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JP2017046381A - motor - Google Patents

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JP2017046381A JP2015164886A JP2015164886A JP2017046381A JP 2017046381 A JP2017046381 A JP 2017046381A JP 2015164886 A JP2015164886 A JP 2015164886A JP 2015164886 A JP2015164886 A JP 2015164886A JP 2017046381 A JP2017046381 A JP 2017046381A
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家寧 ▲トウ▼
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Abstract

【課題】ティースに巻線を設置しやすい構造を実現しつつ、モータの駆動効率の低下やトルク変動の増加を抑制できる構造を実現し、安価で高性能なモータを提供すること。【解決手段】通電により磁束を発生させる電機子コイル１４が巻き付けられているステータティース１２を有するステータ１１と、磁束がステータティースから鎖交するロータ１２１と、を備えるモータ１００であって、ステータは、ロータの径方向の外側に位置して、連続した一体形状のバックヨーク１５を有しており、ステータティースとして、バックヨークと一体に形成されている第１のティース１２Ｆと、バックヨークと係合可能な第２のティース１２Ｍと、を有し、第１のティースと第２のティースとが周方向において交互に配置されている。【選択図】図１An object of the present invention is to provide a low-cost and high-performance motor by realizing a structure that can suppress a decrease in motor driving efficiency and an increase in torque fluctuation while realizing a structure in which windings can be easily installed on teeth. A motor 100 includes a stator 11 having a stator tooth 12 around which an armature coil 14 that generates a magnetic flux when energized is wound, and a rotor 121 in which the magnetic flux is linked from the stator tooth. The first teeth 12F, which are integrally formed with the back yoke as stator teeth, are disposed on the outer side in the radial direction of the rotor. Second teeth 12M that can be combined, and the first teeth and the second teeth are alternately arranged in the circumferential direction. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、円筒形状の内面側に形成される内向きのティースに、巻線を巻き付ける形態を採用するモータに関する。   The present invention relates to a motor that employs a configuration in which a winding is wound around an inward tooth formed on a cylindrical inner surface side.

モータは、ステータの電機子コイルに駆動電流を供給することにより、ロータを回転駆動させる。例えば、円筒形状のステータ内にロータを回転自在に収容する形態の場合、ステータの内面側に形成するステータティースに巻線を巻き付けて電機子コイルが形成されている。   The motor rotates the rotor by supplying a drive current to the armature coil of the stator. For example, in the case where the rotor is rotatably accommodated in a cylindrical stator, an armature coil is formed by winding a winding around a stator tooth formed on the inner surface side of the stator.

例えば、図１０に示すように、この形態のステータ１１１０は、ステータティース１１１１間のステータスロット１１１３が内面側ほど狭くなる先細りのＶ字形状になる。このことから、このような形態のステータ１１１０では、ステータスロット１１１３の空間を無駄なく有効利用し、かつ、巻線を設置しやすくするために、バックヨーク１１１５を周方向に切り離すことにより、ステータティース１１１１毎の分割コア１１１０Ｓにして組み立てることが行われている（例えば、特許文献１を参照）。   For example, as shown in FIG. 10, the stator 1110 of this form has a tapered V shape in which the status lot 1113 between the stator teeth 1111 becomes narrower toward the inner surface side. For this reason, in the stator 1110 having such a configuration, the stator teeth are separated by separating the back yoke 1115 in the circumferential direction in order to effectively use the space of the status lot 1113 without waste and to easily install the windings. Assembling is performed in the form of divided cores 1110S for each 1111 (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、図１０に示す分割コアタイプを採用するステータ１１１０では、磁束密度が高くなるバックヨーク１１１５が断面（境界面）を挟む分割領域を介して分割バックヨーク１１１５Ｓ同士が連結される構造となる。この構造では、分割バックヨーク１１１５Ｓ間に発生するエアギャップの透磁率が低くなることにより、駆動効率が低下（損失が増加）してしまうとともに、ロータを回転させるトルクの変動（トルクリップル）が増えてしまう。   However, the stator 1110 employing the split core type shown in FIG. 10 has a structure in which the split back yokes 1115S are connected to each other via a split region in which the back yoke 1115 having a high magnetic flux density sandwiches the cross section (boundary surface). In this structure, the permeability of the air gap generated between the divided back yokes 1115S is lowered, so that the driving efficiency is reduced (loss is increased), and torque fluctuation (torque ripple) that rotates the rotor is increased. End up.

さらに、このような構造のステータ１１１０では、分割コア１１１０Ｓを周方向に連結するにしても、高精度に組み付けることが難しいため、円筒形状の精度が確保できず、ステータ１１１０の中心が、回転軸の中心からずれてしまう。このため、このようなステータ１１１０のモータでは、ロータの外周面とステータの内周面との空隙が一定でないため、トルクの変動が増えてしまうとともに、装置本体側に設置する作業に手間が掛かってしまう。   Further, in the stator 1110 having such a structure, even if the divided cores 1110S are connected in the circumferential direction, it is difficult to assemble them with high accuracy, so that the accuracy of the cylindrical shape cannot be secured, and the center of the stator 1110 is the rotation axis Deviation from the center. For this reason, in such a motor of the stator 1110, since the gap between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the stator is not constant, the torque fluctuation increases, and the installation work on the apparatus main body side is troublesome. End up.

特開平６−１０５４８７号公報JP-A-6-105487

そこで、本発明は、ティースに巻線を設置しやすい構造を実現しつつ、モータの駆動効率の低下やトルク変動の増加を抑制できる構造を実現し、安価で高性能なモータを提供することを目的としている。   Therefore, the present invention provides an inexpensive and high-performance motor by realizing a structure that can suppress a decrease in driving efficiency of the motor and an increase in torque fluctuation while realizing a structure in which windings can be easily installed on the teeth. It is aimed.

上記課題を解決するモータの発明の一態様は、通電により磁束を発生させる電機子コイルが巻き付けられているステータティースを有するステータと、前記磁束が前記ステータティースから鎖交するロータと、を備えるモータであって、前記ステータは、前記ステータティースよりも前記ロータの径方向の外側に位置して、連続する磁性体により形成されているバックヨークを有しており、前記ステータティースとして、前記バックヨークと一体に形成されている第１のティースと、前記バックヨークと係合可能な第２のティースと、を有し、前記第１のティースと前記第２のティースとが周方向において交互に配置されている。   One aspect of the invention of a motor that solves the above problem is a motor comprising a stator having stator teeth around which an armature coil that generates a magnetic flux when energized is wound, and a rotor that links the magnetic flux from the stator teeth. The stator includes a back yoke that is located outside the stator teeth in the radial direction of the rotor and is formed of a continuous magnetic body, and the back yoke is used as the stator teeth. The first teeth formed integrally with the second teeth and the second teeth engageable with the back yoke, and the first teeth and the second teeth are alternately arranged in the circumferential direction. Has been.

このように本発明の一態様によれば、ティースに巻線を設置しやすい構造を実現しつつ、モータの駆動効率の低下やトルク変動の増加を抑制できる構造を実現し、安価で高性能なモータを提供することができる。 As described above, according to one aspect of the present invention, while realizing a structure that makes it easy to install a winding on a tooth, a structure that can suppress a decrease in driving efficiency of the motor and an increase in torque fluctuation is realized. A motor can be provided.

図１は、本発明の一実施形態に係るモータを示す図であり、その概略全体構成を示す透視断面図である。FIG. 1 is a perspective sectional view showing a schematic overall configuration of a motor according to an embodiment of the present invention. 図２は、ステータとロータにおける磁束密度を示す磁束線図である。FIG. 2 is a magnetic flux diagram showing the magnetic flux density in the stator and the rotor. 図３は、誘導コイルと界磁コイルとをダイオードを介して接続する閉回路の回路構成図である。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a closed circuit in which the induction coil and the field coil are connected via a diode. 図４は、ステータの一部を拡大してバックヨークとステータティースの構造を示す拡大構造図である。FIG. 4 is an enlarged structural view showing a structure of the back yoke and the stator teeth by enlarging a part of the stator. 図５は、図４と異なる構造の一例における課題を説明する一部拡大構造図である。FIG. 5 is a partially enlarged structural view for explaining a problem in an example of a structure different from FIG. 図６は、電機子コイルを巻き付けるインシュレータをステータティースに取り付けた状態を示す図であり、（ａ）はその軸方向の一方から見た側面図、（ｂ）は（ａ）の反対側から見た側面図である。6A and 6B are views showing a state where an insulator around which the armature coil is wound is attached to the stator teeth. FIG. 6A is a side view seen from one side in the axial direction, and FIG. 6B is a view seen from the opposite side of FIG. FIG. 図７−１は、インシュレータの構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。FIGS. 7-1 is a figure which shows the structure of an insulator, (a) is a perspective view, (b) is a side view. 図７−２は、図７−１のインシュレータの構造を示す図であり、（ｃ）は平面図、（ｂ）は底面図である。FIGS. 7-2 is a figure which shows the structure of the insulator of FIGS. 7-1, (c) is a top view, (b) is a bottom view. 図８−１は、第２のティースを取り付けていない状態で第１のティースにインシュレータを取り付ける際の作業を説明する平面図である。FIGS. 8-1 is a top view explaining the operation | work at the time of attaching an insulator to the 1st teeth in the state which has not attached the 2nd teeth. 図８−２は、第１のティースにインシュレータを取り付けた後に、インシュレータを取り付けた第２のティースをバックヨークに係合させる際の作業を説明する斜視図である。FIG. 8-2 is a perspective view illustrating an operation when the second tooth with the insulator attached is engaged with the back yoke after the insulator is attached to the first tooth. 図９は、電機子コイルを設置したインシュレータを取り付けた状態を示す図であり、（ａ）はその軸方向の一方から見た一部拡大側面図、（ｂ）は（ａ）の反対側から見た一部拡大側面図である。FIG. 9 is a view showing a state in which an insulator having an armature coil is attached, where (a) is a partially enlarged side view seen from one of the axial directions, and (b) is from the opposite side of (a). It is the partially expanded side view seen. 図１０は、分割コア構造のステータを示す図であり、（ａ）はその軸方向の一方から見た側面図、（ｂ）は（ａ）の反対側から見た側面図である。10A and 10B are views showing a stator having a split core structure, in which FIG. 10A is a side view seen from one side in the axial direction, and FIG. 10B is a side view seen from the opposite side of FIG. 図１１は、図１０に示すステータのステータティースに取り付けるインシュレータの一例を示す分解斜視図である。11 is an exploded perspective view showing an example of an insulator attached to the stator teeth of the stator shown in FIG.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図９は本発明の一実施形態に係るモータを示す図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 9 are views showing a motor according to an embodiment of the present invention.

