JP6847164B2 - Rotating machine - Google Patents
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Description
本願は、回転電機に関するものである。 The present application relates to a rotary electric machine.
従来、永久磁石の減磁を効果的に抑制し、耐久性に優れて高品質な回転駆動をすることのできる電動回転機を提供することを目的として、1磁極毎の永久磁石で発生する減磁箇所に向かうコイルへの通電により発生する磁束の磁路途中に、磁気抵抗を大きくする磁気抵抗増大領域が形成された電動回転機が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, for the purpose of effectively suppressing demagnetization of a permanent magnet and providing an electric rotary machine capable of performing high-quality rotary drive with excellent durability, the reduction generated by a permanent magnet for each magnetic pole is used. An electric rotary machine is disclosed in which a magnetic resistance increasing region for increasing magnetic resistance is formed in the middle of a magnetic path of magnetic flux generated by energizing a coil toward a magnetic portion (see, for example, Patent Document 1).
前述した特許文献1には、固定子は、回転子に対面する複数本のティースと、コイルをティースに巻き掛ける空間の複数のスロットとを有し、回転子には、ティースに磁気力を働かせる一対の永久磁石がV字に埋め込まれている電動回転機であって、固定子側の6つのスロットに対応する回転子側の一対の永久磁石側を1磁極としたときに、永久磁石で発生する減磁領域に向かうコイルへの通電により発生する磁束の磁路途中に、磁気抵抗を大きくする磁気抵抗増大領域として、その1磁極中心のd軸から正逆方向の両側均等位置の56度(電気角)を最深部とする調整溝がそのティースの対面幅となるように形成されている電動回転機が開示されている。また、調整溝の溝幅をその対面幅よりも小さくしてもよいが、磁束が通過する対面幅全面で磁気抵抗を調整するのが有効であることが開示されている。
In
しかしながら、例えば前述した特許文献1では、固定子巻線が作る磁束が永久磁石に鎖交する経路上に調整溝が設けてあるため、永久磁石の耐減磁特性を高める機能を有している一方で、永久磁石の漏れ磁束が低減されず、トルクに主として寄与する回転子の磁束の基本波成分が向上しないため、回転電機の出力が効率的に向上されない問題点があった。
However, for example, in
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、永久磁石の漏れ磁束を低減しつつ耐減磁性能を高めて永久磁石の磁力を維持することで、回転子の磁束の基本波成分を向上することができ、より効率的に出力が向上された回転電機を提供することを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and by improving the demagnetization resistance performance while reducing the leakage magnetic flux of the permanent magnet and maintaining the magnetic force of the permanent magnet, the rotor It is an object of the present invention to provide a rotary electric machine capable of improving the fundamental wave component of magnetic flux and having improved output more efficiently.
本願に開示される回転電機は、回転軸に取り付けられた回転子鉄心と前記回転子鉄心の挿入孔に装着された永久磁石とを有する回転子、前記回転子の外周面に空隙を介して対向して配置され、前記回転子と対向した径方向内側に形成された複数の鍔部と、前記複数の鍔部から延在して径方向内側から径方向外側に形成された複数の継鉄部とを有する固定子、前記回転子の外周上に形成され、前記固定子の内周面との空隙距離を拡大する空隙拡大部、を備え、前記空隙拡大部は、前記回転子鉄心に形成された溝部であり、回転子外周円と前記空隙拡大部との交点である第1の交点および第2の交点から前記回転軸の軸心に向かって凸状に形成されており、回転子磁極がN極となる極とS極となる極では、前記回転子外周円と前記空隙拡大部との交点である前記第1の交点と前記第2の交点の間の回転方向の幅が異なっており、前記空隙拡大部の回転方向の幅は、N極となる極の方がS極となる極よりも大きいことを特徴とするものである。
The rotary electric machine disclosed in the present application is a rotor having a rotor core attached to a rotating shaft and a permanent magnet mounted in an insertion hole of the rotor core, and faces the outer peripheral surface of the rotor via a gap. A plurality of flange portions formed on the inner side in the radial direction facing the rotor, and a plurality of joint iron portions formed on the inner side in the radial direction to the outer side in the radial direction extending from the plurality of flange portions. The stator having the above, and a gap expanding portion formed on the outer periphery of the rotor and expanding the gap distance from the inner peripheral surface of the stator are provided, and the gap expanding portion is formed on the rotor core. It is a groove portion, and is formed in a convex shape from the first intersection and the second intersection, which are the intersections of the outer peripheral circle of the rotor and the gap expansion portion, toward the axis of the rotation axis, and the rotor magnetic poles are formed. The width of the rotation direction between the first intersection, which is the intersection of the rotor outer circle and the void expansion portion, and the second intersection is different between the north pole and the south pole. The width of the gap expanding portion in the rotation direction is characterized in that the pole that becomes the north pole is larger than the pole that becomes the south pole.
