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JP2018108003A - Rotor and reluctance rotary electric machine - Google Patents

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JP2018108003A
JP2018108003A JP2016255718A JP2016255718A JP2018108003A JP 2018108003 A JP2018108003 A JP 2018108003A JP 2016255718 A JP2016255718 A JP 2016255718A JP 2016255718 A JP2016255718 A JP 2016255718A JP 2018108003 A JP2018108003 A JP 2018108003A
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conductor
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健司 渡邉
荒木 貴志
Takashi Araki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor and reluctance rotary electric machine allowing for improvement of assembly work of a rotor.SOLUTION: The rotor of an embodiment includes: a shaft; a rotor core; end plates made from non-magnetic material; a conductor bar; and short-circuit rings. The shaft rotates around a rotation axis. The rotor core is fixed to the shaft and includes a plurality of layers of cavity parts formed so as to project radially inward for each pole. The end plates are fixed to the shaft and press the rotor core from both sides in the rotation axis direction to hold the rotor core. A conductor bar is arranged in a cavity part and extends along the rotation axis, the conductor bar having both ends projecting via the end plates. The short-circuit rings are provided in both ends of a plurality of conductor bars and connecting the plurality of conductor bars. Each of the end plates has an insertion hole enabling the conductor bar to insert therein at a position corresponding to each conductor bar, and radially and circumferentially positions the conductor bar with respect the rotor core.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、回転子およびリラクタンス回転電機に関する。   Embodiments described herein relate generally to a rotor and a reluctance rotating electrical machine.

リラクタンス回転電機は、回転子と、固定子と、を備えている。回転子は、回転可能に軸支されて回転軸中心で軸方向に延びるシャフトと、シャフトに外嵌固定される回転子鉄心と、を備えている。固定子は、回転子鉄心の外周に回転子鉄心と間隔をあけて配置され、互いに周方向に間隔をあけて配列された複数のティースを有する固定子鉄心と、複数のティースにそれぞれ巻回された複数極の多相の電機子巻線と、を備えている。   The reluctance rotating electrical machine includes a rotor and a stator. The rotor includes a shaft that is rotatably supported and extends in the axial direction about the rotation axis, and a rotor core that is externally fixed to the shaft. The stator is wound around the stator core having a plurality of teeth that are arranged on the outer periphery of the rotor core with a gap from the rotor core and arranged in the circumferential direction with a space between each other. And a multi-pole multi-phase armature winding.

回転子鉄心には、1極当りに径方向内側に向かって凸形状となる空洞部が複数層形成されている。このように空洞部を形成することにより、回転子鉄心に、磁束の流れ易い方向と磁束の流れにくい方向とが形成される。そして、リラクタンス回転電機は、空洞部によって発生するリラクタンストルクを利用し、シャフトを回転させる。   The rotor iron core is formed with a plurality of layers of hollow portions that are convex inward in the radial direction per pole. By forming the cavity in this manner, a direction in which the magnetic flux easily flows and a direction in which the magnetic flux does not easily flow are formed in the rotor core. And a reluctance rotary electric machine rotates a shaft using the reluctance torque which a hollow part generate | occur | produces.

ところで、リラクタンス回転電機の始動時には、固定子鉄心と回転子鉄心との相対位置を検出し、この相対位置に基づいて所定の電機子巻線に給電を行う必要がある。このため、リラクタンス回転電機を始動するためにインバータが必要になり、これがリラクタンス回転電機のコストを増大させる可能性があった。
そこで、インバータを用いずにリラクタンス回転電機を始動できるように、誘導トルクを発生させるいわゆる自己始動型のリラクタンス回転電機が提案されている。
By the way, when starting the reluctance rotating electrical machine, it is necessary to detect the relative position between the stator core and the rotor core and to feed power to a predetermined armature winding based on this relative position. For this reason, an inverter is required to start the reluctance rotating electrical machine, which may increase the cost of the reluctance rotating electrical machine.
In view of this, a so-called self-starting reluctance rotating electrical machine that generates induction torque has been proposed so that the reluctance rotating electrical machine can be started without using an inverter.

自己始動型のリラクタンス回転電機は、空洞部内に非磁性の導体が挿入されている。導体は回転子鉄心の軸方向両端から突出しており、両端が円環状の短絡環に接合されている。このような構成のもと、固定子の電機子巻線に三相交流を供給すると、所定のティースに磁束が形成される。このとき、停止した状態の回転子が固定子側の磁束の回転移動に同期して回転するまでの非同期状態において、回転子鉄心の導体バーに誘導電流が生じる。つまり、導体バーは、二次コイルとして機能し、固定子との間で、回転子を回転させるための始動トルクを発生する。   In the self-starting reluctance rotating electric machine, a nonmagnetic conductor is inserted into the cavity. The conductor protrudes from both axial ends of the rotor core, and both ends are joined to an annular short-circuit ring. Under such a configuration, when a three-phase alternating current is supplied to the armature winding of the stator, a magnetic flux is formed in a predetermined tooth. At this time, an induced current is generated in the conductor bar of the rotor core in an asynchronous state until the stopped rotor rotates in synchronization with the rotational movement of the magnetic flux on the stator side. That is, the conductor bar functions as a secondary coil and generates a starting torque for rotating the rotor with the stator.

ここで、空洞部に対する導体の位置決めは、この導体の両端に設けられる短絡環によって行われる。導体と短絡環との接合は、十分な強度を確保するために溶接等を行うことが多い。このように、短絡環と導体との接合は、空洞部に対する導体の位置決めを行いつつ溶接等の作業を行うことになるので、回転子の組立作業が煩わしいものとなる可能性があった。   Here, positioning of the conductor with respect to the hollow portion is performed by a short-circuit ring provided at both ends of the conductor. In many cases, the conductor and the short-circuit ring are welded to ensure sufficient strength. As described above, since the joining of the short-circuit ring and the conductor involves welding and the like while positioning the conductor with respect to the cavity, the assembly work of the rotor may become troublesome.

