JP2019058039A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気減速機一体型の回転電機に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine integrated with a magnetic speed reducer.
従来から、外部から動力が入力されて回転する高回転ロータと、高回転ロータの回転速度から減速されて回転し外部へ動力が出力される低回転ロータと、高回転ロータ及び低回転ロータの間に配置される固定磁極(変調子)と、を有する磁気減速機が知られている。高回転ロータには所定の極対数(第1極対数)の永久磁石が配置され、低回転ロータには第1極対数よりも多い極対数(第2極対数)の永久磁石が配置される。高回転ロータの回転磁界は、固定磁極により磁極数変換されて低回転ロータに伝えられ、低回転ロータは、高回転ロータの回転速度に対して第1極対数/第2極対数の速度で回転する。 Conventionally, between a high-rotation rotor and a low-rotation rotor, a high-rotation rotor that rotates by inputting power from the outside, a low-rotation rotor that rotates at a reduced speed from the rotation speed of the high-rotation rotor, and outputs power to the outside There is known a magnetic speed reducer having a fixed magnetic pole (modulator) disposed on the surface. A permanent magnet having a predetermined number of pole pairs (first pole pair number) is arranged on the high-rotation rotor, and a permanent magnet having a larger number of pole pairs (second pole pair number) than the first pole pair number is arranged on the low-rotation rotor. The rotating magnetic field of the high-rotation rotor is converted to the number of magnetic poles by the fixed magnetic pole and transmitted to the low-rotation rotor, and the low-rotation rotor rotates at the speed of the first pole pair number / second pole pair speed with respect to the rotation speed of the high-rotation rotor. To do.
特許文献1には、磁気減速機(磁気歯車)の内周部に回転電機を配置した磁気減速機一体型の回転電機(磁気歯車型回転電機)が開示されている。この回転電機は、外部から動力が入力されるのではなく、回転電機の駆動力を使い、高回転ロータ(第1の永久磁石界磁)と、低回転ロータ(第2の永久磁石界磁、高回転ロータの回転速度よりも減速されて回転するロータ)とを回転させるものである。この回転電機は、内周側から、巻線型ステータ(巻線型固定子)、高回転ロータ(第1の永久磁石界磁)、変調子(変調磁極)、低回転ロータ(第2の永久磁石界磁)の順番で各々が配置されたものである。なお、以下において、ステータを固定子と、ロータを回転子とも言う。 Patent Document 1 discloses a magnetic reduction gear integrated rotary electric machine (magnetic gear type rotary electric machine) in which a rotary electric machine is arranged on the inner periphery of a magnetic reduction gear (magnetic gear). In this rotating electrical machine, power is not input from the outside, but using the driving force of the rotating electrical machine, a high-rotation rotor (first permanent magnet field) and a low-rotation rotor (second permanent magnet field, And a rotor that rotates at a lower speed than the rotational speed of the high-rotation rotor. This rotating electrical machine has a winding stator (winding stator), a high rotation rotor (first permanent magnet field), a modulator (modulation magnetic pole), a low rotation rotor (second permanent magnet field) from the inner periphery side. Each is arranged in the order of magnetism). In the following, the stator is also referred to as a stator and the rotor is also referred to as a rotor.
特許文献1の回転電機(以下、「従来の回転電機」と言う)は、磁気減速機の内周部の空隙に回転電機を配置したにすぎず、回転電機のロータと磁気減速機の高回転ロータとを共通化しただけに留まる。この従来の回転電機では、磁気減速機と回転電機とを一体化させることで、それらを別々に設けた場合に比べて、装置全体を小型にすることはできるが、十分な軽量化まではできていない。また、従来の回転電機は、上記のように内周側から、固定子、回転子、変調子、回転子の順番で各々が配置されたものであるから、ギャップ部が3箇所必要となる。通常の回転電機ではギャップ部は1箇所のみであるが、3箇所必要となることで構造が非常に複雑となる。それにより、製造が困難になり、軸受けや回転センサの増加等で高コストになってしまう。 The rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional rotating electrical machine”) is merely a rotating electrical machine disposed in the gap in the inner periphery of the magnetic reducer, and the rotor of the rotating electrical machine and the high speed of the magnetic reducer are high. It just stays in common with the rotor. In this conventional rotating electrical machine, the magnetic reducer and the rotating electrical machine can be integrated to reduce the size of the entire device compared to the case where they are provided separately, but it is possible to reduce the weight sufficiently. Not. In addition, since the conventional rotating electrical machine is arranged in the order of the stator, the rotor, the modulator, and the rotor from the inner peripheral side as described above, three gap portions are required. In a normal rotating electrical machine, there is only one gap portion, but the need for three places makes the structure very complicated. This makes it difficult to manufacture and increases costs due to an increase in bearings and rotation sensors.
そこで、本発明の目的は、小型軽量であり、簡易な構造である磁気減速機一体型の回転電機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotary electric machine integrated with a magnetic speed reducer that is small and lightweight and has a simple structure.
