JP2006014565A - Disk type rotating electrical machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固定子と回転子がアキシャル方向に対向配置されるディスク型回転電機の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a disk-type rotating electrical machine in which a stator and a rotor are opposed to each other in the axial direction.
永久磁石を回転子内部に埋め込んだ埋込磁石同期モータ(IPMSM:Interior Permanent Magnet Synchronus Motor)や永久磁石を回転子表面に張り付けた表面磁石同期モータ(SPMSM:Surface Permanent Magnet Synchronus Motor)は、損失が少なく、効率が良く、出力が大きい(マグネットトルクのほかにリラクタンストルクも利用できる)等の理由により、電気自動車用モータやハイブリッド車用モータ等の用途にその応用範囲を拡大している。 Loss is seen in interior permanent magnet synchronous motors (IPMSM) with permanent magnets embedded in the rotor and surface permanent magnet synchronous motors (SPMSM) with permanent magnets attached to the rotor surface. The range of application has been expanded to applications such as motors for electric vehicles and motors for hybrid vehicles because of their low efficiency, high efficiency, and high output (in addition to magnet torque, reluctance torque can also be used).
このような永久磁石同期モータであって、固定子と回転子がアキシャル方向に対向配置されるアキシャルギャップモータは、薄型化が可能であり、レイアウトに制限がある用途に使用されている。アキシャルギャップモータを使用した電動式動力ユニットが紹介されている(例えば、特許文献1参照)。アキシャルギャップモータを用いることで、コンパクトなユニットを得ることができる。また、このアキシャルギャップモータの固定子は、電磁鋼板による長方形の固定子ティース部と円形の固定子バックコア部部により構成されている。 Such a permanent magnet synchronous motor, in which an axial gap motor in which a stator and a rotor are arranged to face each other in the axial direction, can be reduced in thickness and is used in applications where layout is limited. An electric power unit using an axial gap motor has been introduced (see, for example, Patent Document 1). A compact unit can be obtained by using an axial gap motor. Moreover, the stator of this axial gap motor is comprised by the rectangular stator teeth part and circular stator back core part by an electromagnetic steel plate.
このように、固定子を電磁鋼板による長方形の固定子ティース部と円形の固定子バックコア部部により構成することで、固定子を簡易に作製することができる。また、固定子ティース部に電磁鋼板を使用することで、固定子内の磁気抵抗を低下させることが無く、大きな発生トルクを得ることができる。
しかしながら、従来のアキシャルギャップモータにあっては、固定子ティース部の軸直交方向の断面形状が長方形であるため、固定子ティース部の内角が90°になり、固定子コイルを巻き回しするときにコイルに負荷がかかる。
また、固定子ティース部の軸直交方向の断面形状が長方形であるため、隣接する固定子ティース部間に形成されるティース溝が、最内周位置から最外周位置に向かって徐々に拡がる大きな隙間となる。よって、固定子占有面積に対し隙間面積が大きくなる分、固定子ティース部の軸直交方向断面積が小さくなる、という問題があった。
However, in the conventional axial gap motor, since the cross-sectional shape of the stator teeth portion in the direction perpendicular to the axis is a rectangle, the inner angle of the stator teeth portion is 90 °, and the stator coil is wound. The coil is loaded.
In addition, since the cross-sectional shape of the stator teeth portion in the direction perpendicular to the axis is a rectangle, the tooth groove formed between adjacent stator teeth portions gradually expands from the innermost peripheral position toward the outermost peripheral position. It becomes. Therefore, there is a problem that the cross-sectional area in the direction perpendicular to the axis of the stator teeth portion is reduced by the increase in the gap area with respect to the area occupied by the stator.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、固定子ティース部に固定子コイルを巻き回しするときのコイル負荷を低減することができると共に、固定子ティース部の軸直交方向断面積を増大することができるディスク型回転電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above problem, and can reduce the coil load when the stator coil is wound around the stator tooth portion, and can reduce the cross-sectional area in the direction perpendicular to the axis of the stator tooth portion. An object of the present invention is to provide a disk-type rotating electrical machine that can be increased.
上記目的を達成するため、本発明では、永久磁石を配置した回転子と、固定子ティース部と固定子コイルを有する固定子と、を備え、前記回転子と前記固定子がアキシャル方向に配設され、前記回転子は、固定子に対して回転可能に保持されたディスク型回転電機において、
前記固定子ティース部の固定子コイルを巻き回しする周面を、5面以上の辺面により構成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a rotor having a permanent magnet disposed therein, a stator having a stator teeth portion and a stator coil, and the rotor and the stator are disposed in an axial direction. And the rotor is a disk-type rotating electrical machine held rotatably with respect to the stator.
The peripheral surface around which the stator coil of the stator tooth portion is wound is constituted by five or more side surfaces.