特開平8−182275号公報JP-A-8-182275 特開2003−274621号公報JP 2003-274621 A

本発明が解決しようとする課題は、回転子の組立作業を向上できる回転子およびリラクタンス回転電機を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a rotor and a reluctance rotating electrical machine that can improve the assembly work of the rotor.

実施形態の回転子は、シャフトと、回転子鉄心と、非磁性体からなる端板と、導体バーと、短絡環と、を持つ。シャフトは、回転軸線回りに回転する。回転子鉄心は、シャフトに固定され、1極当りに径方向内側に向かって凸形状となる空洞部が複数層形成されている。端板は、シャフトに固定され、回転子鉄心を回転軸線方向両側から押さえて保持する。導体バーは、空洞部に配置され、回転軸線に沿って延び両端が端板を介して突出している。短絡環は、複数の導体バーの両端に設けられ、複数の導体バーを連結する。また、端板は、各導体バーに対応する位置に導体バーを挿通可能な挿通孔を有し、導体バーの回転子鉄心に対する径方向および周方向の位置決めを行う。   The rotor according to the embodiment includes a shaft, a rotor core, an end plate made of a non-magnetic material, a conductor bar, and a short-circuit ring. The shaft rotates around the rotation axis. The rotor core is fixed to a shaft, and a plurality of layers of cavities that are convex inward in the radial direction per pole are formed. The end plate is fixed to the shaft and holds the rotor core from both sides in the direction of the rotation axis. The conductor bar is disposed in the hollow portion, extends along the rotation axis, and both ends protrude through the end plates. The short-circuit ring is provided at both ends of the plurality of conductor bars and connects the plurality of conductor bars. The end plate has an insertion hole through which the conductor bar can be inserted at a position corresponding to each conductor bar, and performs positioning of the conductor bar in the radial direction and the circumferential direction with respect to the rotor core.

実施形態のリラクタンス回転電機を示す一部断面斜視図。The partial cross section perspective view which shows the reluctance rotary electric machine of embodiment. 実施形態の回転子鉄心を示す軸方向に直交する断面図。Sectional drawing orthogonal to the axial direction which shows the rotor core of embodiment. 実施形態の回転子の端板および短絡環を取り外した状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which removed the end plate and short circuit ring of the rotor of embodiment. 実施形態の回転子鉄心に端板を取り付けた状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which attached the end plate to the rotor core of embodiment.

以下、実施形態の回転子およびリラクタンス回転電機を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a rotor and a reluctance rotating electrical machine according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、リラクタンス回転電機(以下、単に回転電機という)1を示す一部断面斜視図である。
同図に示すように、回転電機1は、ハウジング2と、ハウジング2内に固定されている固定子3と、ハウジング2内に回転軸線O回りに回転自在に支持されている回転子4と、を備えている。なお、以下の説明では、回転軸線Oと平行な方向を単に軸方向と称し、回転軸線O回りに周回する方向を単に周方向と称し、回転軸線Oに直交する径方向を単に径方向と称する。
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing a reluctance rotating electrical machine (hereinafter simply referred to as a rotating electrical machine) 1.
As shown in the figure, the rotating electrical machine 1 includes a housing 2, a stator 3 fixed in the housing 2, a rotor 4 supported in the housing 2 so as to be rotatable around a rotation axis O, It has. In the following description, a direction parallel to the rotation axis O is simply referred to as an axial direction, a direction around the rotation axis O is simply referred to as a circumferential direction, and a radial direction orthogonal to the rotation axis O is simply referred to as a radial direction. .

ハウジング2は、略円筒状のフレーム5と、フレーム5の軸方向両端の開口部5a,5bを閉塞するベアリングブラケット6,7と、を備えている。各ベアリングブラケット6,7は、略円板状に形成されている。各ベアリングブラケット6,7の径方向略中央には、それぞれ回転子4を回転自在に支持するためのベアリング8,9が設けられている。   The housing 2 includes a substantially cylindrical frame 5 and bearing brackets 6 and 7 that close the openings 5 a and 5 b at both ends in the axial direction of the frame 5. Each of the bearing brackets 6 and 7 is formed in a substantially disc shape. Bearings 8 and 9 for rotatably supporting the rotor 4 are provided at substantially radial centers of the bearing brackets 6 and 7, respectively.

固定子3は、中心軸線が回転軸線Oと同軸上に位置する略円筒状の固定子鉄心10を有している。この固定子鉄心10の外周面が、フレーム5の内周面に、例えば圧入により固定されている。固定子鉄心10は、電磁鋼板を複数枚積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりして形成することが可能である。
固定子鉄心10の内周面には、回転軸線Oに向かって突出し、周方向に等間隔で配列された複数のティース11が一体成形されている。ティース11の具体的形状は特に図示しないが、ティース11は、断面略矩形状に形成されている。そして、隣接する各ティース11間には、それぞれ不図示のスロットが形成されている。これらスロットを介し、各ティース11に電機子巻線13が巻回されている。
The stator 3 has a substantially cylindrical stator core 10 whose central axis is located coaxially with the rotation axis O. The outer peripheral surface of the stator core 10 is fixed to the inner peripheral surface of the frame 5 by, for example, press-fitting. The stator core 10 can be formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates or press-molding soft magnetic powder.
A plurality of teeth 11 that protrude toward the rotation axis O and are arranged at equal intervals in the circumferential direction are integrally formed on the inner peripheral surface of the stator core 10. Although the specific shape of the teeth 11 is not particularly shown, the teeth 11 are formed in a substantially rectangular cross section. A slot (not shown) is formed between adjacent teeth 11. An armature winding 13 is wound around each tooth 11 through these slots.

