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公開番号2021027725
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019144785
出願日20190806
発明の名称回転電機
出願人株式会社日立産機システム
代理人特許業務法人開知国際特許事務所
主分類H02K 3/18 20060101AFI20210125BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】共用部品によりターン数を変更できる回転電機を提供する。
【解決手段】円筒状のステータコア11と、ステータコア11の径方向に沿ってステータコア11に設けられた複数のコアティース11T2と複数のコアティース11T2の少なくとも1本にそれぞれ巻回された複数のコイル12とを備えた回転電機100であって、複数のコイル12は、それぞれが複数のコアティース11T2の少なくとも1本に巻回された2本以上の導線(メインワイヤ12Mとサブワイヤ12S)により構成され、2本以上の導線(メインワイヤ12Mとサブワイヤ12S)の各端部は、回転電機100の電気回路ECにおける接点PU,PV,PWを構成する。
【選択図】 図10
特許請求の範囲【請求項1】
円筒状のステータコアと、
前記ステータコアの径方向に沿って前記ステータコアに設けられた複数のコアティースと、
前記複数のコアティースの少なくとも1本にそれぞれ巻回された複数のコイルとを備えた回転電機であって、
前記複数のコイルは、それぞれが前記複数のコアティースの少なくとも1本に巻回された2本以上の導線により構成され、
前記2本以上の導線の各端部は、前記回転電機の電気回路における接点を構成する、
ことを特徴とする回転電機。
続きを表示(約 1,400 文字)【請求項2】
請求項1の回転電機であって、
前記複数のコイルを構成する複数の導線の各端部は所定の接続パターンにより結線されている、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項3】
請求項1の回転電機であって、
前記複数のコイルを構成する複数の導線の各端部は所定の接続パターンにより結線されており、
前記接続パターンを変更することにより、前記複数のコイルのターン数が変更可能である、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項4】
請求項1の回転電機であって、
前記複数のコイルを構成する複数の導線の各端部は所定の接続パターンにより結線されており、
前記接続パターンを変更することにより、前記複数のコイルの結線構造が変更可能である、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項5】
請求項1の回転電機であって、
前記2本以上の導線が導線ごとに前記ステータコアの径方向に分離して前記複数のコアティースの少なくとも1本に巻回されている、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項6】
請求項1の回転電機であって、
前記2本以上の導線が前記複数のコアティースの少なくとも1本にまとめて巻回されている、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項7】
請求項5の回転電機であって、
前記2本以上の導線のうち、前記ステータコアの内径側に配置された導線のターン数が、前記ステータコアの外径側に配置された導線のターン数より多い、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項8】
請求項5の回転電機であって、
前記2本以上の導線のうち、前記ステータコアの内径側に配置された導線のターン数が、前記ステータコアの外径側に配置された導線のターン数より少ない、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項9】
請求項1の回転電機であって、
前記複数のコイルが集中巻により前記複数のコアティースの1本にそれぞれ巻回されている、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項10】
請求項1の回転電機であって、
前記複数のコイルは、前記複数のコアティースの1本にボビンを介してそれぞれ巻回されており、
前記ボビンは、前記ステータコアの径方向に沿って間隔をあけて配列される3つ以上の鍔部を有し、
前記2本以上の導線は、前記3つ以上の鍔部のうちステータコアの径方向において隣り合う2つの鍔部の間に導線ごとに巻回されている、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項11】
請求項1の回転電機であって、
前記複数のコイルは、前記複数のコアティースの1本に複数のボビンを介してそれぞれ巻回されており、
前記複数のボビンは、前記ステータコアの径方向に沿って並ぶように前記複数のコアティースの1本に取り付けられており、
前記2本以上の導線は、前記複数のボビンのそれぞれに導線ごとに巻回されている、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項12】
請求項1の回転電機であって、
前記ステータコアを覆うハウジングに設けられた端子箱を備え、
