JP5960068B2 - Rotating electrical machine system - Google Patents
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Description
この発明は、複数の回転電機の回転軸が連結された回転電機システムに関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine system in which rotating shafts of a plurality of rotating electrical machines are connected.
従来の通常の回転電機において、必要な出力の大きさに応じて、各部の大きさを変更して設計することが行われる。また、複数の回転電機を並べて、それらの回転電機の合計の出力を必要な出力の大きさに合わせることも考えられる。 In a conventional ordinary rotating electrical machine, designing is performed by changing the size of each part in accordance with the required output size. It is also conceivable to arrange a plurality of rotating electric machines and match the total output of these rotating electric machines with the required output.
一方、特許文献1に記載されているように、横磁束型永久磁石同期機が知られているが、まだ開発段階にある。 On the other hand, as described in Patent Document 1, a transverse magnetic flux type permanent magnet synchronous machine is known, but is still in the development stage.
従来の通常の回転電機では、固定子コイルは、回転子と対向する位置で回転軸方向に延びていて、軸方向の両端部にこれらを接続するコイルエンドが形成されている。このため、複数の従来の通常の回転電機を軸方向に並べて配置しようとすると、それぞれのコイルエンドが干渉しない範囲で配置する必要があり、軸方向に密に配置することができなかった。 In a conventional ordinary rotating electrical machine, the stator coil extends in the direction of the rotation axis at a position facing the rotor, and coil ends are formed at both ends in the axial direction. For this reason, when trying to arrange a plurality of conventional ordinary rotating electric machines side by side in the axial direction, it is necessary to arrange the coil ends within a range in which the coil ends do not interfere with each other, and it has been impossible to arrange them densely in the axial direction.
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数の回転電機を並べて、それらの回転電機の合計の出力を必要な出力の大きさに合わせることが可能で、しかもコンパクトな回転電機システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to arrange a plurality of rotating electric machines and to adjust the total output of those rotating electric machines to a required output size, and to be a compact rotating electric machine The purpose is to provide a system.
上記目的を達成するために、この発明は、軸方向に配列された複数の回転電機のロータが互いに連結された回転電機システムであって、前記複数の回転電機それぞれは、回転可能に支持されて磁性体からなるロータと、前記ロータに固定されて前記ロータとともに回転可能な永久磁石と、固定支持されて前記ロータとともに磁路を形成する固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内側で前記ロータの周りに巻回されて固定支持されたコイルと、を有し、前記複数の回転電機の前記ロータが一体で形成されていて、前記複数の回転電機の前記永久磁石それぞれが、前記ロータに対して着脱可能に結合されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a rotating electrical machine system in which rotors of a plurality of rotating electrical machines arranged in an axial direction are connected to each other, and each of the plurality of rotating electrical machines is rotatably supported. A rotor made of a magnetic material, a permanent magnet fixed to the rotor and rotatable together with the rotor, a stator core that is fixedly supported and forms a magnetic path with the rotor, and an inner side of the stator core a coil fixedly supported by winding around, was closed, the said rotor of the plurality of rotating electrical machines are being formed integrally, each of the permanent magnets of said plurality of rotating electrical machine, with respect to the rotor It is connected detachably .
この発明によれば、複数の回転電機を並べて、それらの回転電機の合計の出力を必要な出力の大きさに合わせることが可能で、しかもコンパクトな回転電機システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to arrange a plurality of rotating electrical machines, and to adjust the total output of these rotating electrical machines to a required output level, and to provide a compact rotating electrical machine system.
以下に、図面を参照して本発明に係る回転電機システムの実施形態を説明する。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、重複説明は省略する。 Embodiments of a rotating electrical machine system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
[第1の実施形態]
図1は本発明に係る回転電機システムの第1の実施形態の模式的縦断面図である。図2は、図1に示す回転電機システムを構成する一つの回転電機の構成を示す模式的斜視図である。図3は、図2に示す回転電機のIII−III線矢視断面図である。図4は、図2および図3に示す回転電機において、ロータが90度回転した状態を示す図2のIII−III線矢視断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a first embodiment of a rotating electrical machine system according to the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view showing the configuration of one rotating electrical machine that constitutes the rotating electrical machine system shown in FIG. 1. 3 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine shown in FIG. 2 taken along line III-III. 4 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 showing a state in which the rotor is rotated 90 degrees in the rotating electrical machine shown in FIGS. 2 and 3.
