と、回転子鉄心円筒部の周方向について並べて設けられ、回転子鉄心円筒部から固定子側に突出し、磁性材料から構成された複数の主極と、周方向について互いに隣り合う主極の間に設けられ、回転子鉄心円筒部から固定子側に突出する補極とを備え、補極は、非磁性金属から構成され、補極は、周方向に延びる鍔部を有し、回転子鉄心円筒部には、鍔部が嵌め合わされる溝部が形成され、回転子鉄心円筒部の径方向についての回転子鉄心円筒部の内周面と溝部との間の寸法をXとし、径方向についての主極の外周面における周方向についての寸法をYとした場合に、X>Y/2を満たす。 The rotor of the rotor electric machine according to the present invention is provided side by side in the circumferential direction of the cylindrical rotor core cylindrical portion and the rotor core cylindrical portion, projects from the rotor core cylindrical portion toward the stator side, and is composed of a magnetic material. It is provided between the plurality of main poles provided and the main poles adjacent to each other in the circumferential direction, and has a compensating pole protruding from the cylindrical portion of the rotor core toward the stator, and the compensating pole is composed of a non-magnetic metal. , The compensating pole has a flange portion extending in the circumferential direction, and a groove portion into which the flange portion is fitted is formed in the rotor core cylindrical portion, and the rotor core cylindrical portion in the radial direction of the rotor core cylindrical portion. When the dimension between the inner peripheral surface and the groove portion is X and the dimension in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the main pole in the radial direction is Y, X> Y / 2 is satisfied .
この発明に係る回転電機の回転子は、円筒形状の回転子鉄心円筒部と、回転子鉄心円筒部の周方向について並べて設けられ、回転子鉄心円筒部から固定子側に突出し、磁性材料から構成された複数の主極と、周方向について互いに隣り合う主極の間に設けられ、回転子鉄心円筒部から固定子側に突出する補極とを備え、補極は、非磁性金属から構成され、補極は、周方向に延びる鍔部を有し、回転子鉄心円筒部には、鍔部が嵌め合わされる溝部が形成され、または、回転子鉄心円筒部は、鍔部を有し、補極には、鍔部が嵌め合わされる溝部が形成され、補極の鍔部と回転子鉄心円筒部の溝部とが嵌め合わされている、または、回転子鉄心円筒部の鍔部と補極の溝部とが嵌め合わされている。 The rotor of the rotor electric machine according to the present invention is provided side by side in the circumferential direction of the cylindrical rotor core cylindrical portion and the rotor core cylindrical portion, projects from the rotor core cylindrical portion toward the stator side, and is composed of a magnetic material. It is provided between the plurality of main poles provided and the main poles adjacent to each other in the circumferential direction, and has a compensating pole protruding from the cylindrical portion of the rotor core toward the stator, and the compensating pole is composed of a non-magnetic metal. , The auxiliary pole has a flange portion extending in the circumferential direction, and the rotor core cylindrical portion has a groove portion into which the collar portion is fitted, or the rotor core cylindrical portion has a flange portion and is complementary. A groove into which the flange is fitted is formed in the pole, and the flange of the auxiliary pole and the groove of the rotor core cylinder are fitted, or the flange of the rotor core cylinder and the groove of the auxiliary pole are fitted. And are fitted together .
この発明に係る回転電機の回転子は、円筒形状の回転子鉄心円筒部と、回転子鉄心円筒部の周方向について並べて設けられ、回転子鉄心円筒部から固定子側に突出し、磁性材料から構成された複数の主極と、周方向について互いに隣り合う主極の間に設けられ、回転子鉄心円筒部から固定子側に突出する補極とを備え、補極は、非磁性金属から構成され、補極は、周方向に延びる鍔部を有し、回転子鉄心円筒部には、鍔部が嵌め合わされる溝部が形成され、または、回転子鉄心円筒部は、鍔部を有し、補極には、鍔部が嵌め合わされる溝部が形成され、補極の鍔部と回転子鉄心円筒部の溝部とが嵌め合わされている、または、回転子鉄心円筒部の鍔部と補極の溝部とが嵌め合わされ、主極の周方向側面と補極の周方向側面とは、互いに離れて配置されて、風路を構成し、風路は、回転子鉄心円筒部の径方向について内側よりも外側の方が周方向の距離が大きい。 The rotor of the rotor electric machine according to the present invention is provided side by side in the circumferential direction of the cylindrical rotor core cylindrical portion and the rotor core cylindrical portion, projects from the rotor core cylindrical portion toward the stator side, and is composed of a magnetic material. It is provided between the plurality of main poles provided and the main poles adjacent to each other in the circumferential direction, and includes a compensating pole protruding from the cylindrical portion of the rotor core toward the stator, and the compensating pole is composed of a non-magnetic metal. , The auxiliary pole has a flange portion extending in the circumferential direction, and the rotor core cylindrical portion has a groove portion into which the collar portion is fitted, or the rotor core cylindrical portion has a flange portion and is complementary. A groove into which the flange is fitted is formed in the pole, and the flange of the auxiliary pole and the groove of the rotor core cylinder are fitted, or the flange of the rotor core cylinder and the groove of the auxiliary pole are fitted. And are fitted together, and the circumferential side surface of the main pole and the circumferential side surface of the auxiliary pole are arranged apart from each other to form an air passage, and the air passage is larger than the inside in the radial direction of the rotor core cylindrical portion. The outer side has a larger circumferential distance .