前記端子箱には、前記複数のコイルを構成する複数の導線の各端部が、電気的に接続可能に配列されている、
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、回転電機に関する。
続きを表示(約 4,700 文字)【背景技術】
【0002】
回転電機ではその用途に応じて様々な出力や回転速度が求められるため、用途毎に異なる部品が利用されるのが一般的である。そのため、仕様の異なる回転電機で部品を共用化できれば部品製作面や部品調達面で有利となる。
【0003】
特許文献1には、コイルを接続する導電部材を保持する保持部材を共用部品とすることで、回転電機の結線構造をY結線とデルタ結線のいずれかに変更可能な回転電機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2007−244008号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1の回転電機は、2つの結線構造(Y結線とデルタ結線)のいずれか一方を選択できるにすぎないので、対応可能な仕様は2パターンに限られる。
【0006】
しかし、回転電機の用途は上記の2パターンの仕様で対応可能な用途に限られず、さらに多くの仕様で部品を共用化できる回転電機の構造が望まれているが、回転電機の電気的・磁気的特性がこれを困難にしている。
【0007】
例えば、体格・入力電圧が同じ回転電機において定格回転速度を異ならせたい場合、コイル(巻き線)のターン数または結線数を変えなければならない。結線数が同じ場合、その定格回転速度が倍違うのであれば、必要なターン数は半分となる。そのため、ターン数の多い回転電機の仕様に合わせて部品を共用化すると、定格回転速度の高い回転電機として用いる場合には、コイルに発生する誘起電圧が大きくなり回転電機を定格回転速度で駆動できない場合がある。さらに、入力電圧が異なる場合でも、体格や定格回転速度を同じにしようとすれば、ターン数で調整せざるを得ない。
【0008】
このように、回転電機の電気的・磁気的特性により、複数の異なる仕様を1つの回転電機で実現することは困難である。
【0009】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は用途に応じて巻線仕様を容易に変更可能な回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目標を達成するために、本発明は、円筒状のステータコアと、前記ステータコアの径方向に前記ステータコアに設けられた複数のコアティースと、前記複数のコアティースの少なくとも1本に絶縁部材を介してそれぞれ巻回された複数のコイルとを備えた回転電機であって、前記複数のコイルは、それぞれが前記複数のコアティースの少なくとも1本に巻回された2本以上の導線により構成され、前記2本以上の導線の各端部は、前記回転電機の電気回路における接点を構成する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、要求される回転電機の仕様に応じて回転電機の巻線仕様を容易に変更できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本発明に係る回転電機の片側断面図である。
本発明の第1実施形態に係るステータを軸方向から見た模式図である。
本発明の第1実施形態に係るステータにおける接点を第1接続パターンに結線した第1電気回路の模式図である。
本発明の第1実施形態に係るステータにおける接点を第2接続パターンに結線した第2電気回路の模式図である。
本発明の第2実施形態に係るコイルを構成する2本の導線を示す模式図である。
本発明の第3実施形態に係るボビンの形状を示す正面図である。
本発明の第4実施形態に係るボビンの形状を示す正面図である。
本発明の第5実施形態に係るステータコアのコアティースに巻線ノズルを用いてコイルを巻回することを示す斜視図である。
本発明の第5実施形態に係るステータコアのコアティースに巻線ノズルによりコイルを巻回している状態を示す斜視図である。
本発明の第6実施形態に係る電気回路の接点の構成を示す電気回路図である。
本発明の第6実施形態に係る電気回路の接点を第1接続パターンで接続した第1電気回路図である。
本発明の第6実施形態に係る電気回路の接点を第2接続パターンで接続した第2電気回路図である。
本発明の第6実施形態に係る電気回路の接点を第3接続パターンで接続した第3電気回路図である。
本発明の第6実施形態に係る電気回路の接点を第4接続パターンで接続した第4電気回路図である。
本発明の第6実施形態に係る電気回路の接点を第1〜第4接続パターンで接続した場合におけるターン数と入力電圧と定格回転速度を示した表である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を用いて、本発明の第1〜第6の実施形態による回転電機の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
【0014】
(第1実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態による回転電機100の片側断面図である。回転電機100は、固定子(ステータ)1と、回転子(ロータ)2と、回転軸(シャフト)3と、軸受(ボールベアリング)4と、負荷側エンドブラケット5と、反負荷側エンドブラケット6と、ハウジング7と、端子箱8と、ファン9と、エンドカバー10を備える。