図１において、モータ（回転電機）１００は、後述するように、外部からロータ１２１にエネルギー入力する必要のない構造を有しており、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載するのに好適な性能を有している。   In FIG. 1, the motor (rotary electric machine) 100 has a structure that does not require energy input from the outside to the rotor 121 as described later. have.

モータ１００は、概略円筒形状に形成されたステータ（固定子）１１と、駆動軸として回転するシャフト（回転軸）１０１に固定されてステータ１１内に収納されるロータ（回転子）１２１と、を備えている。これらステータ１１とロータ１２１とは、電磁鋼板（磁性体）を積層することにより作製されている。   The motor 100 includes a stator (stator) 11 formed in a substantially cylindrical shape, and a rotor (rotor) 121 that is fixed to a shaft (rotary shaft) 101 that rotates as a drive shaft and is accommodated in the stator 11. I have. The stator 11 and the rotor 121 are produced by laminating electromagnetic steel plates (magnetic bodies).

ロータ１２１は、内筒（内周面１２１ａ）内にシャフト１０１を差し込んで固定するようになっている。このロータ１２１は、シャフト１０１の外周面の軸方向に連続するように形成されているキー溝１０６に、内周面１２１ａに形成されているキー突起１２６を嵌め込んで軸方向にスライドさせて位置決めすることにより、そのシャフト１０１に軸心を一致させて一体回転するように取り付けられている。   The rotor 121 is configured such that the shaft 101 is inserted and fixed in the inner cylinder (inner peripheral surface 121a). The rotor 121 is positioned by fitting a key projection 126 formed on the inner peripheral surface 121a into the key groove 106 formed so as to be continuous in the axial direction of the outer peripheral surface of the shaft 101 and sliding it in the axial direction. As a result, the shaft 101 is attached so as to rotate integrally with the shaft center aligned.

ステータ１１は、ステータティース（突極部）１２と、バックヨーク１５と、が一体に形成されている。ステータティース１２は、ロータ１２１のロータティース１２２の外周面１２２ａにエアギャップＧを介して内周面１２ａ側を近接対面させるように、径方向に延伸されて突極形状に形成されている。このステータティース１２は、複数本が周方向に均等配置されている。バックヨーク１５は、スタータティース１２の径方向の外側に位置して、磁路として機能するように連続する形態に作製されている。このバックヨーク１５は、内面側から突出する形状のステータティース１２が一体に形成されている。   In the stator 11, a stator tooth (a salient pole part) 12 and a back yoke 15 are integrally formed. The stator teeth 12 are formed in a salient pole shape by extending in the radial direction so that the outer peripheral surface 122a of the rotor tooth 122 of the rotor 121 faces the inner peripheral surface 12a side through the air gap G. A plurality of stator teeth 12 are equally arranged in the circumferential direction. The back yoke 15 is located outside the starter teeth 12 in the radial direction and is formed in a continuous form so as to function as a magnetic path. The back yoke 15 is integrally formed with stator teeth 12 protruding from the inner surface side.

このステータティース１２には、後述するように、隣接する側面１２ｂ間に形成される空間のステータスロット１３を利用して、相毎の３相巻線をそれぞれ個々に集中巻きすることにより電機子コイル１４が形成されている。ステータティース１２は、電機子コイル１４に３相交流の駆動電流を入力することにより、内部に対面収納されているロータ１２１を回転させる磁束を発生する電磁石として機能する。ここで、ステータティース１２は、後述するように、インシュレータ（絶縁体）３１が巻線との間に介在されて電機子コイル１４が形成されている。   As will be described later, the stator teeth 12 are armature coils by using a status lot 13 in a space formed between the adjacent side surfaces 12b and concentrating three-phase windings for each phase individually. 14 is formed. The stator teeth 12 function as an electromagnet that generates a magnetic flux that rotates the rotor 121 accommodated therein by inputting a three-phase alternating current drive current to the armature coil 14. Here, as will be described later, the armature coil 14 is formed by interposing an insulator (insulator) 31 between the stator teeth 12 and the windings.

これにより、ステータ１１は、ステータティース１２で発生させた磁束がバックヨーク１５側を磁路として利用しつつ、ロータ１２１側に鎖交することができる構造になっている。   Thereby, the stator 11 has a structure in which the magnetic flux generated by the stator teeth 12 can be linked to the rotor 121 side while using the back yoke 15 side as a magnetic path.

ロータ１２１は、ロータティース（突極部）１２２と、バックヨーク１２４と、が一体に形成されている。ロータティース１２２は、ステータティース１２と同様に、径方向に延伸されて突極形状に形成されている。このロータティース１２２は、複数本が周方向に均等配置されている。バックヨーク１２４は、ロータティース１２２の径方向の内側（シャフト１０１側）に位置して、磁路として機能するように連続する形態に作製されている。このバックヨーク１２４は、外側からステータ１１に向かって突出する形状のロータティース１２２が一体に形成されている。   In the rotor 121, a rotor tooth (a salient pole part) 122 and a back yoke 124 are integrally formed. The rotor teeth 122 are formed in a salient pole shape by extending in the radial direction, like the stator teeth 12. A plurality of the rotor teeth 122 are equally arranged in the circumferential direction. The back yoke 124 is positioned inward of the rotor teeth 122 in the radial direction (on the shaft 101 side) and is formed in a continuous form so as to function as a magnetic path. The back yoke 124 is integrally formed with a rotor tooth 122 having a shape protruding from the outside toward the stator 11.

ロータティース１２２は、ステータティース１２と全周方向の本数を異ならせて、相対回転時に外周面１２２ａがステータティース１２の内周面１２ａに適宜近接対面するように形成されている。   The rotor teeth 122 are formed so that the outer circumferential surface 122a is appropriately close to the inner circumferential surface 12a of the stator teeth 12 at the time of relative rotation, with the number of rotor teeth 122 being different from that of the stator teeth 12 in the entire circumferential direction.

これにより、モータ１００は、ステータ１１のステータスロット１３内の電機子コイル１４に通電されることにより磁束が発生し、その磁束をステータティース１２の内周面１２ａから対面するロータティース１２２の外周面１２２ａに鎖交させることができる。このモータ１００では、ステータティース１２との間で鎖交する磁束が通過する磁路を最短にしようとするリラクタンストルク（主回転力）によりロータ１２１を相対回転させる。この結果、モータ１００は、ステータ１１内において、ロータ１２１が軸心を一致させつつ回転することにより、そのロータ１２１と一体回転するシャフト１０１から通電入力する電気的エネルギーを機械的エネルギーとして出力することができる。すなわち、モータ１００は、リラクタンスモータとして構築されている。   As a result, the motor 100 generates a magnetic flux by energizing the armature coil 14 in the status lot 13 of the stator 11, and the outer peripheral surface of the rotor teeth 122 that faces the magnetic flux from the inner peripheral surface 12 a of the stator teeth 12. It can be linked to 122a. In this motor 100, the rotor 121 is relatively rotated by a reluctance torque (main rotational force) that attempts to make the magnetic path through which the magnetic flux interlinked with the stator teeth 12 passes. As a result, the motor 100 outputs, as mechanical energy, electrical energy that is energized and input from the shaft 101 that rotates integrally with the rotor 121 when the rotor 121 rotates in the stator 11 with the axis aligned. Can do. That is, the motor 100 is constructed as a reluctance motor.

このとき、モータ１００では、ステータティース１２の内周面１２ａからロータティース１２２の外周面１２２ａに鎖交する磁束には高調波成分が重畳している。このため、ロータ１２１側でも、ステータ１１側から鎖交する磁束の高調波成分の磁束密度の変化を利用して、内蔵するコイルに誘導電流（補助電流）を発生させ誘導起電力を得ることができる。   At this time, in the motor 100, harmonic components are superimposed on the magnetic flux interlinking from the inner peripheral surface 12 a of the stator teeth 12 to the outer peripheral surface 122 a of the rotor teeth 122. For this reason, on the rotor 121 side as well, an induced electromotive force can be obtained by generating an induced current (auxiliary current) in a built-in coil by using a change in the magnetic flux density of the harmonic component of the magnetic flux linked from the stator 11 side. it can.

詳細には、ステータ１１の電機子コイル１４に基本周波数の駆動電力を供給するだけでは、ロータ１２１（ロータティース１２２）をその基本周波数で変動する主磁束で回転させるだけである。このことから、ロータ１２１側にコイルを単に配置しても、鎖交する磁束に変化はなく誘導電流が生じることはない。   Specifically, simply supplying the driving power of the fundamental frequency to the armature coil 14 of the stator 11 only rotates the rotor 121 (rotor teeth 122) with the main magnetic flux that fluctuates at the fundamental frequency. For this reason, even if the coil is simply arranged on the rotor 121 side, the interlinkage magnetic flux does not change and no induced current is generated.

