旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】在具有環(huán)狀的定子(15)和旋轉(zhuǎn)自如地配置于定子(15)的內(nèi)周側(cè)的轉(zhuǎn)子(14)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在定子(15)上，沿周向等間隔地設(shè)有向轉(zhuǎn)子(14)側(cè)突出且纏繞有線圈(52)的多個(gè)定子齒(51)，在轉(zhuǎn)子(14)上，沿周向等間隔地設(shè)有向定子(15)側(cè)突出的多個(gè)轉(zhuǎn)子齒(41)，轉(zhuǎn)子齒(41)具有凸?fàn)畹凝X本體部(42)和由齒本體部(42)的前端向周向兩側(cè)延伸的延出部(43)，在轉(zhuǎn)子齒(41)的突出方向的中間，設(shè)有具有比定子齒(51)前端的周向?qū)挾?WS1)小的周向最小寬度(WR2)的縮頸部(44)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
旋轉(zhuǎn)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，涉及一種開(kāi)關(guān)磁阻(以下簡(jiǎn)稱(chēng)SR: SwitchedReluctance)電動(dòng)機(jī)及相同構(gòu)造的發(fā)電機(jī)的改良。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，提出過(guò)一種以降低振動(dòng)和噪音為目的的SR電動(dòng)機(jī)(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。作為這樣的SR電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子齒前端的形狀，其包含凸條的第一部分、鄰接設(shè)置于第一部分的周向兩側(cè)的第二部分、進(jìn)一步鄰接設(shè)置于第二部分的周向兩側(cè)的延長(zhǎng)部和由從延長(zhǎng)部開(kāi)始向轉(zhuǎn)子齒的基端側(cè)延伸的根切部形成的腰部。延長(zhǎng)部被設(shè)為稍顯與第二部分不出現(xiàn)不連續(xù)的圓形的形狀，以起到使轉(zhuǎn)子齒的前端寬度比定子齒的前端寬度大的作用。另外，形成腰部的根切部被設(shè)為緩變的形狀，以在延長(zhǎng)部與轉(zhuǎn)子齒的基端側(cè)之間不出現(xiàn)不連續(xù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)I:(日本)特開(kāi)平11-262225號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]然而，在特許文獻(xiàn)I所記載的SR電動(dòng)機(jī)中，設(shè)于轉(zhuǎn)子齒的延長(zhǎng)部為稍顯圓形的形狀，而且該延長(zhǎng)部與轉(zhuǎn)子齒的基端側(cè)利用緩變的根切部形狀的腰部而被設(shè)為連續(xù)，因此轉(zhuǎn)子齒處的磁通的通過(guò)難易度的變化變大，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)子齒與定子齒之間產(chǎn)生的徑向力隨時(shí)間的變化加劇。因此，存在徑向力的高次諧波變大而導(dǎo)致對(duì)振動(dòng)和噪音的抑制受到阻礙，無(wú)法將振動(dòng)和噪音充分降低的問(wèn)題。
[0008]另外，由于轉(zhuǎn)子齒處的磁通的通過(guò)難易度的變化變大將導(dǎo)致所產(chǎn)生的徑向力變大，因此在降低振動(dòng)和噪音方面是有限度的。
[0009]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠切實(shí)將振動(dòng)和噪音充分降低的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0010]解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)手段
[0011 ]本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有環(huán)狀的定子和旋轉(zhuǎn)自如地配置于所述定子的內(nèi)周側(cè)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，在所述定子上，沿周向等間隔地設(shè)有向所述轉(zhuǎn)子側(cè)突出且纏繞有線圈的多個(gè)定子齒，在所述轉(zhuǎn)子上，沿周向等間隔地設(shè)有向所述定子側(cè)突出的多個(gè)轉(zhuǎn)子齒，所述轉(zhuǎn)子齒具有凸?fàn)畹凝X本體部和從所述齒本體部的前端向周向兩側(cè)延伸的延出部，在所述轉(zhuǎn)子齒的突出方向的中間，設(shè)有具有比所述定子齒前端的周向?qū)挾刃〉闹芟驅(qū)挾鹊目s頸部。
