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公開番号2021069265
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210430
出願番号2019195719
出願日20191028
発明の名称永久磁石同期回転電機用回転子、および永久磁石同期回転電機用回転子のバランス調整方法
出願人東芝三菱電機産業システム株式会社
代理人特許業務法人酒井国際特許事務所
主分類H02K 1/27 20060101AFI20210402BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】永久磁石同期回転電機において、高速回転における回転子の振動を低減する。
【解決手段】永久磁石同期回転電機用回転子10は、軸方向の2か所の被支持部で回転可能に支持され回転軸方向に延びたロータシャフト11と、ロータシャフト11の2つの被支持部に挟まれた部分の径方向外側に周方向に互いに間隔を空けて取り付けられ軸方向に延びた複数の回転子磁石12と、互いに隣接する回転子磁石12の間に配されて磁気的な干渉を低減する複数の回転子磁極セパレータ13とを備える。回転子磁極セパレータ13のそれぞれには、軸方向に互いに間隔をおいてバランスウェイト取付け用の複数のねじ穴が形成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
軸方向の2か所の被支持部で回転可能に支持され回転軸方向に延びたロータシャフトと、
前記ロータシャフトの前記2つの被支持部に挟まれた部分の径方向外側に周方向に互いに間隔を空けて取り付けられ、前記軸方向に延びた複数の回転子磁石と、
互いに隣接する前記回転子磁石の間に配されて磁気的な干渉を低減する複数の回転子磁極セパレータと、
を備え、
前記回転子磁極セパレータのそれぞれには、軸方向に互いに間隔をおいてバランスウェイト取付け用の複数のねじ穴が形成されている、
ことを特徴とする永久磁石同期回転電機用回転子。
続きを表示(約 900 文字)【請求項2】
前記複数の回転子磁石と前記複数の回転子磁極セパレータの径方向の周囲を覆うようにこれらの径方向外側に、これらと密着するように配された保持環をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の永久磁石同期回転電機用回転子。
【請求項3】
前記回転子磁極セパレータのそれぞれと、前記回転子磁石とは、周方向の単位長さ当たりの重量が互いに実質的に等しいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の永久磁石同期回転電機用回転子。
【請求項4】
前記複数の回転子磁石、前記複数の回転子磁極セパレータ、および前記保持環を軸方向に挟んで軸方向の両側に配されて、バランスウェイト取付け用の複数のねじ穴が形成された2つのバランスディスクをさらに有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の永久磁石同期回転電機用回転子。
【請求項5】
複数の回転子磁石および複数の回転子磁極セパレータをロータシャフトに取り付ける低速準備ステップと、
低速で永久磁石同期回転電機用回転子を回転させ振動状態を確認する第1回低速バランス試験ステップと、
前記第1回低速バランス試験の結果に基づいて前記回転子磁極セパレータにバランスウェイトを取り付けるバランスウェイト第1回取り付けステップと、
を有することを特徴とする永久磁石同期回転電機用回転子のバランス調整方法。
【請求項6】
前記バランスウェイト第1回取り付けステップの後に、
前記複数の回転子磁石および前記複数の回転子磁極セパレータの径方向外側に保持環を取り付ける保持環取り付けステップと、
前記永久磁石同期回転電機用回転子を回転させ振動状態を確認する第2回低速バランス試験ステップと、
前記第2回低速バランス試験ステップの結果に基づいてバランスディスクにバランスウェイトを取り付けるバランスウェイト第2回取り付けステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項5に記載の永久磁石同期回転電機用回転子のバランス調整方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、永久磁石同期回転電機用回転子、および永久磁石同期回転電機用回転子のバランス調整方法に関する。
続きを表示(約 4,400 文字)【背景技術】
【0002】
永久磁石同期電動機は、典型的には、各磁極の永久磁石、周方向に互いに隣接する永久磁石間に設けられた磁極セパレータ、これらを保持するためにこれらを囲むように径方向の外側に設けられた保持環、これらの軸方向の両側に取り付けられた止め部材を有する。
【0003】