本発明に係る回転電機は、上記の目的を達成するために以下の手段を採った。 The rotating electrical machine according to the present invention employs the following means in order to achieve the above object.
本発明に係る回転電機は、複数の永久磁石が配置された回転子と、前記回転子との間に空隙を介して固定され複数の変調磁心を有する変調子と、前記変調子の前記回転子側と反対側に固定された固定子鉄芯とを備える磁気減速機一体型の回転電機であって、前記変調子の前記変調磁心には巻線が巻回されており、前記巻線に電流を流すことで前記固定子鉄芯に回転磁界を発生させ、それにより前記回転子に駆動力を発生させ、前記回転子を前記回転磁界に対して減速させて回転させる、ことを要旨とする。 The rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor in which a plurality of permanent magnets are disposed, a modulator having a plurality of modulation cores fixed via gaps between the rotor, and the rotor of the modulator. A rotating machine integrated with a magnetic speed reducer, comprising a stator iron core fixed on the opposite side, wherein a winding is wound around the modulation core of the modulator, and a current is passed through the winding. The gist is that a rotating magnetic field is generated in the stator iron core by causing the rotor to flow, whereby a driving force is generated in the rotor, and the rotor is rotated at a reduced speed with respect to the rotating magnetic field.
本発明の一態様では、前記変調子の前記変調磁心に巻回する前記巻線は三相巻線であり、前記変調磁心の数は3の倍数である、ことが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the winding wound around the modulation magnetic core of the modulator is a three-phase winding, and the number of the modulation magnetic cores is a multiple of three.
本発明の一態様では、前記回転子は最内周に配置され、前記固定子鉄芯は最外周に配置されている、ことが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the rotor is disposed on the innermost periphery and the stator iron core is disposed on the outermost periphery.
本発明の一態様では、前記回転子は最外周に配置され、前記固定子鉄芯は最内周に配置されている、ことが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the rotor is disposed on the outermost periphery and the stator iron core is disposed on the innermost periphery.
本発明の一態様では、前記三相巻線は前記変調磁心に集中巻されており、前記変調磁心の数に対する前記回転子の前記永久磁石の磁極数は3:8である、ことが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the three-phase winding is concentratedly wound on the modulation magnetic core, and the number of magnetic poles of the permanent magnet of the rotor with respect to the number of the modulation magnetic cores is 3: 8. is there.
本発明の一態様では、前記三相巻線は前記変調磁心に分布巻されており、前記変調磁心の数に対する前記回転子の前記永久磁石の磁極数は6:10である、ことが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the three-phase winding is distributedly wound on the modulation magnetic core, and the number of magnetic poles of the permanent magnet of the rotor with respect to the number of the modulation magnetic cores is 6:10. is there.
本発明の一態様では、前記三相巻線は前記変調磁心に分布巻されており、前記変調磁心の数に対する前記回転子の前記永久磁石の磁極数は6:14である、ことが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the three-phase winding is distributedly wound on the modulation magnetic core, and the number of magnetic poles of the permanent magnet of the rotor with respect to the number of the modulation magnetic cores is 6:14. is there.
本発明によれば、回転子が1つであり、回転子に対するギャップ部は1つのみであるたため、小型軽量であり、簡易な構造である磁気減速機一体型の回転電機とすることができる。 According to the present invention, since there is one rotor and only one gap portion with respect to the rotor, it is possible to provide a rotary electric machine integrated with a magnetic speed reducer that is small and light and has a simple structure. .
以下、本発明の回転電機の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of a rotating electrical machine of the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施形態1>
図1は、実施形態1の回転電機10aの横断面図であり、180度分の横断面を示している。図2は、実施形態1の回転電機10aの縦断面図である。実施形態1の回転電機10aは、磁気減速機を一体化させた回転電機である。回転電機10aが電動機として動作する際、巻線26に三相電流を流すことで発生する回転磁界に対して減速して回転子12が回転する。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 10a according to the first embodiment, and shows a cross section of 180 degrees. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the rotating electrical machine 10a according to the first embodiment. The rotating electrical machine 10a of the first embodiment is a rotating electrical machine in which a magnetic speed reducer is integrated. When the rotating electrical machine 10a operates as an electric motor, the rotor 12 rotates by decelerating with respect to a rotating magnetic field generated by passing a three-phase current through the winding 26.
図1に示すように、回転電機10aは、複数の永久磁石20が配置された回転子12と、複数の変調磁心22を有する変調子14と、固定子鉄芯16とを備えている。図2に示すように、回転子12は、回転電機10aのケース30に対して回転可能に保持され、変調子14および固定子鉄芯16は、ケース30に固定される。 As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 10 a includes a rotor 12 in which a plurality of permanent magnets 20 are arranged, a modulator 14 having a plurality of modulation cores 22, and a stator core 16. As shown in FIG. 2, the rotor 12 is held rotatably with respect to the case 30 of the rotating electrical machine 10 a, and the modulator 14 and the stator core 16 are fixed to the case 30.
