JP7048344B2 - Manufacturing method of rotary electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機に関し、特に、コストを低減した回転電機に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine, and more particularly to a rotary electric machine having a reduced cost.
回転電機の一例である誘導機に関する背景技術として、特許文献1が知られている。特許文献1は、主磁束の漏れを低減しつつ、高調波磁束の漏れを増加させることで、力率を向上しながら高効率な誘導機を提供するため、回転子スロットの外周側に回転子スリットを備えた回転子の形状に特徴を有する。
特許文献1は、回転子スリットを備えた誘導機を提供する技術である。複数の回転電機に対して、極数毎に鉄心の断面形状を変更すると、極数に対応した鉄心の打ち抜き型が必要となり、設備コストの増加を招く。そのため、鉄心の断面形状を変更することなく、極数を変更することが望ましい。しかしながら、異なる極数で鉄心の断面形状を変更しないようにした場合は、誘導機の特性が大幅に悪化する。特許文献1では、異なる極数に対応して鉄心の断面形状を変えることなく、設備コストを低減し、回転電機の特性の悪化を防ぐことについては、配慮されていない。
本発明の目的は、設備コストを低減し、回転電機の特性の悪化を防ぐ回転電機および回転電機セットを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rotary electric machine and a rotary electric machine set that reduce equipment costs and prevent deterioration of the characteristics of the rotary electric machine.
本発明の好ましい一例は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心の周方向に配置された固定子スロットと、前記固定子スロットに配置された固定子巻線とを有する固定子と、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向に配置された回転子スロットと、前記回転子スロットに配置された回転子バーと、前記回転子鉄心の外周側に配置し、前記回転子スロットと連なる回転子スリットを有する回転子とを有する回転電機であって、
極数が、定めておいた極数範囲に含まれており、前記極数範囲内での極数の変化に対応した前記回転子スリットのパーミアンス比の変化量が、前記固定子スロットの開口部のスロットパーミアンス比より小さくなるように、前記固定子スロットの開口部における高さ、前記固定子スロットの開口部における幅、前記回転子スリットの幅を有し、前記固定子の断面形状が、前記極数範囲において略同一となる形状を有する回転電機である。
A preferred example of the present invention is a stator core, a stator having a stator slot arranged in the circumferential direction of the stator core, and a stator winding arranged in the stator slot, and a rotor core. A rotor slot arranged in the circumferential direction of the rotor core, a rotor bar arranged in the rotor slot, and a rotor arranged on the outer peripheral side of the rotor core and connected to the rotor slot. A rotary electric machine having a rotor having a slit and a rotor having a slit.
The number of poles is included in the defined pole number range, and the amount of change in the permeance ratio of the rotor slit corresponding to the change in the number of poles within the pole number range is the opening of the stator slot. The stator has a height at the opening of the stator slot, a width at the opening of the stator slot, and a width of the rotor slit so as to be smaller than the slot permeance ratio of the stator. It is a rotary electric machine having substantially the same shape in the range of the number of poles.
また、本発明の好ましい他の例は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心の周方向に配置された固定子スロットと、前記固定子スロットに配置された固定子巻線とを有する固定子と、回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向に配置された回転子スロットと、前記回転子スロットに配置された回転子バーと、前記回転子鉄心の外周側に配置し、前記回転子スロットと連なる回転子スリットを有する回転子とを有する回転電機を、複数有する回転電機セットであって、
前記回転電機セットを構成する第1の回転電機の極数は、前記回転電機セットを構成する第2の回転電機の極数より少なく、前記第1の回転電機の前記固定子鉄心の断面形状と前記第2の回転電機の前記固定子鉄心の断面形状は略同一であり、前記第1の回転電機の前記回転子鉄心の外径は、前記第2の回転電機の前記回転子鉄心の外径より小さい回転電機セットである。
Further, another preferred example of the present invention is a stator having a stator core, a stator slot arranged in the circumferential direction of the stator core, and a stator winding arranged in the stator slot. , The rotor core, the rotor slot arranged in the circumferential direction of the rotor core, the rotor bar arranged in the rotor slot, and the rotor slot arranged on the outer peripheral side of the rotor core. A rotary electric machine set having a plurality of rotary electric machines having a rotor having a rotor slit connected to the rotor.
The number of poles of the first rotary electric machine constituting the rotary electric machine set is smaller than the number of poles of the second rotary electric machine constituting the rotary electric machine set, and the cross-sectional shape of the stator core of the first rotary electric machine The cross-sectional shape of the stator core of the second rotary electric machine is substantially the same, and the outer diameter of the rotor core of the first rotary electric machine is the outer diameter of the rotor core of the second rotary electric machine. It is a smaller rotary electric machine set.