よって、本発明のディスク型回転電機にあっては、5面以上の辺面により構成した固定子ティース部の周面に固定子コイルが巻き回しされる。例えば、固定子ティース部の軸直交方向の断面形状を正五角形とした場合は内角が108°となるように、90°を超える内角とすることが可能になり、90°の内角により構成される長方形断面に比べ、巻き回し時に固定子コイルにかかる負荷を低減することができる。また、周面を5面以上の辺面により構成することで、4面の辺面により構成される長方形断面に比べ、隣接する固定子ティース部間の隙間(ティース溝)の面積を減じることが可能であり、その分、固定子ティース部の軸直交方向断面積を増大することができる。 Therefore, in the disk-type rotating electrical machine of the present invention, the stator coil is wound around the peripheral surface of the stator tooth portion constituted by five or more side surfaces. For example, when the cross-sectional shape of the stator teeth portion in the direction perpendicular to the axis is a regular pentagon, the internal angle can be an internal angle exceeding 90 ° so that the internal angle is 108 °, and the internal angle is configured by 90 °. Compared to the rectangular cross section, the load applied to the stator coil during winding can be reduced. Further, by configuring the peripheral surface with five or more side surfaces, the area of the gap (tooth groove) between adjacent stator teeth portions can be reduced as compared to a rectangular cross section configured with four side surfaces. This is possible, and the cross-sectional area in the direction perpendicular to the axis of the stator teeth can be increased accordingly.
以下、本発明のディスク型回転電機を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例1〜実施例4に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the disk-type rotating electrical machine of the present invention will be described below based on Examples 1 to 4 shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
図1は実施例1の固定子構造が適用されたディスク型回転電機を示す全体断面図であり、ディスク型回転電機は、回転軸1と、回転子2と、固定子3と、回転電機ケース4と、を備えていて、前記回転電機ケース4は、フロント側サイドケース4aと、リヤ側サイドケース4bと、両サイドケース4a,4bにボルト結合された外周ケース4cにより構成されている。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall cross-sectional view showing a disk-type rotating electrical machine to which the stator structure of Example 1 is applied. The disk-type rotating electrical machine includes a rotating shaft 1, a
前記回転軸1は、フロント側サイドケース4aに設けられた第1軸受け5とリヤ側サイドケース4bに設けられた第2軸受け6によって回転自在に支持されている。また、前記回転軸1のリヤ側端部には、軸回転数を検出する回転センサ7が設けられている。
The rotary shaft 1 is rotatably supported by a first bearing 5 provided on the
前記回転子2は、前記回転軸1に固定され、固定子3から与えられる回転磁束に対し、永久磁石9に反力を発生させ、回転軸1を中心に回転するように、回転軸1に固定された電磁鋼鈑(強磁性体)による回転子ベース8と、前記固定子3との対向面に埋め込まれた複数の永久磁石9と、を有して構成されている。前記複数の永久磁石9は、隣接する表面磁極(N極,S極)が、互いに相違するよう配置されている。ここで、回転子2と固定子3の間にはエアギャップ10と呼ばれる隙間が存在し、互いに接触することはない。
The
前記固定子3は、前記リヤ側サイドケース4bに固定され、固定子ティース部11と、固定子コイル12と、固定子バックコア部13と、を有して構成されている。前記固定子コイル12は、後述する両絶縁体14,15と絶縁紙16,17を介し、固定子ティース部11に巻き回される。また、固定子3は、その固定子バックコア部13を介してリヤ側サイドケース4bに保持される。
The
図2は実施例1のディスク型回転電機における固定子を示す正面図、図3は実施例1のディスク型回転電機における固定子ティース部および固定子コイルを示す拡大図である。 FIG. 2 is a front view showing a stator in the disk-type rotating electrical machine according to the first embodiment, and FIG. 3 is an enlarged view showing a stator tooth portion and a stator coil in the disk-type rotating electrical machine according to the first embodiment.