回転子4は、固定子鉄心10よりも径方向内側に配置されている。回転子4は、回転軸線O回りに回転するシャフト14と、シャフト14に外嵌固定された略円柱状の回転子鉄心15と、回転子鉄心15内に設けられた複数の導体バー41と、回転子鉄心15の軸方向両側に配置された端板(鉄心押さえ)42および短絡環45と、を備えている。   The rotor 4 is disposed radially inward of the stator core 10. The rotor 4 includes a shaft 14 that rotates about a rotation axis O, a substantially cylindrical rotor core 15 that is externally fitted and fixed to the shaft 14, a plurality of conductor bars 41 that are provided in the rotor core 15, and End plates (iron core retainers) 42 and short-circuit rings 45 disposed on both axial sides of the rotor core 15 are provided.

図2は、回転子鉄心15を示す軸方向に直交する断面図である。
図1、図2に示すように、回転子鉄心15は、電磁鋼板を複数枚積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりして形成することが可能である。回転子鉄心15の外径は、径方向で対向する各ティース11との間に、所定のエアギャップGが形成されるように設定されている。また、回転子鉄心15の径方向中央には、軸方向に貫通する貫通孔16が形成されている。この貫通孔16に、シャフト14が圧入や焼嵌め等され、シャフト14と回転子鉄心15とが一体となって回転する。
FIG. 2 is a cross-sectional view orthogonal to the axial direction showing the rotor core 15.
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotor core 15 can be formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates or press-molding soft magnetic powder. The outer diameter of the rotor core 15 is set such that a predetermined air gap G is formed between each of the teeth 11 facing in the radial direction. Further, a through hole 16 penetrating in the axial direction is formed at the radial center of the rotor core 15. The shaft 14 is press-fitted or shrink-fitted into the through hole 16, and the shaft 14 and the rotor core 15 are rotated together.

さらに、回転子鉄心15には、1/4周の周角度領域のそれぞれに、4層の空洞部(フラックスバリア)21,22,23,24(第1空洞部21、第2空洞部22、第3空洞部23、第4空洞部24)が径方向に並んで形成されている。すなわち、最もシャフト14に近い位置(回転子鉄心15の径方向最内側)に第1空洞部21が形成され、さらにシャフト14から離間する方向(径方向外側)に向かって順に第2空洞部22、第3空洞部23、第4空洞部24が並んで形成されている。そして、第4空洞部24が、シャフト14から最も離間した位置(径方向最外側)に配置されている。   Furthermore, the rotor core 15 has four layers of cavity portions (flux barriers) 21, 22, 23, 24 (first cavity portion 21, second cavity portion 22, A third cavity portion 23 and a fourth cavity portion 24) are formed side by side in the radial direction. That is, the first cavity portion 21 is formed at a position closest to the shaft 14 (innermost radial direction of the rotor core 15), and further in order toward the direction away from the shaft 14 (radially outer side). The third cavity portion 23 and the fourth cavity portion 24 are formed side by side. The fourth cavity portion 24 is disposed at a position farthest from the shaft 14 (radially outermost side).

また、各空洞部21〜24は、電機子巻線13に通電した際に形成される磁束の流れに沿うように形成されている。つまり、各空洞部21〜24は、周方向の中央が最も径方向内側に位置するように(径方向内側に向かって凸形状となるように)、湾曲形成されている。これにより、回転子鉄心15には、磁束の流れ易い方向と磁束の流れにくい方向が形成される。なお、以下の説明では、軸方向からみて各空洞部21,22,23,24の長手方向を、単に空洞部21,22,23,24の長手方向と称して説明する場合がある。   Further, the hollow portions 21 to 24 are formed so as to follow the flow of magnetic flux formed when the armature winding 13 is energized. That is, each of the cavities 21 to 24 is curved so that the center in the circumferential direction is located on the innermost radial direction (so as to be convex toward the inner side in the radial direction). As a result, a direction in which the magnetic flux easily flows and a direction in which the magnetic flux does not easily flow are formed in the rotor core 15. In the following description, the longitudinal direction of each of the cavities 21, 22, 23, 24 when viewed from the axial direction may be simply referred to as the longitudinal direction of the cavities 21, 22, 23, 24.

ここで、本実施形態において、磁束の流れ易い方向をq軸と称する。また、q軸に対して電気的、磁気的に直交する径方向に沿った方向をd軸と称する。すなわち、各空洞部21〜24は、d軸に沿った径方向において、多層構造となる。
より詳しくは、回転子鉄心15においてq軸方向は、各空洞部21〜24によって磁束の流れが妨げられない方向をq軸と称する。すなわち、回転子鉄心15の外周面15aの任意の周角度位置に正の磁位(例えば磁石のN極を近づける)、これに対して1極分(本実施形態の場合は機械角で90度)ずれた他の任意の周角度位置に負の磁位(例えば磁石のS極を近づける)を与え、任意の位置を周方向へずらしていった場合に最も多くの磁束が流れる時の回転軸線Oから任意の位置に向かう方向をq軸と定義する。そして、各空洞部21〜24の長手方向がq軸である。
Here, in this embodiment, the direction in which the magnetic flux easily flows is referred to as the q axis. A direction along a radial direction that is electrically and magnetically orthogonal to the q-axis is referred to as a d-axis. That is, each of the hollow portions 21 to 24 has a multilayer structure in the radial direction along the d axis.
More specifically, in the rotor core 15, the q-axis direction is referred to as a q-axis direction in which the flow of magnetic flux is not hindered by the hollow portions 21 to 24. That is, a positive magnetic position (for example, the N pole of the magnet is brought closer) to an arbitrary circumferential angle position on the outer peripheral surface 15a of the rotor core 15, and one pole (for this embodiment, a mechanical angle of 90 degrees). ) Rotation axis when the largest amount of magnetic flux flows when a negative magnetic position (for example, the S pole of the magnet is moved closer) is given to any other angular position that has shifted and the arbitrary position is shifted in the circumferential direction. A direction from O to an arbitrary position is defined as q-axis. And the longitudinal direction of each cavity 21-24 is a q-axis.

