特表 2024-533641 同期機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-12

(54)【発明の名称】同期機

(51)【国際特許分類】

   H02K 19/02 20060101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

H02K19/02

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024518201

(86)(22)【出願日】2022-08-24

(85)【翻訳文提出日】2024-05-13

(86)【国際出願番号】 EP2022073572

(87)【国際公開番号】W WO2023046398

(87)【国際公開日】2023-03-30

(31)【優先権主張番号】102021210674.9

(32)【優先日】2021-09-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】506292974

【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｐｒａｇｓｔｒａｓｓｅ ２６－４６， Ｄ－７０３７６ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ローレンツ レオナード

(72)【発明者】

【氏名】アルビエリ グスタヴォ エスティーフス

(72)【発明者】

【氏名】シュミュリング クリストフ

【テーマコード（参考）】

5H619

【Ｆターム（参考）】

5H619BB01

5H619BB13

5H619PP10

5H619PP22

(57)【要約】

本発明は、ハウジング（３）と固定子（４）とを有する固定子グループ（２）と、シャフト（６）と回転子（７）とを有する回転子グループ（５）とを備えた同期機（１）に関する。回転子グループ（５）は、回転軸心（ＲＡ）を中心として回転できるように固定子（４）に取り付けられる。また、同期機（１）は、ハウジング（３）用の端部シールド（８）と、シャフト（６）用の軸受（１０）とを有する。同期機（１）は、さらに、磁心（１３）を有するエネルギー伝送器（１２）を備えている。本発明によれば、磁心（１３）は、端部シールド（８）と軸受（１０）との径方向の間に配置され、端部シールド（８）の一部になる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘導励磁の同期機（１）であって、
前記同期機（１）は、ハウジング（３）をと、前記ハウジング（３）内に配置された固定子（４）とを備えた固定子グループ（２）を有し、
前記同期機は、シャフト（６）と、前記シャフト（６）に回転不可に連結された回転子（７）とを備えた回転子グループ（５）を有し、
前記回転子グループ（５）は、前記固定子グループ（２）の固定子（４）内に回転軸心（ＲＡ）を中心として回転可能に配置され、
前記同期機（１）は、軸受シールド（８）と、前記軸受シールド（８）に固定された軸受（１０）とを有し、
前記軸受シールド（８）は前記固定子グループ（２）のハウジング（３）を軸方向に閉鎖し、前記軸受（１０）は前記回転子グループ（５）のシャフト（６）を回転可能に支持し、
前記同期機（１）は、中空円筒形の磁心（１３）を備えたエネルギー伝送器（１２）を有し、
特徴は、
前記磁心（１３）が、前記軸受シールド（８）と前記軸受（１０）との径方向の間に配置され、前記軸受シールド（８）の一部を形成する
ことである同期機。

【請求項2】

請求項１に記載の同期機において、
前記磁心（１３）がフェライト系材料で形成されていることを特徴とする同期機。

【請求項3】

請求項１または２に記載の同期機において、
前記エネルギー伝送器（１２）が補強要素（１５）を備え、前記補強要素（１５）が前記磁心（１３）の外側に位置し、前記磁心（１３）を少なくとも部分的に囲んで補強することを特徴とする同期機。

【請求項4】

請求項３に記載の同期機において、
前記補強要素（１５）が鋼で形成されていることを特徴とする同期機。

【請求項5】

請求項３または４に記載の同期機において、
前記補強要素（１５）が、少なくとも１つの中空円筒形部分を有し、且つ
少なくとも１つの中空円筒形部分が前記磁心（１３）に対向して配置され、前記軸受（１０）または軸受シールド（８）に面していることを特徴とする同期機。