本発明によれば、設備コストを低減し、回転電機の特性の悪化を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the equipment cost and prevent the deterioration of the characteristics of the rotary electric machine.
以下、実施例について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
回転電機の一例である誘導電動機を用いて実施例1を説明する。図1は、実施例1の誘導電動機の部分断面図である。図1の左図の点線部を拡大したものを部分図15、部分図16に示す。本実施例は、固定子1と回転子2とがギャップ3を隔てて径方向に対向する回転電機である。固定子1は、円環状のコアバック4と、コアバック4から径方向に突き出すようにして周方向に複数設けられたティース5を有する固定子鉄心6と、固定子鉄心6内径側の周方向に配置され、隣接するティース5の間に形成される固定子スロット7と、固定子スロット7に配置され、巻装された固定子巻線8を備える。ティース5は、径方向に突き出した先端部からさらに周方向に突き出した凸部9を周方向の両側に備える。回転子2は、回転子鉄心11と、回転子鉄心11に周方向に所定の間隔で配置された複数の回転子スロット12に配置された回転子バー13と、回転子スロット12の外周側に連続して配置された回転子スリット10を備える。実施例1では、固定子1や回転子2の断面形状は略同一である。ここで、断面形状とは、固定子1や回転子2のスロットなどの形状をいい、固定子の打ち抜き型を共通にして固定子を作成する場合に、固定子や回転子に形成される形状をいう。また、同じ型を使って打ち抜いてできる固定子1や回転子2は、型の経年変化などを考慮し、同一形状に限らず、略同じ形状の固定子1と呼ぶことにする。
The first embodiment will be described with reference to an induction motor which is an example of a rotary electric machine. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the induction motor of the first embodiment. Partial FIGS. 15 and 16 show an enlarged portion of the dotted line in the left figure of FIG. 1. This embodiment is a rotary electric machine in which the
図2は、実施例1の製造装置の斜視図である。図2は、本実施例において電磁鋼板22を打ち抜くのに用いる金型21と、打ち抜かれた固定子鉄心11と、回転子鉄心6を示す図である。本実施例の金型21は、回転子2の内径、回転子スロット12、固定子1の内径、固定子スロット7、固定子1の外径を打ち抜く金型が一体の構造である。金型21で打ち抜かれて形成された固定子鉄心11と回転子鉄心6は、異なる極数の回転電機で共用できる。本実施例によって、これらの打ち抜き断面形状を、異なる複数の極数で略同一にできるため、極数が異なる場合でも金型は共用で利用できる。
FIG. 2 is a perspective view of the manufacturing apparatus of the first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a die 21 used for punching an
したがって、従来技術では、例えば、6極と8極の場合のように極数毎に複数台の金型を用いる。それに比べて、本実施例では、金型を少なくできるので、金型のコストが低減され、金型の製造期間も短縮される。 Therefore, in the prior art, a plurality of molds are used for each number of poles, for example, as in the case of 6 poles and 8 poles. On the other hand, in this embodiment, the number of molds can be reduced, so that the cost of the mold is reduced and the manufacturing period of the mold is shortened.
図1に示す回転子鉄心11の外径Dは、電磁鋼板を積み重ねて回転子2を組み立てた後に、機械加工することで変更する。部分図15と部分図16に示すように、適切なギャップ長gの大きさは、極数毎に異なる。部分図15では、極数が小さい場合、つまり金型を共有する極数範囲のうち、最小極数の場合を示し、部分図16は、極数範囲のうち極数が、最大極数の場合を示す。機械加工で回転子鉄心11の外径Dを、変更してギャップ長gを、極数毎に適切な大きさにする。このとき、回転子スリット10の高さhrが同時に変更されてしまう。
The outer diameter D of the
本実施例の回転電機は、回転子スリット10の高さhrの変更によるモータ特性に及ぼす影響は小さい。したがって、本実施例の回転電機は、電磁鋼板の打ち抜き断面形状を、極数が異なる場合でも略同一にすることができ、極数が異なる場合でも金型は共用で利用できる。 In the rotary electric machine of this embodiment, the influence on the motor characteristics by changing the height hr of the rotor slit 10 is small. Therefore, in the rotary electric machine of the present embodiment, the punched cross-sectional shape of the electromagnetic steel sheet can be substantially the same even when the number of poles is different, and the mold can be shared even when the number of poles is different.
