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公開番号2020188612
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201119
出願番号2019092537
出願日20190516
発明の名称回転電機
出願人株式会社明電舎
代理人個人
主分類H02K 1/00 20060101AFI20201023BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ステータコアのティース部に集中巻きされたコイルにおいて高周波の磁束によって生じる渦電流損を大きく削減できる回転電機を提供する。
【解決手段】環状をなすヨーク部122aの内周に径方向内側へ向かって突出するティース部122bを周方向に複数設けたステータコア122と、ステータコア122のティース部122bにそれぞれ集中巻きされたコイル123とを有するステータ120を備えた同期モータ100において、ステータコア122のティース部122bの、コイル123よりもステータコア122の径方向内側に配設されて、高周波の磁束を遮断する強磁性材料からなるシールド体124を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
環状をなすヨーク部の内周に径方向内側へ向かって突出するティース部を周方向に複数設けたステータコアと、
前記ステータコアの前記ティース部にそれぞれ集中巻きされたコイルと
を有するステータを備えた回転電機において、
前記ステータコアの前記ティース部の、前記コイルよりも当該ステータコアの径方向内側に配設されて、高周波の磁束を遮断する強磁性材料からなるシールド体を備えている
ことを特徴とする回転電機。
続きを表示(約 360 文字)【請求項2】
請求項1に記載の回転電機において、
前記シールド体が、前記ステータコアの径方向最内側に位置する前記コイルの、当該径方向内側の面に隣接して当該面を覆うように前記ティース部に取り付けられたものである
ことを特徴とする回転電機。
【請求項3】
請求項1に記載の回転電機において、
前記シールド体が、前記ステータコアの隣り合う前記ティース部の、当該ステータコアの径方向内側の端部の間を連結して覆うように当該ティース部に取り付けられたものである
ことを特徴とする回転電機。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記コイルが、平角形状の導線からなるものである
ことを特徴とする回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、発電機やモータ等の回転電機に関する。
続きを表示(約 4,300 文字)【背景技術】
【0002】
例えば、ステータコアのティース部にコイルを集中巻きしたステータを備えた同期モータは、組立性が良い反面、ロータとステータとの相互作用により発生した高周波の磁束をコイルが直接受けてしまう。さらに、コイルが平角形状の導線(セグメントコイル等)の場合、上述した高周波の磁束によって、コイルに渦電流損が過剰発生し、コイルが過大に温度上昇してしまう。特に、高速回転する同期モータにおいては、上述した高周波の磁束が過大となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2010−220387号公報
特開2012−090446号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記問題は、上述したような同期モータに限らず、ステータコアのティース部に集中巻コイル(絶縁ボビンに予め成形したものも含む)を設けたステータを備えた発電機やモータ等の回転電機であれば、同様にして起こり得ることである。
【0005】
このようなことから、本発明は、ステータコアのティース部に集中巻きされたコイルにおいて高周波の磁束によって生じる渦電流損を大きく削減できる回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前述した課題を解決するための、本発明に係る回転電機は、環状をなすヨーク部の内周に径方向内側へ向かって突出するティース部を周方向に複数設けたステータコアと、前記ステータコアの前記ティース部にそれぞれ集中巻きされたコイルとを有するステータを備えた回転電機において、前記ステータコアの前記ティース部の、前記コイルよりも当該ステータコアの径方向内側に配設されて、高周波の磁束を遮断する強磁性材料からなるシールド体を備えていることを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係る回転電機は、上述した回転電機において、前記シールド体が、前記ステータコアの径方向最内側に位置する前記コイルの、当該径方向内側の面に隣接して当該面を覆うように前記ティース部に取り付けられたものであることを特徴とする。
【0008】
また、本発明に係る回転電機は、上述した回転電機において、前記シールド体が、前記ステータコアの隣り合う前記ティース部の、当該ステータコアの径方向内側の端部の間を連結して覆うように当該ティース部に取り付けられたものであることを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る回転電機は、上述した回転電機において、前記コイルが、平角形状の導線からなるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係る回転電機によれば、ロータとステータとの相互作用により高周波の磁束が発生するものの、シールド体が、表皮効果により、高周波の磁束を遮断して浸透し難くすることから、高周波の磁束のコイルへの到達を防止でき、コイル自身が受ける高周波の磁束成分を緩和できるので、コイルに発生する高周波成分の損失(渦電流損)を大きく削減することができ、コイルの温度上昇を大幅に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本発明による回転電機を同期モータに適用した場合の第一番目の実施形態の要部の抽出拡大図である。