その一方で、磁束には高調波成分が重畳しており、その高調波成分は基本周波数と異なる周期で時間的に変化しつつロータティース１２２に外周面１２２ａ側から鎖交する。このため、基本周波数の磁束に重畳する高調波成分は、ロータティース１２２の外周面１２２ａの近傍にコイルを設置することにより、効率よく誘導電流を発生させることができる。この結果、鉄損の原因となる高調波磁束を自己励磁するためのエネルギーとして回収することができる。   On the other hand, a harmonic component is superimposed on the magnetic flux, and the harmonic component interlinks with the rotor tooth 122 from the outer peripheral surface 122a side while temporally changing at a period different from the fundamental frequency. For this reason, the harmonic component superimposed on the magnetic flux of the fundamental frequency can efficiently generate an induced current by installing a coil in the vicinity of the outer peripheral surface 122a of the rotor tooth 122. As a result, harmonic magnetic flux that causes iron loss can be recovered as energy for self-excitation.

そこで、本実施形態のモータ１００では、ロータ１２１側において、補極コア材（補極部）１２５に集中巻した誘導コイル１２７をロータティース１２２間のロータスロット１２３内に収容するよう回転方向に並列に複数配置する。また、モータ１００は、集中巻して直列接続した界磁コイル１２８（１２８１、１２８２）がロータティース１２２の全体で１段（１固まり）となるように配置されている。   Therefore, in the motor 100 of the present embodiment, the induction coil 127 concentratedly wound around the complementary core material (complementary pole portion) 125 is arranged in parallel in the rotation direction so as to be accommodated in the rotor slot 123 between the rotor teeth 122 on the rotor 121 side. Place multiple. Further, the motor 100 is arranged so that the field coils 128 (1281, 1282) concentrated and wound in series are arranged in one stage (one block) as a whole of the rotor teeth 122.

ここで、誘導コイル１２７と界磁コイル１２８は、電機子コイル１４と同様に、不図示のインシュレータ（絶縁体）が巻線との間に介在する状態でロータティース１２２や補極コア材１２５に巻き付けられて形成されている。なお、ロータティース１２２は、軸心から半径方向の外側に向かって延伸されている。このため、ロータティース１２２の間のロータスロット１２３は、半径方向の外側に向かって開くＶ字形状であることから巻線の巻き付け作業が、ロータティース１２２の干渉により難しくしてしまうことはない。そのインシュレータとしては、後述するステータティース１２用と同様に絶縁性の硬質材料により作製してもよく、また、絶縁性テープ状材料を巻き付けて設置しても良い。   Here, the induction coil 127 and the field coil 128 are connected to the rotor teeth 122 and the auxiliary core material 125 in a state where an insulator (insulator) (not shown) is interposed between the windings, similarly to the armature coil 14. It is formed by wrapping. The rotor teeth 122 are extended from the axial center toward the outside in the radial direction. For this reason, since the rotor slot 123 between the rotor teeth 122 is V-shaped opening outward in the radial direction, the winding operation of the winding does not become difficult due to the interference of the rotor teeth 122. As the insulator, it may be made of an insulating hard material as in the case of the stator teeth 12 described later, or an insulating tape-like material may be wound around and installed.

補極コア材１２５は、ロータティース１２２の対面する両側面１２２ｂに脚部（支持部）１３５を支持させるようになっている。このようにして、補極コア材１２５は、誘導コイル１２７を巻き付けた本体部１３１をその脚部１３５で連結支持してロータティース１２２の側面１２２ｂ間のロータスロット１２３内に位置決め保持するようになっている。   The complementary core material 125 is configured to support leg portions (support portions) 135 on both side surfaces 122b of the rotor teeth 122 facing each other. In this way, the complementary core member 125 is positioned and held in the rotor slot 123 between the side surfaces 122b of the rotor teeth 122 by connecting and supporting the body portion 131 around which the induction coil 127 is wound by the leg portion 135. ing.

補極コア材１２５の本体部１３１は、シャフト１０１と平行に延伸されつつ、ロータ１２１のロータティース１２２の両側面１２２ｂに対面する形態に作製されている。補極コア材１２５は、本体部１３１に誘導コイル１２７を巻き付け可能な板状になるように、電磁鋼板を積層することにより脚部１３５と一体に形成されている。   The main body 131 of the complementary core material 125 is formed in a form facing the both side surfaces 122 b of the rotor teeth 122 of the rotor 121 while being extended in parallel with the shaft 101. The auxiliary pole core material 125 is formed integrally with the leg portion 135 by laminating electromagnetic steel plates so as to have a plate shape around which the induction coil 127 can be wound around the main body portion 131.

この本体部１３１は、ロータティース１２２間のロータスロット１２３内で、軸心からロータ１２１の径方向外方に延伸することにより、誘導コイル１２７を容易に巻き付けて、その径方向外端部１３２の外端面１３２ａがステータ１１のステータティース１２の内周面１２ａに対面するように、ロータ１２１に組み付けられている。   The main body 131 extends easily in the rotor slot 123 between the rotor teeth 122 from the axial center outward of the rotor 121 in the radial direction so that the induction coil 127 is easily wound. The outer end surface 132a is assembled to the rotor 121 so as to face the inner peripheral surface 12a of the stator teeth 12 of the stator 11.

なお、この補極コア材１２５の本体部１３１は、ロータ１２１の外周面側の外端部１３２がロータ１２１の軸心側よりも厚くなるように形成されており、巻き付けた誘導コイル１２７が回転時の遠心力でずれてしまうことを抑制するようになっている。ここで、ロータ１２１の径方向外方とは、軸心を通る直線上において軸心から外周面の外側に向かう方向を意味する。   The main body 131 of the complementary core member 125 is formed such that the outer end 132 on the outer peripheral surface side of the rotor 121 is thicker than the axial center side of the rotor 121, and the wound induction coil 127 rotates. It is designed to suppress shifting due to the centrifugal force of time. Here, the radially outward direction of the rotor 121 means a direction from the axial center toward the outside of the outer peripheral surface on a straight line passing through the axial center.

補極コア材１２５の脚部１３５は、本体部１３１のロータ１２１の径方向内方端部１３１ｉからロータティース１２２の両側面１２２ｂに向かって延伸された板状になるように形成されている。また、この脚部１３５は、先端部１３６を、ロータティース１２２の両側面１２２ｂに形成されている支持溝１３９内に嵌め込むことにより組み付けて（連結させて）本体部１３１を支持するようになっている。これにより、補極コア材１２５は、脚部１３５の先端部１３６をロータティース１２２の支持溝１３９内に回転軸方向の端面側から嵌め込んでスライドさせることにより組み付けるようになっている。ここで、ロータ１２１の径方向内方とは、軸心を通る直線上において外周面から軸心側に向かう方向を意味する。   The leg portion 135 of the complementary core member 125 is formed in a plate shape extending from the radially inner end portion 131 i of the rotor 121 of the main body portion 131 toward both side surfaces 122 b of the rotor teeth 122. Further, the leg portion 135 supports the main body portion 131 by assembling (connecting) the front end portion 136 by fitting it into the support grooves 139 formed on the both side surfaces 122b of the rotor teeth 122. ing. As a result, the complementary core member 125 is assembled by fitting the tip portion 136 of the leg portion 135 into the support groove 139 of the rotor tooth 122 from the end surface side in the rotation axis direction and sliding it. Here, the radially inward direction of the rotor 121 means a direction from the outer peripheral surface toward the axial center side on a straight line passing through the axial center.

この補極コア材１２５の脚部１３５は、本体部１３１を支持する十分な強度を確保し、幅をできるだけ狭く形成した電磁鋼板を積層して形成され、例えば、積層する電磁鋼板の２枚分の厚さ以下の幅で回転軸方向に延伸される形状に形成されている。すなわち、この脚部１３５は、本体部１３１とロータティース１２２との間を通過する磁束量をできるだけ制限するように断面積の小さな板状にして、補極コア材１２５の本体部１３１が、ロータティース１２２とは別個の磁極（補極）として機能するように、磁気的に独立した形態で支持するように形成されている。   The leg portion 135 of the supplementary core material 125 is formed by laminating electromagnetic steel sheets that have a sufficient strength to support the main body 131 and are formed as narrow as possible. For example, two legs of the laminated electromagnetic steel sheets It is formed in a shape that is stretched in the direction of the rotation axis with a width equal to or less than the thickness. That is, the leg portion 135 is formed in a plate shape having a small cross-sectional area so as to limit the amount of magnetic flux passing between the main body portion 131 and the rotor teeth 122 as much as possible. It is formed so as to be supported in a magnetically independent form so as to function as a magnetic pole (complementary pole) separate from the teeth 122.

これにより、ロータ１２１は、補極コア材１２５の脚部１３５を通過する磁束量が制限され、通過しようとする磁束線が直ちに密になるため、簡単に磁気飽和する。このような構造から、補極コア材１２５とロータティース１２２との磁気結合を抑制することができ、補極コア材１２５をロータティース１２２から磁気的に十分に独立した状態で支持することができる。このため、ロータティース１２２と補極コア材１２５のそれぞれに鎖交する磁束が干渉しあって誘導電流や磁界の発生効率を低下させてしまうことを回避することができ、ロータ１２１を大トルクで高効率回転させることができる。   As a result, the amount of magnetic flux that passes through the leg portion 135 of the supplementary core material 125 is limited in the rotor 121, and the magnetic flux lines that are about to pass through immediately become dense, so that the rotor 121 is easily magnetically saturated. With such a structure, the magnetic coupling between the complementary core material 125 and the rotor teeth 122 can be suppressed, and the complementary core material 125 can be supported in a state sufficiently magnetically independent from the rotor teeth 122. . For this reason, it can be avoided that magnetic fluxes interlinking with each of the rotor teeth 122 and the supplementary core material 125 interfere with each other to reduce the generation efficiency of the induced current and magnetic field, and the rotor 121 can be driven with a large torque. It can be rotated with high efficiency.

また、この構造により、ロータ１２１は、補極コア材１２５をロータティース１２２に支持させる前に、そのロータティース１２２の軸心側内方またはロータティース１２２の全体に、界磁コイル１２８の一部または全部を巻き付けることができ、この後に、補極コア材１２５の脚部１３５をロータティース１２２の支持溝１３９に嵌め込んで支持させることができる。   In addition, with this structure, the rotor 121 is configured so that a part of the field coil 128 is placed on the inner side of the axial center of the rotor teeth 122 or the entire rotor teeth 122 before the auxiliary pole core material 125 is supported by the rotor teeth 122. Alternatively, the whole can be wound, and thereafter, the leg portion 135 of the auxiliary pole core material 125 can be fitted into the support groove 139 of the rotor tooth 122 and supported.