実施例1では、前記固定子ティース部11の固定子コイル12を巻き回しする周面を、6面の辺面により構成した。また、前記固定子ティース部11を、電磁鋼板により構成した。さらに、前記固定子ティース部11を構成するそれぞれの辺面の内角を、90°以上に設定した。
In Example 1, the peripheral surface around which the
すなわち、図2および図3に示すように、前記固定子ティース部11の固定子コイル12を巻き回しする周面を、12個の固定子ティース部11を環状に配列した場合に内周円筒面を規定する内周面11aと、12個の固定子ティース部11を環状に配列した場合に外周円筒面を規定する外周面11bと、前記内周面11aの両端から外径方向にそれぞれ90°を超える拡がり角を持ち、隣接する固定子ティース部11,11との間でティース平行溝18を規定する2つの第1傾斜側面11c,11dと、前記外周面11bの両端から内径方向にそれぞれ90°を超える拡がり角を持ち、隣接する固定子ティース部11,11との間でティース三角溝19を規定する2つの第2傾斜側面11e,11fと、による6つの辺面により構成した。ここで、第1傾斜側面11c,11dによる辺長は、第2傾斜側面11e,11fによる辺長より長く設定している。つまり、内角a(第1傾斜側面11c,11dと第2傾斜側面11e,11fとの交差)>内角b(外周面11bと第2傾斜側面11e,11fとの交差)>内角c(内周面11aと第1傾斜側面11c,11dとの交差)>90°、という関係が成立する設定としている。
That is, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the circumferential surface around which the
そして、前記固定子ティース部11を構成する強磁性体と絶縁部材(両絶縁体14,15と絶縁紙16,17)を、強磁性体の軸直交方向断面積が最大となるように組み合わせた。
Then, the ferromagnetic body and the insulating member (both
すなわち、図3に示すように、前記6面の辺面による周面のうち、内周面11aに接して内側絶縁体14を配置し、外周面11bに接して外側絶縁体15を配置し、左右一対の第1傾斜側面11cと第2傾斜側面11eおよび第1傾斜側面11dと第2傾斜側面11fとに接して2枚の絶縁紙16,17を配置し、前記両絶縁体14,15と前記両絶縁紙16,17により絶縁された固定子ティース部11の周面に固定子コイル12を巻き回している。
That is, as shown in FIG. 3, among the peripheral surfaces of the six surfaces, the
次に、作用を説明する。
[解決課題]
従来例(特開2003−2277号公報の図3)では、固定子ティース部は電磁鋼板を長方形状に組み合わせて構成している。そのため、内周部では固定子ティース部は密になっているが、外周部では隙間が存在し、有効に磁束を得ることが出来ないため、回転電機の発生トルクが小さくなるという問題点があった。
Next, the operation will be described.
[Solutions]
In the conventional example (FIG. 3 of JP-A-2003-2277), the stator tooth portion is configured by combining electromagnetic steel plates in a rectangular shape. For this reason, the stator teeth are dense at the inner periphery, but there is a gap at the outer periphery, and magnetic flux cannot be obtained effectively. It was.
そこで、図4に示すように、固定子ティース部の強磁性体、例えば、電磁鋼板を略台形状にすることで、発生トルクを増大する方法がある。しかし、外周部の固定子ティース部の外周面と側面とのなす内角が、例えば、75°というように、90°未満の鋭角になるため、固定子コイルへの負荷を減らすためには、絶縁体の径方向厚さ大きくしなくてはならず、回転電機の寸法が大きくなってしまう。 Therefore, as shown in FIG. 4, there is a method of increasing the generated torque by making the ferromagnetic material of the stator teeth portion, for example, an electromagnetic steel sheet, into a substantially trapezoidal shape. However, the inner angle formed by the outer peripheral surface and the side surface of the stator tooth portion on the outer peripheral portion is an acute angle of less than 90 °, for example, 75 °. Therefore, in order to reduce the load on the stator coil, insulation The thickness of the body in the radial direction must be increased, which increases the size of the rotating electrical machine.
[コイル負荷低減と断面積増大作用]
まず、図4に固定子ティース部の強磁性体が、略台形状の場合(a)と、長方形の場合(b)と、実施例1の六角形状の場合(c)と、で固定子ティース部の強磁性体と絶縁体の割り振りの一例を示す。この場合、以下の式で固定子コイルを巻き回すときにコイル負荷が低くなる絶縁体の径方向厚さtを求めることができる。
t=5R−5Rcos(π-θ)
ここで、Rはコイルの半径、θは固定子ティース部の内角である。
内角θが120°→90°→75°と鋭角になるに従い、絶縁体の径方向厚さtはt3→t2→t1と増加し、内角θが75°→90°→120°と鈍角になるに従い絶縁体の径方向厚さtはt1→t2→t3と減少する。
[Coil load reduction and cross-sectional area increase action]
First, FIG. 4 shows that the stator teeth in the case where the ferromagnetic material of the stator teeth portion is substantially trapezoidal (a), rectangular (b), and hexagonal (c) in Example 1. An example of the allocation of the ferromagnetic material and the insulator of the part is shown. In this case, the radial thickness t of the insulator that reduces the coil load when the stator coil is wound can be obtained by the following equation.
t = 5R-5Rcos (π-θ)
Here, R is the radius of the coil, and θ is the internal angle of the stator teeth.
As the internal angle θ becomes 120 ° → 90 ° → 75 °, an acute angle, the radial thickness t of the insulator increases from t3 → t2 → t1, and the internal angle θ becomes obtuse as 75 ° → 90 ° → 120 °. Accordingly, the radial thickness t of the insulator decreases from t1 → t2 → t3.