図1に示すように、回転子12は、環状のヨーク18と、ヨーク18の径方向内方の内壁に周方向に沿って配置された複数の永久磁石20とを備えている。永久磁石20は、径方向に着磁されており、隣り合う永久磁石20では内周側が異なる極になるように着磁されている。例えば、永久磁石20aは、内周側がN極になるように着磁されており、隣りに配置される永久磁石20bは内周側がS極になるように着磁されている。なお、各永久磁石20が磁極を構成する。実施形態1では、永久磁石20の数は32個であり、磁極数は32である。 As shown in FIG. 1, the rotor 12 includes an annular yoke 18 and a plurality of permanent magnets 20 disposed on the inner wall in the radial direction of the yoke 18 along the circumferential direction. The permanent magnet 20 is magnetized in the radial direction, and the adjacent permanent magnets 20 are magnetized so that the inner peripheral side has different poles. For example, the permanent magnet 20a is magnetized so that the inner peripheral side is an N pole, and the permanent magnet 20b disposed adjacent to the permanent magnet 20a is magnetized so that the inner peripheral side is an S pole. Each permanent magnet 20 constitutes a magnetic pole. In the first embodiment, the number of permanent magnets 20 is 32 and the number of magnetic poles is 32.
変調子14は、周方向に間隔をあけて配置された複数の変調磁心22と、変調磁心22との間に形成されたスロット24とを備えている。変調磁心22は、磁気減速機における磁極数変換(変調)を行うものである。図1に示すように、実施形態1の回転電機10aは、巻線26(コイル)がスロット24に挿通され変調磁心22に巻回されている。巻線26は、三相巻線であり、例えば、図3に示すスター結線されたものである。しかし、巻線26は、デルタ結線等がされたものでもよく、その結線方法は限定されない。図1に示すように、実施形態1の回転電機10aでは、U,V,W相の巻線26が変調磁心22に集中巻にされている。このように、三相巻線が変調磁心22に巻回されるため、変調磁心22の数は3の倍数となっている。なお、実施形態1の回転電機10aでは、変調磁心22の数は12である。また、実施形態1の回転電機10aでは、変調磁心22の数に対する回転子12の永久磁石の磁極数は12:32、すなわち、3:8である。 The modulator 14 includes a plurality of modulation magnetic cores 22 arranged at intervals in the circumferential direction, and a slot 24 formed between the modulation magnetic cores 22. The modulation magnetic core 22 performs conversion (modulation) of the number of magnetic poles in the magnetic reducer. As shown in FIG. 1, in the rotating electrical machine 10 a according to the first embodiment, a winding 26 (coil) is inserted through a slot 24 and wound around a modulation magnetic core 22. The winding 26 is a three-phase winding and is, for example, star-connected as shown in FIG. However, the winding 26 may be a delta connection or the like, and the connection method is not limited. As shown in FIG. 1, in the rotating electrical machine 10 a according to the first embodiment, U-, V-, and W-phase windings 26 are concentrated on the modulation magnetic core 22. As described above, since the three-phase winding is wound around the modulation core 22, the number of the modulation cores 22 is a multiple of three. In the rotating electrical machine 10a of the first embodiment, the number of modulation magnetic cores 22 is twelve. In the rotating electrical machine 10a according to the first embodiment, the number of magnetic poles of the permanent magnet of the rotor 12 with respect to the number of modulation magnetic cores 22 is 12:32, that is, 3: 8.
固定子鉄芯16は、例えば電磁鋼板を積層して形成されたものであり、円筒形状を有する。 The stator iron core 16 is formed by laminating electromagnetic steel plates, for example, and has a cylindrical shape.
図1に示すように、最外周に回転子12が配置され、最内周に固定子鉄芯16が配置され、それらの間に変調子14が配置される。このように、固定子鉄芯16は、変調子14の回転子12側とは反対側に固定される。回転子12と変調子14との間には空隙が設けられており、変調子14と固定子鉄芯16との間にも空隙が設けられている。しかし、変調子14と固定子鉄芯16との間の空隙は必須ものではなく、空隙をなくしてもよい。例えば、変調磁心22が固定子鉄芯16に樹脂や接着剤で固定されていてもよい。 As shown in FIG. 1, the rotor 12 is disposed on the outermost periphery, the stator iron core 16 is disposed on the innermost periphery, and the modulator 14 is disposed therebetween. Thus, the stator iron core 16 is fixed to the opposite side of the modulator 14 from the rotor 12 side. A gap is provided between the rotor 12 and the modulator 14, and a gap is also provided between the modulator 14 and the stator core 16. However, the gap between the modulator 14 and the stator core 16 is not essential, and the gap may be eliminated. For example, the modulation magnetic core 22 may be fixed to the stator core 16 with a resin or an adhesive.
