特許 7246538 同期リラクタンス電気機械及び同期リラクタンス電気機械のロータの動的なバランスを取るための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-16

(45)【発行日】2023-03-27

(54)【発明の名称】同期リラクタンス電気機械及び同期リラクタンス電気機械のロータの動的なバランスを取るための方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 19/10 20060101AFI20230317BHJP

   H02K 1/276 20220101ALI20230317BHJP

【ＦＩ】

H02K19/10 A

H02K1/276

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022029499

(22)【出願日】2022-02-28

(62)【分割の表示】P 2017554510の分割

【原出願日】2016-04-12

(65)【公開番号】P2022062729

(43)【公開日】2022-04-20

【審査請求日】2022-03-30

(31)【優先権主張番号】1553631

(32)【優先日】2015-04-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】591007826

【氏名又は名称】イエフペ エネルジ ヌヴェル

【氏名又は名称原語表記】ＩＦＰ ＥＮＥＲＧＩＥＳ ＮＯＵＶＥＬＬＥＳ

(73)【特許権者】

【識別番号】517357424

【氏名又は名称】マヴェル ソシエタ ア レスポンサビリタ リミタータ

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＶＥＬ Ｓ．Ｒ．Ｌ．

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】ボワソン、 ジュリアン

(72)【発明者】

【氏名】ディブ、 ヴィサム

(72)【発明者】

【氏名】ビリーノ、 リナート

(72)【発明者】

【氏名】ベットーニ、 ダヴィデ

【審査官】柏崎 翔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１３９０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２６７９７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２０４５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０４１５０７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １９／１０

Ｈ０２Ｋ １／２７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータと、積み重ねた板（１４）を有するロータ本体（２０）であってロータシャフト（１２）上に配置されるロータ本体（２０）から形成されるロータ（１０）とを備える同期リラクタンス電気機械において、
前記積み重ねた板（１４）は、前記ロータシャフト（１２）が貫通する中心の孔（１８）を備え、
前記ロータは、前記ロータの動的なバランスを取るために少なくとも１つのバランス錘（４８）を受け入れるための少なくとも１つのキャビティ（３８）を備えるとともに、複数の磁気発生部（１６）を収容する複数の凹部（２２）と、複数のフラックスバリア（４６）を形成する複数の凹部（３０）とを有し、
前記キャビティ（３８）は、前記ロータシャフト（１２）から最も遠い前記磁気発生部を収容する前記凹部（２２）と、前記ロータ本体（２０）の外周との間に位置しており、
複数の前記磁気発生部を収容する複数の前記凹部であるハウジング（２２）は、前記孔（１８）の中心（Ｏ）から測定して互いに異なる距離をおいて径方向に重なって配置されており、複数の前記ハウジング（２２）は矩形であり、直交しかつ前記中心（Ｏ）を通る軸線Ｘ－Ｘ’及びＹ－Ｙ’に沿って分布しており、
複数の前記ハウジング（２２）は、前記軸線Ｘ－Ｘ’上と前記軸線Ｙ－Ｙ’上とにそれぞれ配置されており、
各半軸線（ＯＸ，ＯＸ’，ＯＹ，ＯＹ’）は、前記磁気発生部（１６）を収容する矩形の３つの凹部（２２）を有し、その長い面は前記半軸線（ＯＸ，ＯＸ’，ＯＹ，ＯＹ’）に垂直であり、これらの面の寸法は中心（Ｏ）から前記ロータ本体（２０）の外周に向かって減少し、
磁気フラックスバリア（４６）を形成する凹部（３０）は、磁気発生部（１６）を収容するこれらの矩形の凹部（２２）を始点として板（１４）の縁部の近くに達し、一定の高さ（ｈ）とされ、径方向に対し傾斜しており、
磁気発生部（１６）を収容する矩形の凹部（２２）によって平らな底面が形成された平坦な底部と、磁気フラックスバリア（４６）を形成する凹部（３０）により形成されたこのＶ字の傾斜したアームとを有するＶ形の幾何学的図形を形成することで、凹部（３０）は、磁気発生部（１６）を収容する矩形の前記凹部（２２）に対して対称的に配置され、
互いにある距離離れて重ねられて、孔からロータ本体（２０）本体の外周に向かって高さ方向及び幅方向の寸法が減少する３つのＶ字形が、各半軸線上に作られ、
前記キャビティ（３８）は、ロータシャフト（１２）から最も遠い磁気発生部（１６）を収容する矩形の凹部（２２）と、ロータ本体（２０）の外周との間で、ロータ本体（２０）の外周の近くに位置することを特徴とする、同期リラクタンス電気機械。

