特許ウォッチ

公開番号2024060297
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-02
出願番号2022167598
出願日2022-10-19
発明の名称同期機
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02K 19/10 20060101AFI20240424BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】自立起動を可能とし、且つ、力率を改善させることができる同期機を提供する。
【解決手段】同期機は、環状の継鉄部から半径方向の一方側に向かって突出し、コイルが巻装された歯を有する固定子と、前記固定子よりも半径方向の一方側において、前記歯に空隙をもって配置された突極を有する回転子と、前記歯の半径方向の一方側に設けられた磁石と、を備える。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
環状の継鉄部から半径方向の一方側に向かって突出し、コイルが巻装された歯を有する固定子と、
前記固定子よりも半径方向の一方側において、前記歯に空隙をもって配置された突極を有する回転子と、
前記歯の半径方向の一方側に設けられた磁石と、
を備える同期機。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記磁石は前記歯の半径方向の一方側を向く先端面に設けられる、
請求項１に記載の同期機。
【請求項３】
少なくとも１つの前記磁石は、極性の異なる第１磁極および第２磁極が半径方向に並ぶように配置された永久磁石である、
請求項１に記載の同期機。
【請求項４】
少なくとも１つの前記磁石は、直流磁界を発生させる電磁石である、
請求項１に記載の同期機。
【請求項５】
前記突極の周方向における長さは、前記磁石の磁極の周方向における長さと等しい、
請求項１に記載の同期機。
【請求項６】
前記歯は、隣接する歯との周方向における離隔距離が、前記突極の周方向における長さ以下となるように配置される、
請求項１に記載の同期機。
【請求項７】
前記歯は、前記継鉄部から半径方向の一方側に延びる胴部と、前記胴部の先端側に設けられ、前記胴部よりも周方向の長さが長い鍔部とを備え、
前記磁石の磁極の周方向における長さをＷ２、前記胴部の周方向における長さをＷ３、前記歯の飽和磁束密度をＢｓ、前記磁石の磁極の残留磁束密度をＢｒとしたとき、Ｗ３≧Ｂｒ／Ｂｓ×Ｗ２を満たす、
請求項１に記載の同期機。
【請求項８】
前記胴部の周方向における長さＷ３は、前記磁石の磁極の周方向における長さＷ２と等しい、
請求項７に記載の同期機。
【請求項９】
前記突極は、半径方向に延びる突極胴部と、前記突極胴部の先端側に設けられ、前記突極胴部よりも周方向の長さが長い突極鍔部とを備え、
前記突極鍔部の周方向の長さをＷ１、前記突極胴部の周方向の長さをＷ６、前記歯の飽和磁束密度をＢｓ、前記磁石の磁極の残留磁束密度をＢｒとしたとき、Ｗ６＝Ｂｒ／Ｂｓ×Ｗ１を満たす、
請求項１に記載の同期機。
【請求項１０】
前記磁石は、一つの前記歯に対し、極性の異なる第１磁極および第２磁極が半径方向に並ぶ磁石部材を周方向に二つ以上配置してなり、
隣接する前記磁石部材は、半径方向の一方側を向く磁極の極性が互いに異なるように配置される、
請求項７に記載の同期機。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、同期機、特にリラクタンス同期機に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
図２１には、従来技術におけるリラクタンス（磁気抵抗）を利用するリラクタンス同期発電機およびリラクタンス同期電動機などのリラクタンス同期機９（reluctance synchronous machine）の構成が示されている。リラクタンス同期機９は、電磁鋼板を積層して制作した固定子９２および回転子９３を有する。回転子９３は半径方向Ｄｒに突出した突極９３２を有している。固定子９２の歯９２２に巻回された固定子コイル９５の起磁力により発生した磁束は、透磁率の高い突極９３２に引き寄せられて湾曲する。この湾曲を解消しようとする力（リラクタンストルク）が生じることによって、回転子９３の突極９３２が固定子コイル９５に引き寄せられて回転する。このように、リラクタンス同期機９は、回転子９３の突極性により界磁磁束を発生させて回転するものである。リラクタンス同期機９では、回転子９３には永久磁石も励磁巻線も不要であることから、誘導機や同期機と比較すると、構造が簡単であり、堅牢であることが知られている。加えて、リラクタンス同期機９は力率が小さいことが知られている。
【０００３】
また、回転子９３は電磁鋼板のみからなっており、永久磁石や励磁巻線を持たないため、停電時には回転子の磁束が消滅して自立起動することができない。対策として、例えば特許文献１には、固定子９２に永久磁石９４を設けて励磁力を与えるリラクタンス発電機９が記載されている。具体的には、特許文献１に記載のリラクタンス発電機９は、（１）固定子９２の隣り合う歯９２２の間に永久磁石を配置し、（２）固定子９２の歯９２２（界磁鉄心）の鍔部分を周方向Ｄｃに二股分割した界磁鉄心歯９２２Ａ，９２２Ｂを有し、（３）歯９２２に界磁コイル９５１を、界磁鉄心歯９２２Ａ，９２２Ｂそれぞれに発電コイル９５２を巻回する構成を有している。また、永久磁石９４は起磁力の向きが周方向Ｄｃに沿うように配置される。これにより、例えば風車で回転子９３を回転させることで、発電コイル９５２に誘導起電力を生じさせて自立起動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５５９４６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の上記構成について、（１）永久磁石９４を配置するには保持用の金具を要すること、（２）二股に分割した界磁鉄心歯９２２Ａ，９２２Ｂの間の空隙部の分だけ磁束が減り発電出力が低下すること、（３）界磁コイル９５１と発電コイル９５２の二種類を備えるのはコストがかかること、などの課題がある。