図2に示すように、回転子12は、軸受け32を介してケース30に保持され、回転可能となっている。固定子鉄芯16はケース30に固定されている。また、変調子14の変調磁心22は、不図示の断面においてケース30に固定されている。 As shown in FIG. 2, the rotor 12 is held by the case 30 via a bearing 32 and is rotatable. The stator iron core 16 is fixed to the case 30. The modulation magnetic core 22 of the modulator 14 is fixed to the case 30 in a cross section (not shown).
実施形態1の回転電機10aが発電機として機能する際、外部からの動力による回転子12の回転によって、変調磁心22を介して固定子鉄芯16に発生する回転磁界の磁極数は8極となる。この磁極数は次のように算出できる。回転子12の永久磁石20の磁極数は32であり、極対数は16である。また、変調磁心22の数は12であるから、その極対数は12である。なお、これは、1つの変調磁心22がN極とS極との両方として機能するものであるからである。そして、固定子鉄芯16に発生(変調)される回転磁界の極対数は、「永久磁石20の極対数」から「変調磁心22の極対数」を差し引いた4(=16−12)となる。つまり、固定子鉄芯16に発生(変調)される回転磁界の磁極数は8(=4×2)となる。 When the rotating electrical machine 10a of the first embodiment functions as a generator, the number of magnetic poles of the rotating magnetic field generated in the stator core 16 via the modulation magnetic core 22 by the rotation of the rotor 12 by external power is 8 poles. Become. The number of magnetic poles can be calculated as follows. The number of magnetic poles of the permanent magnet 20 of the rotor 12 is 32, and the number of pole pairs is 16. Further, since the number of the modulation magnetic cores 22 is 12, the number of pole pairs is 12. This is because one modulation magnetic core 22 functions as both an N pole and an S pole. The number of pole pairs of the rotating magnetic field generated (modulated) in the stator core 16 is 4 (= 16-12) obtained by subtracting “the number of pole pairs of the modulation core 22” from the “number of pole pairs of the permanent magnet 20”. . That is, the number of magnetic poles of the rotating magnetic field generated (modulated) in the stator core 16 is 8 (= 4 × 2).
実施形態1の回転電機10aは、固定子鉄芯16に発生する回転磁界の磁極数と、変調磁心22に巻回された巻線26が構成する磁極数とが一致するように構成される。すなわち、実施形態1の回転電機10aでは、巻線26が8極を構成するように配置される。これにより、磁気減速機と回転電機との一体化がされている。なお、この巻線26が構成する磁極数は、一般的な三相同期型回転電機と同様に、巻線26の鉄心(変調磁心22)への巻き方や、巻線26(三相巻線)への三相電流の流れ方等により決まるものである。 The rotating electrical machine 10 a according to the first embodiment is configured such that the number of magnetic poles of a rotating magnetic field generated in the stator core 16 and the number of magnetic poles formed by the winding 26 wound around the modulation core 22 are the same. That is, in the rotating electrical machine 10a of the first embodiment, the windings 26 are arranged so as to form eight poles. Thereby, the magnetic reducer and the rotating electrical machine are integrated. Note that the number of magnetic poles formed by the winding 26 is the same as that of a general three-phase synchronous rotating electric machine, the winding of the winding 26 around the iron core (modulation magnetic core 22), and the winding 26 (three-phase winding). ) Is determined by the flow of the three-phase current to
図4は、実施形態1の回転電機10aにおける巻線26に鎖交する磁束数のFEM解析結果を示す図である。図4では、U1が太い実線、V1が太い破線、W1が太い一点鎖線、U2が細い二点鎖線、V2が細い実線、およびW2が細い破線により、結果が示されている。図4に示すように、回転子12が永久磁石20の2極分(2/32×360deg=22.5deg)回転することで三相平衡誘導起電力が発生することが分かる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an FEM analysis result of the number of magnetic fluxes linked to the winding 26 in the rotating electrical machine 10a of the first embodiment. In FIG. 4, the results are shown by U1 being a thick solid line, V1 being a thick broken line, W1 being a thick dashed line, U2 being a thin two-dot chain line, V2 being a thin solid line, and W2 being a thin broken line. As shown in FIG. 4, it can be seen that a three-phase balanced induced electromotive force is generated when the rotor 12 rotates by two poles (2/32 × 360 deg = 22.5 deg) of the permanent magnet 20.