[0012]在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，優(yōu)選地，在所述延出部的前端側(cè)的周向端緣處形成有棱邊。
[0013]在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子齒前端的周向?qū)挾却笥谒隹s頸部的周向最小寬度的1.5倍。
[0014]在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，優(yōu)選地，所述縮頸部的周向最小寬度小于所述定子齒前端的寬度的0.75倍。
[0015]在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子齒具有橫跨所述齒本體部的前端及所述延出部連續(xù)的圓弧面，在所述圓弧面與所述定子齒前端的圓弧面之間形成的間隙在周向上是一定的。
[0016]本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有環(huán)狀的定子和旋轉(zhuǎn)自如地配置于所述定子的內(nèi)周側(cè)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，在所述定子上，沿周向等間隔地設(shè)有向所述轉(zhuǎn)子側(cè)突出且纏繞有芯線的多個(gè)定子齒，在所述轉(zhuǎn)子上，沿周向等間隔地設(shè)有向所述定子側(cè)突出的多個(gè)轉(zhuǎn)子齒，所述轉(zhuǎn)子齒具有凸?fàn)畹凝X本體部、從所述齒本體部的前端向周向兩側(cè)延伸的延出部和橫跨所述齒本體部的前端及所述延出部連續(xù)的圓弧面，在所述圓弧面與所述定子齒前端的圓弧面之間形成的間隙在周向上是一定的，在所述延出部的前端側(cè)的周向端緣處形成有棱邊，在所述轉(zhuǎn)子齒的突出方向的中間，設(shè)有具有周向最小寬度的縮頸部，所述轉(zhuǎn)子齒前端的周向?qū)挾却笥谒隹s頸部的周向最小寬度的I.5倍，所述縮頸部的周向最小寬度小于所述定子齒前端的寬度的0.75倍。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，由于在轉(zhuǎn)子齒上設(shè)有延出部及比定子齒的寬度窄的縮頸部，因此會(huì)發(fā)生磁飽和而使來(lái)自定子齒側(cè)的磁通很難通過(guò)轉(zhuǎn)子齒的內(nèi)部，能夠抑制所產(chǎn)生的徑向力的峰值。因此，在轉(zhuǎn)子齒與定子齒的正對(duì)位置處，由定子齒向轉(zhuǎn)子齒通過(guò)的磁通受到限制，能夠充分減輕振動(dòng)和噪音。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是搭載本發(fā)明一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的建筑機(jī)械的側(cè)面圖。
[0019]圖2是示出了所述建筑機(jī)械的一部分的俯視圖。
[0020]圖3是示出了所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的分解立體圖。
[0021 ]圖4是示出了所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的剖視圖。
[0022]圖5是示出了所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子及定子的主視圖。
[0023]圖6是示出了轉(zhuǎn)子及定子的主要部分的放大圖。
[0024]圖7是用于說(shuō)明所述實(shí)施方式的效果的圖。
[0025]圖8是用于說(shuō)明所述實(shí)施方式的其他效果的圖。
[0026]圖9是示出了本發(fā)明的變形例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下基于附圖對(duì)本發(fā)明一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0028]圖1是搭載發(fā)電電動(dòng)機(jī)10的液壓挖掘機(jī)I的側(cè)面圖，其中，所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)10是應(yīng)用了本實(shí)施方式的齒形狀的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。圖2是示出了液壓挖掘機(jī)I的一部分的俯視圖。
[0029][液壓挖掘機(jī)的大致結(jié)構(gòu)]
