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公開番号2024118844
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-02
出願番号2023025393
出願日2023-02-21
発明の名称巻線界磁型回転電機
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02K 1/22 20060101AFI20240826BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回路モジュールと一体回転するロータにおいて適切な回転を実現することができる巻線界磁型回転電機を提供する。
【解決手段】巻線界磁型の回転電機は、ステータ巻線を有するステータと、ロータコアの各主極部に巻回された界磁巻線を有するロータと、を備え、界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流がステータ巻線に流されるものとなっている。ロータは、界磁巻線に接続されかつ当該界磁巻線と共に共振回路を形成する回路モジュールと、界磁巻線のコイルエンド部を覆うコイルエンドカバー103とを有している。コイルエンドカバー103は、ロータの周方向の重量バランスを調整するバランス調整部材であり、周方向の少なくとも一部が、重量が減少又は増加された調整部となっている。
【選択図】図16
特許請求の範囲【請求項１】
ステータ巻線（５２）を有するステータ（５０）と、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部（６２）を有するロータコア（６１）と、前記主極部に巻回された界磁巻線（７０）とを有するロータ（６０）と、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流が前記ステータ巻線に流される巻線界磁型回転電機（４０）であって、
前記ロータは、
回転軸（３２）を囲むように設けられ、前記界磁巻線に接続されかつ当該界磁巻線と共に共振回路を形成する回路モジュール（１０２）と、
前記界磁巻線において前記ロータコアよりも軸方向外側となるコイルエンド部を覆うコイルエンドカバー（１０３，１０４）と、を有し、
前記コイルエンドカバーは、前記ロータの周方向の重量バランスを調整するバランス調整部材であり、周方向の少なくとも一部が、重量が減少又は増加された調整部となっている、巻線界磁型回転電機。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記コイルエンドカバーは、前記調整部において当該コイルエンドカバーの少なくとも一部が切除されており、前記回転軸を囲む周方向において回転非対称形状となっている、請求項１に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項３】
前記コイルエンドカバーは、前記界磁巻線のコイルエンド部を径方向外側から囲む環状部（１６１，１７１）と、前記環状部の径方向内側に延びる端板部（１６２，１７２）とを有しており、
前記環状部及び前記端板部の少なくともいずれかが周方向において回転非対称形状となっている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項４】
前記コイルエンドカバーには、前記端板部に軸方向に貫通する複数の開口部（１６３，１７３）が設けられており、
前記複数の開口部のうち少なくともいずれかの開口面積を拡張することで、前記コイルエンドカバーが回転非対称形状となっている、請求項３に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項５】
前記コイルエンドカバーには、前記端板部に軸方向に貫通する複数の開口部（１６３，１７３）が設けられており、
前記界磁巻線は、前記主極部ごとに設けられる巻線ユニット（１１０）を有し、
前記回路モジュールは、前記各巻線ユニットから径方向外側に向けて延びる導線端部（１２５，１２６）が固定される複数の導線固定部（１４３）を有しており、
前記端板部に設けられた前記開口部から前記導線固定部が軸方向外側に露出している、請求項４に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項６】
前記コイルエンドカバーとして、前記界磁巻線の軸方向一端側に第１コイルエンドカバー（１０３）が設けられ、軸方向他端側に第２コイルエンドカバー（１０４）が設けられ、
前記第１コイルエンドカバー及び前記第２コイルエンドカバーには、前記端板部に軸方向に貫通する複数の開口部（１６３，１７３）がそれぞれ設けられており、
前記第１コイルエンドカバーに設けられた前記複数の開口部と、前記第２コイルエンドカバーに設けられた前記複数の開口部とには各々の周方向の位置が相違するものが含まれており、
前記第１コイルエンドカバー及び前記第２コイルエンドカバーの少なくともいずれかが、前記複数の開口部のうち少なくともいずれかの開口面積が拡張されることで回転非対称形状となっている、請求項３に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項７】
前記コイルエンドカバーは、前記界磁巻線のコイルエンド部を径方向外側から囲む環状部（１６１，１７１）と、前記環状部の径方向内側に延びる端板部（１６２，１７２）とを有しており、
前記コイルエンドカバーは、前記調整部として前記環状部及び前記端板部の少なくともいずれかに固定された錘部材（１８４）を有する、請求項１に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項８】
前記ロータは、前記ロータコアにおいて周方向に隣り合う前記主極部の間に取り付けられ、かつ前記界磁巻線において前記ロータコアに対向する部位であるコイルサイド部を径方向外側から保持する複数の保持部材（１３１）を有し、
前記コイルエンドカバー及び前記保持部材が前記バランス調整部材であり、周方向に並ぶ前記複数の保持部材のうち一部の保持部材は、残りの保持部材とは重量が異なっている、請求項１に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項９】
ステータ巻線（５２）を有するステータ（５０）と、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部（６２）を有するロータコア（６１）と、前記主極部に巻回された界磁巻線（７０）とを有するロータ（６０）と、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流が前記ステータ巻線に流される巻線界磁型回転電機（４０）であって、