一方、各空洞部21〜24によって磁束の流れが妨げられる方向、すなわちq軸に対して磁気的に直交する方向をd軸と称する。本実施形態では、各空洞部21〜24によって、回転軸線Oに近い領域と遠い領域に分離された2つの回転子鉄心部分が対向する方向に対して平行な方向がd軸である。また、本実施形態のように各空洞部21〜24が多層に形成されている場合(本実施形態では4層)、層の重なり方向がd軸である。本実施形態では、d軸は、q軸に対して電気的、磁気的に直交するのに限らず、直交する角度からある程度の角度幅(例えば機械角で10度程度)をもって交わってよい。   On the other hand, a direction in which the flow of magnetic flux is blocked by the hollow portions 21 to 24, that is, a direction magnetically orthogonal to the q axis is referred to as a d axis. In the present embodiment, the d-axis is a direction parallel to the direction in which the two rotor core parts separated by the hollow portions 21 to 24 into a region close to the rotation axis O and a region far from the rotation axis O face each other. Further, when the hollow portions 21 to 24 are formed in multiple layers as in the present embodiment (four layers in the present embodiment), the overlapping direction of the layers is the d axis. In the present embodiment, the d-axis is not limited to being electrically and magnetically orthogonal to the q-axis, and may intersect with a certain angle width (for example, about 10 degrees in mechanical angle) from the orthogonal angle.

このように、回転子鉄心15は、4極に構成されており、1極当り(回転子鉄心15の1/4周の周角度領域)に4層の空洞部21〜24が形成されていることになる。そして、1極とは、q軸間の領域をいう。つまり、各空洞部21〜24は、d軸上が最も径方向内側に位置するように、径方向内側に向かって湾曲形成されている。   As described above, the rotor core 15 is configured with four poles, and four layers of the hollow portions 21 to 24 are formed per one pole (a circumferential angle region of ¼ circumference of the rotor core 15). It will be. And 1 pole means the area | region between q axes. That is, each of the cavities 21 to 24 is formed so as to curve inward in the radial direction so that the d-axis is located on the innermost side in the radial direction.

また、各空洞部21〜24は、軸方向からみて長手方向両端が回転子鉄心15の外周部に位置するように湾曲形成されている。そして、各空洞部21〜24は、長手方向両端に近い箇所ほどq軸に沿うように、且つ長手方向中央に近い箇所ほどd軸と直交するように形成されている。
また、q軸方向において、各空洞部21〜24の長手方向両端と回転子鉄心15の外周面15aとの間には、それぞれブリッジ26,27,28,29(第1ブリッジ26、第2ブリッジ27、第3ブリッジ28、第4ブリッジ29)が形成されている。
Each cavity 21 to 24 is curved so that both ends in the longitudinal direction are located on the outer periphery of the rotor core 15 when viewed from the axial direction. And each cavity part 21-24 is formed so that the location near a longitudinal direction may be along the q-axis, and the location near the center of a longitudinal direction may be orthogonal to d-axis.
Further, in the q-axis direction, bridges 26, 27, 28, 29 (first bridge 26, second bridge) are provided between the longitudinal ends of the hollow portions 21 to 24 and the outer peripheral surface 15 a of the rotor core 15, respectively. 27, a third bridge 28, and a fourth bridge 29) are formed.

さらに、各空洞部21〜24のうち、第1空洞部21、第2空洞部22、および第3空洞部23の長手方向中央に、それぞれセンターブリッジ61,62,63(第1センターブリッジ61、第2センターブリッジ62、第3センターブリッジ63)が形成されている。各センターブリッジ61,62,63は、各空洞部21,22,23をd軸方向に沿って跨るように設けられている。これらセンターブリッジ61,62,63は、空洞部21〜24が形成された回転子鉄心15を変形しにくくさせるためのものである。   Furthermore, center bridges 61, 62, and 63 (first center bridge 61, 61) are respectively formed in the longitudinal direction centers of the first cavity portion 21, the second cavity portion 22, and the third cavity portion 23 among the cavity portions 21 to 24. A second center bridge 62 and a third center bridge 63) are formed. Each center bridge 61, 62, 63 is provided so as to straddle each cavity 21, 21, 23 along the d-axis direction. These center bridges 61, 62, and 63 are for making it difficult to deform the rotor core 15 in which the hollow portions 21 to 24 are formed.

図3は、回転子4の端板42および短絡環45を取り外した状態を示す斜視図である。
図2、図3に示すように、回転子鉄心15内に設けられた複数の導体バー41は、各空洞部21〜24に挿入されている。具体的には、第1空洞部21、第2空洞部22、および第3空洞部23の長手方向両端に、それぞれ導体バー41が挿入されている。また、第4空洞部24の長手方向中央に、導体バー41が挿入されている。
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the end plate 42 and the short-circuit ring 45 of the rotor 4 are removed.
As shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of conductor bars 41 provided in the rotor core 15 are inserted into the hollow portions 21 to 24. Specifically, the conductor bars 41 are inserted at both longitudinal ends of the first cavity portion 21, the second cavity portion 22, and the third cavity portion 23, respectively. A conductor bar 41 is inserted in the center of the fourth cavity 24 in the longitudinal direction.

各導体バー41は、軸方向に直交する断面形状が略矩形状で、且つ軸方向に細長く一様な板状の部材である。導体バー41は、回転子鉄心15の軸方向両端から突出している。また、導体バー41は、例えばアルミ合金や銅合金等の非磁性で且つ導電性を有する材料により形成されている。さらに、第1空洞部21、第2空洞部22、および第3空洞部23に挿入されている導体バー41は、対応する第1ブリッジ26、第2ブリッジ27、および第3ブリッジ28から所定の間隙をあけて配置されている。   Each conductor bar 41 is a plate-like member that is substantially rectangular in cross-section perpendicular to the axial direction and is elongated and uniform in the axial direction. The conductor bar 41 protrudes from both axial ends of the rotor core 15. The conductor bar 41 is formed of a nonmagnetic and conductive material such as an aluminum alloy or a copper alloy. Furthermore, the conductor bar 41 inserted into the first cavity portion 21, the second cavity portion 22, and the third cavity portion 23 has a predetermined width from the corresponding first bridge 26, second bridge 27, and third bridge 28. It is arranged with a gap.