実施形態1の回転電機10aが電動機として機能する際には、変調磁心22に巻線26が8極を構成するように配置されているため、巻線26に三相電流を流すことにより固定子鉄芯16に8極の回転磁界が発生する。それにより、変調磁心22を介して回転子12に駆動力が発生し、固定子鉄芯16の回転磁界に対して回転子12が減速されて回転する。実施形態1の回転電機10aでは、巻線26が構成する磁極数は8で、永久磁石20の磁極数は32であるから、ギヤ比は1:4(=8:32)となる。すなわち、回転子12は、回転磁界の回転速度の1/4の速度で回転することになる。図5は、実施形態1の回転電機10aにおける巻線26に三相電流を通電し、回転子12にトルクを発生させたときの磁束線分布を示す図である。 When the rotating electrical machine 10a according to the first embodiment functions as an electric motor, the winding 26 is arranged in the modulation magnetic core 22 so as to form eight poles. Therefore, by passing a three-phase current through the winding 26, the stator An 8-pole rotating magnetic field is generated in the iron core 16. Thereby, a driving force is generated in the rotor 12 via the modulation magnetic core 22, and the rotor 12 is decelerated and rotated with respect to the rotating magnetic field of the stator core 16. In the rotating electrical machine 10a of the first embodiment, the number of magnetic poles formed by the winding 26 is 8, and the number of magnetic poles of the permanent magnet 20 is 32. Therefore, the gear ratio is 1: 4 (= 8: 32). That is, the rotor 12 rotates at a speed that is 1/4 of the rotational speed of the rotating magnetic field. FIG. 5 is a diagram showing a magnetic flux line distribution when a three-phase current is passed through the winding 26 in the rotating electrical machine 10a of the first embodiment to generate torque in the rotor 12. As shown in FIG.
以上説明した実施形態1の回転電機10aは、回転子12、変調子14、および固定子鉄芯16から構成される非常に簡易な構造である磁気減速機一体型の回転電機である。特に、回転子が1つであり、回転子に対するギャップ部は1つのみであるため、製造が非常に容易であり、軸受けや回転センサが増加することもないので低コストとなる。また、実施形態1の回転電機10aは、磁気減速機が一体化されているにもかかわらず、一般的なアウターロータ型の回転電機と比べても、体格や重量が大きく増加することもない。よって、実施形態1の回転電機10aは、非常に小型で、軽量である。 The rotating electrical machine 10a of the first embodiment described above is a magnetic reduction gear integrated rotating electrical machine having a very simple structure including the rotor 12, the modulator 14, and the stator iron core 16. In particular, since there is only one rotor and only one gap portion with respect to the rotor, manufacturing is very easy, and the number of bearings and rotation sensors is not increased, resulting in low cost. Further, the rotating electrical machine 10a according to the first embodiment does not increase in physique or weight as compared with a general outer rotor type rotating electrical machine, although the magnetic speed reducer is integrated. Therefore, the rotary electric machine 10a of Embodiment 1 is very small and lightweight.
<実施形態2>
次に実施形態2の回転電機10bについて説明する。図6は、実施形態2の回転電機10bの横断面図であり、180度分の横断面を示している。図7は、実施形態2の回転電機10bの縦断面図である。実施形態1の回転電機10aとの違いは、最外周に固定子鉄芯16が配置され、最内周に回転子12が配置されている点と、回転子12のヨーク18の径方向外方の外壁に周方向に沿って複数の永久磁石20が配置されている点である。その他は、実施形態1の回転電機10aと同様であるため、適宜説明を省略する。
<Embodiment 2>
Next, the rotary electric machine 10b of Embodiment 2 is demonstrated. FIG. 6 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 10b according to the second embodiment, and shows a cross section of 180 degrees. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the rotating electrical machine 10b according to the second embodiment. The difference from the rotating electrical machine 10a of the first embodiment is that the stator iron core 16 is disposed on the outermost periphery and the rotor 12 is disposed on the innermost periphery, and the radially outer side of the yoke 18 of the rotor 12. A plurality of permanent magnets 20 are arranged along the circumferential direction on the outer wall. Since others are the same as the rotary electric machine 10a of Embodiment 1, description is abbreviate | omitted suitably.
実施形態2の回転電機10bは、実施形態1の回転電機10aと同様に、永久磁石20の数が32個(磁極数は32)であり、変調磁心22の数が12個である。これにより、実施形態1の回転電機10aと同様に、発電機として機能する際、外部からの動力による回転子12の回転によって、変調磁心22を介して固定子鉄芯16に発生する回転磁界の磁極数は8極となる。また、実施形態2の回転電機10bは、実施形態1の回転電機10aと同様に、巻線26が8極を構成するように集中巻で変調磁心22に配置されている。すなわち、実施形態2の回転電機10bは、固定子鉄芯16に発生する回転磁界の磁極数(8極)と、変調磁心14に巻回された巻線26が構成する磁極数(8極)とが一致するように構成されており、それにより磁気減速機と回転電機との一体化がされている。 In the rotating electrical machine 10b according to the second embodiment, the number of permanent magnets 20 is 32 (the number of magnetic poles is 32) and the number of modulation magnetic cores 22 is 12, similarly to the rotating electrical machine 10a according to the first embodiment. Thereby, like the rotating electrical machine 10a of the first embodiment, when functioning as a generator, the rotating magnetic field generated in the stator core 16 via the modulation magnetic core 22 due to the rotation of the rotor 12 by power from the outside. The number of magnetic poles is 8. In addition, the rotating electrical machine 10b according to the second embodiment is arranged on the modulation magnetic core 22 in a concentrated manner so that the winding 26 forms eight poles, similarly to the rotating electrical machine 10a according to the first embodiment. That is, in the rotating electrical machine 10b of the second embodiment, the number of magnetic poles (8 poles) of the rotating magnetic field generated in the stator core 16 and the number of magnetic poles (8 poles) formed by the winding 26 wound around the modulation core 14 And the magnetic reduction device and the rotating electrical machine are integrated with each other.