このとき、誘導コイル１２７は、ロータティース１２２に補極コア材１２５の脚部１３５を支持させる前に、あるいは、支持させた後に、本体部１３１に巻き付ければよい。また、界磁コイル１２８は、補極コア材１２５の脚部１３５よりも径方向内方の第１の界磁コイル１２８１と、補極コア材１２５の脚部１３５よりも径方向外方の第２の界磁コイル１２８２とに分割した状態でロータティース１２２に巻き付けられている。この第１、第２の界磁コイル１２８１、１２８２は、直列接続されて界磁コイル１２８を構成している。   At this time, the induction coil 127 may be wound around the main body portion 131 before or after the leg portions 135 of the supplementary core material 125 are supported by the rotor teeth 122. The field coil 128 includes a first field coil 1281 radially inward of the leg 135 of the complementary core material 125 and a radially outer first coil of the leg 135 of the complementary core 125. It is wound around the rotor teeth 122 in a state of being divided into two field coils 1282. The first and second field coils 1281 and 1282 are connected in series to form the field coil 128.

このように補極コア材１２５の脚部１３５によって支持させることで、ロータ１２１は、誘導コイル１２７を補極コア材１２５の本体部１３１に巻き付けてロータ１２１の外周面側に位置させることができる。また、補極コア材１２５の脚部１３５をロータティース１２２の支持溝１３９に嵌め込んで支持させるため、その補極コア材１２５の脚部１３５に妨げられることなく、界磁コイル１２８の第１、第２の界磁コイル１２８１、１２８２をロータティース１２２の全体に巻き付けることができる。本発明に係る実施形態によれば、このような構成により、ロータスロット１２３内の空間を有効利用して、効率よく誘導コイル１２７で誘導電流を発生させ、また、その誘導電流を界磁コイル１２８に供給して効果的に磁界を発生させることができる。   In this way, the rotor 121 can be positioned on the outer peripheral surface side of the rotor 121 by winding the induction coil 127 around the main body 131 of the complementary core material 125 by being supported by the legs 135 of the complementary core material 125. . Further, since the leg portion 135 of the complementary core member 125 is fitted into the support groove 139 of the rotor tooth 122 and supported, the first coil of the field coil 128 is not obstructed by the leg portion 135 of the complementary core member 125. The second field coils 1281 and 1282 can be wound around the entire rotor teeth 122. According to the embodiment of the present invention, with such a configuration, an induction current is efficiently generated in the induction coil 127 by effectively using the space in the rotor slot 123, and the induction current is converted into the field coil 128. To effectively generate a magnetic field.

なお、界磁コイル１２８の第１、第２の界磁コイル１２８１、１２８２は、ロータティース１２２の全体（径方向内方と径方向外方の両側）に一工程で巻き付ける際には、補極コア材１２５の脚部１３５がロータスロット１２３内をスライドする空間を残した状態で巻き付ければよい。また、ロータティース１２２に補極コア材１２５を支持させる前後に第１、第２の界磁コイル１２８１、１２８２をそれぞれ巻き付ける際には、そのロータティース１２２の軸心側内方（径方向内方）に第１の界磁コイル１２８１を巻き付けた後に、補極コア材１２５の本体部１３１に誘導コイル１２７を巻き付ける前に、あるいは、その本体部１３１に誘導コイル１２７が巻き付けられた状態で、そのロータティース１２２の外周側外方（径方向外方）に第２の界磁コイル１２８２を巻き付ければよい。   When the first and second field coils 1281 and 1282 of the field coil 128 are wound around the entire rotor teeth 122 (both radially inward and radially outward) in one step, they are complementary poles. What is necessary is just to wind in the state which the leg part 135 of the core material 125 left the space which slides in the rotor slot 123. FIG. Further, when the first and second field coil 1281 and 1282 are wound before and after the rotor core 122 supports the supplemental core material 125, the inner side of the rotor tooth 122 on the axial center side (inward in the radial direction). ), After the first field coil 1281 is wound and before the induction coil 127 is wound around the main body 131 of the auxiliary pole core material 125, or in a state where the induction coil 127 is wound around the main body 131. What is necessary is just to wind the 2nd field coil 1282 to the outer peripheral side outer side (radially outward) of the rotor teeth 122.

そして、誘導コイル１２７は、電磁鋼（磁性体）からなる補極コア材１２５に巻き付けられることにより、透磁率を高めて磁束を高密度に鎖交可能にしている。また、誘導コイル１２７は、ステータティース１２の内周面１２ａに極力小さなエアギャップＧを介して対面する磁路上に位置されることで、より多くの高調波磁束を鎖交できるようになっている。この誘導コイル１２７は、ステータティース１２の内周面１２ａからロータティース１２２の外周面１２２ａ側に鎖交する磁束の第３次の時間高調波成分を有効利用するように磁界解析を行って高調波磁路を確認することにより、効率よく誘導電流を発生させることができるように設置している。なお、誘導コイル１２７は、界磁コイル１２８との間に必要十分な空隙を確保するようにロータティース１２２の間に位置するように配置されている。   The induction coil 127 is wound around the complementary core material 125 made of electromagnetic steel (magnetic material), thereby increasing the magnetic permeability so that the magnetic flux can be linked with high density. Further, the induction coil 127 is positioned on the magnetic path facing the inner peripheral surface 12a of the stator tooth 12 via the air gap G that is as small as possible, so that more harmonic magnetic flux can be interlinked. . The induction coil 127 performs a magnetic field analysis so as to effectively use the third time harmonic component of the magnetic flux interlinking from the inner peripheral surface 12a of the stator teeth 12 to the outer peripheral surface 122a side of the rotor teeth 122, thereby performing harmonics. It is installed so that an induced current can be generated efficiently by checking the magnetic path. The induction coil 127 is arranged so as to be positioned between the rotor teeth 122 so as to ensure a necessary and sufficient gap with the field coil 128.

このように、集中巻構造を採用することにより、誘導コイル１２７や界磁コイル１２８では、複数スロットをまたいで巻き付ける必要がなく、小型化することができる。また、誘導コイル１２７では、１次側での銅損損失を低減しつつ、回転座標（ｄｑ軸）における第３次の時間高調波磁束の鎖交による誘導電流を効率よく発生させて、界磁エネルギーを得ることができる。
ここで、回転座標（ｄｑ軸）における第３次の時間高調波は、静止座標においては第２次の空間高調波である。 Thus, by adopting the concentrated winding structure, the induction coil 127 and the field coil 128 do not need to be wound across a plurality of slots and can be reduced in size. In addition, the induction coil 127 efficiently generates an induction current due to the linkage of the third-order time harmonic magnetic flux in the rotation coordinate (dq axis) while reducing the copper loss loss on the primary side, and thereby the field magnet You can get energy.
Here, the third-order temporal harmonic in the rotational coordinates (dq axis) is the second-order spatial harmonic in the stationary coordinates.

このように、誘導コイル１２７および界磁コイル１２８は、磁束経路が干渉し合わないように、ロータティース１２２と補極コア材１２５とに分離して巻き付けられているので、磁気的な干渉を抑制しつつ、効率よく誘導電流を発生させることができる。   As described above, the induction coil 127 and the field coil 128 are separately wound around the rotor teeth 122 and the supplementary core material 125 so that the magnetic flux paths do not interfere with each other, so that magnetic interference is suppressed. However, an induced current can be generated efficiently.

そして、モータ１００は、回転座標における３ｆ次の時間高調波磁束（ｆ＝１、２、３・・・）を主に利用する構造として、「ロータ１２１側の突極部（ロータティース１２２）の数Ｐ：ステータ１１側のステータスロット１３の数Ｓ」が「２：３」になる構造に作製されている。例えば、３次の時間高調波磁束は、電機子コイル１４に入力する基本周波数よりも周波数が高いために短周期で脈動する。このため、ロータ１２１は、ロータティース１２２間の誘導コイル１２７に鎖交する磁束強度が変化することにより、効率的に誘導電流を発生させることができ、基本周波数の磁束に重畳する高調波成分を界磁エネルギー源として効率よく回収して回転することができる。   The motor 100 has a structure that mainly uses the 3f-order time harmonic magnetic flux (f = 1, 2, 3,...) In the rotation coordinates, and “a salient pole portion (rotor teeth 122) of the rotor 121 side”. Number P: The number S of status lots 13 on the stator 11 side is “2: 3”. For example, the third-order time harmonic magnetic flux pulsates in a short cycle because the frequency is higher than the fundamental frequency input to the armature coil 14. For this reason, the rotor 121 can generate an induced current efficiently by changing the magnetic flux intensity linked to the induction coil 127 between the rotor teeth 122, and can generate harmonic components superimposed on the magnetic flux of the fundamental frequency. It can be efficiently recovered and rotated as a field energy source.

また、このように、モータ１００は、ロータ１２１側とステータ１１側の間での相対的な磁気的作用の品質を決定する構造として、「ロータティース突極数Ｐとステータスロット数Ｓの比としてＰ（１２）／Ｓ（１８）＝２／３」を採用するのは、電磁振動を低減して電磁騒音の小さな回転を実現するためである。   Further, as described above, the motor 100 has a structure that determines the quality of the relative magnetic action between the rotor 121 side and the stator 11 side as “the ratio of the number of rotor teeth salient poles P to the number of status lots S”. The reason why “P (12) / S (18) = 2/3” is adopted is to reduce rotation of electromagnetic noise by reducing electromagnetic vibration.