【請求項2】

前記キャビティ（３８）は、前記ロータの長手方向軸に沿って該長手方向軸にほぼ平行に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の同期リラクタンス電気機械。

【請求項3】

前記キャビティ（３８）は、前記板に作られた打ち抜き穴（４０）によって形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の同期リラクタンス電気機械。

【請求項4】

前記キャビティ（３８）が閉断面を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の同期リラクタンス電気機械。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の同期リラクタンス電気機械のロータの動的なバランスを取るための方法であって、
複数の前記ハウジング（２２）は、前記軸線Ｘ－Ｘ’上と前記軸線Ｙ－Ｙ’上とにそれぞれ配置されており、
前記ロータのアンバランスが決定され、
決定された前記アンバランスを相殺するのに必要なバランス錘の量が決定され、
少なくとも１つのバランス錘が前記少なくとも１つのキャビティに導入されることを特徴とする方法。

【請求項6】

前記バランス錘は、前記キャビティ内に強制的に差し込まれて固定されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、同期リラクタンス電気機械及びこの同期リラクタンス電気機械のロータの動的なバランスを取るための方法に関する。
より詳細には、可変リラクタンス同期電気機械に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、電気機械は、一方が他方内で同軸をなして配置される、固定子（ステータ）と回転子（ロータ）とで構成されている。
このような機械では、ロータは、製造公差、機械的設計、材料の分布などによって生じるアンバランスを示す。
このロータが高速で回転すると、このアンバランスは、機械を誤動作させ、ロータや機械に損傷を与えることさえある振動を発生させる。
さらに、この振動は、この機械を使用することの快適性を損ない得るノイズ源である。
したがって、これらの振動現象を避けるために、ロータのアンバランスを大幅に低減すること又は排除することは絶対不可欠である。
そのために、機械ごとに定められた仕様（騒音レベル、振動周波数など）に従ってロータが動的にバランス調整される。
特にフランス国特許文献１３４１２０４号公報によれば、材料を除去することによって前記ロータのバランスを取ることが知られている。より具体的には、ロータのアンバランスを対処するために、このロータの本体から材料を穿孔する又は粉砕するための機械加工がなされる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

このように材料の除去でバランスを取ることは、些細ではない欠点を有する。
具体的には、どれだけの量の材料が除去されるかに依存して、ロータの機械的特性が著しく損なわれるおそれがある。
さらに、機械加工によって発生した金属粒子は、機械の動作を損なうおそれがある。これらの粒子は、ロータ及び／又はステータの磁性を有する部分に引き付けられ、それにより動作中に乱れを生じさせ、又は、２つの部分が互いに押し合うことさえも引き起こす。

【0004】

このロータの本体への材料の添加は、ロータのバランスを取るための解決策としても知られている。
アンバランスを補償するために使用される材料は、ロータへの塗布時に展性を有し、塗布後に硬化してロータにしっかりと接着するペーストであってもよい。

【0005】

しかしながら、バランシングペーストを加えることによりバランスを取ることは、ペーストがロータに塗布された後にペーストが乾燥するのに時間がかかり、かつ、この時間は空気の温度、相対湿度などの外部パラメータに依存するため、困難である。
したがって、ロータは、高可変長の保存場所に置かなければならない。
これにより、複雑な物流を必要とし、生産コストを増加させる。

【0006】

使用される材料は、また、クリップ、ねじなどのようにバランスを取ることのためにロータに付加された較正された金属の錘であってもよい。
一例として、フランス国特許２４２１４９８号公報に最もよく記載されているように、これらの金属製の錘は、ロータから出ている軸方向のピンを締める又は繋ぐことによって固定された穿孔シートである。

【0007】

しかしながら、材料の添加を含むこれらの可変タイプのバランス取りでは、機械の経年変化に従うロータの加速時又は減速時にペースト又は較正された錘がロータから離脱し、その結果、このロータをアンバランスにさせることがある。したがって、このバランスの喪失は、機械の動作及び使用者の快適さに有害な振動を引き起こす。
さらに、取り外されたペースト又は較正された錘は、ロータの回転を妨げ、深刻な機械誤動作を引き起こし得る。