本願に開示される回転電機によれば、永久磁石の漏れ磁束を低減しつつ耐減磁性能を高めて永久磁石の磁力を維持することで、回転子の磁束の基本波成分を向上することができ、より効率的に出力が向上された回転電機が得られる。 According to the rotary electric machine disclosed in the present application, it is possible to improve the fundamental wave component of the magnetic flux of the rotor by improving the demagnetization resistance performance and maintaining the magnetic force of the permanent magnet while reducing the leakage magnetic flux of the permanent magnet. It is possible to obtain a rotating electric machine with improved output more efficiently.
実施の形態1.
以下、図面に基づいて実施の形態1について説明する。なお、各図面において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。各図面は、本願を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。また、本願について上下左右等の方向を説明する場合には、図面の記載を基準とする。
また、図中に記載されている各寸法は、図中記載の座標軸を基に計算される値で定義される。符号の英文字は大文字と小文字とで別の要素を意味する。「固定する」は、対象物を固定できれば任意であり、その固定方法は問わない。「等しくなる」はほぼ同一であることを意味しており、寸法交差の範囲で異なるものであれば有している機能は同じとみなす。なお、図面において永久磁石の磁化方向が矢印で示されている場合、回転子内径側から回転子外径側に延びている磁極をN極、回転子外径側から回転子内径側に延びている磁極をS極とする。
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Each drawing illustrates the elements necessary to illustrate the present application and does not necessarily illustrate all the actual elements. In addition, when explaining the directions such as up, down, left, and right with respect to the present application, the description in the drawings is used as a reference.
Further, each dimension described in the drawing is defined by a value calculated based on the coordinate axes described in the drawing. The letters of the sign mean different elements in uppercase and lowercase. "Fixing" is arbitrary as long as the object can be fixed, and the fixing method does not matter. "Equal" means that they are almost the same, and if they differ within the range of dimension intersection, they are considered to have the same function. When the magnetization direction of the permanent magnet is indicated by an arrow in the drawing, the magnetic pole extending from the rotor inner diameter side to the rotor outer diameter side is extended to the N pole and the rotor outer diameter side to the rotor inner diameter side. Let the magnetic pole be the S pole.
図1は、実施の形態1による回転電機を示す斜視図であり、図2は実施の形態1による回転電機の固定子を示す斜視図である。また、図3は実施の形態1による回転電機の回転子を示す斜視図であり、図4は実施の形態1による回転電機の回転子において永久磁石および回転子鉄心を示す斜視図である。なお、図1では本願には直接関連しない部品であるリアブラケット、フロントブラケット、軸受等が省略されている。また、図1から図4において、矢印方向のa、b、cはそれぞれ軸方向、径方向、回転方向を示す。 FIG. 1 is a perspective view showing a rotary electric machine according to the first embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing a stator of the rotary electric machine according to the first embodiment. Further, FIG. 3 is a perspective view showing a rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment, and FIG. 4 is a perspective view showing a permanent magnet and a rotor core in the rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment. Note that in FIG. 1, the rear bracket, front bracket, bearing, and the like, which are parts not directly related to the present application, are omitted. Further, in FIGS. 1 to 4, a, b, and c in the arrow directions indicate the axial direction, the radial direction, and the rotation direction, respectively.