よって、実施例1の固定子ティース部11の強磁性体が六角形状の場合、固定子ティース部11の強磁性体と絶縁体の割り振りは、固定子ティース部の強磁性体が、略台形状の場合や長方形の場合に比べ、強磁性体の割り振り率が最も大きい(絶縁体の割り振り率が最も小さい)ものとなる。
Therefore, when the ferromagnetic material of the
引き続いて、固定子ティース部11の強磁性体の軸直交方向断面積を比較する。まず、固定子ティース部の強磁性体が、長方形の場合と、実施例1の六角形状の場合とで比較した場合には、隣接する固定子ティース部間のティース溝の占有面積が長方形の場合には、大きな面積となることで、実施例1の六角形状の方が強磁性体の軸直交方向断面積が広くなるのは明かである。
Subsequently, the cross-sectional areas in the direction perpendicular to the axis of the ferromagnetic material of the
次に、図5に固定子ティース部の強磁性体が、略台形状の場合(a)と、実施例1の六角形状の場合(b)と、での断面積比較例を示す。この場合、略台形状の場合の絶縁体により仕切られる線にて六角形状の強磁性体を分割し、断面積減少分である三角部B,Bと、断面積増加分である台形部Aとの面積を比較すると、図5(a)から明らかなように、
A>2B
という関係となる。
Next, FIG. 5 shows a cross-sectional area comparison example in which the ferromagnetic material of the stator tooth portion has a substantially trapezoidal shape (a) and the hexagonal shape in Example 1 (b). In this case, the hexagonal ferromagnetic material is divided by a line partitioned by an insulator in the case of a substantially trapezoidal shape, and triangular portions B and B that are reduced in cross-sectional area, and trapezoidal portion A that is increased in cross-sectional area, When comparing the areas of, as is clear from FIG.
A> 2B
It becomes the relationship.
よって、絶縁体の割り振り率が最も小さい実施例1の六角形状の場合(b)は、略台形状の場合(a)よりも固定子ティース部の強磁性体の軸直交方向断面積を広く確保することができる。このように、固定子ティース部11の強磁性体として、断面積が最大面積となる形状を採用することで、同寸法Lにおける発生トルクを最大とすることが可能である。
Therefore, in the case of the hexagonal shape (b) of Example 1 having the smallest insulator allocation rate, the cross-sectional area in the direction perpendicular to the axis of the ferromagnetic material of the stator teeth portion is secured wider than in the case of the substantially trapezoidal shape (a). can do. As described above, by adopting a shape having a maximum cross-sectional area as the ferromagnetic body of the
この結果、固定子ティース部11の強磁性体、例えば、電磁鋼板の辺面を5面以上(実施例1では6面)にて構成することで、それぞれの辺面の内角を90°以上にすることができ、外側絶縁体15の径方向厚さtを小さく抑えながら、固定子コイル12を巻き回しするときのコイル負荷を下げることが可能となる。加えて、外側絶縁体15を大きくすることが無く、強磁性体の軸直交方向断面積を広く確保できるため、回転電機のサイズが同じである場合には、出力トルクを大きくすることができるし、また、出力トルクを同じにすれば、回転電機のサイズを小さくすることも可能となる。
As a result, by forming the ferromagnetic material of the
次に、効果を説明する。
実施例1のディスク型回転電機にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the disk-type rotating electrical machine according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) 永久磁石9を配置した回転子2と、固定子ティース部11と固定子コイル12を有する固定子3と、を備え、前記回転子2と前記固定子3がアキシャル方向に配設され、前記回転子2は、固定子3に対して回転可能に保持されたディスク型回転電機において、前記固定子ティース部11の固定子コイル12を巻き回しする周面を、6面の辺面により構成したため、固定子ティース部11に固定子コイル12を巻き回しするときのコイル負荷を低減することができると共に、固定子ティース部11の軸直交方向断面積を増大することができる。
(1) A
(2) 前記固定子ティース部11を、電磁鋼板により構成したため、固定子3の内部のうず電流損等による鉄損の発生を低減し、かつ、容易に作製することができる。
(2) Since the