図4は、回転子鉄心15に端板42を取り付けた状態を示す斜視図である。
同図に示すように、端板42は、回転子鉄心15の軸方向両端に、この回転子鉄心15と重ね合わさるように配置されている。端板42は、非磁性材(例えば、硬質樹脂等)により略円板状に形成されており、その外径は、回転子鉄心15の外径とほぼ同一に設定されている。端板42は、回転子鉄心15を軸方向両側から押さえ、シャフト14に対する回転子鉄心15の軸方向への移動を規制したり、電磁鋼板を複数枚積層して構成される回転子鉄心15を一体化させたりする。また、端板42により、回転子鉄心15に形成されている各空洞部21〜24の軸方向両端の開口が閉塞される。
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the end plate 42 is attached to the rotor core 15.
As shown in the figure, the end plates 42 are arranged at both ends in the axial direction of the rotor core 15 so as to overlap the rotor core 15. The end plate 42 is formed in a substantially disc shape by a nonmagnetic material (for example, hard resin), and its outer diameter is set to be substantially the same as the outer diameter of the rotor core 15. The end plates 42 hold the rotor core 15 from both sides in the axial direction, restrict the movement of the rotor core 15 in the axial direction with respect to the shaft 14, and the rotor core 15 configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates. Or unite them. Further, the end plates 42 close the openings at both ends in the axial direction of the hollow portions 21 to 24 formed in the rotor core 15.

端板42の径方向中央には、シャフト14を圧入または焼嵌め等可能な貫通孔42aが形成されている。これにより、シャフト14に端板42が固定され、さらに、シャフト14に対する回転子鉄心15の軸方向への移動が規制される。
なお、端板42の貫通孔42aにシャフト14を挿入とし、貫通孔42aの内周面およびシャフト14の外周面の何れか一方にキーを設け、他方に、キーを受け入れ可能なキー溝を設け、これによりシャフト14に端板42を固定してもよい。
A through-hole 42a capable of press-fitting or shrink-fitting the shaft 14 is formed at the center in the radial direction of the end plate 42. Thereby, the end plate 42 is fixed to the shaft 14, and the movement of the rotor core 15 with respect to the shaft 14 in the axial direction is restricted.
The shaft 14 is inserted into the through hole 42a of the end plate 42, a key is provided on one of the inner peripheral surface of the through hole 42a and the outer peripheral surface of the shaft 14, and a key groove capable of receiving the key is provided on the other side. Thus, the end plate 42 may be fixed to the shaft 14.

また、端板42には、回転子鉄心15内に挿入されている導体バー41に対応する位置に、それぞれ導体挿通孔42bが形成されている。これら導体挿通孔42bに、導体バー41が挿通されている。そして、導体バー41は、導体挿通孔42bを介して端板42の回転子鉄心15とは反対側の外面42cに突出している。
ここで、端板42の導体挿通孔42bに導体バー41を圧入としてもよい。圧入とする場合、導体バー41の軸方向両端側を、端部に向かうに従って若干先細りとなるように形成するとよい。このように構成することで、導体挿通孔42bに導体バー41を圧入とした場合であっても、導体挿通孔42bに導体バー41をスムーズに挿通させることが可能になる。
The end plates 42 are respectively formed with conductor insertion holes 42b at positions corresponding to the conductor bars 41 inserted into the rotor core 15. The conductor bar 41 is inserted through the conductor insertion holes 42b. The conductor bar 41 protrudes from the outer surface 42c of the end plate 42 opposite to the rotor core 15 through the conductor insertion hole 42b.
Here, the conductor bar 41 may be press-fitted into the conductor insertion hole 42 b of the end plate 42. In the case of press-fitting, both end sides in the axial direction of the conductor bar 41 are preferably formed to be slightly tapered toward the end. With this configuration, even when the conductor bar 41 is press-fitted into the conductor insertion hole 42b, the conductor bar 41 can be smoothly inserted into the conductor insertion hole 42b.

図1に示すように、端板42の導体挿通孔42bを介して突出する導体バー41の軸方向両端部は、それぞれ短絡環45によって短絡されている。
短絡環45は、端板42から軸方向両方に所定間隔K1だけ離間して配置された環状の部材である。短絡環45の径方向中心も回転軸線Oに一致している。短絡環45は、導体バー41と同様に、非磁性で且つ導電性を有する材料により形成されている。具体的には、短絡環45の材料は、導体バー41と同じ材料で例えばアルミ合金や銅合金により形成されることが好ましい。しかしながら、これに限られるものではない。
As shown in FIG. 1, both end portions in the axial direction of the conductor bar 41 protruding through the conductor insertion hole 42 b of the end plate 42 are short-circuited by short-circuit rings 45, respectively.
The short-circuit ring 45 is an annular member that is disposed apart from the end plate 42 in the axial direction by a predetermined interval K1. The center in the radial direction of the short-circuit ring 45 also coincides with the rotation axis O. Similar to the conductor bar 41, the short-circuit ring 45 is made of a non-magnetic and conductive material. Specifically, the material of the short-circuit ring 45 is preferably the same material as that of the conductor bar 41 and formed of, for example, an aluminum alloy or a copper alloy. However, the present invention is not limited to this.

短絡環45には、導体バー41に対応する位置に、それぞれ導体挿通孔45aが形成されている。これら導体挿通孔45aに、導体バー41が挿通されている。導体バー41が挿通された短絡環45は、例えば、ロウ付けにより導体バー41と接合される。   Conductor insertion holes 45 a are respectively formed in the short-circuit rings 45 at positions corresponding to the conductor bars 41. The conductor bar 41 is inserted through the conductor insertion holes 45a. The short-circuit ring 45 through which the conductor bar 41 is inserted is joined to the conductor bar 41 by brazing, for example.