【請求項6】

請求項３から５のいずれか１項に記載の同期機において、
前記補強要素（１５）がＣ字形に構成され、前記磁心（１３）上に配置され。
前記補強要素（１５）が、前記回転軸心（ＲＡ）を囲むとともに互いに同心の２つの側面と、前記回転軸心（ＲＡ）に対して交差するように配置された軸方向面とで、磁心（１３）を囲むことを特徴とする同期機。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の同期機において、
前記軸受（１０）が、前記シャフト（６）に回転不可に配置された内輪と、外輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された少なくとも２つの転動体とを有することを特徴とする同期機。

【請求項8】

請求項７に記載の同期機において、
前記軸受（１０）の外輪が、前記磁心（１３）と直接に接触するか、または前記磁心（１３）の外側に配置されるとともに前記磁心（１３）を少なくとも部分的に囲み且つ補強する補強要素（１５）と接触することを特徴とする同期機。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の同期機において、
前記エネルギー伝送器（１２）が、前記回転軸心（ＲＡ）を囲む２次コイルと、前記２次コイルを支持するディスク（１４）とを有し、
前記ディスク（１４）が、前記回転軸心（ＲＡ）に対して交差するように配置され且つ前記回転子グループ（５）のシャフト（６）に回転不可に接続され。
前記２次コイルが、前記磁心（１３）に少なくとも部分的に囲まれる１次コイルに誘導的に相互作用可能に配置されることを特徴とする同期機。

【請求項10】

請求項７及び９の少なくともいずれか１項に記載の同期機において、
前記磁心（１３）が軸受（１０）の片側で軸受から軸方向へ突出し、且つ
ディスク（１４）が、前記磁心（１３）が前記軸受（１０）を越えて軸方向へ突出する領域において前記磁心（１３）内に径方向へ突出することを特徴とする同期機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前提部に記載の誘導励磁同期機に関する。

【背景技術】

【0002】

誘導励磁同期機は、通常、固定子と、固定子内に回転可能に配置される回転子とを有する。エネルギーは、回転している回転子の巻線へエネルギー伝送器によって伝達される。エネルギー伝送器は、固定子側の１次コイルと回転子側の２次コイルとを有し、これらのコイルは互いに電磁気的に相互作用する。また、固定子側インバータと回転子側整流器が設けられる。エネルギー伝送器は、同期機のハウジングの外部に配置され、不都合なことに設置スペースの追加を必要とする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

したがって、本発明の目的は、一般的なタイプの同期機について、上述の欠点を解消する実施態様であって改良された実施態様または少なくともその代わりになる実施態様を提示することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明によれば、この目的は、独立の請求項１の主題によって達成される。有利な実施態様は、従属請求項の主題である。

【0005】

誘導励磁同期機は、ハウジングと、ハウジング内に配置された固定子とを備えた固定子グループを有する。また、同期機は、シャフトと、シャフトに回転不可に連結された回転子とを備えた回転子グループを有する。回転子グループは、固定子グループの固定子内に回転軸心を中心として回転可能に配置される。さらに、同期機は、軸受シールドと、軸受シールドに固定された軸受とを有し、軸受シールドは、固定子グループのハウジングを軸方向に閉鎖し、軸受は回転子グループのシャフトを回転可能に支持する。さらに、同期機は、中空円筒形の磁心を備えたエネルギー伝送器を有する。本発明によれば、磁心は、軸受シールドと軸受との径方向の間に配置され、軸受シールドの一部を形成する。

【0006】

本発明に関し、「軸方向」及び「径方向」という用語は、常に回転軸心に関するものである。

【0007】

磁心は、軸受シールドと軸受との間に配置され、軸受シールド及び／または軸受に対して、実質的に接続される態様で、及び／または非確動的に接続される態様で、及び／または確動的に接続される態様で、固定することができる。磁心は、同期機内で生じる機械的な負荷を支えることができる。軸受シールドと軸受との間に磁心を配置することにより、エネルギー伝送器に必要な取り付けスペースを小さくすることができ、同期機を軸方向へ、より小さく構成できる。また、同期機のコストを低減することができる。