図1から図4において、車両用の交流発電電動機32である回転電機1は、軸受(図示なし)を介してフロントブラケットおよびリアブラケット(図示なし)に支持されて、回転自在に配設された回転子3と、回転子3に対して所定の空隙を介して、回転子3の外周を囲繞してフロントブラケット、リアブラケットに固定された固定子2とを備える。回転子3は、回転軸4に取り付けられ固定された回転子鉄心7と回転子鉄心7の内部に設けられた磁石挿入孔10を備える。磁石挿入孔10には、永久磁石9が装着される。固定子2は、回転子3の外周面に空隙を介して対向して配置されており、固定子鉄心5と固定子巻線6を備える。
In FIGS. 1 to 4, the rotary
図5は、実施の形態1による回転電機を示す断面図である。図5において、実施の形態1に係る回転電機1の回転子3は、円筒状の回転子鉄心7と回転子鉄心7に設けられた磁石挿入孔10に配置され、永久磁石着磁方向11に示す矢印方向で着磁された永久磁石9を有する。固定子2の固定子鉄心5は、回転子3と対向した径方向内側に形成された鍔部14と、鍔部14から延在して径方向内側から径方向外側に形成された第一継鉄部12と、隣り合う第一継鉄部12を繋ぐ第二継鉄部13を備える。鍔部14とこの鍔部14から延在して径方向内側から径方向外側に形成された第一継鉄部12は、回転子3と対向した径方向内側に複数個設けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine according to the first embodiment. In FIG. 5, the
図6は、実施の形態1による回転電機を示す拡大断面図である。図6において、回転子3は回転子鉄心7の外周上に固定子2の内周面との空隙距離を拡大する空隙拡大部15を有する。この空隙拡大部15は、回転子鉄心7に形成された溝部であり、回転子外周円8と空隙拡大部15との第1の交点36aおよび第2の交点36bから回転軸4の軸心に向かって凸状に形成される。回転子外周円8とは、回転軸4を軸心とした断面形状が円の最外周の外周円である。空隙拡大部15は、回転子3の外周上の上記した2交点である第1の交点36aおよび第2の交点36bから回転軸4の軸心に向かって凸状に形成され、N極またはS極となる回転子磁極において、回転子磁極の回転方向中心軸をd軸とし、d軸から回転および反回転方向に電気角で90度ずれた軸をq軸とすると、空隙拡大部15はd軸とq軸との間に設けられる。図6において、d軸を挟んだ左右のq軸間の回転子3が1磁極を示す。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a rotary electric machine according to the first embodiment. In FIG. 6, the
また、空隙拡大部15は、空隙拡大部15と回転子外周円8との2交点において、d軸の側に配置された第1の交点36aと回転軸4である原点とを結ぶ延長線とd軸とが成す角度をθA、q軸の側に配置された第2の交点36bと原点とを結ぶ延長線とd軸とが成す角度をθBとすると、d軸と鍔部14の回転方向中心軸が同一線上に存在する場合に、永久磁石9の固定子2の側に配置された磁束出力面上で、磁石挿入孔10のq軸側端点から永久磁石9の磁化ベクトルに沿って磁石出力面に垂直に延長された線Aよりもd軸の側に存在する第一継鉄部12において、θAは、原点を中心に、第一継鉄部12の最細部34のq軸側端点から永久磁石9に引かれた垂線と回転子3の外周(回転子外周円8)との第3の交点37とd軸とが成す角度θ1よりも大きく、θBは、原点を中心に、磁石挿入孔10のq軸側端点からq軸に平行に延長された線と回転子3の外周(回転子外周円8)との第4の交点38とd軸とが成す角度θ2よりも小さい構造となっている。
Further, the
図7は、実施の形態1による回転電機を示す拡大断面図である。図7に示すように、空隙拡大部15と回転子外周円8との2交点である第1の交点36aと第2の交点36b間の空隙拡大部15の回転方向の幅Wslitは、空隙拡大部15と対面する鍔部14における最径内面の回転方向の幅W1よりも大きく、鍔部14の最径内面の回転方向の幅W1と隣り合う鍔部14間の回転方向の間隔を2つ分和算した幅W2よりも小さい構成となっている。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a rotary electric machine according to the first embodiment. As shown in FIG. 7, the width Wslit in the rotation direction of the
図8は、実施の形態1による回転電機の動作を説明するための回路図である。次に図8を用いて、車両用の交流発電電動機32である回転電機1の電動機としての動作について説明する。バッテリ30から直流電力が電源端子を介してパワー回路部31に給電される。制御回路部33は、パワー回路部31の各スイッチング素子をON/OFF制御して、直流電力を交流電力に変換する。この交流電力が、固定子2の固定子巻線6に供給される。この磁束と永久磁石9により形成された磁束が、固定子巻線6に流れる直流電流もしくは交流電流と鎖交することで、駆動トルクが発生する。この駆動トルクにより、回転子3が回転駆動される。
FIG. 8 is a circuit diagram for explaining the operation of the rotary electric machine according to the first embodiment. Next, with reference to FIG. 8, the operation of the rotary
次に、この車両用の交流発電電動機32である回転電機1の発電機としての動作について図8を用いて説明する。エンジンの運転状態では、エンジンの回転トルクがクランクシャフトからベルトもしくはギア等の機械接続部品を介して回転軸4に伝達され、回転子3が回転される。このとき永久磁石9が形成する磁束が固定子2の固定子巻線6と鎖交し、三相交流電圧が固定子巻線6に誘起される。そして、制御回路部33が、パワー回路部31の各スイッチング素子をON/OFF制御して、固定子巻線6に誘起された三相交流電力を直流電力に変換し、バッテリ30を充電する。
Next, the operation of the rotary