回転子は、周方向に質量のアンバランスが存在すると振動が生ずる。特に極数が少ない場合は、高速回転となることから、この傾向が顕著となる。このため、回転子の周方向のアンバランスを低減するためにバランス調整が行われる。バランス調整は、たとえば、回転子鉄心部あるいは止め部材に複数のバランス調整用のねじ穴を設け、軸方向の外側から適切な位置にバランスウェイトを取り付けることにより行われる(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2004−336965号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前述のように、従来は止め部材に設けられたバランス調整用のねじ穴を用いて行われるが、高速回転になると回転子中央に残る残留アンバランスの影響が顕著となり振動が大きくなっていた。
【0006】
また、回転子における周方向の重量分布については、回転子磁極セパレータの部分が磁石の部分よりも大きく、回転子磁極セパレータに印加される遠心力が大きく、運転時に外側を覆っている保持環への荷重の周方向の変化が大きく、この分、保持環の応力が増大していた。
【0007】
そこで、本発明は、永久磁石同期回転電機用回転子について、高速回転における振動を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述の目的を達成するため、本発明に係る永久磁石同期回転電機用回転子は、軸方向の2か所の被支持部で回転可能に支持され回転軸方向に延びたロータシャフトと、前記ロータシャフトの前記2つの被支持部に挟まれた部分の径方向外側に周方向に互いに間隔を空けて取り付けられ、前記軸方向に延びた複数の回転子磁石と、互いに隣接する前記回転子磁石の間に配されて磁気的な干渉を低減する複数の回転子磁極セパレータと、を備え、前記回転子磁極セパレータのそれぞれには、軸方向に互いに間隔をおいてバランスウェイト取付け用の複数のねじ穴が形成されている、ことを特徴とする。
【0009】
また、本実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子のバランス調整方法は、複数の回転子磁石および複数の回転子磁極セパレータをロータシャフトに取り付ける低速準備ステップと、低速で永久磁石同期回転電機用回転子を回転させ振動状態を確認する第1回低速バランス試験ステップと、前記第1回低速バランス試験の結果に基づいて前記回転子磁極セパレータにバランスウェイトを取り付けるバランスウェイト第1回取り付けステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によって、永久磁石同期回転電機用回転子について、高速回転における振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子を有する永久磁石同期回転電機の構成を示す縦断面図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子の構成を示す図3のII−II矢視断面図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子の構成を示す図2のIII−III矢視断面図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子の回転子磁極セパレータの構成を示す平面図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子の回転子磁極セパレータの構成を示す図4のV−V線矢視断面図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子の回転子磁極セパレータの構成を示す図4のVI−VI線矢視断面図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子の回転子磁極セパレータとバランスウェイトとの関係を示す断面図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子の回転子磁極セパレータにバランスウェイトを取り付けた状態を示す断面図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子の回転子磁極セパレータの変形例を示す斜視図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子の回転子磁極セパレータの他の変形例を示す斜視図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子のバランスディスクを示す斜視図である。
実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子のバランス調整方法の手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転子磁極セパレータおよび永久磁石同期電動機について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重畳する説明は省略する。
【0013】