回転子スリット10の高さhrが変化すると、回転子スリット10を周方向に通る磁束量が変化する。その結果、回転子バー13に鎖交する磁束量が変化し、モータ特性である力率や最大出力に影響を及ぼす。本実施例の回転電機は、回転子スリット10が備えられていない全閉回転子スロット構造の場合に対して、磁束が通りにくい非磁性体で構成される回転子スリット10が備えられている。
When the height hr of the rotor slit 10 changes, the amount of magnetic flux passing through the rotor slit 10 in the circumferential direction changes. As a result, the amount of magnetic flux interlinking with the
そのために、回転子鉄心11の外周を機械加工して回転子スリット10の高さhrが変化した場合でも、回転子スリットを周方向に通る磁束の変化量は小さい。比透磁率をμrとするとき、磁束の通り易さを表す回転子スリット10のパーミアンス比Prは、次の式1で表される。
Pr=μr×hr/wr 式1
ここで、wrは、回転子スリット10の幅である。回転子の回転子スリット10が、径方向に平行な対向する面を有する場合には、回転子スリットの幅は一意に決まる。平行でない場合には、回転子スリットの幅wrは、スリット幅の平均値とする。
実施例1の回転電機は、非磁性体または空気で構成される回転子スリット10が備えられているため、比透磁率μrは1程度である。それに対して、回転子スリット10が備えられていない場合の比透磁率μrは、本実施例の数倍~数千倍となる。したがって、全閉回転子スロット構造の場合に対して、回転子スリット10が備えられている本実施例の回転電機の場合は、回転子スリット10高さhrの変化量に対してPrの変化量は小さくなり、回転子スリット10の高さhrが適切な大きさから変更された場合でも、モータ特性に与える影響は小さい。
Therefore, even when the outer circumference of the
Pr = μr × hr /
Here, wr is the width of the rotor slit 10. When the rotor slit 10 of the rotor has facing surfaces parallel to each other in the radial direction, the width of the rotor slit is uniquely determined. If they are not parallel, the rotor slit width wr is the average value of the slit widths.
Since the rotary electric machine of the first embodiment is provided with the rotor slit 10 made of a non-magnetic material or air, the relative magnetic permeability μr is about 1. On the other hand, when the rotor slit 10 is not provided, the relative magnetic permeability μr is several times to several thousand times that of this embodiment. Therefore, in the case of the rotary electric machine of the present embodiment provided with the rotor slit 10 as opposed to the case of the fully closed rotor slot structure, the amount of change in Pr with respect to the amount of change in the height hr of the rotor slit 10 Is smaller, and even if the height hr of the rotor slit 10 is changed from an appropriate size, the influence on the motor characteristics is small.
図1の部分図である15や部分図である16に示すように、極数が小さい場合は、極数が大きい場合よりも、適切なギャップ長gは大きい。言い換えると、回転子2の外径は、極数が小さい場合には、極数が大きい場合よりも、小さくなる。異なる複数の極数の中で、極数が最も小さい場合の適切なギャップ長をgmax、極数が最も大きい場合をgminとするとき、回転子スリット10高さの変化量Δhrは、次の式2で表される。
Δhr=gmax-gmin 式2
As shown in 15 which is a partial view of FIG. 1 and 16 which is a partial view, when the number of poles is small, the appropriate gap length g is larger than when the number of poles is large. In other words, the outer diameter of the
Δhr = gmax-
回転子スリット10の高さが、Δhrの変化をするときの回転子スリット10のパーミアンス比の変化量ΔPrは、次の式3で表される。
ΔPr=(gmax-gmin)/wr 式3
式3からわかるように、回転子スリット10の幅wrが小さい場合は、回転子スリット10のパーミアンス比の変化量ΔPrは大きくなる。すなわち、回転子スリット10の高さhrが最適な大きさから変更された場合でもモータ特性に与える影響を小さくする効果を十分に得るためには、回転子スリット10の幅wrを大きくする必要がある。
The amount of change ΔPr in the permeance ratio of the rotor slit 10 when the height of the rotor slit 10 changes by Δhr is expressed by the following equation 3.
ΔPr = (gmax-gmin) / wr equation 3
As can be seen from Equation 3, when the width wr of the rotor slit 10 is small, the amount of change ΔPr of the permeance ratio of the rotor slit 10 is large. That is, in order to sufficiently obtain the effect of reducing the influence on the motor characteristics even when the height hr of the rotor slit 10 is changed from the optimum size, it is necessary to increase the width wr of the rotor slit 10. be.