詳細には、ステータ１１とロータ１２１の磁性体内における磁束密度分布の磁界解析をすると、図２の磁束線図に示すように、ロータティース突極数Ｐとステータスロット数Ｓの比に応じて、機械角３６０度内の周方向に磁束密度分布も分散化されるため、ステータ１１に働く電磁力分布にも偏在が認められることになる。   Specifically, when magnetic field analysis of the magnetic flux density distribution in the magnetic body of the stator 11 and the rotor 121 is performed, as shown in the magnetic flux diagram of FIG. 2, according to the ratio between the number of salient teeth P and the number of status lots S, Since the magnetic flux density distribution is also distributed in the circumferential direction within a mechanical angle of 360 degrees, uneven distribution is also recognized in the electromagnetic force distribution acting on the stator 11.

これに対して、モータ１００では、「ロータティース突極数Ｐ（１２）／ステータスロット数Ｓ（１８）＝２／３」となる構造を採用することにより、機械角３６０度の全周に亘って均等な密度分布となる磁束を鎖交させることができ、ロータ１２１をステータ１１内で高品質に回転させることができる。   On the other hand, in the motor 100, by adopting a structure of “the number of rotor teeth salient poles P (12) / the number of status lots S (18) = 2/3”, the entire circumference of the mechanical angle of 360 degrees is adopted. Thus, magnetic fluxes having a uniform density distribution can be linked, and the rotor 121 can be rotated in the stator 11 with high quality.

これにより、モータ１００では、高調波磁束成分を界磁エネルギー源として効率よく回収しながらも、電磁振動を抑制して静寂性高く回転させることができる。   As a result, the motor 100 can be rotated with high quietness by suppressing electromagnetic vibration while efficiently recovering the harmonic magnetic flux component as a field energy source.

このように、モータ１００は、ロータ１２１側のｑ軸に配置する誘導コイル１２７に誘導電流を効率よく発生させて、ｄ軸に配置する界磁コイル１２８に界磁電流として供給し、自己励磁電磁石として機能させることができる。このため、モータ１００は、電機子コイル１４への電力供給によって発生される主回転力を補助する補助回転力を得て高効率回転させることができる。すなわち、このモータ１００では、ｑ軸の高調波磁束も界磁エネルギー源として利用できるようにしており、ｑ軸に補極を配置しない構造よりも相互インダクタンス係数を高くして自励によるマグネットトルク密度を向上させることができる。   Thus, the motor 100 efficiently generates an induction current in the induction coil 127 arranged on the q-axis on the rotor 121 side and supplies it as a field current to the field coil 128 arranged on the d-axis. Can function as. Therefore, the motor 100 can obtain an auxiliary rotational force that assists the main rotational force generated by the power supply to the armature coil 14 and can rotate the motor 100 with high efficiency. That is, in this motor 100, the q-axis harmonic magnetic flux can also be used as a field energy source, and the self-excited magnet torque density can be increased by making the mutual inductance coefficient higher than the structure in which no auxiliary pole is arranged on the q-axis. Can be improved.

そして、誘導コイル１２７は、ロータ１２１の径方向に対して同一の周回巻線となる集中巻に形成されて、ロータ１２１の周方向に配列されて並列接続されている。また、界磁コイル１２８１、１２８２が直列接続されて１段にされている界磁コイル１２８は、ロータ１２１の径方向に対して隣同士が逆向きの周回巻線となる集中巻に形成されて、直列接続されている界磁コイル１２８１、１２８２の両端部がさらにロータ１２１の周方向の外周側と軸心側とを直列接続されている。   The induction coil 127 is formed in a concentrated winding that is the same circumferential winding with respect to the radial direction of the rotor 121, and is arranged in parallel in the circumferential direction of the rotor 121. In addition, the field coil 128 in which the field coils 1281 and 1282 are connected in series to form a single stage is formed in a concentrated winding in which the adjacent windings are circular windings in the opposite directions with respect to the radial direction of the rotor 121. Further, both end portions of the field coils 1281 and 1282 connected in series are further connected in series between the outer peripheral side and the axial center side of the rotor 121 in the circumferential direction.

これら誘導コイル１２７と界磁コイル１２８は、隣接位置のロータティース１２２とロータスロット１２３との２組を１セットとして、ダイオード（整流素子）１２９Ａ、１２９Ｂと共に閉回路１３０（図３を参照）を構成している。   The induction coil 127 and the field coil 128 constitute a closed circuit 130 (see FIG. 3) together with diodes (rectifying elements) 129A and 129B, with two sets of adjacent rotor teeth 122 and rotor slots 123 as one set. doing.

閉回路１３０は、図３に示すように、逆向きの周回方向に集中巻きされて直列接続されている２つの界磁コイル１２８Ａ、１２８Ｂ（２組の界磁コイル１２８１、１２８２）の両端部が、並列接続されている２つの誘導コイル１２７Ａ、１２７Ｂの両端部にそれぞれダイオード１２９Ａ、１２９Ｂを介して接続されている。   As shown in FIG. 3, the closed circuit 130 includes two field coils 128A and 128B (two sets of field coils 1281 and 1282) that are concentratedly wound in the opposite circumferential direction and connected in series. The two induction coils 127A and 127B connected in parallel are connected to both end portions via diodes 129A and 129B, respectively.

具体的に、閉回路１３０は、直列接続されている２つの界磁コイル１２８Ａ、１２８Ｂの一端側端部が２つの誘導コイル１２７Ａ、１２７Ｂのそれぞれの一端側端部に共通接続されて、その界磁コイル１２８Ａ、１２８Ｂの他端側端部がダイオード１２９Ａ、１２９Ｂの共通接続されているカソード側接続ピン１２９ｃに接続されている。また、閉回路１３０は、並列接続される２つの誘導コイル１２７Ａ、１２７Ｂのそれぞれの他端側端部がダイオード１２９Ａ、１２９Ｂ毎のアノード側接続ピン１２９ｃに共通接続されている。すなわち、ダイオード１２９Ａ、１２９Ｂは、それぞれのカソード側の接続ピン１２９ｃ同士を接続してケース１２９Ｄの外部に露出させるとともに、それぞれのアノード側の接続ピン１２９ｃをそのままケース１２９Ｄの外部に露出させるカソードコモン型にパッケージ化されている。   Specifically, the closed circuit 130 includes two field coils 128A and 128B that are connected in series, one end of which is commonly connected to one end of each of the two induction coils 127A and 127B. The other end portions of the magnetic coils 128A and 128B are connected to a cathode side connection pin 129c commonly connected to the diodes 129A and 129B. In the closed circuit 130, the other end side ends of the two induction coils 127A and 127B connected in parallel are commonly connected to the anode side connection pin 129c for each of the diodes 129A and 129B. That is, the diodes 129A and 129B connect the cathode side connection pins 129c to be exposed to the outside of the case 129D, and the anode side connection pins 129c are directly exposed to the outside of the case 129D. It is packaged in

このダイオード１２９Ａ、１２９Ｂは、それぞれ１８０度位相差になるように結線して、一方の誘導電流を反転させて半波整流出力を合算する中性点クランプ型の全波整流回路を形成している。   The diodes 129A and 129B are connected so as to have a phase difference of 180 degrees, and form a neutral point clamp type full-wave rectifier circuit that inverts one induced current and adds up half-wave rectified outputs. .

これにより、モータ１００では、誘導コイル１２７Ａ、１２７Ｂの巻かれた透磁率の高い電磁鋼の補極コア材１２５に、ステータティース１２の内周面１２ａからロータティース１２２の外周面１２２ａ側に鎖交する磁束に重畳している高調波成分を通過させることにより、誘導電流を効率よく発生させることができる。誘導コイル１２７Ａ、１２７Ｂの個々に発生する交流の誘導電流は、ダイオード１２９Ａ、１２９Ｂで整流させた後に合流させて、直列接続させている界磁コイル１２８Ａ、１２８Ｂに直流の界磁電流として流すことができる。このようにして、界磁コイル１２８Ａ、１２８Ｂを効果的に自己励磁させて磁界を発生させることができる。   As a result, in the motor 100, the magnetic core supplementary core material 125 of high magnetic permeability wound with the induction coils 127A and 127B is linked to the outer peripheral surface 122a side of the rotor teeth 122 from the inner peripheral surface 12a of the stator teeth 12. By passing the harmonic component superimposed on the magnetic flux to be generated, the induced current can be generated efficiently. The AC induced currents individually generated in the induction coils 127A and 127B are rectified by the diodes 129A and 129B and then combined to flow as DC field currents in the field coils 128A and 128B connected in series. it can. In this way, the field coils 128A and 128B can be effectively self-excited to generate a magnetic field.

また、このモータ１００では、隣接する誘導コイル１２７Ａ、１２７Ｂと界磁コイル１２８Ａ、１２８Ｂの２組ずつとダイオード１２９Ａ、１２９Ｂとの１セットで閉回路１３０を構成している。すなわち、図３に示す閉回路１３０の６セットが、ロータ１２１の周方向に均等間隔で並列するように配置されている。そして、このモータ１００は、閉回路１３０における誘導コイル１２７Ａ、１２７Ｂは同一の周回方向に巻かれる集中巻きにされて並列されているとともに、界磁コイル１２８Ａ、１２８Ｂはロータ１２１の全周方向に向かって巻かれる周回方向が交互になるように巻き付けられている。   Further, in the motor 100, the closed circuit 130 is configured by two sets of the adjacent induction coils 127A and 127B and the field coils 128A and 128B and one set of the diodes 129A and 129B. That is, six sets of the closed circuit 130 shown in FIG. 3 are arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction of the rotor 121. In the motor 100, the induction coils 127A and 127B in the closed circuit 130 are arranged in a concentrated manner in which they are wound in the same circumferential direction, and the field coils 128A and 128B are directed in the entire circumferential direction of the rotor 121. The winding direction is wound alternately.