次に、図9から図12を用いて実施の形態1における回転電機の効果を説明する。図9は、実施の形態1による回転電機の空隙拡大部を除いた場合の磁束密度分布を示す断面図である。また図10は、実施の形態1による回転電機の空隙拡大部を除いた場合のq軸磁束経路を示す断面図である。実施の形態1では、図9に示す空隙拡大部15がない場合の磁束密度分布図と図10に示す空隙拡大部15がない場合の磁束経路を元に空隙拡大部15をどのような位置に配置すべきかについて検討をおこなっている。
また、図11は、実施の形態1による回転電機の空隙拡大部の回転方向の幅が狭い場合における磁石磁束の漏れ磁束経路Bを説明するための断面図である。また、図12は、実施の形態1による回転電機1の空隙拡大部15による無負荷誘起電圧の基本波成分の向上効果を示す図である。
Next, the effect of the rotary electric machine in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 12. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the magnetic flux density distribution in the case where the void expansion portion of the rotary electric machine according to the first embodiment is excluded. Further, FIG. 10 is a cross-sectional view showing a q-axis magnetic flux path when the gap expansion portion of the rotary electric machine according to the first embodiment is excluded. In the first embodiment, the position of the
Further, FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the leakage flux path B of the magnet magnetic flux when the width in the rotation direction of the gap expanding portion of the rotary electric machine according to the first embodiment is narrow. Further, FIG. 12 is a diagram showing the effect of improving the fundamental wave component of the no-load induced voltage by the
d軸とq軸との間に設けられた空隙拡大部15において、d軸と鍔部14の回転方向中心軸(固定子鉄心5におけるティースの中心点)が同一線上にあることで、トルクに主として寄与するd軸磁石磁束がより効果的に得られる回転子3と固定子2の位置関係となる。この位置関係にある状態において、永久磁石9の磁束出力面のq軸側端点から永久磁石9の磁化ベクトルに沿って磁石出力面に垂直となるように延長された線Aよりもd軸側に存在する第一継鉄部12において、原点を中心に第一継鉄部12の最細部34のq軸側端点から永久磁石9に引かれた垂線と回転子3の外周(回転子外周円8)との第3の交点37とd軸とが成す角度よりもθAが大きくなるように形成されることで、固定子巻線6に発生する誘起電圧に起因する回転子磁束の入力面である第一継鉄部12の最細部34において、図9に示す磁束密度分布における磁束密度を維持しつつ、永久磁石9の漏れ磁束を低減する機能を得ることができる。
In the
また、原点を中心に磁石挿入孔10のq軸側端点からq軸に平行に延長された線と回転子3の外周(回転子外周円8)との第4の交点38とd軸とが成す角度θ2よりもθBが小さくなることで、図10に示すq軸磁路における磁路断面を維持することができるため、d軸インダクタンスとq軸インダクタンスの差により発生する、リラクタンストルクを低下することなく、永久磁石9の漏れ磁束を低減する機能を得ることができる。
Further, the
また、空隙拡大部15の回転子外周円8との2交点間の回転方向の幅Wslitは、鍔部14における最径内面の回転方向の幅W1よりも大きいことで、回転子3の磁束が鍔部14を介して回転子3に戻る漏れ磁束経路B(図11参照)を低減する機能を有する。実施の形態1による回転電機1によれば、図12に示すように、Wslit>W1とすることで、Wslit<W1である場合に比べて、回転子3の磁束が鍔部14を介して回転子3に戻る漏れ磁束を低減する機能を有しており無負荷誘起電圧の向上効果が得られる。
Further, the width Wslit in the rotation direction between the two intersections of the
また、空隙拡大部15の回転子外周円8との2交点間の回転方向の幅が、鍔部14の最径内面の回転方向の幅Wslitと隣り合う鍔部14間の回転方向の間隔を2つ分和算した幅W2よりも小さいことで、空隙拡大部15が回転子磁束の主経路を阻害することなく、永久磁石9の漏れ磁束を低減する機能を得ることができる。
さらに、空隙拡大部15の回転子外周円8との2交点間の回転方向の幅が、鍔部14における最径内面の回転方向の幅よりも大きいことで、固定子巻線6が作る磁束が永久磁石9に鎖交することで発生する磁石減磁を抑制することができ、永久磁石9の漏れ磁束低減機能に加えて、耐減磁性能を向上させることで永久磁石9の磁力を維持することができる。
Further, the width in the rotation direction between the two intersections of the
Further, the width in the rotation direction between the two intersections of the
以上のとおり、実施の形態1の回転電機1は、永久磁石9の主経路を確保しつつ耐減磁特性を向上させる機能だけでなく、永久磁石9による磁束が鍔部14を介して回転子3に戻る漏れ磁束の低減機能を加えることができるため、従来技術よりも回転子3に設けられた永久磁石9が作る磁束の基本波成分を向上することができ、回転電機1の出力向上機能がより効果的に得られる。
As described above, the rotary
実施の形態2.