固定子スロット7の開口部における高さをhs、幅をwsとするとき、固定子スロット7の開口部のスロットパーミアンス比Psは次の式4で表される。
Ps=hs/ws 式4
When the height at the opening of the
Ps = hs /
固定子スロット7の開口部のスロットパーミアンス比Psは、モータ特性に及ぼす影響が十分に小さくなるように決定される。したがって、固定子スロット7の開口部のスロットパーミアンス比Psよりも、回転子スリット10のパーミアンス比の変化量ΔPrを小さくすることで、回転子スリット10の高さhrが適切な大きさから変更された場合においても、モータ特性に与える影響を小さくする効果を十分に得ることができる。
The slot permeance ratio Ps of the opening of the
モータ特性に及ぼす影響を十分に小さくすることができる回転子スリット10のパーミアンス比の変化量ΔPrは、次の式5で表される。
ΔPr<Ps 式5
式5に、式3と式4を代入すると、次の式6で表される。
(gmax-gmin)/wr<hs/ws 式6
式6からwrは次の式7で表される。
wr>(gmax-gmin)×ws/hs 式7
式7を満足する回転子スリット10の幅wrにすることで、回転子スリット10の高さhrが適切な大きさから変更された場合でも、モータ特性に与える影響を十分に小さくすることができる。
The amount of change ΔPr in the permeance ratio of the rotor slit 10 that can sufficiently reduce the influence on the motor characteristics is expressed by the
ΔPr <
Substituting Equation 3 and
(Gmax-gmin) / wr <hs /
wr> (gmax-gmin) × ws /
By setting the width wr of the rotor slit 10 satisfying the
回転子スリット10の幅wrが変化すると、固定子鉄心6と回転子鉄心11が対向する(ギャップ長がgである) 部位の表面積が変化する。その結果、固定子鉄心6と回転子鉄心11の磁気吸引力が変化し、モータ特性である力率や最大出力に影響を及ぼす。固定子巻線8は固定子スロット7の内周側から組み込まれ、その作業性を向上させるため、固定子スロット7の開口部の幅wsは、磁気的に適切な寸法よりも大きい値に決定される。
When the width wr of the rotor slit 10 changes, the surface area of the portion where the
それに対して、回転子バー13はアルミや銅のダイカスト又は軸方向の端部から納められるため、回転子スリット10の幅wrは作業性に影響を及ぼさない。したがって、回転子スリット10の幅wrは、固定子スロット7の開口部の幅wsよりも小さく決定される。回転子スリット10の幅wrは、次の式8で表される。
wr<ws 式8
式7と式8により、回転子スリット10の幅wrは、次の式9で表される。
(gmax-gmin)×ws/hs < wr < ws 式9
式9を、wsで割ることで無次元化すると、次の式10で表される。
(gmax-gmin)/hs < wr/ws < 1 式10
On the other hand, since the
wr <
According to the
(Gmax-gmin) × ws / hs <wr <
When
(Gmax-gmin) / hs <wr / ws <1
図3は、実施例1における回転電機の力率(縦軸で単位は、p.u)と極数(横軸)の関係を示す図である。30で示す線は、本実施例の値を示し、31で示す線は、比較例の値を示す。本実施例による回転電機は、6~20極において、電磁鋼板の打ち抜き断面形状を略同一にすることで金型を共用にしており、機械加工で回転子鉄心11の外径Dを変更してギャップ長gを極数毎に適切な大きさにしている。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the power factor of the rotary electric machine (the unit is p.u on the vertical axis) and the number of poles (horizontal axis) in the first embodiment. The line indicated by 30 indicates the value of this embodiment, and the line indicated by 31 indicates the value of the comparative example. In the rotary electric machine according to this embodiment, the mold is shared by making the punched cross-sectional shape of the electrical steel sheet substantially the same in 6 to 20 poles, and the outer diameter D of the
6極の場合のギャップ長をgmax、20極の場合をgminとするとき、式10の(gmax-gmin)/hsは0.30、wr/wsは0.39としている。したがって、式10が成り立つ。
When the gap length in the case of 6 poles is gmax and the gap length in the case of 20 poles is gmin, (gmax-gmin) / hs in the
比較例31による回転電機は、全閉回転子スロット構造の場合に、6~18極において、電磁鋼板の打ち抜き断面形状を略同一にするために、金型を共用にしており、機械加工で回転子鉄心11の外径Dを変更してギャップ長gを極数毎に適切な大きさにしている。図3の力率は、打ち抜き断面形状を極数毎に異なるものにし、極数毎に金型を製造する方式による回転電機の力率を1としている。
In the case of the fully closed rotor slot structure, the rotary electric machine according to Comparative Example 31 shares a die in order to make the punched cross-sectional shape of the electrical steel sheet substantially the same in 6 to 18 poles, and rotates by machining. The outer diameter D of the
本実施例30による回転電機は、比較例31による回転電機よりも力率が1に近い。すなわち、本実施例による回転電機は、金型を共用にすることによる力率への悪影響が、比較例による回転電機よりも小さい。したがって、本実施例の回転電機は、電磁鋼板の打ち抜き断面形状を、極数が異なる場合でも略同一にすることができ、極数が異なる場合でも金型は共用で利用できる。 The rotary electric machine according to the 30th embodiment has a power factor closer to 1 than the rotary electric machine according to the comparative example 31. That is, the rotary electric machine according to the present embodiment has a smaller adverse effect on the power factor due to the shared mold than the rotary electric machine according to the comparative example. Therefore, in the rotary electric machine of the present embodiment, the punched cross-sectional shape of the electromagnetic steel sheet can be substantially the same even when the number of poles is different, and the mold can be shared even when the number of poles is different.