このため、モータ１００では、界磁電流の通電により界磁コイル１２８Ａ、１２８Ｂで発生する電磁石の磁化方向は周方向において交互にされ、ステータ１１のステータティース１２に対してＮ極とＳ極とが交互に対面するようになっている。この結果、モータ１００は、励起用と界磁用とで分離されているため、誘導コイル１２７Ａ、１２７Ｂおよび界磁コイル１２８Ａ、１２８Ｂで互いに干渉して磁界を弱め合ってしまうことを回避し、効率よく界磁エネルギーとして回収することができる。   For this reason, in the motor 100, the magnetization directions of the electromagnets generated in the field coils 128 </ b> A and 128 </ b> B by the energization of the field current are alternated in the circumferential direction. They are facing each other. As a result, since the motor 100 is separated for excitation and field use, the induction coils 127A and 127B and the field coils 128A and 128B avoid interfering with each other to weaken the magnetic field, thereby improving efficiency. It can be recovered well as field energy.

また、このモータ１００は、「ロータティース突極数Ｐ（１２）／ステータスロット数Ｓ（１８）＝２／３」となる構造を採用することにより、それぞれの閉回路１３０の誘導コイル１２７Ａ、１２７Ｂに鎖交する高調波磁束の波形を共通にすることができる。このため、位相差なく誘導コイル１２７Ａ、１２７Ｂで発生させる誘導電流は、ダイオード１２９Ａ、１２９Ｂで整流した同程度の界磁電流として界磁コイル１２８Ａ、１２８Ｂに供給することができ、ロータ１２１を効率よくかつ高品質に回転駆動させることができる。   Further, the motor 100 employs a structure in which “the number of rotor teeth salient poles P (12) / the number of status lots S (18) = 2/3”, whereby the induction coils 127A and 127B of the respective closed circuits 130 are used. It is possible to make the waveform of the harmonic magnetic flux interlinked with each other common. For this reason, the induced currents generated by the induction coils 127A and 127B without phase difference can be supplied to the field coils 128A and 128B as the equivalent field currents rectified by the diodes 129A and 129B, and the rotor 121 can be efficiently And it can be driven to rotate with high quality.

そして、図１に戻って、モータ１００は、このようなロータ１２１の構造に対して、ステータ１１も容易かつ高品質に組み立てることができる構造が採用されており、周方向に均等配置されているステータティース１２が１本おきにバックヨーク１５に着脱可能な構造に作製されている。   Returning to FIG. 1, the motor 100 employs a structure that allows the stator 11 to be assembled easily and with high quality with respect to such a structure of the rotor 121, and is equally arranged in the circumferential direction. Every other stator tooth 12 is made detachable from the back yoke 15.

具体的には、ステータティース１２は、第１のティース１２Ｆと第２のティース１２Ｍとを備えて、それぞれが周方向に交互になるように配置されている。   Specifically, the stator teeth 12 include first teeth 12F and second teeth 12M, and are arranged so as to alternate in the circumferential direction.

第１のティース１２Ｆは、連続する磁性体により、バックヨーク１５と一体に形成されている。   The first teeth 12F are formed integrally with the back yoke 15 by a continuous magnetic body.

第２のティース１２Ｍは、バックヨーク１５とは別体の、係合可能な磁性体により構成されている。すなわち、第２のティース１２Ｍは、バックヨーク１５とは別体の状態から一体に係合させて、ステータティース１２として機能させることができるようになっている。   The second tooth 12M is formed of an engageable magnetic body that is separate from the back yoke 15. That is, the second teeth 12M can be engaged with each other from a state separate from the back yoke 15 to function as the stator teeth 12.

このステータティース１２の第２のティース１２Ｍは、シャフト１０１と平行に延長されてバックヨーク１５から分割可能なブロック形状に形成されている。この第２のティース１２Ｍは、内周面１２ａの背面１２ｈ側からバックヨーク１５内に延長される係合突起部２１が分割不能な一体形状に形成されている。これに対して、バックヨーク１５は、その係合突起部２１を嵌め込む係合溝部２２がステータティース１２の第２のティース１２Ｍを着脱する内面１５ｉ側の内部に形成されている。これら係合突起部２１と係合溝部２２は、シャフト１０１と平行に延長されている。   The second teeth 12 </ b> M of the stator teeth 12 are formed in a block shape that extends in parallel with the shaft 101 and can be divided from the back yoke 15. The second teeth 12M are formed in an integral shape in which the engaging protrusions 21 extending into the back yoke 15 from the back surface 12h side of the inner peripheral surface 12a are inseparable. On the other hand, in the back yoke 15, an engagement groove portion 22 into which the engagement protrusion 21 is fitted is formed on the inner surface 15 i side where the second tooth 12 </ b> M of the stator tooth 12 is attached and detached. The engagement protrusion 21 and the engagement groove 22 are extended in parallel with the shaft 101.

係合突起部２１は、第２のティース１２Ｍの背面１２ｈの中心付近から径方向外側に向かって突出する胴部２１ａと、その胴部２１ａの先端側に形成されて胴部２１ａの厚さよりも大きな直径の断面円形となる円柱形状に形成されている頭部２１ｂと、が連続する磁性体により一体形状に形成されている。   The engagement protrusion 21 is formed on the body 21a projecting radially outward from the vicinity of the center of the back surface 12h of the second tooth 12M, and on the distal end side of the body 21a. A head portion 21b formed in a columnar shape having a circular shape with a large diameter is integrally formed with a continuous magnetic body.

係合溝部２２は、バックヨーク１５内において、係合突起部２１の胴部２１ａと略同一幅に形成されている胴溝２２ａと、係合突起部２１の頭部２１ｂと略同様な直径の断面円形となる空間形状に形成されている円形部２２ｂと、が連続する空間として開口するように形成されている。   In the back yoke 15, the engagement groove portion 22 has a diameter substantially the same as that of the body groove 22 a formed to have substantially the same width as the body portion 21 a of the engagement projection portion 21 and the head portion 21 b of the engagement projection portion 21. The circular portion 22b formed in a space shape having a circular cross section is formed so as to open as a continuous space.

これにより、ステータ１１は、係合突起部２１の一端部をシャフト１０１の軸方向の他端側から係合溝部２２内に嵌め込むように差し込んでスライドさせることにより互いに嵌め合わせて一体に組み付けることができ、バックヨーク１５の内側でステータティース１２の第１のティース１２Ｆと第２のティース１２Ｍとが周方向に均等間隔に連続する状態に容易に組み立てることができる。   As a result, the stator 11 is fitted and integrally assembled by inserting and sliding one end portion of the engagement protrusion 21 from the other end side in the axial direction of the shaft 101 into the engagement groove portion 22. Thus, the first teeth 12F and the second teeth 12M of the stator teeth 12 can be easily assembled inside the back yoke 15 at a uniform interval in the circumferential direction.

ここで、ステータ１１は、図２に示す磁束線図から磁束線密度分布を確認すると、ステータティース１２を中心にしてバックヨーク１５の両側に分岐する磁路が形成されていることが認められる。このために、ステータ１１は、ステータティース１２の内周面１２ａの背面側に位置するバックヨーク１５の分岐領域１５Ｂの磁束密度がステータティース１２間のバックヨーク１５の迂回領域１５Ａの磁束密度よりも低くなる傾向にある。   Here, when the magnetic flux line density distribution is confirmed from the magnetic flux diagram shown in FIG. 2, it is recognized that the stator 11 has a magnetic path branched on both sides of the back yoke 15 around the stator teeth 12. For this reason, in the stator 11, the magnetic flux density of the branch region 15B of the back yoke 15 located on the back side of the inner peripheral surface 12a of the stator teeth 12 is higher than the magnetic flux density of the bypass region 15A of the back yoke 15 between the stator teeth 12. It tends to be lower.

このことから、ステータ１１は、第１のティース１２Ｆの間のバックヨーク１５の係合溝部２２に、第２のティース１２Ｍの係合突起部２１を嵌め合わせることにより、ステータティース１２を組み立てる構造になっている。これによって、図１０に示すようにバックヨーク１１１５を周方向に分割する構造にする場合よりも、通過する磁束が磁気飽和してしまうまでに余裕のある分割構造にされている。   Accordingly, the stator 11 has a structure in which the stator teeth 12 are assembled by fitting the engagement protrusions 21 of the second teeth 12M into the engagement grooves 22 of the back yoke 15 between the first teeth 12F. It has become. As a result, as shown in FIG. 10, the divided structure has a margin before the magnetic flux passing through is saturated rather than the structure in which the back yoke 1115 is divided in the circumferential direction.

すなわち、係合突起部２１および係合溝部２２がステータティース１２の第２のティース１２Ｍとバックヨーク１５との間において（後述のインシュレータ３１よりも径方向の外側において）、バックヨーク１５の内面１５ｉ側に形成されて分割可能に係合するティース係合部を構成している。係合突起部２１の頭部２１ｂが凸部に対応して、係合溝部２２の円形部２２ｂが凹部に対応し、頭部２１ｂの外面と円形部２２ｂの内面の曲面同士が互いに密接する状態で嵌め合うことにより、ステータ１１は、ステータティース１２の第２のティース１２Ｍとバックヨーク１５との間を磁束が磁気飽和により制限されることなく通過することのできる磁路が形成されるようになっている。   That is, the engagement protrusion 21 and the engagement groove 22 are located between the second tooth 12M of the stator tooth 12 and the back yoke 15 (outside in the radial direction from the insulator 31 described later), and the inner surface 15i of the back yoke 15. The teeth engaging part which is formed in the side and engages so that division is possible is constituted. The head portion 21b of the engaging protrusion 21 corresponds to the convex portion, the circular portion 22b of the engaging groove portion 22 corresponds to the concave portion, and the curved surfaces of the outer surface of the head portion 21b and the inner surface of the circular portion 22b are in close contact with each other. The stator 11 forms a magnetic path through which the magnetic flux can pass between the second teeth 12M of the stator teeth 12 and the back yoke 15 without being restricted by magnetic saturation. It has become.