【０００６】
本開示の目的は、自立起動を可能とし、且つ、力率を改善させることができる同期機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様によれば、同期機は、環状の継鉄部から半径方向の一方側に向かって突出し、コイルが巻装された歯を有する固定子と、前記固定子よりも半径方向の一方側において、前記歯に空隙をもって配置された突極を有する回転子と、前記歯の半径方向の一方側に設けられた磁石と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記態様の同期機によれば、自立起動を可能とし、且つ、力率を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１の実施形態に係るリラクタンス同期機の第１の断面図である。
第１の実施形態に係るリラクタンス同期機の第２の断面図である。
第１の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す図である。
第１の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成の一例を示す図である。
第１の実施形態の対比例に係るリラクタンス同期機の構成を示す図である。
第１の実施形態の対比例に係る突極の構成を示す第１の図である。
第１の実施形態の対比例に係る突極の構成を示す第２の図である。
第１の実施形態の変形例に係るリラクタンス同期機の構成を示す第１の図である。
第１の実施形態の変形例に係るリラクタンス同期機の構成を示す第２の図である。
第２の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第１の図である。
第２の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第２の図である。
第２の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第３の図である。
第２の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第４の図である。
第２の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第４の図である。
第２の実施形態の対比例に係るリラクタンス同期機の構成を示す図である。
第３の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す図である。
第４の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第１の図である。
第４の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第２の図である。
第４の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第３の図である。
第５の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第１の図である。
第５の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第２の図である。
第５の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第３の図である。
第５の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第４の図である。
第５の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第５の図である。
第６の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第１の図である。
第６の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す第２の図である。
第７の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す図である。
第８の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す図である。
第９の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す図である。
第１０の実施形態に係るリラクタンス同期機の構成を示す図である。
従来技術におけるリラクタンス同期機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
以下、本実施形態に係るリラクタンス同期機１について図１～図８を参照しながら詳しく説明する。なお、本実施形態に係るリラクタンス同期機１は、リラクタンス同期発電機およびリラクタンス同期電動機の何れとしても機能するものである。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許