図4は、実施例1における回転電機の最大出力(縦軸で単位は、p.u)と極数(横軸)との関係を示す図である。図4は、図3の回転電機の最大出力である。図4の最大出力は、打ち抜き断面形状を極数毎に異なるものにし、極数毎に金型を製造する方式による回転電機の最大出力を1としている。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the maximum output of the rotary electric machine (the unit is p.u on the vertical axis) and the number of poles (horizontal axis) in the first embodiment. FIG. 4 is the maximum output of the rotary electric machine of FIG. The maximum output of FIG. 4 is such that the punched cross-sectional shape is different for each number of poles, and the maximum output of the rotary electric machine by the method of manufacturing a die for each number of poles is 1.
本実施例40による回転電機の最大出力は、比較例41による回転電機の最大出力よりも最大出力が1に近い。すなわち、本実施例による回転電機は、金型を共用にすることによる最大出力への悪影響が、比較例による回転電機よりも小さい。したがって、本実施例の回転電機は、電磁鋼板の打ち抜き断面形状を、極数が異なる場合でも略同一にすることができ、極数が異なる場合でも金型は共用で利用できる。 The maximum output of the rotary electric machine according to the 40th embodiment is closer to 1 than the maximum output of the rotary electric machine according to the comparative example 41. That is, the rotary electric machine according to the present embodiment has a smaller adverse effect on the maximum output due to the shared mold than the rotary electric machine according to the comparative example. Therefore, in the rotary electric machine of the present embodiment, the punched cross-sectional shape of the electromagnetic steel sheet can be substantially the same even when the number of poles is different, and the mold can be shared even when the number of poles is different.
特許文献1では、たとえば回転子スリット10の外周側の幅をS2、内周側の幅をWとするとき、S2/W≦0.3とするなど、単体の機種のみを考えて回転子スリット10の寸法が決定されている。
In
それに対して、本実施例では、極数が異なる複数機種のギャップ長の差分を示す式2から、極数が異なるときのPrの変化が小さくなるように、回転子スリット10の寸法wrが、式7のように決定される。極数が異なる複数の機種の設計パラメータを考慮して回転子スリット10の幅wrを本実施例のように決定することで、異なる極数で鉄心の打ち抜き断面形状を略同一とした場合に生じる誘導機の特性の悪化を初めて抑制することができる。
On the other hand, in this embodiment, from
一般に、適切なギャップ長は、極数の0.5乗に反比例する。したがって、極数が異なる複数の機種において、最も小さい極数をPmin、最も大きい極数をPmaxとするとき、次の式11の関係が得られる。
gmin=gmax×(Pmin/Pmax)0.5 式11
数10に数11を代入してwrについて解くと次の式12で表される。
wr>(1-(Pmin/Pmax)0.5)×ws×gmax/hs 式12
式12において、Pminが6極(gmaxは6極機のギャップ長)でPmaxが8極の場合は次の式13で表される。
wr>0.134×ws×gmax/hs 式13
したがって、式13が成り立つ金型を製造して6極機を製作しておけば、その後に8極機を製作する必要が発生した際においても、この6極機を製作した金型を用いて電磁鋼板を打ち抜き8極機を製作すれば、金型の共有化により金型の製造コストが削減される。さらに、金型の共有化による8極機の特性の悪化も抑制される。
In general, a suitable gap length is inversely proportional to the number of poles to the 0.5th power. Therefore, in a plurality of models having different numbers of poles, the relationship of the following
gmin = gmax × (Pmin / Pmax) 0.5
Substituting the
wr> (1- (Pmin / Pmax) 0.5 ) × ws × gmax /
In
wr> 0.134 × ws × gmax /
Therefore, if a mold that holds the
式12において、Pminが6極(gmaxは6極機のギャップ長)でPmaxが12極の場合は次の式14で表される。
wr>0.293×ws×gmax/hs 式14
したがって、式14が成り立つ金型を製造して6極機を製作しておけば、その後に8乃至12極機を製作する必要が発生した際においても、この6極機を製作した金型を用いて電磁鋼板を打ち抜き8乃至12極機を製作すれば、金型の共有化により金型の製造コストが削減される。さらに、金型の共有化による8乃至12極機の特性の悪化も抑制される。
In
wr> 0.293 × ws × gmax /
Therefore, if a mold that holds the
式12において、Pminが6極(gmaxは6極機のギャップ長)でPmaxが20極の場合は次の式15で表される。
wr>0.452×ws×gmax/hs 式15