実施形態2の回転電機10bが電動機として機能する際には、変調磁心22に巻線26が8極を構成するように配置されているため、巻線26に三相電流を流すことにより固定子鉄芯16に8極の回転磁界が発生する。それにより、変調磁心22を介して回転子12に駆動力が発生し、固定子鉄芯16の回転磁界に対して回転子12が減速されて回転する。実施形態1の回転電機10aと同様に、巻線26が構成する磁極数は8で、永久磁石20の磁極数が32であるから、ギヤ比は1:4(=8:32)となる。すなわち、回転子12は、回転磁界の回転速度の1/4の速度で回転することになる。 When the rotating electrical machine 10b of the second embodiment functions as an electric motor, the winding 26 is arranged in the modulation magnetic core 22 so as to form eight poles. An 8-pole rotating magnetic field is generated in the iron core 16. Thereby, a driving force is generated in the rotor 12 via the modulation magnetic core 22, and the rotor 12 is decelerated and rotated with respect to the rotating magnetic field of the stator core 16. Similar to the rotating electrical machine 10a of the first embodiment, the number of magnetic poles formed by the winding 26 is 8, and the number of magnetic poles of the permanent magnet 20 is 32. Therefore, the gear ratio is 1: 4 (= 8: 32). That is, the rotor 12 rotates at a speed that is 1/4 of the rotational speed of the rotating magnetic field.
実施形態2の回転電機10bによれば、実施形態1の回転電機10aと同様の作用効果を得ることができる。特に、実施形態2の回転電機10bは、最内周に回転子12を有する構成であり、ハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両に多く搭載されているインナーロータ型の構成に近い構成である。従来の磁気減速機は、(磁極数が少ない)高回転ロータに対して動力が出力される(磁極数が多い)低回転ロータは外周側に配置されるものであり(例えば、特許文献1参照)、低回転ロータが内周側に配置されるものは存在しない。実施形態2の回転電機10bは、磁気減速機でありながら、(磁極数が少ない)固定子鉄芯16に対して動力が出力される(磁極数が多い)回転子12が内周側に配置される構成であり、従来存在しない非常に画期的なものである。これにより、例えば、実施形態2の回転電機10bを用いて、従来のインナーロータ型回転電機を簡単に置き換えることもできる。さらに、実施形態2の回転電機10bは、磁気減速機が一体化されているにもかかわらず、一般的なインナーロータ型の回転電機と比べても、体格や重量が大きく増加するものではなく、非常に小型で、軽量である。 According to the rotating electrical machine 10b of the second embodiment, the same effects as the rotating electrical machine 10a of the first embodiment can be obtained. In particular, the rotating electrical machine 10b according to the second embodiment has a configuration having the rotor 12 on the innermost circumference, and is a configuration close to an inner rotor type configuration that is often mounted on electric vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles. In a conventional magnetic reducer, power is output to a high-rotation rotor (with a small number of magnetic poles) (a large number of magnetic poles), and a low-rotation rotor is disposed on the outer peripheral side (for example, see Patent Document 1). ), There is no low-rotation rotor arranged on the inner peripheral side. Although the rotating electrical machine 10b of the second embodiment is a magnetic reducer, the rotor 12 that outputs power (having a large number of magnetic poles) to the stator core 16 (having a small number of magnetic poles) is disposed on the inner peripheral side. This is an extremely innovative thing that does not exist in the past. Thereby, for example, the conventional inner rotor type rotating electrical machine can be easily replaced by using the rotating electrical machine 10b of the second embodiment. Furthermore, the rotating electrical machine 10b of Embodiment 2 does not significantly increase the physique and weight compared to a general inner rotor type rotating electrical machine, although the magnetic speed reducer is integrated. Very small and lightweight.
<実施形態3>
次に実施形態3の回転電機10cについて説明する。図8は、実施形態3の回転電機10cの横断面図であり、180度分の横断面を示している。実施形態3の回転電機10cの縦断面図は、図7に示した実施形態2の回転電機10bの縦断面図と同じである。実施形態2の回転電機10bとの違いは、巻線26が4極を構成するように変調磁心22に分布巻にされている点と、回転子12に配置されている永久磁石20の数が28個である点である。その他は、実施形態2の回転電機10bと同様であるため、適宜説明を省略する。
<Embodiment 3>
Next, the rotary electric machine 10c of Embodiment 3 will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 10c according to the third embodiment, and shows a cross section of 180 degrees. The longitudinal cross-sectional view of the rotary electric machine 10c of Embodiment 3 is the same as the longitudinal cross-sectional view of the rotary electric machine 10b of Embodiment 2 shown in FIG. The difference from the rotating electrical machine 10b of the second embodiment is that the winding 26 is distributedly wound on the modulation magnetic core 22 so as to form four poles, and the number of permanent magnets 20 disposed on the rotor 12 is different. That is 28 points. The rest of the configuration is the same as that of the rotating electrical machine 10b of the second embodiment, and a description thereof will be omitted as appropriate.