ここで、例えばロウ付けにより短絡環45と導体バー41とを接合する場合、端板42と短絡環45との間の所定間隔K1は、短絡環45の導体挿通孔45aと導体バー41の端部との間に、ロウが十分に回り込む間隔に設定される。
なお、短絡環45と導体バー41との接合は、ロウ付けに限られるものではなく、短絡環45と導体バー41とを接合できればよい。例えば、導体挿通孔45aに導体バー41を圧入したり、ロウ付け以外の溶接を採用したりできる。
Here, for example, when the short-circuit ring 45 and the conductor bar 41 are joined by brazing, the predetermined interval K1 between the end plate 42 and the short-circuit ring 45 is the end of the conductor bar 41 and the conductor insertion hole 45a of the short-circuit ring 45. It is set to an interval at which the wax sufficiently wraps around the part.
The joining of the short-circuit ring 45 and the conductor bar 41 is not limited to brazing, and it is sufficient that the short-circuit ring 45 and the conductor bar 41 can be joined. For example, the conductor bar 41 can be press-fitted into the conductor insertion hole 45a, or welding other than brazing can be employed.

次に、回転子4の組立方法について説明する。
まず、シャフト14に、回転子鉄心15および端板42を圧入や焼嵌め等によって組み付けると共に、回転子鉄心15の各空洞部21〜24および端板42の導体挿通孔42bにそれぞれ導体バー41を挿入する。このとき、回転子鉄心15の軸方向両端に、端板42の内面を当接させる。また、回転子鉄心15と端板42との周方向の位置決めは、不図示の治具等を用いて行う。
Next, a method for assembling the rotor 4 will be described.
First, the rotor core 15 and the end plate 42 are assembled to the shaft 14 by press fitting, shrink fitting, or the like, and the conductor bars 41 are respectively inserted into the hollow portions 21 to 24 of the rotor core 15 and the conductor insertion holes 42b of the end plate 42. insert. At this time, the inner surface of the end plate 42 is brought into contact with both axial ends of the rotor core 15. The circumferential positioning of the rotor core 15 and the end plate 42 is performed using a jig (not shown).

ここで、端板42には、回転子鉄心15内に挿入されている導体バー41に対応する位置に、それぞれ導体挿通孔42bが形成されている。これら導体挿通孔42bに、導体バー41が挿通されている。つまり、導体挿通孔42bに挿通されることによって、導体バー41の径方向および周方向の移動が規制される。このため、シャフト14に端板42が固定されることにより、回転子鉄心15に対する導体バー41の径方向および周方向の位置決めが精度よく行われる。また、端板42の導体挿通孔42bに導体バー41を圧入とした場合、端板42に対する導体バー41の軸方向の位置決めも行われる。   Here, conductor insertion holes 42 b are formed in the end plates 42 at positions corresponding to the conductor bars 41 inserted into the rotor core 15. The conductor bar 41 is inserted through the conductor insertion holes 42b. That is, the movement of the conductor bar 41 in the radial direction and the circumferential direction is restricted by being inserted into the conductor insertion hole 42b. For this reason, by fixing the end plate 42 to the shaft 14, the radial and circumferential positioning of the conductor bar 41 with respect to the rotor core 15 is accurately performed. Further, when the conductor bar 41 is press-fitted into the conductor insertion hole 42 b of the end plate 42, the conductor bar 41 is positioned in the axial direction with respect to the end plate 42.

次に、各導体バー41の軸方向両端に、短絡環45の導体挿通孔45aを差し込む。そして、各導体バー41の軸方向両端と短絡環45とをロウ付け等により接合する。この際、端板42によって、回転子鉄心15に対する導体バー41の少なくとも径方向および周方向の位置決めが行われているので、短絡環45と導体バー41との接合作業時に、回転子鉄心15に対する導体バー41の位置決めを考慮しなくてよい。このため、短絡環45と導体バー41との接合作業を容易に行うことができる。そして、短絡環45と導体バー41とを接合することにより、回転子4の組立作業が完了する。   Next, the conductor insertion holes 45 a of the short-circuit ring 45 are inserted into both ends of each conductor bar 41 in the axial direction. Then, both axial ends of each conductor bar 41 and the short-circuit ring 45 are joined by brazing or the like. At this time, at least the radial and circumferential positioning of the conductor bar 41 with respect to the rotor core 15 is performed by the end plate 42. The positioning of the conductor bar 41 need not be considered. For this reason, the joining operation | work of the short circuit ring 45 and the conductor bar 41 can be performed easily. And the assembly work of the rotor 4 is completed by joining the short ring 45 and the conductor bar 41.

次に、回転電機1の動作について説明する。
回転電機1を駆動する場合、固定子3の電機子巻線13に三相交流を供給する。すると、所定のティース11に磁束が形成される。そして、磁束が形成されるティース11が回転子4の回転方向(周方向)に沿って順次切り替えられる(形成される磁束が回転移動する)。
このとき、停止した状態の回転子4が固定子3側の磁束の回転移動に同期して回転するまでの非同期状態において、回転子鉄心15に設けられた導体バー41に誘導電流が生じる。つまり、各導体バー41は、二次コイルとして機能し、固定子3との間で、回転子4を回転させるための始動トルクを発生する。
Next, the operation of the rotating electrical machine 1 will be described.
When driving the rotating electrical machine 1, three-phase alternating current is supplied to the armature winding 13 of the stator 3. Then, a magnetic flux is formed in the predetermined tooth 11. Then, the teeth 11 where the magnetic flux is formed are sequentially switched along the rotation direction (circumferential direction) of the rotor 4 (the formed magnetic flux rotates).
At this time, an induced current is generated in the conductor bar 41 provided in the rotor core 15 in the asynchronous state until the stopped rotor 4 rotates in synchronization with the rotational movement of the magnetic flux on the stator 3 side. That is, each conductor bar 41 functions as a secondary coil, and generates a starting torque for rotating the rotor 4 with the stator 3.