したがって、式15が成り立つ金型を製造して6極機を製作しておけば、その後に8乃至20極機を製作する必要が発生した際においても、この6極機を製作した金型を用いて電磁鋼板を打ち抜き8乃至20極機を製作すれば、金型の共有化により金型の製造コストが削減される。さらに、金型の共有化による8乃至20極機の特性の悪化も抑制される。
In
wr> 0.452 × ws × gmax /
Therefore, if a mold that holds the
式12において、Pminが4極(gmaxは4極機のギャップ長)でPmaxが6極の場合は、次の式16で表される。
wr>0.184×ws×gmax/hs 式16
したがって、式16が成り立つ金型を製造して4極機を製作しておけば、その後に6極機を製作する必要が発生した際においても、この4極機を製作した金型を用いて電磁鋼板を打ち抜き6極機を製作すれば、金型の共有化により金型の製造コストが削減される。さらに、金型の共有化による6極機の特性の悪化も抑制される。
In
wr> 0.184 × ws × gmax /
Therefore, if a mold that holds the
式12において、Pminが2極(gmaxは2極機のギャップ長)でPmaxが6極の場合は次の式17で表される。
wr>0.423×ws×gmax/hs 式17
したがって、式17が成り立つ金型を製造して2極機を製作しておけば、その後に4乃至6極機を製作する必要が発生した際においても、この2極機を製作した金型を用いて電磁鋼板を打ち抜き4乃至6極機を製作すれば、金型の共有化により金型の製造コストが削減される。さらに、金型の共有化による4乃至6極機の特性の悪化も抑制される。
In the
wr> 0.423 × ws × gmax / hs Equation 17
Therefore, if a mold that holds the formula 17 is manufactured and a 2-pole machine is manufactured, then even if it becomes necessary to manufacture a 4- to 6-pole machine after that, the mold that manufactures this 2-pole machine can be used. If an electromagnetic steel sheet is punched out to manufacture a 4- to 6-pole machine, the cost of manufacturing the die can be reduced by sharing the die. Further, deterioration of the characteristics of the 4- to 6-pole machine due to the sharing of the mold is suppressed.
実施例1の変形として、固定子鉄心6のみの断面形状を、極数が異なる複数の機種において略同一にする例を説明する。図6は、本実施例の製造装置の斜視図である。回転子鉄心11の電磁鋼板を打ち抜く金型を、極数が異なる複数の機種において変えられるため、回転子鉄心11の外周の加工をすることなく、極数が異なる複数の機種においてギャップ長を変化させることが可能となる。
As a modification of the first embodiment, an example will be described in which the cross-sectional shape of only the
このような製造方法によると、回転子鉄心11の外周加工が不要となるため、作業性が向上する。また、回転子鉄心11の打ち抜き断面形状を、極数が異なる複数の機種において変えられるため、固定子鉄心6の打ち抜き断面形状を異なる極数で略同一にしても、特性の調整をし易い。
According to such a manufacturing method, workability is improved because it is not necessary to process the outer circumference of the
図6では、固定子スロットを作成するために、電磁鋼板61を、一度に打ち抜くことのできる金型60を示している。固定子スロットを1スロット毎に打ち抜くノッチングの金型を利用してもよい。ノッチングの金型は、一度に打ち抜く金型よりも小さいため、金型の製造コストが削減されつつ製造期間が短縮される。
FIG. 6 shows a die 60 capable of punching an
実施例2では、実施例1と異なる部分として、回転子スリット10の材質を回転子バー13と同一にする。図5は、実施例2の誘導電動機の部分断面図である。回転子バー13をダイカストで製造すると、回転子スリット10にも回転子バー13と同じ材料が配置される。本実施例の構成とすることで、回転子スリット10に納められた材料を除去する必要がなく、作業性が向上する。
In the second embodiment, the material of the rotor slit 10 is the same as that of the
また、回転子スリット10に導電性の材料が配置されるため、回転子バー13の電流が低減されて、回転子バー13に発生する二次銅損が低減される。回転子スリット10に導電性の材料が配置されると、回転子スリット10を周方向に漏れる磁束が低減されるため、定格運転時などの定常運転時及び、始動運転時などの過渡運転時の両方で、力率が向上する。力率が向上するため、固定子巻線8に流れる電流が低減されて、固定子巻線8に発生する一次銅損が低減される。一次銅損や二次銅損が低減されるため効率が向上する。
Further, since the conductive material is arranged in the rotor slit 10, the current of the
実施例3は、実施例1乃至実施例2で記載した回転電機を用いて、回転電機100で駆動する負荷設備102を有する回転電機システムおよび、回転電機100を発電機として利用する回転電機システムについて説明する。
The third embodiment is about a rotary electric machine system having a
図7は、実施例3の回転電機システムの構成図である。また、図8は、実施例3の発電機システムの構成図である。本実施例は、負荷設備102として、コンプレッサ、ドリル、ミル、ファンのいずれかを設けた回転電機システムである。すなわち、回転電機システムとして、電源101から電力の供給を受ける回転電機100は、コンプレッサを駆動するポンプシステム、回転電機100で掘削用のドリル等を駆動する掘削システム、回転電機100で切粉用のミル等を駆動する切粉システム、もしくは回転電機100でファンを駆動するファンシステムを構築する。