【0008】

可変リラクタンス電気機械の場合において、これらの欠点はとても重要である。
このような機械は、このロータによって運ばれるフラックスバリアの近くに収容された永久磁石を保持するロータを備える。
したがって、この構成はロータが作られている材料が少量であれば困難となる材料の除去によってバランスを取り、なぜなら、バランス取りを達成するために実行される必要があるこの除去は、定義上、空間であるフラックスバリアにおいて行われる必要があるからである。
さらに、材料の添加は、特にこの添加が１つ又は複数のフラックスバリアで行われる場合に生じる、前記磁石の磁束の伝搬を乱す危険性を持つ。

【0009】

本発明は、この材料の添加により前記電気機械の正確な動作を乱すことなく、材料の添加を用いながらロータのバランスを取ることによって、前述の欠点を克服しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目標を到達するために、本発明は、ステータと、積み重ねた板を有しつつロータシャフト上に配置されるロータ本体から形成されるロータとを備える電気機械において、前記ロータは、前記ロータの動的なバランスを取るために少なくとも１つのバランス錘を受け入れるための少なくとも１つのキャビティを備えることを特徴とする電気機械に関する。

【0011】

前記キャビティは、前記ロータの長手方向の軸に沿っており、それにほぼ平行に配置されてもよい。

【0012】

前記キャビティは、前記板に作られた打ち抜き穴によって形成されてもよい。

【0013】

前記ロータは、複数の磁気発生部を収容する複数の凹部及び複数のフラックスバリアを形成する複数の凹部を有してもよく、前記キャビティは前記本体の外周の近くに形成されてもよい。

【0014】

前記キャビティは、前記ロータシャフトから最も遠い磁気発生部を収容する前記凹部と、前記ロータの本体の前記外周との間に位置してもよい。

【0015】

前記キャビティは、閉断面を有してもよい。

【0016】

また、本発明は、電気機械における、積み重ねた板により形成され、ロータシャフト上に配置されるロータ本体を備えるロータの動的なバランスを取るための方法であって、
－前記ロータのアンバランスが決定され、
－決定されたアンバランスを相殺するのに必要なバランス錘の量が決定され、
－少なくとも１つのバランス錘が前記ロータの前記本体に配置された少なくとも１つの収容キャビティに導入される、
ことを特徴とする方法に関する。

【0017】

前記バランス錘は、前記キャビティ内に強制的に差し込まれて固定されてもよい。

【0018】

本発明の他の特徴及び利点は、例示的かつ非限定的な例によってのみ与えられ、添付される、以下の説明を読むことにより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図２の１－１切断線で切断した軸方向の断面における、本発明のロータの概略図である。

【図2】図１の２－２切断線で切断した径方向の断面における、本発明のロータの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１及び図２に示される実施形態によれば、回転電気機械は、ステータ（不図示）と、ロータ１０とを備える。

【0021】

図１に示されるように、このロータは、それ自体公知の態様において好ましくは磁性を有するシャフト１２を備え、その上に、複数の磁気発生部１６を有する、同じ平面状で強磁性である板１４の積み重ねが配置される。

【0022】

図２を参照すると、円形の板１４は、ロータシャフト１２が貫通する中心孔１８と、軸方向に沿って板の一端から他端まで貫通する複数の凹部とを備える。
既知のように、板は、ボンディング、プレスなどのような公知の手段を用いて前記孔と前記凹部とを整列させることにより、互いに組み立てられる。
このように組み立てられた板は、中心孔１８を介してシャフト１２を保持するロータ１０の本体２０を形成する。

【0023】

この構成は、特により詳細に後述する可変リラクタンス電気機械に適用される。
この構成では、前記本体は、複数の磁気発生部を収容する軸方向に沿う複数の凹部からなる第１のセットと、複数の磁気フラックスバリアを形成することを可能とする軸方向に沿う複数の凹部からなる他のセットとを有する。
この例において、複数の凹部２２の第１のセットは四角形、この例では矩形の形状である。これらの凹部２２は、磁気発生部、この例では、本体の長さに実質的に等しい長さを有するほぼ矩形の棒状の永久磁石２４を収容する。
これらの凹部は、以下の説明では「ハウジング」と称する。

【0024】

これらのハウジング２２は、孔１８の中心Ｏから測定して互いに異なる距離をおいて径方向に重なって配置されている。図２に最もよく見られるように、これらの矩形のハウジング２２は、実質的に直交しかつ中心Ｏを通る軸線Ｘ－Ｘ’及びＹ－Ｙ’に沿って分布している。