ここで、第1空洞部21、第2空洞部22、および第3空洞部23の長手方向両端に配置されている導体バー41は、それぞれ対応する第1ブリッジ26、第2ブリッジ27、および第3ブリッジ28から所定の間隙をあけて配置されている。導体バー41は、端板42によって精度よく位置決めされているので、第1ブリッジ26、第2ブリッジ27、および第3ブリッジ28と導体バー41との所定の間隙も精度よく決定されている。   Here, the conductor bars 41 disposed at the longitudinal ends of the first cavity portion 21, the second cavity portion 22, and the third cavity portion 23 are respectively connected to the corresponding first bridge 26, second bridge 27, and second The three bridges 28 are arranged with a predetermined gap. Since the conductor bar 41 is accurately positioned by the end plate 42, the predetermined gaps between the first bar 26, the second bridge 27, and the third bridge 28 and the conductor bar 41 are also determined with high accuracy.

間隙は、磁束を通しにくい。このため、所定の間隙を形成することによって、固定子3で形成される磁束が導体バー41と鎖交し、回転子4の回転に寄与しない高調波電流が導体バー41に流れてしまうことが抑制される。換言すれば、固定子3と回転子4との間のエアギャップGで生じるトルクリップルに起因した高調波磁束が各導体バー41と鎖交しにくく、高調波二次銅損が発生しにくい。   The gap is difficult to pass magnetic flux. For this reason, by forming a predetermined gap, the magnetic flux formed by the stator 3 may be linked to the conductor bar 41, and harmonic current that does not contribute to the rotation of the rotor 4 may flow to the conductor bar 41. It is suppressed. In other words, the harmonic magnetic flux caused by the torque ripple generated in the air gap G between the stator 3 and the rotor 4 is unlikely to interlink with each conductor bar 41, and the harmonic secondary copper loss is unlikely to occur.

このように、上述の実施形態では、端板42に導体挿通孔42bを形成し、この導体挿通孔42bに導体バー41を挿通することにより、端板42を介して回転子鉄心15に対する導体バー41の径方向および周方向の位置決めが行われる。つまり、回転子鉄心15に対する導体バー41の位置決めは、端板42により行う。一方、各導体バー41を短絡させるこれら導体バー41と短絡環45との接合は、この接合作業を単体で行う。このように、回転子鉄心15に対する導体バー41の位置決め作業と、短絡環45と導体バー41との接合作業を分別でき、同時に行う必要がなくなる。このため、回転子4の組立作業を向上できる。   Thus, in the above-described embodiment, the conductor insertion hole 42b is formed in the end plate 42, and the conductor bar 41 is inserted into the conductor insertion hole 42b, whereby the conductor bar with respect to the rotor core 15 is interposed via the end plate 42. 41 is positioned in the radial and circumferential directions. That is, the positioning of the conductor bar 41 with respect to the rotor core 15 is performed by the end plate 42. On the other hand, joining of the conductor bars 41 and the short-circuit ring 45 for short-circuiting the conductor bars 41 is performed as a single unit. In this way, the positioning work of the conductor bar 41 with respect to the rotor core 15 and the joining work of the short-circuit ring 45 and the conductor bar 41 can be separated, and there is no need to perform them simultaneously. For this reason, the assembly work of the rotor 4 can be improved.

また、端板42の導体挿通孔42bに、導体バー41を圧入等により固定することにより、端板42に対する導体バー41の軸方向の位置決めも行うことができる。換言すれば、端板42によって、回転子鉄心15に対する導体バー41の位置決めも行うことが可能になる。このため、各導体バー41と短絡環45との接合作業を、さらに行い易くすることができる。   Further, the conductor bar 41 can be positioned in the axial direction with respect to the end plate 42 by fixing the conductor bar 41 to the conductor insertion hole 42b of the end plate 42 by press fitting or the like. In other words, the end plate 42 can also position the conductor bar 41 with respect to the rotor core 15. For this reason, the joining operation of each conductor bar 41 and the short-circuit ring 45 can be further facilitated.

なお、上述の実施形態では、短絡環45は、端板42から軸方向両方に所定間隔K1だけ離間して配置されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、短絡環45と端板42との間に所定間隔K1を設けずに、短絡環45と端板42とを当接させるように構成してもよい。このように構成することにより、短絡環45に導体バー41を接合すると、短絡環45の軸方向への移動が規制される。このため、回転子鉄心15に対する導体バー41の軸方向の位置決めを容易に行うことができる。   In the above-described embodiment, a case has been described in which the short-circuit ring 45 is arranged apart from the end plate 42 in the axial direction by a predetermined interval K1. However, the present invention is not limited to this, and the short-circuit ring 45 and the end plate 42 may be brought into contact with each other without providing the predetermined interval K1 between the short-circuit ring 45 and the end plate 42. With this configuration, when the conductor bar 41 is joined to the short-circuit ring 45, the movement of the short-circuit ring 45 in the axial direction is restricted. For this reason, the conductor bar 41 can be easily positioned in the axial direction with respect to the rotor core 15.

また、上述の実施形態では、各空洞部21〜24に導体バー41を設け、回転子4を回転させるための始動トルクを発生させるように構成する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各空洞部21〜24のうち、任意の空洞部21〜24のみに導体バー41を設けてもよい。このように構成した場合であっても、回転電機1を駆動する際、回転子4に始動トルクを発生させることができる。
さらに、上述の実施形態では、回転子鉄心15には、1/4周の周角度領域のそれぞれに(1極当りに)、4層の空洞部21〜24が形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、4層以上の複数層の空洞部が形成されていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the conductor bars 41 are provided in the respective hollow portions 21 to 24 and the starting torque for rotating the rotor 4 is generated has been described. However, it is not restricted to this, You may provide the conductor bar 41 only in arbitrary cavities 21-24 among each cavities 21-24. Even in such a case, when the rotating electrical machine 1 is driven, the starting torque can be generated in the rotor 4.
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which the rotor core 15 has four layers of the cavity portions 21 to 24 (per pole) in each of the ¼ circumferential angle regions. . However, the present invention is not limited to this, and a plurality of layers of four or more cavities may be formed.