FIG. 7 is a block diagram of the rotary electric machine system of the third embodiment. Further, FIG. 8 is a configuration diagram of the generator system of the third embodiment. This embodiment is a rotary electric machine system provided with any one of a compressor, a drill, a mill, and a fan as the
また、タービン103の動力を電力に変換する回転電機100で構成される発電機システムとする。これらの回転電機システムに用いる回転電機100を実施例1乃至実施例3の回転電機100とする。これにより、実施例1乃至実施例3の回転電機100は、金型の製造コストが削減されているため、回転電機システムの低コスト化に寄与する。
Further, the generator system is composed of a rotary
以上、実施例について説明したが、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。 Although the examples have been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and various modifications are included. For example, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
1…固定子、2…回転子、3…ギャップ、4…コアバック、5…ティース、6…固定子鉄心、7…固定子スロット、8…固定子巻線、9…凸部、10…回転子スリット、11…回転子鉄心、12…回転子スロット、13…回転子バー、100…回転電機、 1 ... stator, 2 ... rotor, 3 ... gap, 4 ... core back, 5 ... teeth, 6 ... stator core, 7 ... stator slot, 8 ... stator winding, 9 ... convex part, 10 ... rotation Child slit, 11 ... rotor core, 12 ... rotor slot, 13 ... rotor bar, 100 ... rotor electric machine,
Claims (11)
回転子鉄心と、前記回転子鉄心の周方向に配置された回転子スロットと、前記回転子スロットに配置された回転子バーと、
前記回転子鉄心の外周側に配置し、前記回転子スロットと連なる回転子スリットを有する回転子とを有する回転電機を製造する回転電機の製造方法であって、
極数が、定めておいた極数範囲に含まれており、前記極数範囲内での極数の変化に対応した前記回転子スリットのパーミアンス比の変化量が、前記固定子スロットの開口部のスロットパーミアンス比より小さくなるように、前記固定子スロットの開口部における高さ、前記固定子スロットの開口部における幅、前記回転子スリットの幅の関係を決め、前記固定子の断面形状が、前記極数範囲において略同一となる形状の回転電機を複数製造する回転電機の製造方法。 A stator having a stator core, a stator slot arranged in the circumferential direction of the stator core, and a stator winding arranged in the stator slot,
A rotor core, a rotor slot arranged in the circumferential direction of the rotor core, and a rotor bar arranged in the rotor slot,
A method for manufacturing a rotary electric machine, which is arranged on the outer peripheral side of the rotor core and has a rotor having a rotor slit connected to the rotor slot.
The number of poles is included in the defined pole number range, and the amount of change in the permeance ratio of the rotor slit corresponding to the change in the number of poles within the pole number range is the opening of the stator slot. The relationship between the height at the opening of the stator slot, the width at the opening of the stator slot, and the width of the rotor slit is determined so as to be smaller than the slot permeance ratio of the stator. A method for manufacturing a rotary electric machine for manufacturing a plurality of rotary electric machines having substantially the same shape in the pole number range.
前記固定子と前記回転子とはギャップを隔てて径方向に対向し、
前記固定子は、円環状のコアバックと、前記コアバックから径方向に突き出て周方向に複数配置されたティースを有する前記固定子鉄心と、
隣接する前記ティースの間に形成される前記固定子スロットと、前記固定子スロットに配置された前記固定子巻線とを有し、
前記ティースは、周方向に突き出した凸部を有し、
前記凸部の先端の径方向の高さをhs、前記固定子スロットの開口部の周方向の幅をws、前記回転子スリットの周方向の幅をwr、前記極数範囲において前記極数が最も小さい回転電機の前記ギャップの径方向距離をgmax、前記極数が最も大きい回転電機の前記ギャップの径方向距離をgminとするとき、下記の式10の関係を有することを特徴とする回転電機の製造方法。
(gmax-gmin)/hs < wr/ws < 1 式10 In the method for manufacturing a rotary electric machine according to claim 1,
The stator and the rotor face each other in the radial direction with a gap between them.