【0025】

図２の例では、各半軸線（ＯＸ、ＯＸ’；ＯＹ、ＯＹ’）は、３つの軸方向ハウジング２２を有し、そのうちの最も長い面は前記半軸線に垂直であり、これらの面の寸法は中心Ｏから積み重ねた板の外周に向かって減少する。同様に、これらのハウジングの高さは、中心Ｏからこの外周に向かって低くなる。
孔１８に最も近いハウジング２２は、この孔に材料２６のブリッジを残すことができ、材料のブリッジ２８が各ハウジングの間に残る。
孔１８から最も離れたハウジング２２は、本体の外周縁から幾分離れて配置されている。

【0026】

複数の凹部の他のセットは、これらのハウジングを始点として板の縁部近くに達し、実質的に一定の高さｈとされ径方向に対し傾斜する穿孔３０からなる。
これらの穿孔は、ハウジング２２の側縁３２を始点として、ハウジング２２に平行な直線に対し角度αで上昇してこの近傍に達する。

【0027】

図２に示されるように、傾斜した穿孔は、ハウジングに対して対称的に配置される。より具体的には、３つの傾斜した穿孔のセットは半軸線の一方側に位置され、３つの傾斜した穿孔の別のセットはこの同じ半軸線の他方側に配置される。

【0028】

このようにして、ハウジング２２によって平らな底面が形成された平坦な底部と、穿孔３０により形成されるこのＶ字の傾斜したアームとを有する、実質的にＶ形の幾何学的図形がそれぞれに形成される。以上のとおりであるから、ある距離離れて重ねられて、孔から本体の外周に向かって高さ方向及び幅方向の寸法が減少する３つのＶ字形が、各半軸線上に作られる。
したがって、材料２６、２８のブリッジとは別に、傾斜したＶ字形の各穿孔の間に中実部３４が残り、あるセットの３つのＶ字形のうち孔に最も近い穿孔と、隣接する他のセットのＶ字形のうち孔に最も近い穿孔との間に中実部３６が残る。

【0029】

さらに、この本体は、本体の孔から最も遠いＶ字形とロータの本体の外周との間に位置し、ロータバランス錘を受け入れるための少なくとも１つのキャビティ３８を有する。
図の例では、各半軸線上にはキャビティが配置されている。
このキャビティは、本体の一方の側面から他方の側面まで、シャフト１２に実質的に平行に延びていることが好ましい。
このキャビティは、各板に対してなされる打ち抜き工程４０から及び板を互いに組立てた結果により形成することから生じる。

【0030】

さらに、壁４１を残してキャビティ３８の近傍から開始し前記本体の外周縁の近傍に達し、半軸線に対して互いに対称をなして角度αで傾いている２つの穿孔３０’がある。その結果、キャビティは２つの穿孔３０の間に位置している。
以上のとおりであるから、このことは、キャビティとハウジングとの間に材料４２のブリッジを形成し、穿孔３０と穿孔３０’との間に中実部４４を形成する。
それにより、穿孔によって形成されたフラックスバリア４６が形成される。したがって、磁石から発生する磁束は、材料のブリッジ及び中実部のみを通過することができる。

【0031】

キャビティは、前記図の場合、閉断面、この場合は円形断面を有するが、多角形断面のような任意の他の断面を想定してもよい。
したがって、このキャビティは、このキャビティ内に固定された少なくとも１つのバランス錘４８を受けるように設計される。
この錘は、キャビティの断面と同様の断面を有してもよいが、その中に固定されることができるように、より大きなサイズを有してもよい。

【0032】

一例として円形断面のキャビティの場合、バランス錘は、キャビティの直径よりも大きい直径のボール５０であってもよく、このボールは摩擦によってキャビティ内に保持される。

【0033】

他の例では、バランス錘は、円形断面のキャビティ内に強制的に導入される多角形断面の棒のような、キャビティの断面とは異なるがキャビティの断面と相補的な断面を有していてもよい。

【0034】

ロータ１０のバランスを取るためには、まずバランスを取る必要のあるアンバランス部分を明確にし、特定することが必要である。
この操作は、この分野の通常の知識を有する者に広く知られている適切な機械で行われる。
これは、バランスを取るためロータに追加されるバランス錘の量と位置とを、一般的に計算し及びアンバランス補正法則に従って決定することを可能にする。
したがって、本発明による方法は、１つ又は複数のバランス錘を、このボールの形態の場合１つ又は複数のキャビティ３８に付加することからなる。
これにより、このロータは、材料を除去することによって、又は、ブリッジ及び／又は中実部にバランスを取る材料を除去又は付加することにより磁束の伝達を乱すことによって、ロータを弱めることなくバランスを取ることができる。

【図1】

【図2】