[0030]液壓挖掘機(jī)I是所謂的混合動(dòng)力方式的建筑機(jī)械，它利用發(fā)動(dòng)機(jī)6驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)10來(lái)產(chǎn)生電力，并利用該電力使上部回轉(zhuǎn)體3回轉(zhuǎn)，或者是對(duì)液壓挖掘機(jī)I的輔機(jī)類(lèi)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0031 ]這樣的液壓挖掘機(jī)I具有下部行駛體2和可回轉(zhuǎn)地設(shè)于下部行駛體2上的上部回轉(zhuǎn)體3。上部回轉(zhuǎn)體3具有工作裝置4、駕駛室5、發(fā)動(dòng)機(jī)6、液壓栗7、逆變器8、電容器9及發(fā)電電動(dòng)機(jī)10。發(fā)電電動(dòng)機(jī)10與逆變器8經(jīng)由電源線CAl電連接，另外，逆變器8與電容器9電連接。
[0032]其中的上部回轉(zhuǎn)體3由利用來(lái)自發(fā)電電動(dòng)機(jī)1或者電容器9的電能進(jìn)行動(dòng)作的回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)3A驅(qū)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)3A與逆變器8經(jīng)由電源線CA2電連接?；剞D(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)3A通過(guò)上部回轉(zhuǎn)體3在減速時(shí)的再生動(dòng)作發(fā)電，發(fā)電獲得的電能通過(guò)逆變器8向電容器9蓄積。
[0033]另外，在上部回轉(zhuǎn)體3上固定有回轉(zhuǎn)環(huán)SC的外圈0L，在下部行駛體2上固定有回轉(zhuǎn)環(huán)SC的內(nèi)圈IL。通過(guò)這樣的構(gòu)造，回轉(zhuǎn)環(huán)SC將上部回轉(zhuǎn)體3與下部行駛體2連結(jié)起來(lái)?；剞D(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)3A的輸入/輸出軸經(jīng)由具有減速機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)小齒輪SP連結(jié)?；剞D(zhuǎn)小齒輪SP與形成于回轉(zhuǎn)環(huán)SC的內(nèi)圈IL上的內(nèi)齒嚙合。
[0034]回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)3A的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳遞給回轉(zhuǎn)小齒輪SP，使上部回轉(zhuǎn)體3進(jìn)行回轉(zhuǎn)。在本實(shí)施方式中，在回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)3A縱向放置，也就是在將混合動(dòng)力式的液壓挖掘機(jī)I設(shè)置于水平面的情況下，回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)3A以回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)3A的輸入/輸出軸朝向重力作用的方向的方式設(shè)置。
[0035]工作裝置4具有大臂4A、小臂4B及伊^斗4C。大臂4A、小臂4B及伊^斗4C分別由大臂4A用、小臂4B用、鏟斗4C用的各液壓缸利用從圖2所示的液壓栗7壓送來(lái)的工作油經(jīng)由控制閥驅(qū)動(dòng)，執(zhí)行挖掘等各種作業(yè)。
[0036][發(fā)電電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)]
[0037]圖3是本實(shí)施方式的發(fā)電電動(dòng)機(jī)10的分解圖。圖4是發(fā)電電動(dòng)機(jī)10的剖視圖。更具體地，圖4示出了在包含發(fā)電電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)中心軸Z且與旋轉(zhuǎn)中心軸Z平行的平面處將發(fā)電電動(dòng)機(jī)10切開(kāi)時(shí)的剖面。