この実施形態の回転電機システムは、複数の横磁束型永久磁石同期回転電機(以下、単に「回転電機」とも呼ぶ。)10を軸方向に並べてそれらのロータ11を互いに結合したものである。回転電機10は、発電機としても電動機としても動作可能であるが、ここでは発電機としての構成および動作を主として説明する。
In the rotating electrical machine system of this embodiment, a plurality of transverse magnetic flux type permanent magnet synchronous rotating electrical machines (hereinafter also simply referred to as “rotating electrical machines”) 10 are arranged in the axial direction and their
はじめに、図2〜図4を参照して、横磁束型永久磁石同期回転電機10の構成および動作原理を説明する。図示の例は、1相、4極の例である。磁性材料からなるロータ11の両端に永久磁石12、13が固定されている。永久磁石12、13は、周方向に90度ごとにN極とS極が交互に配列されている。2個の永久磁石12、13は、軸方向に反対極が対向するように配置されている。
First, the configuration and operating principle of the transverse magnetic flux type permanent magnet synchronous rotating
永久磁石12、13に半径方向外側に対向する位置に2個の固定子鉄心14が固定支持されている。各固定子鉄心14は、2個の永久磁石12、13の半径方向外側から永久磁石12、13に向かって延びて永久磁石12、13と間隙を介して対向する磁石対向部15と、これらの磁石対向部15同士を回転軸方向に連絡する軸方向連絡部16とからなる。2個の固定子鉄心14は、ロータ11をはさんで反対側に配置されている。
Two
ロータ11の周りで2個の永久磁石12、13にはさまれた位置で軸方向連絡部16の内側にコイル17が巻回されている。コイル17には電力線20が接続されている。
A
ロータ11を、図示しない原動機などによって回転させると、永久磁石12、13が回転して磁極の位置が変化し、これに伴って、磁束が図3に示す矢印18の向きから図4に示す矢印19の向きに変化し、コイル17に誘導起電力が発生する。その結果、コイル17には正弦波状の誘導起電力が発生する。コイル17に発生した誘導起電力により、電力線20を通じて、外部に電力が供給される。
When the
図3の状態でのコイル17内の電流の向きは、左側では矢印20aに示すように紙面奥から手前に向かい、右側では矢印20bに示すように紙面手前から奥に向かう向きである。図4の状態でのコイル17内の電流の向きは、左側では矢印21aに示すように手前から紙面奥に向かい、右側では矢印21bに示すように紙面奥から手前から向かう向きである。
The direction of the current in the
この第1の実施形態の回転電機システムでは、図1に示すように、複数(図示の例では3台)の回転電機10が軸方向に並べて配置され、各ロータ11がフランジ30によって連結されている。すなわち、各ロータ11にフランジ30が取り付けられていて、隣接するフランジ30同士が図示しないボルトとナットによって、着脱可能に連結される。
In the rotating electrical machine system of the first embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality (three in the illustrated example) of rotating
このように複数の回転電機10を組み合わせることにより、コイル17に誘起される電力の合計を、設計上必要な電力に合わせることができる。この場合、設計上必要な電力に合わせて個々の回転電機10を設計変更する場合に比べて、単に必要な個数の回転電機10を組み合わせるだけなので、標準化を進めることができ、それにより、低コストになり、信頼性も増す。
By combining a plurality of rotating
また、複数個の回転電機10の位相を等間隔でずらすことにより、複数相の回転電機システムとすることができる。たとえば、位相を120度ずつずらして3相回転電機とすることができる。
Further, by shifting the phases of the plurality of rotating
さらに、3台の回転電機10を一組として3相回転電機とし、これを複数組組み合わせて必要な出力の3相回転電機とすることもできる。
Further, the three rotating
[第2の実施形態]
図5は、本発明に係る回転電機システムの第2の実施形態の模式的縦断面図である。この実施形態は第1の実施形態の変形であって、1本のロータ11が複数個の回転電機10に共通に用いられ、このロータ11に、各回転電機10の永久磁石12、13が着脱可能に固定されている。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a second embodiment of the rotating electrical machine system according to the present invention. This embodiment is a modification of the first embodiment. One
この実施形態によれば、組み合わせる回転電機10の数に応じてロータ11の長さが異なるが、その他の部分は、回転電機10の数によらず共通仕様とすることができる。その結果、第1の実施形態と同様に、必要な出力に合わせて、低コストで高信頼性の回転電機システムを実現できる。また、フランジによる連結に比べて、軽量化、低コスト化も可能である。
According to this embodiment, the length of the
[他の実施形態]
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
[Other Embodiments]
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
上記説明では、主として、回転電機10は発電機であるものとして説明したが、回転電機10は電動機であってもよい。電動機の場合は、図示しない交流電源からコイル17に交流電流を供給することによりロータ11を回転させることになる。
In the above description, the rotary
10・・・横磁束型永久磁石同期回転電機(回転電機)
11・・・ロータ
12、13・・・永久磁石
14・・・固定子鉄心
15・・・磁石対向部
16・・・軸方向連絡部
17・・・コイル
20・・・電力線
30・・・フランジ
10 ... Transverse magnetic permanent magnet synchronous rotating electric machine (rotating electric machine)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数の回転電機それぞれは、
回転可能に支持されて磁性体からなるロータと、
前記ロータに固定されて前記ロータとともに回転可能な永久磁石と、
固定支持されて前記ロータとともに磁路を形成する固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の内側で前記ロータの周りに巻回されて固定支持されたコイルと、
を有し、
前記複数の回転電機の前記ロータが一体で形成されていて、
前記複数の回転電機の前記永久磁石それぞれが、前記ロータに対して着脱可能に結合されていることを特徴とする回転電機システム。 A rotating electrical machine system in which rotors of a plurality of rotating electrical machines arranged in the axial direction are connected to each other,
Each of the plurality of rotating electrical machines
A rotor made of a magnetic material that is rotatably supported;
A permanent magnet fixed to the rotor and rotatable with the rotor;
A stator core that is fixedly supported and forms a magnetic path with the rotor;
A coil wound around and fixedly supported around the rotor inside the stator core;
I have a,
The rotors of the plurality of rotating electrical machines are integrally formed;
Each of the permanent magnets of the plurality of rotating electrical machines is detachably coupled to the rotor .
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