Claims (13)
前記回転子鉄心円筒部の周方向について並べて設けられ、前記回転子鉄心円筒部から固定子側に突出し、磁性材料から構成された複数の主極と、
前記周方向について互いに隣り合う前記主極の間に設けられ、前記回転子鉄心円筒部から前記固定子側に突出する補極と
を備え、
前記補極は、非磁性金属から構成されている回転電機の回転子。Cylindrical rotor core Cylindrical part,
A plurality of main poles provided side by side in the circumferential direction of the rotor core cylindrical portion, projecting from the rotor core cylindrical portion toward the stator side, and made of a magnetic material,
It is provided between the main poles adjacent to each other in the circumferential direction, and is provided with an auxiliary pole protruding from the rotor core cylindrical portion toward the stator side.
The auxiliary pole is a rotor of a rotating electric machine made of a non-magnetic metal.
前記回転子鉄心円筒部の径方向についての前記回転子鉄心円筒部の内周面と前記溝部との間の寸法をXとし、前記径方向についての前記主極の外周面における前記周方向についての寸法をYとした場合に、X>Y/2を満たす請求項4に記載の回転電機の回転子。The groove portion is formed in the rotor core cylindrical portion.
Let X be the dimension between the inner peripheral surface of the rotor core cylindrical portion and the groove portion in the radial direction of the rotor core cylindrical portion, and the circumferential direction of the outer peripheral surface of the main pole in the radial direction. The rotor of the rotary electric machine according to claim 4, wherein X> Y / 2 is satisfied when the dimension is Y.
前記補極は、複数の第1薄板と前記回転子鉄心円筒部側の部分に補極切欠き部が形成された複数の第2薄板とが前記軸方向に交互に積層されて構成されており、
前記第1鋼板は、前記補極切欠き部に挿入された状態で前記第1薄板に重ねられ、
前記第1薄板は、前記鉄心切欠き部に挿入された状態で前記第1鋼板に重ねられ、
前記第1鋼板および前記第1薄板のそれぞれには、前記軸方向について互いに重なり合うとともに前記軸方向に延びる貫通孔が形成され、
前記第1鋼板の前記貫通孔および前記第2薄板の前記貫通孔に挿入されたピンをさらに備えた請求項1から請求項3までの何れか一項に記載の回転電機の回転子。In the rotor core cylindrical portion, a plurality of first steel plates and a plurality of second steel plates having an iron core notch formed in a portion on the auxiliary pole side are alternately laminated in the axial direction of the rotor core cylindrical portion. Is composed of
The auxiliary pole is configured by alternately laminating a plurality of first thin plates and a plurality of second thin plates having auxiliary pole notches formed in a portion on the side of the rotor core cylinder portion alternately in the axial direction. ,
The first steel plate is stacked on the first thin plate in a state of being inserted into the auxiliary pole notch.
The first thin plate is stacked on the first steel plate in a state of being inserted into the iron core notch.
Each of the first steel plate and the first thin plate is formed with through holes that overlap each other in the axial direction and extend in the axial direction.
The rotor of a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3, further comprising a pin inserted into the through hole of the first steel plate and the through hole of the second thin plate.
前記回転子鉄心円筒部の軸方向に視た場合に、前記補極の外周面および前記主極の外周面は、同一円上に配置されている請求項1から請求項8までの何れか一項に記載の回転電機の回転子。The outer peripheral surface of the auxiliary pole in the radial direction of the rotor core cylindrical portion is formed over the outer peripheral surface of each of the main poles adjacent to each other in the circumferential direction in the radial direction. And
When viewed in the axial direction of the rotor core cylindrical portion, the outer peripheral surface of the auxiliary pole and the outer peripheral surface of the main pole are arranged on the same circle, any one of claims 1 to 8. The rotor of the rotating electric machine described in the section.
前記固定子と
を備えた回転電機。The rotor according to any one of claims 1 to 12, and the rotor.
A rotary electric machine equipped with the stator.
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