なお、本実施形態では、バックヨーク１５内に係合突起部２１および係合溝部２２が位置する構造に作製されているが、これに限るものではない。例えば、ステータティース１２の第２のティース１２Ｍ内に係合突起部および係合溝部が位置する構造に作製して、係合突起部（凸部）をバックヨーク１５側に形成するとともに係合溝部（凹部）をステータティース１２の第２のティース１２Ｍ側に形成しても良い。   In the present embodiment, the engagement protrusion 21 and the engagement groove 22 are formed in the back yoke 15, but the present invention is not limited to this. For example, the engaging protrusion and the engaging groove are located in the second tooth 12M of the stator tooth 12, and the engaging protrusion (projection) is formed on the back yoke 15 side and the engaging groove. A (concave portion) may be formed on the second teeth 12M side of the stator teeth 12.

また、ステータ１１は、図５に示すように、ステータティース１２の第２のティース１２Ｍとバックヨーク１５とに、ティース係合部として、断面三角形の係合突起部２１Ｔと係合溝部２２Ｔとをそれぞれ設けることも考えられる。この構造の場合、ステータティース１２に電機子コイル１４を取り付けてモータ１００を駆動させると、第２のティース１２Ｍは、ロータ１２１側との間の磁力による引き合いによって、シャフト１０１側に引かれるトルクＴや、周方向の正逆方向に向かうトルクＴが掛かる。   Further, as shown in FIG. 5, the stator 11 includes an engagement protrusion 21 </ b> T and an engagement groove 22 </ b> T having a triangular section as teeth engagement portions on the second teeth 12 </ b> M and the back yoke 15 of the stator teeth 12. Each may be provided. In the case of this structure, when the armature coil 14 is attached to the stator teeth 12 and the motor 100 is driven, the second teeth 12M are attracted to the shaft 101 side by the magnetic force with the rotor 121 side. In addition, a torque T is applied in the circumferential direction.

しかしながら、この構造では、角エッジＥｐと角溝Ｅｖとを隙間なく嵌め合わせることが難しく、対向面Ｓ同士が密接する状態で係合させることができずに、周方向の正逆方向にガタが生じてしまう。このため、この構造では、係合突起部２１Ｔと係合溝部２２Ｔとの間の隙間により透磁率が低くなることにより、ステータティース１２の第２のティース１２Ｍとバックヨーク１５との間の磁路が直ぐに磁気飽和して、ロータ１２１の回転効率が低下してしまう可能性がある。また、ロータ１２１の回転時に発生するトルクＴが第２のティース１２Ｍに掛かると、係合溝部２２Ｔの角溝Ｅｖに応力集中が発生して損傷し易くなってしまっている。   However, in this structure, it is difficult to fit the square edge Ep and the square groove Ev without gaps, and the opposing surfaces S cannot be engaged with each other in close contact, and play is not possible in the circumferential direction. It will occur. For this reason, in this structure, the magnetic permeability between the second tooth 12M of the stator teeth 12 and the back yoke 15 is reduced by the magnetic permeability being reduced by the gap between the engagement protrusion 21T and the engagement groove 22T. May become magnetically saturated and the rotational efficiency of the rotor 121 may be reduced. Further, when the torque T generated when the rotor 121 rotates is applied to the second teeth 12M, stress concentration is generated in the angular groove Ev of the engagement groove portion 22T, which is easily damaged.

これに対して、本実施形態のステータ１１は、係合突起部２１を係合溝部２２に嵌め込んでステータティース１２の第２のティース１２Ｍをバックヨーク１５に係合するので、係合突起部２１と係合溝部２２の胴部２１ａ、２２ａ同士を密接する状態で嵌め合わせることができるとともに、頭部２１ｂを円形部２２ｂ内に密接する状態で嵌め込むことができる。   On the other hand, the stator 11 according to the present embodiment engages the second teeth 12M of the stator teeth 12 with the back yoke 15 by fitting the engagement protrusions 21 into the engagement grooves 22, and therefore the engagement protrusions. 21 and the body portions 21a and 22a of the engagement groove portion 22 can be fitted together, and the head portion 21b can be fitted into the circular portion 22b.

このため、ステータ１１は、図５に示す構造とは違って、第２のティース１２Ｍとバックヨーク１５との間の透磁率をできるだけ大きくしてロータ１２１を効率よく回転させることができる。また、ステータ１１は、係合突起部２１と係合溝部２２の周りで応力集中が発生してしまうことを避けて、ロータ１２１の回転に伴うトルクＴに対して必要な耐久性を確保することができる。   Therefore, unlike the structure shown in FIG. 5, the stator 11 can efficiently rotate the rotor 121 by increasing the magnetic permeability between the second teeth 12M and the back yoke 15 as much as possible. In addition, the stator 11 avoids stress concentration around the engaging protrusion 21 and the engaging groove 22 and ensures the necessary durability against the torque T associated with the rotation of the rotor 121. Can do.

さらに、バックヨーク１５は、分割状態から連結して一体とする構造ではなく、分割部がない、連続する一体形状とした構造であることから、その外周面１５ｏを精度よく形成することができ、設置する部材に正確に取り付けて、モータ１００を高品質に回転駆動させることができる。   Furthermore, since the back yoke 15 is not a structure that is connected and integrated from a divided state, but has a continuous integrated shape without a divided portion, the outer peripheral surface 15o can be accurately formed, The motor 100 can be rotationally driven with high quality by accurately attaching to the member to be installed.

また、ステータ１１は、図６に示すように、ステータティース１２にインシュレータ３１が外装されている。このステータ１１は、インシュレータ３１に巻線が巻き付けられて電機子コイル１４が設置されている。   In addition, as shown in FIG. 6, the stator 11 has an insulator 31 externally mounted on the stator teeth 12. In the stator 11, a winding is wound around an insulator 31 and an armature coil 14 is installed.

インシュレータ３１は、図７−１および図７−２に示すように、本体部３２と、内側鍔部３３と、外側鍔部３４と、外側延長部３５と、外側連結部３６と、を備える一体形状に形成されている。このインシュレータ３１は、例えば、非磁性の絶縁性樹脂材料を成形することにより作製されている。   As shown in FIGS. 7A and 7B, the insulator 31 includes a main body portion 32, an inner flange portion 33, an outer flange portion 34, an outer extension portion 35, and an outer connecting portion 36. It is formed into a shape. For example, the insulator 31 is manufactured by molding a nonmagnetic insulating resin material.

本体部３２は、ステータティース１２の両側面１２ｂと、ステータティース１２のシャフト１０１の軸方向の両端面１２ｃと、に対面接触する枠形状に形成されて、電機子コイル１４の巻線が巻き付けられる巻線領域として機能する。本体部３２は、ステータティース１２の内周面１２ａが内側鍔部３３側の開口から露出するまで、ステータティース１２を内部に収容可能に形成されている。本体部３２は、外側鍔部３４がバックヨーク１５の内面１５ｉに接触する位置まで、ステータティース１２の第１のティース１２Ｆを内部に収容可能に形成されている。本体部３２は、ステータティース１２の第２のティース１２Ｍの背面１２ｈが外側鍔部３４側の開口から露出するまで、その第２のティース１２Ｍを内部に収容可能に形成されている。   The main body 32 is formed in a frame shape that is in contact with both side surfaces 12b of the stator teeth 12 and both end surfaces 12c in the axial direction of the shaft 101 of the stator teeth 12, and the winding of the armature coil 14 is wound thereon. Functions as a winding area. The main body 32 is formed so that the stator teeth 12 can be accommodated therein until the inner peripheral surface 12a of the stator teeth 12 is exposed from the opening on the inner flange 33 side. The main body 32 is formed so that the first teeth 12F of the stator teeth 12 can be accommodated therein until the outer flange 34 comes into contact with the inner surface 15i of the back yoke 15. The main body 32 is formed so that the second teeth 12M can be accommodated therein until the back surface 12h of the second teeth 12M of the stator teeth 12 is exposed from the opening on the outer flange 34 side.

内側鍔部３３は、ステータティース１２の両側面１２ｂと軸方向両端面１２ｃとの４面のそれぞれに対して直交方向外方に向かって張り出すフランジ形状に形成されている。この内側鍔部３３は、後述するように、図１０に示すステータティース１１１１の内周面側に鍔１１１２を設けることを不要にして、インシュレータ３１がステータティース１２に取り付けられたときに、本体部３２に巻き付けられている電機子コイル１４が内側に移動してしまうことを制限するようになっている。このため、内側鍔部３３は、電機子コイル１４がロータ１２１側に接触してしまうことを回避する機能も備える。   The inner flange 33 is formed in a flange shape projecting outward in the orthogonal direction with respect to each of the four surfaces of the both side surfaces 12b and the axial end surfaces 12c of the stator teeth 12. As will be described later, when the insulator 31 is attached to the stator teeth 12, the inner flange 33 eliminates the need to provide the flange 1112 on the inner peripheral surface side of the stator teeth 1111 shown in FIG. 10. The armature coil 14 wound around 32 is restricted from moving inward. For this reason, the inner flange 33 also has a function of preventing the armature coil 14 from coming into contact with the rotor 121 side.

外側鍔部３４は、ステータティース１２の両側面１２ｂと軸方向片側端面１２ｃ１との３面のそれぞれに対して直交方向外方に向かって張り出すフランジ形状に形成されている。この外側鍔部３４は、インシュレータ３１がステータティース１２に取り付けられたときに、本体部３２に巻き付けられている電機子コイル１４が外側に移動してしまうことを制限するようになっている。このため、外側鍔部３４は、電機子コイル１４がバックヨーク１５に接触してしまうことを回避する機能も備える。   The outer flange 34 is formed in a flange shape projecting outward in the orthogonal direction with respect to each of the three surfaces of the both side surfaces 12b of the stator teeth 12 and the one axial end surface 12c1. The outer flange 34 limits the movement of the armature coil 14 wound around the main body 32 to the outside when the insulator 31 is attached to the stator teeth 12. For this reason, the outer flange 34 also has a function of preventing the armature coil 14 from coming into contact with the back yoke 15.