[0038]發(fā)電電動(dòng)機(jī)10使轉(zhuǎn)子軸14A被直接地、或者間接地連接于發(fā)動(dòng)機(jī)6的輸出軸及液壓栗7的輸入軸，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)6的輸出軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電。在要使發(fā)動(dòng)機(jī)6的旋轉(zhuǎn)增加等情況下，根據(jù)需要利用儲(chǔ)存于電容器9的電能將發(fā)電電動(dòng)機(jī)10作為電動(dòng)機(jī)使用，輔助發(fā)動(dòng)機(jī)6的旋轉(zhuǎn)。另外，例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)6處于怠速狀態(tài)的情況下，發(fā)電電動(dòng)機(jī)10受到發(fā)動(dòng)機(jī)6的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而發(fā)電，通過(guò)發(fā)電所產(chǎn)生的電能被儲(chǔ)存于電容器9中。
[0039]本實(shí)施方式中的發(fā)電電動(dòng)機(jī)10為具有三相的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)構(gòu)造的發(fā)電電動(dòng)機(jī)，例如具有發(fā)動(dòng)機(jī)6側(cè)的第一殼體11、飛輪12、連接器13、轉(zhuǎn)子14、定子15、液壓栗7側(cè)的第二殼體16和法蘭盤(pán)17。
[0040]第一殼體11為鑄鐵制部件，，與第二殼體16接合而在內(nèi)部形成收容轉(zhuǎn)子14及定子15等的空間。在該收容空間的下部形成有油積存部21，該油積存部21儲(chǔ)存用于促進(jìn)轉(zhuǎn)子軸14A和軸承18部分的潤(rùn)滑并且對(duì)定子15的發(fā)熱部位(線圈52)進(jìn)行冷卻的冷卻油。定子15的冷卻構(gòu)造見(jiàn)后述。
[0041]飛輪12在由第一殼體11、第二殼體16形成的收容空間內(nèi)被固定于發(fā)動(dòng)機(jī)6的輸出軸。另外，飛輪12經(jīng)由連接器13與轉(zhuǎn)子14連接，在第一殼體11、第二殼體16內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
[0042]連接器13為大致圓環(huán)狀的部件，由螺栓固定于飛輪12上。該連接器13的形成于內(nèi)徑部分的內(nèi)齒花鍵與轉(zhuǎn)子軸14A的發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的外徑部分上形成的外齒花鍵嚙合，互相形成花鍵結(jié)合。由此，飛輪12、連接器13及具有轉(zhuǎn)子軸14A的轉(zhuǎn)子14 一同旋轉(zhuǎn)，并由發(fā)動(dòng)機(jī)6驅(qū)動(dòng)。
[0043]轉(zhuǎn)子14在第一殼體11、第二殼體16內(nèi)被配置于定子15的內(nèi)周側(cè)的空間。在轉(zhuǎn)子14的中央，形成有用螺栓固定轉(zhuǎn)子軸14A的支承空間14B。在支承空間14B內(nèi)，放入了設(shè)于法蘭盤(pán)17的中央的圓筒狀的支承部17A。并且，通過(guò)在支承空間14B的內(nèi)周面與支承部17A的外周面之間配置軸承18、18，將轉(zhuǎn)子14以繞法蘭盤(pán)17的支承部17A旋轉(zhuǎn)自如的方式支承。
[0044]另一方面，轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)子軸14A的液壓栗7側(cè)的部分被插入法蘭盤(pán)17的支承部17A內(nèi)。在轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)子軸14A中，在插入支承部17A內(nèi)的部分的內(nèi)徑側(cè)形成有內(nèi)齒花鍵。該內(nèi)齒花鍵與設(shè)于液壓栗7的輸入軸上的外齒花鍵形成花鍵結(jié)合。由此，液壓栗7被發(fā)動(dòng)機(jī)6經(jīng)由轉(zhuǎn)子14驅(qū)動(dòng)。
[0045]定子15設(shè)于第一殼體11、第二殼體16內(nèi)的空間中，利用由發(fā)動(dòng)機(jī)6側(cè)貫通轉(zhuǎn)子芯40部分的多個(gè)螺栓26(圖3中僅圖示了一根)被螺栓固定于第二殼體16上。
[0046]第二殼體16為鑄鐵制部件，被設(shè)于發(fā)電電動(dòng)機(jī)10的液壓栗7側(cè)(圖4中的右側(cè))。第二殼體16與由螺栓固定的第一殼體11 一同形成收容飛輪12、連接器13、轉(zhuǎn)子14及定子15的收容空間，并且形成發(fā)電電動(dòng)機(jī)10的外輪廓。
[0047]在第二殼體16的肩部分，安裝有具有與收容空間連通的內(nèi)部空間的配電箱19。在配電箱19的內(nèi)部空間內(nèi)，配置有連接來(lái)自線圈52的引線的接線端子。這樣的接線端子與固定于配電箱19的電源線CAl(圖2)的連接器連接。也就是說(shuō)，由發(fā)電電動(dòng)機(jī)10發(fā)電得到的電能由配電箱19通過(guò)該電源線CAl輸送到電容器8。