前記ロータは、
回転軸（３２）を囲むように設けられ、前記界磁巻線に接続されかつ当該界磁巻線と共に共振回路を形成する回路モジュール（１０２）と、
前記ロータコアにおいて周方向に隣り合う前記主極部の間に取り付けられ、かつ前記界磁巻線において前記ロータコアに対向する部位であるコイルサイド部を径方向外側から保持する複数の保持部材（１３１）と、を有し、
前記保持部材は、前記ロータの周方向の重量バランスを調整するバランス調整部材であり、周方向に並ぶ前記複数の保持部材のうち一部の保持部材は、残りの保持部材とは重量が異なっている、巻線界磁型回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、巻線界磁型回転電機に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
巻線界磁型回転電機において、ロータは、周方向に並ぶ磁極ごとに設けられた複数の主極部（磁気突極部）を有するロータコアと、主極部に巻回された界磁巻線と、を有する。また、ロータの軸方向端部に、回転軸を囲むように電気部品として回路モジュールが設けられた構成が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１２４１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のとおりロータの軸方向端部に回転軸を囲むように電気部品が配置された構成では、電気部品の配置が周方向に均等にならず、周方向に重量差が生じることに起因して、ロータの回転時に回転アンバランスが生じることが懸念される。ロータにおいて回転アンバランスが生じると、振動や騒音の発生が懸念される。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回路モジュールと一体回転するロータにおいて適切な回転を実現することができる巻線界磁型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】
第１発明は、
ステータ巻線を有するステータと、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部を有するロータコアと、前記主極部に巻回された界磁巻線とを有するロータと、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流が前記ステータ巻線に流される巻線界磁型回転電機であって、
前記ロータは、
回転軸を囲むように設けられ、前記界磁巻線に接続されかつ当該界磁巻線と共に共振回路を形成する回路モジュールと、
前記界磁巻線において前記ロータコアよりも軸方向外側となるコイルエンド部を覆うコイルエンドカバーと、を有し、
前記コイルエンドカバーは、前記ロータの周方向の重量バランスを調整するバランス調整部材であり、周方向の少なくとも一部が、重量が減少又は増加された調整部となっていることを特徴とする。
【０００７】
巻線界磁型回転電機として、ロータの界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流をステータ巻線に流すようにした構成が知られている。この回転電機のロータにおいて回転軸を囲むように回路モジュールが設けられている構成では、回路モジュールにおける電気部品の配置が周方向に均等になっていないことに起因して回転アンバランスが生じることが懸念される。この点、上記構成では、界磁巻線のコイルエンド部を覆うコイルエンドカバーがバランス調整部材として用いられ、コイルエンドカバーの周方向の少なくとも一部が、重量が減少又は増加された調整部となっている。その結果、回路モジュールと一体回転するロータにおいて適切な回転を実現することができる。
【０００８】
第２発明は、
ステータ巻線を有するステータと、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部を有するロータコアと、前記主極部に巻回された界磁巻線とを有するロータと、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流が前記ステータ巻線に流される巻線界磁型回転電機であって、
前記ロータは、
回転軸を囲むように設けられ、前記界磁巻線に接続されかつ当該界磁巻線と共に共振回路を形成する回路モジュールと、
前記ロータコアにおいて周方向に隣り合う前記主極部の間に取り付けられ、かつ前記界磁巻線において前記ロータコアに対向する部位であるコイルサイド部を径方向外側から保持する複数の保持部材と、を有し、
前記保持部材は、前記ロータの周方向の重量バランスを調整するバランス調整部材であり、周方向に並ぶ前記複数の保持部材のうち一部の保持部材は、残りの保持部材とは重量が異なっていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成では、ロータコアにおいて周方向に隣り合う主極部の間に取り付けられた保持部材をバランス調整部材として用いることとし、周方向の各保持部材として重量の相違するものを含ませることで、ロータの重量バランスを調整するようにした。その結果、回路モジュールと一体回転するロータにおいて適切な回転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
回転電機の制御システムの全体構成図。
インバータ及びその周辺構成を示す図。
ロータ及びステータの横断面図。
ロータが備える電気回路を示す図。
基本波電流及び高調波電流の推移を示す図。
ロータの全体の構成を示す斜視図。
ロータの分解斜視図。
ロータの縦断面図。
ロータ本体において、巻線ユニットを分解して示す斜視図。
ロータ本体の横断面図。
コイル体の構成例を示す斜視図。
回路モジュールの斜視図。
回路モジュールの部品ホルダと電気部品とを分解して示す斜視図。
コイルエンドカバーの構成を示す斜視図。
コイルエンド部周辺の構成を拡大して示す断面図。
バランス調整後におけるコイルエンドカバーの構成例を示す正面図。
コイルエンドカバーの正面図。
ロータ横断面の構成を示す図。
別例におけるロータ本体の正面図。
別例におけるコイルエンドカバーの構成を示す図。
別例におけるコイルエンドカバーの構成を示す図。
別例におけるロータコアの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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