図13は、実施の形態2による回転電機を示す断面図である。また、図14は、実施の形態2による回転電機の空隙拡大部による無負荷誘起電圧の基本波成分の向上効果を示す図である。図13に示すように、実施の形態2による回転電機1によれば、空隙拡大部15と回転子外周円8との2つの交点である第1の交点36aと第2の交点36bの間の回転方向の幅Wslitは、鍔部14の最径内面の回転方向の幅と隣り合う鍔部14間の回転方向の間隔を1つ分和算した幅W3よりも大きい。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine according to the second embodiment. Further, FIG. 14 is a diagram showing the effect of improving the fundamental wave component of the no-load induced voltage by the gap expanding portion of the rotary electric machine according to the second embodiment. As shown in FIG. 13, according to the rotary
実施の形態2による回転電機1によれば、図13に示すように、空隙拡大部15と回転子外周円8との2交点間(第1の交点36aと第2の交点36bの間)の回転方向の幅Wslitが、鍔部14の最径内面の回転方向の幅と隣り合う鍔部14間の回転方向の間隔を1つ分和算した幅W3よりも大きいことで、これら2交点の回転方向中心線と鍔部14の回転方向中心線が同一線上にある場合に、空隙拡大部15と対向する鍔部14を介す漏れ磁束経路Bにおいて、これら2交点のどちらか一方の点(例えば、第1の交点36a)から鍔部14までの長さL1よりも、これら2交点のどちらか一方の点(例えば、第1の交点36a)から隣接する鍔部14までの長さL2の方が近くなるため、空隙拡大部15と対向する鍔部14を介する漏れ磁束の低減機能が実施の形態1よりも強く得られる。これにより、図14に示す無負荷誘起電圧の基本波成分の向上効果が実施の形態1よりも強まり、実施の形態1よりも回転電機1の出力向上機能をより強く得ることができる。
According to the rotary
実施の形態3.
図15は、実施の形態3による回転電機の空隙拡大部の拡大断面図である。また、図16は、実施の形態3による回転電機の固定子巻線が作る磁束の経路を示す断面図である。図15に示すように、空隙拡大部15の径方向内側の最深部35は、回転子外周円8と空隙拡大部15との2交点(第1の交点36aと第2の交点36b)の回転方向中心線と鍔部14の回転方向中心線が同一線上にある場合に、鍔部14の最径内面と永久磁石9との距離が最短となる直線C上に位置する。
FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of a gap enlarged portion of the rotary electric machine according to the third embodiment. Further, FIG. 16 is a cross-sectional view showing a path of magnetic flux created by the stator winding of the rotary electric machine according to the third embodiment. As shown in FIG. 15, the
実施の形態3の回転電機1によれば、空隙拡大部15の径方向内側の最深部35が、空隙拡大部15と回転子外周円8との2交点である第1の交点36aおよび第2の交点36bの回転方向中心線と鍔部14の回転方向中心線が同一線上にある場合に、鍔部14の最径内面と永久磁石9との距離が最短となる直線C上に位置することで、図16に示すように、固定子巻線6が作る磁束が鍔部14から出力され永久磁石9に鎖交する磁束経路において、この磁束経路の磁気抵抗が最も小さい部位で、空隙拡大部15を所定の位置に設けたことによる効果が最大限得られるため、固定子巻線6が作る磁束が永久磁石9を鎖交することで発生する磁石減磁を最も効果的に得られる。
According to the rotary
実施の形態4.