【0008】

同期機のエネルギー伝送器は、磁心に加えて、さらに他の構成要素を有してもよい。したがって、エネルギー伝送器は、１次コイル、２次コイル、整流器及びインバータを有するようにしてもよい。エネルギー伝送器の個々の構成要素は、１次側または固定子側つまり固定要素と、２次側または回転子側つまり回転要素とに分けられる。磁心、１次コイル及びインバータは、１次側または固定子側つまり固定要素である。２次コイル及び整流器は、２次側または回転子側つまり回転要素である。１次コイルと２次コイルは互いに電磁気的に相互作用することができる。磁心は、１次コイルの少なくとも一部を含むか、または囲むようにすることができ、そうすると、１次コイルと２次コイルとの間の電磁気的な相互作用を増幅することができる。磁心は、フェライト系材料から形成すると効果的である。

【0009】

同期機のさらなる発展例として、エネルギー伝送器が補強要素を有するようにすることができる。補強要素は、磁心の外側に位置し、磁心を少なくとも部分的に含むか、または囲むことができる。補強要素は、磁心に対して、実質的に連結される態様で、及び／または確動的に連結される態様で、及び／または非確動的に連結される態様で、強固に連結することができる。補強要素は、磁心を機械的な負荷から保護することができるので、磁心の寿命を延ばすことができる。補強要素は、例えば鋼で形成することができる。

【0010】

有利には、補強要素は、少なくとも１つの中空円筒形部分を有するようにすることができる。補強要素の少なくとも１つの中空円筒形部分は、磁心に接して位置し、軸受または軸受シールドに面するように配置できる。さらに、補強要素をＣ字形に構成し、磁心に配置することができる。そして、補強要素は、磁心を、回転軸心を囲むとともに互いに同軸の２つの側面と、回転軸心に対して交差するように配置された磁心の軸方向面とで、磁心を包み込むようにすることができる。このようにして磁心を特に効果的に補強し、機械的な負荷から保護することができる。

【0011】

軸受は、シャフトに回転不可に配置された内輪と、外輪と、外輪と内輪との間に配置された少なくとも２つの転動体とを有してもよい。軸受の外輪は、磁心または前記補強要素と直接に接触するようにすることができる。軸受は、磁心または補強要素を外輪に対して、実質的に連結する態様で、及び／または確動的に連結する態様で、及び／または非確動的に連結する態様で、強固に連結することができる。

【0012】

同期機のさらなる発展例として、エネルギー伝送器は、回転軸心を囲む２次コイルと、２次コイルを支持するディスクとを有するようにすることができる。ディスクは、回転軸心に対して交差するように配置でき、且つ回転子グループのシャフトに回転不可に連結できる。２次コイルは、磁心に少なくとも部分的に囲まれる１次コイルに誘導的に相互作用可能に配置することができる。２次コイルは、特にディスクに平らに配置されたコイルにすることができる。２次コイルは、特に、磁心に配置された１次コイルに対して軸方向に隣接して配置することができる。

【0013】

さらに、磁心が軸受の片側で軸受から突出するようにすることができる。ディスクは、磁心が軸受から軸方向へ突出する領域において磁心内に径方向へ突出するようにすることができる。こうすると、ディスクに配置された２次コイルを、磁心に少なくとも部分的に囲まれた１次コイルに、特に軸方向に隣接させて配置できる。

【0014】

本発明のさらに他の重要な特徴及び効果は、従属請求項、図面、及び図面に関する説明から得られる。

【0015】

上述され且つ以下で説明される特徴は、記載されたそれぞれの組合せにおいてのみ使用できるのではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組合せにおいて、またはそれら自体において使用できることを理解されたい。

【0016】

本発明の好ましい例示的な実施形態を図面に示し、以下においてより詳細に説明するが、同一の参照符号は、同一もしくは類似の構成要素、または機能的に同一の構成要素に関するものである。