[0048]法蘭盤(pán)17為在第二殼體16側(cè)封閉由第一殼體11、第二殼體16形成的收容空間的部件。因此，法蘭盤(pán)17被從液壓栗7側(cè)用螺栓固定于第二殼體16。在法蘭盤(pán)17的中央，與支承部17A同軸地設(shè)有插通口 17B，如前所述，插入該插通口 17B的液壓栗7的輸入軸與轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)子軸14A花鍵結(jié)合。
[0049][發(fā)電電動(dòng)機(jī)的冷卻構(gòu)造]
[0050]在圖4中，在第二殼體16上，朝向旋轉(zhuǎn)中心軸Z設(shè)有導(dǎo)入油等冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入路31。冷卻介質(zhì)導(dǎo)入路31的下端在第二殼體16與法蘭盤(pán)17的抵接面處向法蘭盤(pán)17側(cè)開(kāi)口。在法蘭盤(pán)17上設(shè)有鉛直的冷卻介質(zhì)連通路32，冷卻介質(zhì)連通路32的上端與冷卻介質(zhì)導(dǎo)入路31的下端連通，冷卻介質(zhì)連通路32的下端在形成于轉(zhuǎn)子軸14A的內(nèi)齒花鍵的端部開(kāi)口。另外，在法蘭盤(pán)17上，設(shè)有從冷卻介質(zhì)連通路32的中途開(kāi)始向水平方向分支并在支承部17A的上方開(kāi)口的冷卻介質(zhì)分支路33。在支承部17A上，沿周向設(shè)有多個(gè)進(jìn)行徑向上的連通的連通孔17C。
[0051]供給到第二殼體16的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入路31的冷卻介質(zhì)的一部分流通過(guò)法蘭盤(pán)17的冷卻介質(zhì)連通路32而流下。流下的冷卻介質(zhì)的另一部分通過(guò)法蘭盤(pán)17與轉(zhuǎn)子軸14A的間隙，流入支承部17A與轉(zhuǎn)子軸14A之間的空間。另外，從冷卻介質(zhì)連通路32流下的冷卻介質(zhì)的再一部分通過(guò)轉(zhuǎn)子軸14A與液壓栗7(圖2)的輸入軸的花鍵結(jié)合部分而流向轉(zhuǎn)子軸14A的內(nèi)部空間。
[0052]流入支承部17A與轉(zhuǎn)子軸14A之間的空間中的冷卻介質(zhì)在轉(zhuǎn)子14旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力的作用下向支承部17A的內(nèi)表面?zhèn)纫苿?dòng)，并通過(guò)支承部17A的連通孔17C向軸承18側(cè)供給，對(duì)該軸承18進(jìn)行冷卻及潤(rùn)滑。冷卻過(guò)軸承18的冷卻介質(zhì)在離心力的作用下進(jìn)一步向外側(cè)移動(dòng)，其大部分到達(dá)設(shè)于轉(zhuǎn)子14的外周的斷面為J字形狀的第一葉片34。到達(dá)第一葉片34的冷卻介質(zhì)在離心力的作用下從設(shè)于第一葉片34的吐出孔34A吐出，并向線圈52的線圈端部與第二殼體16之間的間隙處供給，對(duì)線圈52的朝向第二殼體16側(cè)的線圈端部進(jìn)行有效的冷卻。
[0053]與之相對(duì)，流入轉(zhuǎn)子軸14A的內(nèi)部空間的冷卻介質(zhì)在從轉(zhuǎn)子軸14A與發(fā)動(dòng)機(jī)6(圖2)的輸出軸的花鍵結(jié)合部分流出后，通過(guò)轉(zhuǎn)子軸14A與連接器13的花鍵結(jié)合部分向連接器13的外周側(cè)流出。流出的冷卻介質(zhì)在離心力的作用下向外側(cè)移動(dòng)，其大部分到達(dá)設(shè)于轉(zhuǎn)子14的外周的第二葉片35。到達(dá)第二葉片35的冷卻介質(zhì)在離心力的作用下從設(shè)于第二葉片35的吐出孔35A吐出，對(duì)線圈52的朝向第一殼體11側(cè)的線圈端部進(jìn)行有效的冷卻。
[0054]另一方面，被供給到冷卻介質(zhì)導(dǎo)入路31的冷卻介質(zhì)中，流到冷卻介質(zhì)分支路33側(cè)的冷卻介質(zhì)在支承部17A的上方流出。流出的冷卻介質(zhì)在擴(kuò)散到支承部17A的周?chē)?，在離心力的作用下向外側(cè)移動(dòng)，到達(dá)第一葉片34。到達(dá)第一葉片34的冷卻介質(zhì)與前述一樣，在離心力的作用下由吐出孔34A吐出并對(duì)線圈端部進(jìn)行冷卻。
[0055]冷卻過(guò)線圈端部的冷卻介質(zhì)在第一殼體11、第二殼體16內(nèi)滴下而積存于油積存部21，并由此處開(kāi)始經(jīng)由排出通路22、未圖示的過(guò)濾器及栗輸送到圖3所示的油冷卻器入口23。在油冷卻器處被冷卻的冷卻介質(zhì)由油冷卻器出口 24開(kāi)始通過(guò)配管25，再次被供給到冷卻介質(zhì)導(dǎo)入路31的上部。
[0056][定子及轉(zhuǎn)子的構(gòu)造]