図17は、実施の形態4による回転電機の空隙拡大部を除いた場合の磁石磁束経路を説明するための断面図である。また、図18は、実施の形態4による回転電機の空隙拡大部の形状を説明するための断面図である。さらにまた、図19は、実施の形態4による回転電機の空隙拡大部による無負荷誘起電圧向上効果を示す図である。
実施の形態4の回転電機1によれば、図18に示すように、回転子磁極がN極となる極と、回転子磁極がS極となる極では、空隙拡大部15と回転子外周円8の2交点である第1の交点36aと第2の交点36bの間の回転方向の幅が異なっており、空隙拡大部15の回転方向の幅は、N極となる極の方がS極となる極よりも大きいものである。
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the magnetic flux path of the magnet when the gap expansion portion of the rotary electric machine according to the fourth embodiment is excluded. Further, FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining the shape of the gap expanding portion of the rotary electric machine according to the fourth embodiment. Furthermore, FIG. 19 is a diagram showing the effect of improving the no-load induced voltage by the gap expanding portion of the rotary electric machine according to the fourth embodiment.
According to the rotary
図17に示すように、永久磁石9が作る磁束は、回転子磁極がN極となる磁極に配置された、永久磁石9の固定子2側磁束出力面より出力され、固定子2を介し永久磁石9がS極となる磁極に配置された、永久磁石9の軸心側磁束出力面に入力されるため、空隙拡大部15による永久磁石9の漏れ磁束低減機能はN極側の空隙拡大部15でより効果的に得られる。これにより、図18に示すように、空隙拡大部15と回転子外周円8の2交点間の回転方向の幅は、N極となる極の方がS極となる極よりも大きい。実施の形態4による回転電機1によれば、空隙拡大部15の回転方向の幅は、N極となる極の方がS極となる極よりも大きいことで、永久磁石9の漏れ磁束低減機能を維持しつつ、空隙拡大部15によって削減される回転子鉄心7の体積を少なくできる。結果として、回転子鉄心7の体積削減量が減らせることから、図19に示すように、回転子磁極がN極とS極における空隙拡大部15の非対称化による無負荷誘起電圧の基本波成分の向上効果が効果的に得られ、回転電機1の出力が向上される。
As shown in FIG. 17, the magnetic flux generated by the
実施の形態5.
図20は、実施の形態5による回転電機を示す斜視図であり、図21は、実施の形態5による回転電機の回転子を示す断面図である。また、図22は、実施の形態5による回転電機の永久磁石およびボビンの概要を示す図である。また、図23Aは、実施の形態5による回転電機の回転子巻線が作る磁束経路説明図であり、図23Bは、実施の形態5による回転電機の永久磁石が作る磁束経路を説明するための断面図である。
FIG. 20 is a perspective view showing a rotary electric machine according to the fifth embodiment, and FIG. 21 is a cross-sectional view showing a rotor of the rotary electric machine according to the fifth embodiment. Further, FIG. 22 is a diagram showing an outline of the permanent magnet and the bobbin of the rotary electric machine according to the fifth embodiment. Further, FIG. 23A is an explanatory view of a magnetic flux path created by the rotor winding of the rotary electric machine according to the fifth embodiment, and FIG. 23B is an explanatory view of a magnetic flux path created by the permanent magnet of the rotary electric machine according to the fifth embodiment. It is a sectional view.