図1は、実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子を有する永久磁石同期回転電機100の構成を示す縦断面図である。
【0014】
永久磁石同期回転電機100は、永久磁石同期回転電機用回転子10、固定子20、2つの軸受30、フレーム40、および2つの軸受ブラケット45を有する。
【0015】
永久磁石同期回転電機用回転子10については、後に図2および図3を引用しながら説明するが、2つの軸受30に回転可能に支持されている。永久磁石同期回転電機用回転子10の一方の端部に、結合対象との結合用のカップリング11aがもうけられている。結合対象は、永久磁石同期回転電機100が電動機の場合は駆動対象、永久磁石同期回転電機100が発電機の場合は原動機である。
【0016】
固定子20は、永久磁石同期回転電機用回転子10の径方向の外側に配され、固定子鉄心21および固定子巻線22を有する。
【0017】
フレーム40は筒状であり、固定子20を囲むように固定子20の径方向外側に配されている。
【0018】
フレーム40の両端部には、それぞれ軸受ブラケット45が取り付けられている。それぞれの軸受ブラケット45は、それぞれの軸受30を静止支持し、支持部を構成している。
【0019】
図2は、実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子10の構成を示す図3のII−II矢視断面図であり、図3は、図2のIII−III矢視断面図である。
【0020】
永久磁石同期回転電機用回転子10は、ロータシャフト11、ロータシャフト11の径方向外側に取り付けられた複数の回転子磁石12、および複数の回転子磁石12の間に配された複数の回転子磁極セパレータ13、保持環14、および2つのバランスディスク15を有する。回転子磁石12は、たとえば永久磁石である。
【0021】
ロータシャフト11は、軸方向に延びて、回転子磁石12等を挟む両側の被支持部で、それぞれ、軸受30により回転可能に支持されている。
【0022】
複数の回転子磁石12は、断面が円弧状で軸方向に同じ長さに延びている。なお、この軸方向に延びたそれぞれの回転子磁石12は、軸方向に複数に分割されていてもよい。
【0023】
複数の回転子磁極セパレータ13は、断面が円弧状で軸方向に同じ長さに延びており、周方向に回転子磁石12と交互に配されている。
【0024】
磁極セパレータ13は、互いに周方向に隣接する回転子磁石12の相互間の磁気的な干渉を低減する。それぞれの磁極セパレータ13は、ロータシャフト11の表面に、周方向に互いに間隔をおいて軸方向に延びるように形成された溝11cに嵌合してたとえば接着剤により取り付けられている。回転子磁石12も同様に、ロータシャフト11の表面にたとえば接着剤により取り付けられている。複数の回転子磁石12および複数の回転子磁極セパレータ13がロータシャフト11に取り付けられた状態においては、その外側表面は仮想的な1つの円筒に包絡される。
【0025】
回転子磁石12と回転子磁極セパレータ13とは、周方向の単位長さ当たりの重量が互いに実質的に等しい、すなわち、等しいあるいはほぼ等しいように、材料、寸法が設定されている。
【0026】
保持環14は、複数の回転子磁石12および複数の回転子磁極セパレータ13がロータシャフト11に取り付けられた状態において、その径方向外側に嵌め込まれている。なお、図2では、保持環14は一体であり、その軸方向の長さは、回転子磁石12および回転子磁極セパレータ13の長さと同じ場合を例にとって示しているが、これに限定されない。すなわち、これらより短い場合であってもよい。また、保持環14は、軸方向に分割されていてもよい。
【0027】
2つのバランスディスク15は、保持環14が複数の回転子磁石12および複数の回転子磁極セパレータ13の径方向外側に嵌め込まれている状態で、これらを軸方向に挟んで、これらの両側に取り付けられている。バランスディスク15は、止めねじ等により、ロータシャフト11に取り付けられてもよいし、あるいは、回転子磁極セパレータ13に取り付けられてもよい。
【0028】
図4は、実施形態に係る永久磁石同期回転電機用回転子10の回転子磁極セパレータ13の構成を示す平面図、図5は、図4のV−V線矢視断面図、図6は、図4のVI−VI線矢視断面図である。
【0029】
回転子磁極セパレータ13は、平板部13bおよび平板部13bの幅方向の両側に接続する側部13aを有し、長手方向に延びている。回転子磁極セパレータ13の断面は、コの字形であり、平板部13bと2つの側部13aにより囲まれた空洞13hが形成される。
【0030】
平板部13bには、長手方向に互いに間隔をおいて、平板部13bの表面に垂直な方向に平板部13bを貫通するように、複数のねじ穴13cが形成されている。それぞれのねじ穴13cの平板部13bの表面側、すなわち空洞13hの反対側には、テーパ部13dが形成されている。
(【0031】以降は省略されています)

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