[0057]圖5是示出了發(fā)電電動(dòng)機(jī)10的轉(zhuǎn)子14及定子15的主視圖。圖6是示出了轉(zhuǎn)子14及定子15的主要部分的放大圖。
[0058]在圖5中，轉(zhuǎn)子14具有圓環(huán)狀的轉(zhuǎn)子芯40。轉(zhuǎn)子芯40是層疊多個(gè)電磁鋼板而構(gòu)成。各個(gè)電磁鋼板都是相同的形狀，與轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)中心軸Z正交的面處的轉(zhuǎn)子芯40的截面形狀在任何部位都相同。在轉(zhuǎn)子芯40上，沿周向等間隔地設(shè)有朝向定子15側(cè)突出的多個(gè)轉(zhuǎn)子齒41。在本實(shí)施方式中，為了構(gòu)成二十四極的轉(zhuǎn)子14，在轉(zhuǎn)子芯40上設(shè)有共計(jì)二十四個(gè)轉(zhuǎn)子齒41。轉(zhuǎn)子齒41被設(shè)為關(guān)于沿著徑向的中心線呈線對(duì)稱(chēng)的形狀。
[0059]定子15具有圓環(huán)狀的定子芯50。定子芯50是層疊電磁鋼板而構(gòu)成。各個(gè)電磁鋼板都是相同的形狀，與轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)中心軸Z正交的面處的定子芯50的截面形狀在任何部位都相同。在定子芯50上，沿周向等間隔地設(shè)有朝向轉(zhuǎn)子14側(cè)突出的多個(gè)定子齒51。在各定子齒51上，纏繞有集中繞組式的線圈52。在本實(shí)施方式中，為了構(gòu)成三十六極的定子15，在定子芯50上設(shè)有共計(jì)三十六個(gè)定子齒51。鄰接的定子齒51之間的空間形成線槽53。定子齒51被設(shè)為關(guān)于沿著徑向的中心線呈線對(duì)稱(chēng)的形狀。
[0060]如圖6中放大顯示地，由轉(zhuǎn)子軛的外周面40A突出的轉(zhuǎn)子齒41具有凸?fàn)畹凝X本體部42和由齒本體部42的前端向周向兩側(cè)延伸的延出部43、43。在延出部43的前端側(cè)的周向端緣處形成有棱邊43A。通過(guò)該棱邊43A，使得轉(zhuǎn)子齒41及定子齒51之間的徑向力的變化變得平緩，因此能夠降低高次諧波，能夠進(jìn)一步減輕振動(dòng)和噪音。在轉(zhuǎn)子齒41的突出方向的中間，設(shè)有具有比定子齒51前端的周向?qū)挾萕SI小的周向最小寬度WR2的縮頸部44。所謂“突出方向的中間”，是指從相對(duì)于轉(zhuǎn)子軛的外周面40A立起的部分到沿周向延伸的延出部43的根部分之間的部分。
[0061]也就是說(shuō)，在轉(zhuǎn)子芯40上，以突出設(shè)置成越往前端越細(xì)的形狀且從中途開(kāi)始越朝向前端越沿周向擴(kuò)大的方式形成有轉(zhuǎn)子齒41。在齒本體部42中，在從越往前端越細(xì)的部分向擴(kuò)大部分轉(zhuǎn)變的位置處形成縮頸部44，在突出設(shè)置方向的前端側(cè)利用向周向兩側(cè)擴(kuò)大的部分形成延出部43。轉(zhuǎn)子齒41具有橫跨齒本體部42的前端及延出部43連續(xù)的圓弧面45。
[0062]也就是說(shuō)，定子齒51的前端及與該前端靠近并相對(duì)的轉(zhuǎn)子齒41的前端均形成為沿著周向的圓弧面45、55。并且，在轉(zhuǎn)子齒41的圓弧面45中，形成于周向兩端側(cè)的端緣為棱邊43A。在這些定子齒51前端的圓弧面55與轉(zhuǎn)子齒41前端的圓弧面45之間形成的間隙G在周向上是一定的。因此，能夠更加切實(shí)地使轉(zhuǎn)子齒41及定子齒51之間的徑向力的變化平緩，能夠降低高次諧波從而進(jìn)一步降低振動(dòng)和噪音。
[0063]在此，轉(zhuǎn)子齒41前端的周向?qū)挾萕Rl大于縮頸部44的周向最小寬度WR2的1.5倍。另夕卜，縮頸部44的周向最小寬度WR2小于定子齒51前端的寬度WSl的0.75倍。WRl最好在WSl的
1.25倍附近。轉(zhuǎn)子齒41的圓弧面45與從縮頸部44向延出部43的斜面46所成的角度Θ大致為45°。定子齒51前端的寬度WSl與線槽53(圖5)的開(kāi)口寬度WS2之比(WSl:WS2)為4:6。
[0064][特性與效果]
[0065]圖7中示出了發(fā)電電動(dòng)機(jī)10的靜扭矩特性。本實(shí)施方式的發(fā)電電動(dòng)機(jī)10的靜扭矩特性由實(shí)線表示，作為【背景技術(shù)】說(shuō)明的以往的發(fā)電電動(dòng)機(jī)的靜扭矩特性由虛線表示。所謂靜扭矩特性，是指在向定子15的一相的線圈52供給直流電流并在所產(chǎn)生的磁力中使轉(zhuǎn)子14旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)計(jì)測(cè)使轉(zhuǎn)子14旋轉(zhuǎn)所需的扭矩而得到的特性。圖7的橫軸為電角度(edeg(°))，縱軸為扭矩(Nm)。