(3) 前記固定子ティース部11を構成するそれぞれの辺面の内角を、90°以上に設定したため、固定子ティース部11に固定子コイル12を巻き回しするとき、確実に固定子コイル12にかかる負荷を低減することができる。
(3) Since the inner angle of each side face constituting the
(4) 前記固定子ティース部11を構成する強磁性体と絶縁部材(両絶縁体14,15と絶縁紙16,17)を、強磁性体の軸直交方向断面積が最大となるように組み合わせたため、固定子ティース部11に固定子コイル12を巻き回しするときのコイル負荷を低減しながら、より発生トルクを増大することが可能である。
(4) Combining the ferromagnetic material and the insulating member (both
(5) 前記固定子ティース部11の固定子コイル12を巻き回しする周面を、12個の固定子ティース部11を環状に配列した場合に内周円筒面を規定する内周面11aと、12個の固定子ティース部11を環状に配列した場合に外周円筒面を規定する外周面11bと、前記内周面11aの両端から外径方向にそれぞれ90°を超える拡がり角を持ち、隣接する固定子ティース部11,11との間でティース平行溝18を規定する2つの第1傾斜側面11c,11dと、前記外周面11bの両端から内径方向にそれぞれ90°を超える拡がり角を持ち、隣接する固定子ティース部11,11との間でティース三角溝19を規定する2つの第2傾斜側面11e,11fと、による6つの辺面により構成したため、長方形状や略台形状による固定子ティース部と比較した場合、外側絶縁体15の径方向厚みtを最も薄くしながら、固定子ティース部11に固定子コイル12を巻き回しするときにコイル負荷の低減を達成することができる。
(5) An inner
(6) 前記6面の辺面による周面のうち、内周面11aに接して内側絶縁体14を配置し、外周面11bに接して外側絶縁体15を配置し、左右一対の第1傾斜側面11cと第2傾斜側面11eおよび第1傾斜側面11dと第2傾斜側面11fとに接して2枚の絶縁紙16,17を配置し、前記両絶縁体14,15と前記両絶縁紙16,17により絶縁された固定子ティース部11の周面に固定子コイル12を巻き回したため、略台形状による固定子ティース部と比較した場合、固定子ティース部11に固定子コイル12を巻き回しするときに、同レベルのコイル負荷低減を達成しながら、略台形状とした固定子ティース部より強磁性体の断面積を拡大でき、発生トルクを増大することができる。
(6) Out of the six peripheral surfaces, the
実施例2は、固定子ティース部の間に冷媒を通す冷却パイプを配設した例である。 Example 2 is an example in which a cooling pipe for passing a refrigerant is disposed between stator teeth.
すなわち、図6に示すように、12個の固定子ティース部11の間に、冷媒を通す冷却パイプ20を配設した。前記固定子ティース部11は、実施例1と同様に、内周面11aと外周面11bと2つの第1傾斜側面11c,11dと2つの第2傾斜側面11e,11fとの6つの辺面により構成したものであり、前記冷却パイプ20は、前記ティース三角溝19に沿って軸方向に突出する2本の軸方向パイプ部20a,20aと、該2本の軸方向パイプ部20a,20aを固定子ティース部11の回転子2側先端部にて外周方向に繋ぐ径方向パイプ部20bと、を有して構成し、これを固定子ティース部11の1つおきに配設している。なお、他の構成は実施例1と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 6, the cooling
次に、作用を説明すると、実施例2によれば、冷却パイプ20内に冷媒、例えば、水を流すことで、固定子コイル12の近傍を冷やすこととなり、回転電機の冷却効率を向上することが可能である。また、図示していないが、固定子3を樹脂等によりモールドすることで、より冷却効率を向上することが可能である。なお、他の作用は実施例1と同様であるので説明を省略する。
Next, the operation will be described. According to the second embodiment, the vicinity of the
次に、効果を説明する。
実施例2のディスク型回転電機にあっては、実施例1の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the disk-type rotating electrical machine according to the second embodiment, the effects listed below can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
(7) 前記固定子ティース部11の間に、冷媒を通す冷却パイプ20を配設したため、より高出力での連続運転を行うことができる。
(7) Since the cooling
(8) 前記固定子ティース部11は、内周面11aと外周面11bと2つの第1傾斜側面11c,11dと2つの第2傾斜側面11e,11fとの6つの辺面により構成したものであり、前記冷却パイプ20は、前記ティース三角溝19に沿って軸方向に突出する2本の軸方向パイプ部20a,20aと、該2本の軸方向パイプ部20a,20aを固定子ティース部11の回転子2側先端部にて外周方向に繋ぐ径方向パイプ部20bと、を有して構成したため、最も発熱する固定子コイル12の回転子2側先端部の外周位置を含み、高い冷却効率により固定子コイル12を冷却することができる。
(8) The
実施例3は、固定子ティース部を略長方形形状の強磁性体を加工することで作製した例である。 Example 3 is an example in which the stator teeth portion was manufactured by processing a substantially rectangular ferromagnetic material.