【0015】
ステータ1は円筒状の部品で、ステータコア11とコイル12とボビン13と備える。ステータコア11は、コアティース部材11Tとコアバック11Bを備える。コイル12は、ボビン13を介してコアティース部材11Tに巻回されている。
【0016】
ロータ2はマグネット2Mとロータコア2Cを備え、ステータ1の中空部に配置され、エアギャップを介してステータ1の内周と対向する。
【0017】
回転軸(シャフト)3は、ロータ2と結合し一体となって回転する回転軸であり、回転電機100の回転駆動力を、負荷側に接続された被駆動機器(例えば、ポンプ、射出成型機等)へと伝達する。軸受(ボールベアリング)4はシャフト3の負荷側と反負荷側の両方に設けられ、負荷側エンドブラケット5と反負荷側エンドブラケット6に形成された段付穴に外輪が嵌入し、内輪に嵌入したシャフト3を回転自在に支持する。
【0018】
負荷側エンドブラケット5は、エンドブラケット取付ネジ14によりハウジング7に組み付き、ボールベアリング4を介してシャフト3を支持する。反負荷側エンドブラケット6は、エンドブラケット取付ネジ14によりハウジング7に組み付き、ボールベアリング4を介してシャフト3を支持する。
【0019】
ハウジング7は、ステータ1を覆い保護する円筒状の部品で、内部にステータ1が固定されている。また、両端には、それぞれ負荷側エンドブラケット5と反負荷側エンドブラケット6がエンドブラケット取付ネジ14により組み付けられている。また、ハウジング7の外周壁には回転電機100を冷却するためのフィン7Fが形成されているとともに、端子箱8が設けられている。
【0020】
端子箱8は、電源と接続する電線と回転電機100とを接続する端子(図示せず)を内部に備える。
【0021】
ファン9は、反負荷側エンドブラケット6から突出したシャフト3の先端に取り付けられ、シャフト3とともに回転して、回転電機100を冷却する。
【0022】
エンドカバー10は、ファン9を覆い保護する部材で、エンドカバー取付ネジ15により反負荷側エンドブラケット6に取り付けられている。
【0023】
図2は、本実施形態に係るステータを軸方向から見た模式図である。図2に示すように、本実施形態に係るステータ1は、磁気回路を構成する1個のステータコア11と、電気回路を構成する12個のコイル12(12U,12V,12W)と、ステータコア11とコイル12を絶縁する12個のボビン13と備えた12スロットの固定子である。
【0024】
ステータコア11は電磁鋼板を積層することにより形成され、コアティース部材11Tとコアバック11Bにより構成される。コアティース部材11Tには、1個の円筒部11T1と12個のコアティース11T2が設けられ、円筒部11T1からステータコア11の外径方向に12個のコアティース11T2が均等角度に設けられている。なお、円筒部11T1は、ロータ2に対して磁束を多く放出するとともに渦電流の発生を低減するため、径方向の厚さが、コアティース11T2が設けられている部分から離れるにしたがって薄くなるように形成されている。
【0025】
コアバック11Bは円筒形状で、内周壁には軸方向に延伸する12個の溝11B1が均等角度に形成されている。溝11B1のそれぞれにコアティース11T2の先端を嵌入させることにより、コアティース部材11Tとコアバック11Bは組み付いている。
【0026】
コイル12(12U,12V,12W)は、ボビン13を介してコアティース部材11Tの12個のコアティース11T2の1本に集中巻により巻回された2本の導線で、メインワイヤ12M(12MU,12MV,12MW)とサブワイヤ12S(12SU,12SV,12SW)により構成される。
【0027】
詳細には、コイル12は3相交流のUVW相に区分され、U相のコイル12U4本と、V相のコイル12V4本と、W相のコイル12W4本とにより構成される。そして、コイル12U,12V,12Wは1本ごとに各UVWの順で周方向に配列されている。
【0028】
また、コイル12Uはメインワイヤ12MUとサブワイヤ12SUにより構成され、コイル12Vはメインワイヤ12MVとサブワイヤ12SVにより構成され、コイル12Wはメインワイヤ12MWとサブワイヤ12SWにより構成されている。そして、メインワイヤ12MU,12MV,12MWとサブワイヤ12SU,12SV,12SWの各端部は、電気回路の接点を構成する。
【0029】
また、メインワイヤ12Mとサブワイヤ12Sは、導線ごとにステータコア11の径方向に分離してコアティース部材11Tのコアティース11T2に巻回され、ターン数の多いメインワイヤ12Mがステータコア11の内径側に、ターン数の少ないサブワイヤ12Sがステータコア11の外径側に配置されている。なお、メインワイヤ12Mとサブワイヤ12Sは、同じ線径となっている。
【0030】
ボビン13は、コアティース部材11Tのコアティース11T2を覆い、コアティース11T2とコイル12を絶縁する角筒状の絶縁部材で、ステータコア11の内径側に巻回されたコイル12が崩れることを防止する内径鍔部13I、ステータコア11の外径側に巻回されたコイル12が崩れることを防止する外径鍔部13Oがそれぞれ設けられている。
(【0031】以降は省略されています)

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