[0066]在電角度180°的位置，定子齒51位于彼此鄰接設(shè)置的一對(duì)轉(zhuǎn)子齒41之間，轉(zhuǎn)子齒41與定子齒51處于非相對(duì)位置。在本實(shí)施方式的發(fā)電電動(dòng)機(jī)10中，若使轉(zhuǎn)子14由非相對(duì)位置前進(jìn)，則延出部43的棱邊43A比以往的情況更早地向定子齒51靠近，因此從緊隨其后的較早的時(shí)刻開(kāi)始產(chǎn)生扭矩，在230°附近已經(jīng)接近峰值，并持續(xù)到280°附近。
[0067]這樣的特性源于在轉(zhuǎn)子齒41上設(shè)有延出部43。因此，作為發(fā)電電動(dòng)機(jī)10，由于從靠近非相對(duì)位置的位置開(kāi)始產(chǎn)生規(guī)定大小的扭矩，因此在轉(zhuǎn)子齒41與定子齒51相對(duì)之前即使沒(méi)有電流流過(guò)也可以獲得足夠的扭矩，能夠降低轉(zhuǎn)子齒41與定子齒51之間產(chǎn)生的徑向力，能夠減輕振動(dòng)和噪音。
[0068]圖8中示出了根據(jù)電角度而變化的轉(zhuǎn)子齒41與定子齒51之間的徑向力。本實(shí)施方式的發(fā)電電動(dòng)機(jī)10的徑向力由實(shí)線表示，以往的發(fā)電電動(dòng)機(jī)的徑向力由虛線表示。徑向力是在向定子15的一相的線圈52供給直流電流時(shí)，根據(jù)通過(guò)轉(zhuǎn)子齒41與定子齒51的磁力線(交鏈磁通)所求得的值。圖8的橫軸為電角度(edeg(°))，縱軸為徑向力(N)。
[0069]在本實(shí)施方式中，由于在轉(zhuǎn)子齒41上以最優(yōu)的最小寬度WR2設(shè)有縮頸部44，因此會(huì)在該縮頸部44發(fā)生磁飽和，能夠抑制徑向力。其結(jié)果，如圖8所示，最大徑向力(徑向力的峰值部分)變得平坦，與難以發(fā)生磁飽和的以往情況相比能夠切實(shí)減小最大徑向力，能夠較好地減輕噪音。并且，由于在這樣的一相中，最大徑向力變小，因此在以三相實(shí)際驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)10的情況下，能夠顯著減小各相的峰值之間的徑向力的下降，能夠大幅度地抑制振動(dòng)。
[0070]另外，利用設(shè)于轉(zhuǎn)子齒41的延出部43，與未設(shè)有這樣的延出部43的情況相比，會(huì)從更早的階段開(kāi)始產(chǎn)生徑向力，因此能夠減小徑向力隨時(shí)間的變化從而抑制徑向力的高次諧波成分。并且，由于在延出部43的端緣處形成有棱邊43A，因此能夠使徑向力的變化變得平緩，這點(diǎn)也能夠降低高次諧波。因此，加上縮頸部44產(chǎn)生的效果，能夠切實(shí)地降低振動(dòng)和噪
■~>V.曰O
[0071]特別是，由于轉(zhuǎn)子齒41前端的周向?qū)挾萕R1、縮頸部44的周向最小寬度WR2、定子齒51前端的寬度WSl的關(guān)系被設(shè)定為最優(yōu)，因此該作用效果顯著。
[0072]注意，本發(fā)明并不限定于前述的實(shí)施方式，在能夠達(dá)成本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改良等也包含于本發(fā)明。
[0073]例如，雖然在所述實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子齒41的前端為單純的圓弧面45所形成，但是也可以如圖9所示的那樣，在轉(zhuǎn)子齒41的前端設(shè)置從圓弧面45凹進(jìn)規(guī)定深度的凹部47。由于通過(guò)設(shè)置這樣的凹部47，磁阻變大，因此能夠進(jìn)一步降低徑向力，能夠進(jìn)一步減輕振動(dòng)和噪
■~>V.曰O
[0074]雖然在所述實(shí)施方式中規(guī)定了轉(zhuǎn)子齒41及定子齒51的各寬度11?1、11?2、151、152彼此的關(guān)系，但是即使是在脫離這樣的規(guī)定而設(shè)定的情況下，在能夠達(dá)成本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)也包含于本發(fā)明。也就是說(shuō)，即使是在包含延出部43的轉(zhuǎn)子齒41的前端的寬度WRl比定子齒51的前端的寬度WSl小的情況下，只要作為轉(zhuǎn)子齒41具有本發(fā)明所涉及的帶有棱邊43A的延出部43及縮頸部44，就包含于本發(fā)明。
[0075]雖然在所述實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子齒41與定子齒51之間的間隙G在周向的整個(gè)區(qū)域內(nèi)是一定的，但是如現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中列舉的專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的那樣，也可以是隨著朝向周向兩側(cè)，間隙G的大小逐漸地變大。