また、上述の実施形態では、各空洞部21〜24は、周方向の中央が最も径方向内側に位置するように(径方向内側に向かって凸形状となるように)、湾曲形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各空洞部21〜24は、径方向内側に向かって凸形状に形成されていればよい。すなわち、各空洞部21〜24が湾曲形成されていなくてもよい。
また、上述の実施形態では、回転子鉄心15は、4極に構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、回転子鉄心15を4極以上で構成してもよい。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, each cavity part 21-24 is curvedly formed so that the center of the circumferential direction may be located in the radial direction innermost (it becomes convex shape toward radial inner side). Explained the case. However, it is not restricted to this, Each cavity 21-24 should just be formed in convex shape toward radial inside. In other words, the cavities 21 to 24 may not be curved.
Moreover, in the above-mentioned embodiment, the case where the rotor core 15 was comprised by 4 poles was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and the rotor core 15 may be configured with four or more poles.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、端板42に導体挿通孔42bを形成し、この導体挿通孔42bに導体バー41を挿通することにより、端板42を介して回転子鉄心15に対する導体バー41の径方向および周方向の位置決めが行われる。つまり、回転子鉄心15に対する導体バー41の位置決めは、端板42により行う。一方、各導体バー41を短絡させるこれら導体バー41と短絡環45との接合は、この接合作業を単体で行う。このように、回転子鉄心15に対する導体バー41の位置決め作業と、短絡環45と導体バー41との接合作業を分別でき、同時に行う必要がなくなる。このため、回転子4の組立作業を向上できる。   According to at least one embodiment described above, the conductor insertion hole 42b is formed in the end plate 42, and the conductor bar 41 is inserted into the conductor insertion hole 42b, so that the rotor core 15 is connected to the rotor core 15 via the end plate 42. Positioning of the conductor bar 41 in the radial direction and the circumferential direction is performed. That is, the positioning of the conductor bar 41 with respect to the rotor core 15 is performed by the end plate 42. On the other hand, joining of the conductor bars 41 and the short-circuit ring 45 for short-circuiting the conductor bars 41 is performed as a single unit. In this way, the positioning work of the conductor bar 41 with respect to the rotor core 15 and the joining work of the short-circuit ring 45 and the conductor bar 41 can be separated, and there is no need to perform them simultaneously. For this reason, the assembly work of the rotor 4 can be improved.

また、端板42の導体挿通孔42bに、導体バー41を圧入等により固定することにより、端板42に対する導体バー41の軸方向の位置決めも行うことができる。換言すれば、端板42によって、回転子鉄心15に対する導体バー41の位置決めも行うことが可能になる。このため、各導体バー41と短絡環45との接合作業を、さらに行い易くすることができる。   Further, the conductor bar 41 can be positioned in the axial direction with respect to the end plate 42 by fixing the conductor bar 41 to the conductor insertion hole 42b of the end plate 42 by press fitting or the like. In other words, the end plate 42 can also position the conductor bar 41 with respect to the rotor core 15. For this reason, the joining operation of each conductor bar 41 and the short-circuit ring 45 can be further facilitated.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…リラクタンス回転電機、14…シャフト、15…回転子鉄心、21…第1空洞部(空洞部)、22…第2空洞部(空洞部)、23…第3空洞部(空洞部)、24…第4空洞部(空洞部)、41…導体バー、42…端板、42b…導体挿通孔(挿通孔)、45…短絡環、O…回転軸線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reluctance rotary electric machine, 14 ... Shaft, 15 ... Rotor core, 21 ... 1st cavity part (cavity part), 22 ... 2nd cavity part (cavity part), 23 ... 3rd cavity part (cavity part), 24 ... 4th cavity part (cavity part), 41 ... Conductor bar, 42 ... End plate, 42b ... Conductor insertion hole (insertion hole), 45 ... Short circuit ring, O ... Rotation axis

Claims (4)

回転軸線回りに回転するシャフトと、
前記シャフトに固定され、1極当りに径方向内側に向かって凸形状となる空洞部が複数層形成されている回転子鉄心と、
前記シャフトに固定され、前記回転子鉄心を前記回転軸線方向両側から押さえて保持する非磁性体からなる端板と、
前記空洞部に配置され、前記回転軸線に沿って延び両端が前記端板を介して突出している複数の導体バーと、
該複数の導体バーの前記両端に設けられ、複数の前記導体バーを連結する短絡環と、を備え、
前記端板は、各前記導体バーに対応する位置に該導体バーを挿通可能な挿通孔を有し、前記導体バーの前記回転子鉄心に対する径方向および周方向の位置決めを行う
回転子。
A shaft that rotates about the axis of rotation;
A rotor core fixed to the shaft and formed with a plurality of layers of hollow portions projecting radially inward per pole;
An end plate made of a non-magnetic material fixed to the shaft and holding the rotor core from both sides of the rotation axis direction;
A plurality of conductor bars disposed in the hollow portion and extending along the rotation axis and projecting at both ends through the end plate;
A short-circuit ring provided at both ends of the plurality of conductor bars and connecting the plurality of conductor bars;
The end plate has a through hole through which the conductor bar can be inserted at a position corresponding to each conductor bar, and performs positioning of the conductor bar in the radial direction and the circumferential direction with respect to the rotor core.
前記端板に、前記導体バーが固定されている
請求項1に記載の回転子。
The rotor according to claim 1, wherein the conductor bar is fixed to the end plate.
前記端板の前記挿通孔に、前記導体バーが圧入されている
請求項1または請求項2に記載の回転子。
The rotor according to claim 1 or 2, wherein the conductor bar is press-fitted into the insertion hole of the end plate.
請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の回転子と、
前記回転子の周囲を取り囲むように設けられ、電機子巻線が巻回されている固定子と、
を備えたリラクタンス回転電機。
The rotor according to any one of claims 1 to 3,
A stator provided around the rotor, around which an armature winding is wound,
Reluctance rotating electric machine with
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