The stator includes an annular core back and a stator core having a plurality of teeth radially protruding from the core back and arranged in the circumferential direction.
It has the stator slot formed between the adjacent teeth and the stator windings arranged in the stator slot.
The tooth has a convex portion protruding in the circumferential direction and has a convex portion.
The radial height of the tip of the convex portion is hs, the circumferential width of the opening of the stator slot is ws, the circumferential width of the rotor slit is wr, and the number of poles is in the pole number range. When the radial distance of the gap of the smallest rotary electric machine is gmax and the radial distance of the gap of the rotary electric machine having the largest number of poles is gmin, the rotary electric machine is characterized by having the relationship of the following equation 10. Manufacturing method .
(Gmax-gmin) / hs <wr / ws <1 formula 10
前記極数範囲において、最も小さい前記極数をPmin、最も大きい前記極数をPmaxとするとき、下記の式12の関係を有することを特徴とする回転電機の製造方法。
wr>(1-(Pmin/Pmax)0.5)×ws×gmax/hs 式12 In the method for manufacturing a rotary electric machine according to claim 2,
A method for manufacturing a rotary electric machine, characterized in that it has the relationship of the following formula 12 when the smallest number of poles is Pmin and the largest number of poles is Pmax in the pole number range.
wr> (1- (Pmin / Pmax) 0.5 ) × ws × gmax / hs Equation 12
前記極数範囲において、前記極数の減少に伴い前記回転子鉄心の外径を小さくしており、前記回転子の断面形状が、前記極数範囲において略同一となる形状を有することを特徴とする回転電機の製造方法。 In the method for manufacturing a rotary electric machine according to claim 1,
In the pole number range, the outer diameter of the rotor core is reduced as the number of poles decreases, and the cross-sectional shape of the rotor has a shape that is substantially the same in the pole number range. Manufacturing method of rotary electric machine.
前記極数範囲において、最も小さい前記極数を6とするとき、下記の式14の関係を有することを特徴とする回転電機の製造方法。
wr>0.293×ws×gmax/hs 式14 In the method for manufacturing a rotary electric machine according to claim 2,
A method for manufacturing a rotary electric machine, which has the relationship of the following equation 14 when the smallest number of poles is 6 in the pole number range.
wr> 0.293 × ws × gmax / hs Equation 14
前記極数範囲において、最も小さい前記極数を6とするとき、下記の式15の関係を有することを特徴とする回転電機の製造方法。
wr>0.452×ws×gmax/hs 式15 In the method for manufacturing a rotary electric machine according to claim 2,
A method for manufacturing a rotary electric machine, characterized in that it has the relationship of the following formula 15 when the smallest number of poles is 6 in the pole number range.
wr> 0.452 × ws × gmax / hs Equation 15
前記極数範囲において、最も小さい前記極数を4とするとき、下記の式16の関係を有することを特徴とする回転電機の製造方法。
wr>0.184×ws×gmax/hs 式16 In the method for manufacturing a rotary electric machine according to claim 2,
A method for manufacturing a rotary electric machine, characterized in that it has the relationship of the following equation 16 when the smallest number of poles is 4 in the pole number range.
wr> 0.184 × ws × gmax / hs Equation 16
前記極数範囲において、最も小さい前記極数を2とするとき、下記の式17の関係を有することを特徴とする回転電機の製造方法。
wr>0.423×ws×gmax/hs 式17 In the method for manufacturing a rotary electric machine according to claim 2,
A method for manufacturing a rotary electric machine, characterized in that it has the relationship of the following formula 17 when the smallest number of poles is 2 in the pole number range.
wr> 0.423 × ws × gmax / hs Equation 17
前記回転子スリットには、前記回転子バーと同じ材料が配置されたことを特徴とする回転電機の製造方法。 In the method for manufacturing a rotary electric machine according to claim 1,
A method for manufacturing a rotary electric machine, characterized in that the same material as the rotor bar is arranged in the rotor slit.
前記負荷設備は、コンプレッサ、ドリル、ミル、ファンのいずれかであることを特徴とする回転電機の製造方法。 The rotary electric machine according to claim 1 drives load equipment.
A method for manufacturing a rotary electric machine, wherein the load equipment is any one of a compressor, a drill, a mill, and a fan.
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