すなわち、図7に示すように、前記固定子ティース部11を、略長方形形状の強磁性体30を加工することで作製する。すなわち、前記固定子ティース部11は、実施例1と同様に、内周面11aと外周面11bと2つの第1傾斜側面11c,11dと2つの第2傾斜側面11e,11fとの6つの辺面により構成したものであり、前記固定子ティース部11を、上下面30a,30bと両側面30c,30dによる略長方形形状の強磁性体30の上下面30a,30bをそのまま外周面11bと内周面11a(または、内周面11aと外周面11b)とし、両側面30c,30dのそれぞれの側面に第1傾斜側面11cと第2傾斜側面11eおよび第1傾斜側面11dと第2傾斜側面11fを加工することで作製する。なお、他の構成は、実施例1と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 7, the
次に、作用を説明すると、実施例3によれば、図7(a)に示すように、上下面30a,30bと両側面30c,30dによる略長方形形状の強磁性体30を用意し、図7(b)に示すように、強磁性体30の上下面30a,30bをそのまま外周面11bと内周面11aとし、両側面30c,30dのそれぞれの側面に第1傾斜側面11cと第2傾斜側面11eおよび第1傾斜側面11dと第2傾斜側面11fを加工することで、図7(c)に示すように、固定子ティース部11を作製する。つまり、4面を加工するだけで、固定子ティース部11を精度よく容易に作製することが可能である。なお、他の作用は実施例1と同様であるので、説明を省略する。
Next, the operation will be described. According to the third embodiment, as shown in FIG. 7 (a), a substantially rectangular
次に、効果を説明する。
実施例3のディスク型回転電機にあっては、実施例1の効果に加えて、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the disk-type rotating electrical machine according to the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(9) 前記固定子ティース部11を、略長方形形状の強磁性体30を加工することで作製するため、容易に固定子ティース部11を作成することができる。
(9) Since the
(10) 前記固定子ティース部11は、内周面11aと外周面11bと2つの第1傾斜側面11c,11dと2つの第2傾斜側面11e,11fとの6つの辺面により構成したものであり、前記固定子ティース部11を、上下面30a,30bと両側面30c,30dによる略長方形形状の強磁性体30の上下面30a,30bをそのまま外周面11bと内周面11aとし、両側面30c,30dのそれぞれの側面に第1傾斜側面11cと第2傾斜側面11eおよび第1傾斜側面11dと第2傾斜側面11fを加工することで作製するため、6面のうち4面を加工するだけで、精度よく容易に固定子ティース部11を作製することができる。
(10) The
実施例4は、一つの永久磁石9に対し1本の通路23を設けた実施例3に対し、一つの永久磁石9に対し複数本の通路23を設けた例である。
The fourth embodiment is an example in which a plurality of passages 23 are provided for one
すなわち、図8に示すように、前記固定子ティース部11を、形状の異なる強磁性体要素11-1〜11-13を組合わせることで作製する。すなわち、前記固定子ティース部11は、実施例1と同様に、内周面11aと外周面11bと2つの第1傾斜側面11c,11dと2つの第2傾斜側面11e,11fとの6つの辺面により構成したものであり、前記固定子ティース部11を、内外周面11a,11bに沿った方向を分割方向として分割することで形状の異なる強磁性体要素11-1〜11-13とし、この形状の異なる強磁性体要素11-1〜11-13を内外周面11a,11bに直交する方向に組合わせることで作製する。なお、他の構成は実施例1と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 8, the
次に、作用を説明すると、実施例4によれば、図8(a)に示すように、形状の異なる強磁性体要素11-1〜11-13を用意し、図8(b)に示すように、この形状の異なる強磁性体要素11-1〜11-13を内外周面11a,11bに直交する方向に組合わせ、図8(c)に示すように、全体にバンドを巻き付けたり、樹脂モールドや接着等により一体化して固定子ティース部11を作製する。よって、強磁性体材料の歩留まりが良く、容易に作製できるため、コストを下げることが可能である。また、辺面のうず電流の回路を遮断することができるため、効率を上げることが可能となる。なお、他の作用は実施例1と同様であるので、説明を省略する。
Next, the operation will be described. According to Example 4, as shown in FIG. 8 (a), ferromagnetic elements 11-1 to 11-13 having different shapes are prepared and shown in FIG. 8 (b). As shown in FIG. 8 (c), the ferromagnetic elements 11-1 to 11-13 having different shapes are combined in a direction perpendicular to the inner and outer
次に、効果を説明する。
実施例4のディスク型回転電機にあっては、実施例1の効果に加えて、下記の効果を得ることができる
Next, the effect will be described.
In the disk-type rotating electrical machine according to the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
(11) 前記固定子ティース部11を、形状の異なる強磁性体要素11-1〜11-13を組合わせることで作製するため、任意の形状に加工することで、より容易に固定子ティース部11を作製することができる。
(11) Since the
(12) 前記固定子ティース部11は、内周面11aと外周面11bと2つの第1傾斜側面11c,11dと2つの第2傾斜側面11e,11fとの6つの辺面により構成したものであり、前記固定子ティース部11を、内外周面11a,11bに沿った方向を分割方向として分割することで形状の異なる強磁性体要素11-1〜11-13とし、この形状の異なる強磁性体要素11-1〜11-13を内外周面11a,11bに直交する方向に組合わせることで作製するため、多数の強磁性体要素11-1〜11-13を積層した積層型の固定子ティース部11となり、辺面のうず電流の回路を遮断する作用により、効率を向上させることができる。
(12) The
以上、本発明のディスク型回転電機を実施例1〜実施例4に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As mentioned above, although the disk type rotary electric machine of the present invention has been described based on the first to fourth embodiments, the specific configuration is not limited to these embodiments, and each claim of the claims Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention.
