JP2018108003A - 回転子およびリラクタンス回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】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。
【選択図】図1
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。 - 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。 - 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。 - 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。
Priority Applications (1)
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| JP2016255718A JP6745212B2 (ja) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 回転子およびリラクタンス回転電機 |
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| JP (1) | JP6745212B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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