【0017】

各図は概略図である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明に係る同期機の断面図である。

【図2】図２は、本発明に係る同期機の平面図である。

【図3】図３は、本発明に係る同期機の軸受シールドの領域の断面図である。

【図4】図４は、本発明に係る同期機の軸受シールドの領域の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、本発明に係る誘導励磁同期機（induktiv elektrisch erregten Synchronmaschine）１の断面図である。この同期機１は、ハウジング３と固定子４とを備えた固定子グループ２を有し、固定子４はハウジング３内で回転不可に支持されている。さらに、同期機１は、シャフト６と回転子７とを備えた回転子グループ５を有し、回転子７はシャフト６に回転不可に連結されている。回転子グループ４は、固定子グループ２内の回転軸心ＲＡを中心として回転可能に配置されている。回転子７は、固定子４に対して径方向に隣接するとともに固定子４から間隔をあけて配置され、回転子７と固定子４が互いに電磁気的に相互作用可能になっている。

【0020】

同期機１は、さらに、同期機１の軸方向端部で回転軸心ＲＡに対して交差し、固定子グループ２のハウジング３を閉鎖する軸受シールド８と第２の軸受シールド９を有する。また、同期機１は、同期機１の軸方向端部において回転子グループ５のシャフト６を回転可能に支持する軸受１０及び第２の軸受１１を有する。第２の軸受１１は、第２の軸受シールド９に固定されている。軸受１０を軸受シールド８に固定することについては、以下で詳しく説明する。

【0021】

さらに、同期機１は、エネルギー伝送器１２を有する。エネルギー伝送器１２は、１次側に１次コイル（ここでは図示せず）と磁心１３とを有する。エネルギー伝送器１２がさらに他の１次側構成要素を有してもよいことを理解されたい。磁心１３は中空円筒形であり、１次コイルの少なくとも一部を包み、または囲む。磁心１３は、フェライト系材料で形成できる。磁心１３は、軸受１０と軸受シールド８との径方向の間に配置され、これらに強固に接続されている。したがって、磁心１３は、軸受シールド８の一部を形成する（軸受シールド８の一部になる）か、または軸受シールド８に一体化されるものである。

【0022】

有利なことに、エネルギー伝送器１２は、同期機１内に省スペースで配置される。したがって、同期機１を軸方向によりコンパクトに構成することができ、同期機１のコストを低減することができる。

【0023】

図２は、本発明に係る同期機１の平面図である。この図では、磁心１３が軸受１０と軸受シールド８との間に配置され、これらに直接接触していることが特によく示されている。磁心１３は、軸受１０と軸受シールド８とに対して、実質的に接続される態様で、及び／または確動的（ポジティブ）に接続される態様で、及び／または非確動的（非ポジティブ）に接続される態様で、強固に接続することができる。

【0024】

図３は、本発明に係る同期機１の軸受シールド８の領域の断面図である。図３によれば、エネルギー伝送器１２は、２次側ディスク１４と、ディスク１４に配置される２次コイル（図示せず）とを有する。しかしながら、エネルギー伝送器１２がさらに他の２次側構成要素を有してもよいことを理解されたい。磁心１３は軸受１０より軸方向外側へ突出し、ディスク１４は磁心１３内に径方向へ突出している。したがって、２次コイルは、磁心１３内で１次コイルに対して軸方向に隣接するようにディスク１４に配置することができる。１次コイルと２次コイルが共に変圧器を形成する。

【0025】

図４は、本発明に係る同期機１の軸受シールド８の領域の断面図である。この図では、図３とは異なり、エネルギー伝送器１２が補強要素１５を有する。有利には、補強要素１５を鋼で形成することができる。補強要素１５はＣ字形状であり、互いに同心の２つの側面と、回転軸心ＲＡに対して交差するように配置された軸方向面とで磁心１３を囲む。このように、補強要素１５は、磁心１３が機械的な負荷により強く耐えられるように、それより柔軟なフェライト材料の磁心１３を補強する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】