図20および図21に示すように、実施の形態5による回転電機1において、回転子3は回転軸4上に図示しないブラシから供給される電力を受けるスリップリング17を有し、接続端子19を介して回転子巻線20に接続される。回転子3は、回転子鉄心7に設けられた磁石挿入孔10に配置された回転子巻線20を有しており、この回転子巻線20は永久磁石9の磁束出力面と異なる面でボビン21を介して巻回され、回転子巻線20と空隙拡大部15は永久磁石9の漏れ磁束経路上に配置された回転子鉄心7とボビン21を介して、永久磁石9の漏れ磁束ベクトルDと直交するベクトル方向に対向するように配置される。また図20における回転電機1は、ベアリング16と回転位置センサ用回転子18を備えている。
As shown in FIGS. 20 and 21, in the rotary
実施の形態5によれば、回転子巻線20が磁束出力面と異なる面でボビン21を介して巻回されることで、回転子巻線20に通電されることで形成される磁束と永久磁石9が作る磁束が、図23Aおよび図23Bに示すように強め合う向きで回転子巻線20および永久磁石9の磁束を形成することができる。また、回転子巻線20と空隙拡大部15が永久磁石9の漏れ磁束経路上に配置された回転子鉄心7とボビン21を介して、永久磁石9の漏れ磁束ベクトルDと直交するベクトル方向に対向するように配置されることで、図23Aおよび図23Bに示すとおり、永久磁石9の漏れ磁束低減機能を有し、かつ回転子巻線20が作る磁束の漏れ磁束低減機能を同様に得ることができるため、回転子巻線20が配設されることによる回転電機1の出力向上機能を効果的に得ることができる。
According to the fifth embodiment, the rotor winding 20 is wound on a surface different from the magnetic flux output surface via the
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
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。
Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 回転電機、2 固定子、3 回転子、4 回転軸、5 固定子鉄心、6 固定子巻線、7 回転子鉄心、8 回転子外周円、9 永久磁石、10 磁石挿入孔、11 永久磁石着磁方向、12 第一継鉄部、13 第二継鉄部、14 鍔部、15 空隙拡大部、16 ベアリング、17 スリップリング、18 回転位置センサ用回転子、19 接続端子、20 回転子巻線、21 ボビン、30 バッテリ、31 パワー回路部、32 交流発電電動機、33 制御回路部、34 最細部、35 最深部、36a 第1の交点、36b 第2の交点、37 第3の交点、38 第4の交点 1 Rotor, 2 Stator, 3 Rotor, 4 Rotor shaft, 5 Stator core, 6 Stator winding, 7 Rotor core, 8 Rotor outer circle, 9 Permanent magnet, 10 Magnet insertion hole, 11 Permanent magnet Magnetization direction, 12 1st joint iron part, 13 2nd joint iron part, 14 flange part, 15 void expansion part, 16 bearing, 17 slip ring, 18 rotor for rotation position sensor, 19 connection terminal, 20 rotor winding Wire, 21 bobbin, 30 battery, 31 power circuit, 32 AC generator, 33 control circuit, 34 finest, 35 deepest, 36a first intersection, 36b second intersection, 37 third intersection, 38 Fourth intersection
Claims (4)
前記回転子の外周面に空隙を介して対向して配置され、前記回転子と対向した径方向内側に形成された複数の鍔部と、前記複数の鍔部から延在して径方向内側から径方向外側に形成された複数の継鉄部とを有する固定子、
前記回転子の外周上に形成され、前記固定子の内周面との空隙距離を拡大する空隙拡大部、を備え、
前記空隙拡大部は、前記回転子鉄心に形成された溝部であり、回転子外周円と前記空隙拡大部との交点である第1の交点および第2の交点から前記回転軸の軸心に向かって凸状に形成されており、
回転子磁極がN極となる極とS極となる極では、前記回転子外周円と前記空隙拡大部との交点である前記第1の交点と前記第2の交点の間の回転方向の幅が異なっており、
前記空隙拡大部の回転方向の幅は、N極となる極の方がS極となる極よりも大きいことを特徴とする回転電機。 A rotor having a rotor core attached to a rotating shaft and a permanent magnet mounted in an insertion hole of the rotor core,
A plurality of flange portions arranged so as to face each other on the outer peripheral surface of the rotor via a gap and formed radially inside facing the rotor, and extending from the plurality of flange portions and extending from the inside in the radial direction. A stator having a plurality of joints formed on the outer side in the radial direction,
A gap expanding portion, which is formed on the outer periphery of the rotor and expands the gap distance from the inner peripheral surface of the stator, is provided .
The gap expanding portion is a groove portion formed in the rotor core, and is directed from the first intersection and the second intersection, which are the intersections of the rotor outer peripheral circle and the gap expanding portion, toward the axial center of the rotating shaft. It is formed in a convex shape,
In the pole where the rotor magnetic pole is the north pole and the pole where the rotor pole is the south pole, the width in the rotation direction between the first intersection point and the second intersection point, which is the intersection point of the rotor outer circumference circle and the gap expansion portion. Is different,
A rotary electric machine characterized in that the width of the gap expanding portion in the rotation direction is larger at the north pole than at the south pole.
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