実施形態3の回転電機10cは、上記したように永久磁石20の数は28個(磁極数は28、極対数は14)であり、変調磁心22の数は12個(極対数は12)である。これにより、実施形態3の回転電機10cが発電機として機能する際、固定子鉄芯16に発生(変調)される回転磁界の極対数は、「永久磁石20の極対数」から「変調磁心22の極対数」を差し引いた2(=14−12)となる。つまり、固定子鉄芯16に発生(変調)される回転磁界の磁極数は、4(=2×2)となる。また、実施形態3の回転電機10cは、巻線26が4極を構成するように変調磁心22に分布巻で配置されている。すなわち、実施形態3の回転電機10cは、発電機として機能する際、固定子鉄芯16に発生する回転磁界の磁極数(4極)と、変調磁心22に巻回された巻線26が構成する磁極数(4極)とが一致するように構成されており、それにより磁気減速機と回転電機との一体化がされている。なお、実施形態3の回転電機10cでは、変調磁心22の数に対する回転子12の永久磁石20の磁極数は12:28、すなわち、6:14(3:7)である。 In the rotating electrical machine 10c of the third embodiment, as described above, the number of permanent magnets 20 is 28 (the number of magnetic poles is 28, the number of pole pairs is 14), and the number of modulation magnetic cores 22 is 12 (the number of pole pairs is 12). is there. Thereby, when the rotating electrical machine 10c of the third embodiment functions as a generator, the number of pole pairs of the rotating magnetic field generated (modulated) in the stator core 16 is changed from “the number of pole pairs of the permanent magnet 20” to “the modulation magnetic core 22”. It is 2 (= 14-12) minus the number of pole pairs. That is, the number of magnetic poles of the rotating magnetic field generated (modulated) in the stator core 16 is 4 (= 2 × 2). Further, the rotating electrical machine 10c according to the third embodiment is arranged in a distributed winding on the modulation magnetic core 22 so that the windings 26 form four poles. That is, when the rotating electrical machine 10c of the third embodiment functions as a generator, the number of magnetic poles (4 poles) of the rotating magnetic field generated in the stator core 16 and the winding 26 wound around the modulation magnetic core 22 are configured. The number of magnetic poles (four poles) to be matched is configured so that the magnetic reducer and the rotating electric machine are integrated. In the rotating electrical machine 10c of the third embodiment, the number of magnetic poles of the permanent magnet 20 of the rotor 12 with respect to the number of modulation magnetic cores 22 is 12:28, that is, 6:14 (3: 7).
実施形態3の回転電機10cが電動機として機能する際には、巻線26が4極を構成するように変調磁心22に配置されているため、巻線26に三相電流を流すことにより固定子鉄芯16に4極の回転磁界が発生する。それにより、変調磁心22を介して回転子12に駆動力が発生し、固定子鉄芯16の回転磁界に対して回転子12が減速されて回転する。巻線26が構成する磁極数が4で、永久磁石20の磁極数が28であるから、ギヤ比は1:7(=4:28)となる。すなわち、回転子12は、回転磁界の回転速度の1/7の速度で回転することになる。 When the rotating electrical machine 10c according to the third embodiment functions as an electric motor, the winding 26 is arranged in the modulation magnetic core 22 so as to form four poles. A four-pole rotating magnetic field is generated in the iron core 16. Thereby, a driving force is generated in the rotor 12 via the modulation magnetic core 22, and the rotor 12 is decelerated and rotated with respect to the rotating magnetic field of the stator core 16. Since the number of magnetic poles formed by the winding 26 is 4 and the number of magnetic poles of the permanent magnet 20 is 28, the gear ratio is 1: 7 (= 4: 28). That is, the rotor 12 rotates at a speed that is 1/7 of the rotational speed of the rotating magnetic field.
実施形態3の回転電機10cによれば、実施形態2の回転電機10bと同様の作用効果を得ることができる。特に、実施形態3の回転電機10cは、巻線26が変調磁心22に分布巻にされていることで、鉄損などの発生を抑制できるため高効率である特徴を有する。 According to the rotating electrical machine 10c of the third embodiment, it is possible to obtain the same effects as the rotating electrical machine 10b of the second embodiment. In particular, the rotating electrical machine 10c according to the third embodiment has a feature of high efficiency since the winding 26 is distributedly wound around the modulation magnetic core 22 so that generation of iron loss and the like can be suppressed.