実施例1〜4では、対極数が8極のディスク型回転電機の例を示したが、他の対極数のディスク型回転電機としても良い。 In Examples 1 to 4, an example of a disk-type rotating electrical machine having 8 counter electrodes is shown, but a disk-type rotating electrical machine having other counter electrodes may be used.
実施例1〜4では、回転子が1つ、固定子が1つの場合を述べているが、例えば、回転子が1つ、固定子が2つの場合、回転子が2つ、固定子が1つの場合、回転子が2つ、固定子が3つの場合、回転子が3つ、固定子が2つの場合等、それら以外の組み合わせでも良い。 Examples 1 to 4 describe the case where there is one rotor and one stator. For example, when there is one rotor and two stators, there are two rotors and one stator. In the case of two rotors and three stators, other combinations such as three rotors and two stators may be used.
実施例2では固定子ティース部11の1つおきに冷却パイプ20が配設されている例を示したが、サイズを小さくする、あるいは、形状を変えることで、各固定子ティース部11に1つずつ冷却パイプ20を配設することも可能である。
Although the example in which the
実施例1〜4では、ロータとステータとがアキシャル方向にエアギャップを持つ例を示したが、例えば、ロータとステータとの間の僅かなギャップに油膜のみを介するというように(すべり軸受け状態)、実質的にエアギャップを持たないものでも含まれる。 In the first to fourth embodiments, an example in which the rotor and the stator have an air gap in the axial direction has been described. For example, only an oil film is interposed in a slight gap between the rotor and the stator (slip bearing state). In addition, those having substantially no air gap are also included.
実施例1〜4では、ディスク型回転電機と述べているが、それはディスク型モータとして適用しても良いし、また、ディスク型ジェネレータとして適用しても良い。 In the first to fourth embodiments, the disk-type rotating electrical machine is described. However, it may be applied as a disk-type motor or a disk-type generator.
1 回転軸
2 回転子
3 固定子
4 回転電機ケース
5 第1軸受け
6 第2軸受け
7 回転センサ
8 回転子ベース
9 永久磁石
10 エアギャップ
11 固定子ティース部
11a 内周面
11b 外周面
11c,11d 第1傾斜側面
11e,11f 第2傾斜側面
12 固定子コイル
13 固定子バックコア部
14 内周絶縁体
15 外周絶縁体
16,17 絶縁紙
18 ティース平行溝
19 ティース三角溝
20 冷却パイプ
30 略長方形形状の強磁性体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (12)
前記固定子ティース部の固定子コイルを巻き回しする周面を、5面以上の辺面により構成したことを特徴とするディスク型回転電機。 A rotor having a permanent magnet, and a stator having a stator teeth portion and a stator coil, the rotor and the stator being arranged in an axial direction, and the rotor with respect to the stator In the disk-type rotating electrical machine held rotatably,
A disk-type rotating electrical machine characterized in that a circumferential surface around which a stator coil of the stator teeth portion is wound is constituted by five or more side surfaces.
前記固定子ティース部を、電磁鋼板により構成したことを特徴とするディスク型回転電機。 In the disk-type rotating electrical machine according to claim 1,
A disk-type rotating electrical machine characterized in that the stator teeth are made of electromagnetic steel plates.
前記固定子ティース部を構成するそれぞれの辺面の内角を、90°以上に設定したことを特徴とするディスク型回転電機。 In the disk-type rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
A disk-type rotating electrical machine characterized in that an inner angle of each side face constituting the stator tooth portion is set to 90 ° or more.
前記固定子ティース部を構成する強磁性体と絶縁部材を、強磁性体の軸直交方向断面積が最大となるように組み合わせたことを特徴とするディスク型回転電機。 In the disk type rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3,
A disk-type rotating electrical machine comprising a combination of a ferromagnetic material and an insulating member constituting the stator tooth portion so that the cross-sectional area in the direction perpendicular to the axis of the ferromagnetic material is maximized.
前記固定子ティース部の固定子コイルを巻き回しする周面を、複数の固定子ティース部を環状に配列した場合に内周円筒面を規定する内周面と、複数の固定子ティース部を環状に配列した場合に外周円筒面を規定する外周面と、前記内周面の両端から外径方向にそれぞれ90°を超える拡がり角を持ち、隣接する固定子ティース部との間でティース平行溝を規定する2つの第1傾斜側面と、前記外周面の両端から内径方向にそれぞれ90°を超える拡がり角を持ち、隣接する固定子ティース部との間でティース三角溝を規定する2つの第2傾斜側面と、による6つの辺面により構成したことを特徴とするディスク型回転電機。 The disk type rotary electric machine according to any one of claims 1 to 4,
The peripheral surface around which the stator coil of the stator teeth is wound, the inner peripheral surface defining the inner peripheral cylindrical surface when the plurality of stator teeth are arranged in an annular shape, and the plurality of stator teeth are annular The outer peripheral surface that defines the outer peripheral cylindrical surface and an expansion angle of more than 90 ° in the outer diameter direction from both ends of the inner peripheral surface, and teeth parallel grooves between adjacent stator teeth portions. Two first inclined side surfaces defining two teeth inclined grooves between the adjacent stator teeth and having two first inclined side surfaces that define a divergence angle exceeding 90 ° in the inner diameter direction from both ends of the outer peripheral surface. And a disk-type rotating electrical machine comprising six side surfaces.