[0076]雖然在所述實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子齒41的具有最小寬度WR2的縮頸部44對(duì)應(yīng)齒本體部42與延出部43的斜面46相交的位置設(shè)置，但是例如也可以設(shè)于比這樣的相交位置靠?jī)?nèi)側(cè)也就是旋轉(zhuǎn)中心軸Z側(cè)的位置。
[0077]工業(yè)實(shí)用性
[0078]本發(fā)明除了能夠用于混合動(dòng)力型的建筑機(jī)械以外，還能夠用于混合動(dòng)力型的汽車(chē)、電動(dòng)式的汽車(chē)、還有電動(dòng)式的建筑機(jī)械。
[0079]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0080]10…作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的發(fā)電電動(dòng)機(jī)
[0081]14…轉(zhuǎn)子
[0082]15...定子
[0083]41…轉(zhuǎn)子齒
[0084]42…齒本體部
[0085]43…延出部
[0086]43A…棱邊
[0087]44…縮頸部
[0088]45…圓弧面
[0089]51…定子齒
[0090]52…線圈
[0091]G…間隙
[0092]Z…旋轉(zhuǎn)中心軸
[0093]WR2...最小寬度
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有環(huán)狀的定子和旋轉(zhuǎn)自如地配置于所述定子的內(nèi)周側(cè)的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 在所述定子上，沿周向等間隔地設(shè)有向所述轉(zhuǎn)子側(cè)突出且纏繞有線圈的多個(gè)定子齒， 在所述轉(zhuǎn)子上，沿周向等間隔地設(shè)有向所述定子側(cè)突出的多個(gè)轉(zhuǎn)子齒， 所述轉(zhuǎn)子齒具有凸?fàn)畹凝X本體部和從所述齒本體部的前端向周向兩側(cè)延伸的延出部，在所述轉(zhuǎn)子齒的突出方向的中間，設(shè)有具有比所述定子齒前端的周向?qū)挾刃〉闹芟蜃钚挾鹊目s頸部。2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 在所述延出部的前端側(cè)的周向端緣處形成有棱邊。3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子齒前端的周向?qū)挾却笥谒隹s頸部的周向最小寬度的1.5倍。4.如權(quán)利要求1到權(quán)利要求3中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述縮頸部的周向最小寬度小于所述定子齒前端的寬度的0.75倍。5.如權(quán)利要求1到權(quán)利要求4中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子齒具有橫跨所述齒本體部的前端及所述延出部連續(xù)的圓弧面， 在所述圓弧面與所述定子齒前端的圓弧面之間形成的間隙在周向上是一定的。6.—種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有環(huán)狀的定子和旋轉(zhuǎn)自如地配置于所述定子的內(nèi)周側(cè)的轉(zhuǎn)子，其特征在于， 在所述定子上，沿周向等間隔地設(shè)有向所述轉(zhuǎn)子側(cè)突出且纏繞有線圈的多個(gè)定子齒， 在所述轉(zhuǎn)子上，沿周向等間隔地設(shè)有向所述定子側(cè)突出的多個(gè)轉(zhuǎn)子齒， 所述轉(zhuǎn)子齒具有凸?fàn)畹凝X本體部、從所述齒本體部的前端向周向兩側(cè)延伸的延出部和橫跨所述齒本體部的前端及所述延出部連續(xù)的圓弧面， 在所述圓弧面與所述定子齒前端的圓弧面之間形成的間隙在周向上是一定的， 在所述延出部的前端側(cè)的周向端緣處形成有棱邊， 在所述轉(zhuǎn)子齒的突出方向的中間，設(shè)有具有周向最小寬度的縮頸部， 所述轉(zhuǎn)子齒前端的周向?qū)挾却笥谒隹s頸部的周向最小寬度的1.5倍， 所述縮頸部的周向最小寬度小于所述定子齒前端的寬度的0.75倍。
【文檔編號(hào)】H02K19/10GK105917558SQ201580004438
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2015年2月17日
【發(fā)明人】渡邊夏樹(shù), 千葉貞郎, 千葉貞一郎, 杉本幸彥
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社小松制作所