以上説明した実施形態3の回転電機10cは、永久磁石20の数が28個であり、変調磁心22の数が12個であり、巻線26が4極を構成するように変調磁心22に分布巻で配置されていた。しかし、実施形態3の回転電機10cにおいて、永久磁石20の数を20個としてもよい。この場合、変調磁心22の数に対する回転子12の永久磁石20の磁極数は12:20、すなわち、6:10(3:5)である。この場合、巻線26が構成する磁極数が4で、永久磁石20の磁極数が20であるから、ギヤ比は1:5(=4:20)となる。すなわち、回転子12は、回転磁界の回転速度の1/5の速度で回転することになる。 In the rotating electrical machine 10c of the third embodiment described above, the number of permanent magnets 20 is 28, the number of modulation cores 22 is 12, and the windings 26 are distributed in the modulation cores 22 so as to form four poles. It was arranged in a roll. However, in the rotating electrical machine 10c of the third embodiment, the number of permanent magnets 20 may be 20. In this case, the number of magnetic poles of the permanent magnet 20 of the rotor 12 with respect to the number of modulation cores 22 is 12:20, that is, 6:10 (3: 5). In this case, since the number of magnetic poles formed by the winding 26 is four and the number of magnetic poles of the permanent magnet 20 is 20, the gear ratio is 1: 5 (= 4: 20). That is, the rotor 12 rotates at a speed that is 1/5 of the rotational speed of the rotating magnetic field.
<付記>
以上説明した各実施形態における永久磁石20の数、変調磁心22の数、および巻線26が構成する磁極数はあくまで一例であり、その他の組み合わせであってもよいことは当然である。
<Appendix>
The number of permanent magnets 20, the number of modulation magnetic cores 22, and the number of magnetic poles formed by the windings 26 in the embodiments described above are merely examples, and other combinations are naturally possible.
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこうした各実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It is.
10a,10b,10c 回転電機、12 回転子、14 変調子、16 固定子鉄芯、18 ヨーク、20,20a,20b 永久磁石、22 変調磁心、24 スロット、26 巻線(コイル)、30 ケース、32 軸受け。
10a, 10b, 10c Rotating electric machine, 12 rotor, 14 modulator, 16 stator core, 18 yoke, 20, 20a, 20b permanent magnet, 22 modulation core, 24 slots, 26 windings (coils), 30 case, 32 bearings.
Claims (7)
前記変調子の前記変調磁心には巻線が巻回されており、
前記巻線に電流を流すことで前記固定子鉄芯に回転磁界を発生させ、それにより前記回転子に駆動力を発生させ、前記回転子を前記回転磁界に対して減速させて回転させる、
ことを特徴とする回転電機。 A rotor having a plurality of permanent magnets, a modulator having a plurality of modulation magnetic cores fixed through a gap between the rotor, and a side of the modulator opposite to the rotor side A magnetic speed reducer-integrated rotating electrical machine having a stator iron core,
A winding is wound around the modulation magnetic core of the modulator,
Generating a rotating magnetic field in the stator iron core by passing a current through the winding, thereby generating a driving force in the rotor, and rotating the rotor by decelerating the rotating magnetic field;
Rotating electric machine characterized by that.
前記変調子の前記変調磁心に巻回する前記巻線は三相巻線であり、
前記変調磁心の数は3の倍数である、
ことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1,
The winding wound around the modulation magnetic core of the modulator is a three-phase winding,
The number of modulation cores is a multiple of three;
Rotating electric machine characterized by that.
前記回転子は最内周に配置され、前記固定子鉄芯は最外周に配置されている、
ことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 2,
The rotor is disposed on the innermost periphery, and the stator iron core is disposed on the outermost periphery.
Rotating electric machine characterized by that.
前記回転子は最外周に配置され、前記固定子鉄芯は最内周に配置されている、
ことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 2,
The rotor is disposed on the outermost periphery, and the stator iron core is disposed on the innermost periphery.
Rotating electric machine characterized by that.
前記三相巻線は前記変調磁心に集中巻されており、
前記変調磁心の数に対する前記回転子の前記永久磁石の磁極数は3:8である、
ことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 4,
The three-phase winding is concentratedly wound on the modulation magnetic core,
The number of magnetic poles of the permanent magnet of the rotor with respect to the number of modulation magnetic cores is 3: 8.
Rotating electric machine characterized by that.
前記三相巻線は前記変調磁心に分布巻されており、
前記変調磁心の数に対する前記回転子の前記永久磁石の磁極数は6:10である、
ことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 3,
The three-phase winding is distributedly wound on the modulation magnetic core,
The number of magnetic poles of the permanent magnet of the rotor with respect to the number of modulation magnetic cores is 6:10.
Rotating electric machine characterized by that.
前記三相巻線は前記変調磁心に分布巻されており、
前記変調磁心の数に対する前記回転子の前記永久磁石の磁極数は6:14である、
ことを特徴とする回転電機。
The rotating electrical machine according to claim 3,
The three-phase winding is distributedly wound on the modulation magnetic core,
The number of magnetic poles of the permanent magnet of the rotor with respect to the number of modulation magnetic cores is 6:14.
Rotating electric machine characterized by that.
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