本発明による回転電機を同期モータに適用した場合の第二番目の実施形態の要部の抽出拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明に係る回転電機の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【0013】
〈第一番目の実施形態〉
本発明に係る回転電機を同期モータに適用した場合の第一番目の実施形態を図1に基づいて説明する。
【0014】
図1において、110はロータ、120はステータである。
【0015】
ロータ110は、円筒状をなすロータコア112が回転軸111に同軸をなして設けられ、当該ロータコア112の外周寄りに永久磁石113が軸方向全長にわたって内装されると共に周方向にわたって複数配設されている。
【0016】
ステータ120は、円筒状をなすステータコア122がハウジング121内に固定支持され、当該ステータコア122の環状をなすヨーク部122aの内周面に径方向内側へ向かって突出するティース部122bが周方向全長にわたって規定の間隔で複数設けられており、当該ティース部122bに平角形状の導線からなるコイル123(セグメントコイル等)がそれぞれ装着(集中巻き)されている。
【0017】
そして、ステータコア122の径方向最内側に位置する前記コイル123の、当該径方向内側の面には、高周波の磁束を遮断する強磁性材料からなるシールド体124が隣接して当該面を覆うように配設されており、当該シールド体124は、前記コイル123よりも当該径方向内側に位置するように前記ティース部122bに取り付け支持されている。
【0018】
このような本実施形態に係る同期モータ100においては、ステータ120のコイル123に通電することにより、ロータ110が回転して、回転軸111から動力を送り出すことができる。
【0019】
ここで、ロータ110とステータ120との相互作用により高周波の磁束が発生するものの、シールド体124が、表皮効果により、高周波の磁束を遮断して浸透し難くすることから、高周波の磁束のコイル123への到達を防止でき、コイル123自身が受ける高周波の磁束成分を緩和できる。
【0020】
したがって、本実施形態に係る同期モータ100によれば、コイル123に発生する高周波成分の損失(渦電流損)を大きく削減することができるので、コイル123の温度上昇を大幅に抑制することができる。
【0021】
〈第二番目の実施形態〉
本発明に係る回転電機を同期モータに適用した場合の第二番目の実施形態を図2に基づいて説明する。ただし、前述した実施形態で説明した部材については、前述した実施形態での説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【0022】
図2において、110はロータ、220はステータである。
【0023】
ステータ220は、前述した実施形態と同様なステータコア122及びコイル123を備えている。
【0024】
そして、ステータコア122の隣り合うティース部122bの、当該ステータコア122の径方向内側の端部の間には、高周波の磁束を遮断する強磁性材料からなるシールド体224が当該間を連結して覆うように配設されており、当該シールド体224は、前記コイル123よりも当該径方向内側に位置するように当該ティース部122bに取り付け支持されている。
【0025】
このような本実施形態に係る同期モータ200では、前述した実施形態の場合と同様に、ステータ220のコイル123に通電することにより、ロータ110が回転して、回転軸111から動力を送り出すことができる。
【0026】
ここで、前述した実施形態の場合と同様、ロータ110とステータ220との相互作用により高周波の磁束が発生するものの、前述した実施形態の場合と同様に、シールド体224が、表皮効果により、高周波の磁束を遮断して浸透し難くすることから、高周波の磁束のコイル123への到達を防止でき、コイル123自身が受ける高周波の磁束成分を緩和できる。
【0027】
したがって、本実施形態に係る同期モータ200によれば、前述した実施形態の場合と同様に、コイル123に発生する高周波成分の損失(渦電流損)を大きく削減することができるので、コイル123の温度上昇を大幅に抑制することができる。
【0028】
また、ステータコア122の隣り合うティース部122bの、当該ステータコア122の径方向内側の端部の間を連結して覆うように当該ティース部122bにシールド体224を取り付けていることから、コイル123自身が受ける高周波の磁束成分をシールド体224からティース部122bに流す磁束の通り道を形成することができるので、コイル123に発生する高周波成分の損失(渦電流損)をさらに削減することができ、コイル123の温度上昇をさらに抑制することができる。
【0029】
〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、平角形状の導線からなるコイル123(セグメントコイル等)の場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、丸円形状の導線からなるコイルの場合であっても、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。
【0030】
また、前述した実施形態においては、同期モータ100,200の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ステータコアのティース部に集中巻コイル(絶縁ボビンに予め成形したものも含む)を設けたステータを備えた発電機やモータ等の回転電機であれば、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【0031】
本発明に係る回転電機は、コイルに発生する高周波成分の損失(渦電流損)を大きく削減することができ、コイルの温度上昇を大幅に抑制することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【0032】
100,200 同期モータ
110 ロータ
111 回転軸
112 ロータコア
113 永久磁石
120,220 ステータ
121 ハウジング
122 ステータコア
122a ヨーク部
122b ティース部
123 コイル
124,224 シールド体

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