前記6面の辺面による周面のうち、内周面に接して内側絶縁体を配置し、外周面に接して外側絶縁体を配置し、左右一対の第1傾斜側面と第2傾斜側面に接して2枚の絶縁紙を配置し、
前記両絶縁体と前記両絶縁紙により絶縁された固定子ティース部の周面に固定子コイルを巻き回したことを特徴とするディスク型回転電機。 In the disk-type rotating electrical machine according to claim 5,
An inner insulator is disposed in contact with the inner peripheral surface, an outer insulator is disposed in contact with the outer peripheral surface, and a pair of left and right first inclined side surfaces and second inclined side surfaces are provided. Place two sheets of insulating paper in contact,
A disk-type rotating electrical machine, wherein a stator coil is wound around a peripheral surface of a stator tooth portion insulated by the both insulators and the both insulating papers.
前記固定子ティース部の間に、冷媒を通す冷却パイプを配設したことを特徴とするディスク型回転電機。 The disk type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6,
A disk-type rotating electrical machine, wherein a cooling pipe through which a refrigerant passes is disposed between the stator teeth.
前記固定子ティース部は、内周面と外周面と2つの第1傾斜側面と2つの第2傾斜側面との6つの辺面により構成したものであり、
前記冷却パイプは、前記ティース三角溝に沿って軸方向に突出する2本の軸方向パイプ部と、該2本の軸方向パイプ部を固定子ティース部の回転子側先端部にて外周方向に繋ぐ径方向パイプ部と、を有して構成したことを特徴とするディスク型回転電機。 The disk-type rotating electrical machine according to claim 8,
The stator teeth portion is composed of six side surfaces including an inner peripheral surface, an outer peripheral surface, two first inclined side surfaces, and two second inclined side surfaces,
The cooling pipe includes two axial pipe portions protruding in the axial direction along the teeth triangular groove, and the two axial pipe portions are arranged in an outer peripheral direction at a rotor side tip of the stator teeth portion. A disk-type rotating electrical machine comprising a connecting radial pipe portion.
前記固定子ティース部を、略長方形形状の強磁性体を加工することで作製することを特徴とするディスク型回転電機。 In the disk type rotary electric machine according to any one of claims 1 to 7,
A disk-type rotating electrical machine, wherein the stator tooth portion is manufactured by processing a substantially rectangular ferromagnetic material.
前記固定子ティース部は、内周面と外周面と2つの第1傾斜側面と2つの第2傾斜側面との6つの辺面により構成したものであり、
前記固定子ティース部を、上下面と両側面による略長方形形状の強磁性体の上下面をそのまま内周面と外周面とし、両側面のそれぞれの側面に第1傾斜側面と第2傾斜側面を加工することで作製することを特徴とするディスク型回転電機。 The disk-type rotating electrical machine according to claim 10,
The stator teeth portion is composed of six side surfaces including an inner peripheral surface, an outer peripheral surface, two first inclined side surfaces, and two second inclined side surfaces,
In the stator teeth portion, the upper and lower surfaces of the substantially rectangular ferromagnetic material having the upper and lower surfaces and both side surfaces are used as the inner and outer peripheral surfaces as they are, and the first inclined side surface and the second inclined side surface are provided on the respective side surfaces of the both side surfaces. A disk-type rotating electrical machine manufactured by processing.
前記固定子ティース部を、形状の異なる強磁性体要素を組合わせることで作製することを特徴とするディスク型回転電機。 In the disk type rotary electric machine according to any one of claims 1 to 7,
A disk-type rotating electrical machine, wherein the stator tooth portion is produced by combining ferromagnetic elements having different shapes.
前記固定子ティース部は、内周面と外周面と2つの第1傾斜側面と2つの第2傾斜側面との6つの辺面により構成したものであり、
前記固定子ティース部を、内外周面に沿った方向を分割方向として分割することで形状の異なる強磁性体要素とし、この形状の異なる強磁性体要素を内外周面に直交する方向に組合わせることで作製することを特徴とするディスク型回転電機。
The disk-type rotating electrical machine according to claim 11,
The stator teeth portion is composed of six side surfaces including an inner peripheral surface, an outer peripheral surface, two first inclined side surfaces, and two second inclined side surfaces,
The stator teeth are divided into ferromagnetic elements having different shapes by dividing the direction along the inner and outer peripheral surfaces as a dividing direction, and the ferromagnetic elements having different shapes are combined in a direction perpendicular to the inner and outer peripheral surfaces. A disk-type rotating electrical machine characterized by being manufactured by
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