外側延長部３５は、外側鍔部３４が形成されていないステータティース１２の軸方向片側端面１２ｃ２と平行に本体部３２が外側に向かって延長されている形状に形成されている。この外側延長部３５は、インシュレータ３１がステータティース１２に取り付けられたときに、バックヨーク１５のシャフト１０１の軸方向片側端面１５ｃに対面接触する状態で取り付けられる。このため、外側延長部３５は、電機子コイル１４がバックヨーク１５に接触してしまうことを回避する機能も備える。   The outer extension portion 35 is formed in a shape in which the main body portion 32 extends outward in parallel with the axial one end surface 12c2 of the stator teeth 12 where the outer flange portion 34 is not formed. When the insulator 31 is attached to the stator teeth 12, the outer extension 35 is attached in a state of facing the axial end surface 15 c of the shaft 101 of the back yoke 15. For this reason, the outer extension 35 also has a function of avoiding the armature coil 14 from contacting the back yoke 15.

外側連結部３６は、本体部３２から離隔する外側延長部３５の端辺より直交方向外方に向かって張り出す形状に形成されている。この外側連結部３６は、インシュレータ３１の本体部３２に巻き付ける巻線（電機子コイル１４）の両端部１４ａを差し込んで一時的に保持する一対のスリット３６ｓが形成されている（図９（ａ）を参照）。このため、外側連結部３６は、電機子コイル１４の特に結線後の端部１４ａがバックヨーク１５に接触してしまうことを回避する機能も備える。   The outer connecting portion 36 is formed in a shape that protrudes outward in the orthogonal direction from the end side of the outer extending portion 35 that is separated from the main body portion 32. The outer connecting portion 36 is formed with a pair of slits 36s for inserting and temporarily holding both ends 14a of a winding (armature coil 14) wound around the main body portion 32 of the insulator 31 (FIG. 9A). See). For this reason, the outer connecting portion 36 also has a function of avoiding that the end portion 14 a of the armature coil 14, particularly after connection, comes into contact with the back yoke 15.

また、外側延長部３５と外側連結部３６は、隣接するインシュレータ３１の周方向一端側と周方向他端側を突き合わせる状態でステータティース１２に設置されるようになっている。この外側延長部３５と外側連結部３６は、周方向一端側で外側延長部３５と外側連結部３６の双方に跨るように連結凸形状部３７が一体的に形成されている。したがって、連結凸形状部３７がインシュレータ３１と同様に、例えば、非磁性の絶縁性樹脂材料によって形成されている。また、この外側延長部３５と外側連結部３６は、周方向他端側で外側延長部３５と外側連結部３６の双方に跨るように連結凹形状部３８が形成されている。すなわち、外側延長部３５と外側連結部３６は、巻線領域として機能する本体部３２よりも径方向外側に位置する連結領域として、シャフト１０１の軸方向（軸心の延長方向）の片側のバックヨーク１５の端面１５ｃ内に位置するように（端面１５ｃに重なるように）配置されている。この外側延長部３５および外側連結部３６のインシュレータ３１の周方向一端側の連結凸形状部３７と周方向他端側の連結凹形状部３８は、ステータティース１２に設置された状態で、その一対が互いに組み合って連結する絶縁体連結部として機能するようになっている。   Further, the outer extension portion 35 and the outer connection portion 36 are installed on the stator teeth 12 in a state in which one end side in the circumferential direction and the other end side in the circumferential direction of the adjacent insulators 31 are abutted with each other. The outer extending portion 35 and the outer connecting portion 36 are integrally formed with a connecting convex portion 37 so as to straddle both the outer extending portion 35 and the outer connecting portion 36 on one end side in the circumferential direction. Therefore, similarly to the insulator 31, the connecting convex portion 37 is formed of, for example, a nonmagnetic insulating resin material. Further, the outer extending portion 35 and the outer connecting portion 36 are formed with a connecting concave shape portion 38 so as to straddle both the outer extending portion 35 and the outer connecting portion 36 at the other end in the circumferential direction. That is, the outer extension portion 35 and the outer connecting portion 36 are back regions on one side in the axial direction of the shaft 101 (extension direction of the shaft center) as a connecting region positioned radially outward from the main body 32 functioning as a winding region. It arrange | positions so that it may be located in the end surface 15c of the yoke 15 (it overlaps with the end surface 15c). In the state where the outer extending portion 35 and the outer connecting portion 36 are connected to the connecting convex shape portion 37 on one end side in the circumferential direction of the insulator 31 and the connecting concave shape portion 38 on the other end side in the circumferential direction are installed in the stator tooth 12. Are configured to function as an insulator connecting portion that is combined and connected to each other.

連結凸形状部３７と連結凹形状部３８は、外側延長部３５と外側連結部３６の周方向一端側側面３５ａ、３６ａまたは周方向他端側側面３５ｂ、３６ｂに中心を一致させる仮想円柱形状Ｉ１の外周面Ｉ１ｓに外形が一致する形状に形成されている。   The connecting convex shape portion 37 and the connecting concave shape portion 38 are virtual cylindrical shapes I1 whose centers coincide with the circumferential one end side surfaces 35a, 36a or the other circumferential end side surfaces 35b, 36b of the outer extension portion 35 and the outer connecting portion 36. Is formed in a shape whose outer shape matches the outer peripheral surface I1s.

連結凸形状部３７は、外側延長部３５と外側連結部３６の周方向一端側側面３５ａ、３６ａを周方向外側に張り出して仮想円柱形状Ｉ１の外周面Ｉ１ｓに一致する外形を有する形状に形成されている。   The connecting convex shape portion 37 is formed in a shape having an outer shape that projects from the outer end portion 35 and the outer one end side surfaces 35a, 36a of the outer connecting portion 36 to the outer side in the circumferential direction and matches the outer peripheral surface I1s of the virtual cylindrical shape I1. ing.

連結凹形状部３８は、外側延長部３５と外側連結部３６の周方向他端側側面３５ｂ、３６ｂを周方向内側に窪ませて仮想円柱形状Ｉ１の外周面Ｉ１ｓに一致する外形を有する形状に形成されている。   The connection concave shape portion 38 has a shape that has an outer shape that coincides with the outer peripheral surface I1s of the virtual columnar shape I1 by recessing the other circumferential side end surfaces 35b, 36b of the outer extension portion 35 and the outer connection portion 36 inward in the circumferential direction. Is formed.

また、内側鍔部３３は、隣接するインシュレータ３１の周方向一端側と周方向他端側を突き合わせる状態でステータティース１２に設置されるようになっている。この内側鍔部３３は、周方向一端側端面に連結凸形状部４７が一体的に形成され、周方向他端側端面に連結凹形状部４８が形成されている。したがって、連結凸形状部４７は、インシュレータ３１と同様に、例えば、非磁性の絶縁性樹脂材料によって形成されている。すなわち、インシュレータ３１の周方向一端側の連結凸形状部４７と周方向他端側の連結凹形状部４８は、外側の連結凸形状部３７と連結凹形状部３８と同様に、ステータティース１２に設置された状態で、その一対が互いに組み合って連結する状態を維持して、電機子コイル１４の内側への移動を制限する強度を高くするようになっている。   Further, the inner flange portion 33 is installed on the stator teeth 12 in a state where the circumferential one end side and the other circumferential end side of the adjacent insulator 31 are abutted. The inner flange 33 is integrally formed with a connecting convex portion 47 on one end surface in the circumferential direction and a connecting concave portion 48 on the other end surface in the circumferential direction. Therefore, similarly to the insulator 31, the connecting convex portion 47 is formed of, for example, a nonmagnetic insulating resin material. That is, the connecting convex shape portion 47 on one end side in the circumferential direction of the insulator 31 and the connecting concave shape portion 48 on the other end side in the circumferential direction are connected to the stator teeth 12 in the same manner as the outer connecting convex shape portion 37 and the connecting concave shape portion 38. In a state where the armature coil 14 is installed, the pair of the armature coils 14 is maintained in a state where they are combined with each other, and the strength for restricting the movement of the armature coil 14 to the inside is increased.

連結凸形状部４７と連結凹形状部４８は、内側鍔部３３の周方向一端側側面３３ａまたは周方向他端側側面３３ｂに中心を一致させる仮想円柱形状Ｉ２の外周面Ｉ２ｓに外形が一致する形状に形成されている。すなわち、連結凸形状部４７は、内側鍔部３３の周方向一端側側面３３ａに、シャフト１０１の軸方向の全長に亘って連続する畝形状に形成されている。連結凹形状部４８は、内側鍔部３３の周方向他端側側面３３ｂに、シャフト１０１の軸方向の全長に亘って連続する溝形状に形成されている。   The outer shape of the connecting convex portion 47 and the connecting concave portion 48 coincides with the outer peripheral surface I2s of the virtual cylindrical shape I2 whose center coincides with the circumferential one end side surface 33a or the circumferential other end side surface 33b of the inner flange 33. It is formed into a shape. In other words, the connecting convex portion 47 is formed in a flange shape that is continuous on the circumferential one end side surface 33 a of the inner flange portion 33 over the entire length of the shaft 101 in the axial direction. The connection concave portion 48 is formed in a groove shape that is continuous over the entire length in the axial direction of the shaft 101 on the other circumferential side surface 33 b of the inner flange 33.

連結凸形状部４７は、内側鍔部３３の周方向一端側側面３３ａを周方向外側に張り出して仮想円柱形状Ｉ２の外周面Ｉ２ｓに一致する外形を有する形状に形成されている。   The connecting convex portion 47 is formed in a shape having an outer shape that projects from the circumferential one end side surface 33a of the inner flange 33 outward in the circumferential direction and matches the outer circumferential surface I2s of the virtual cylindrical shape I2.

連結凹形状部４８は、内側鍔部３３の周方向他端側側面３３ｂを周方向内側に窪ませて仮想円柱形状Ｉ２の外周面Ｉ１ｓに一致する外形を有する形状に形成されている。   The connecting concave portion 48 is formed in a shape having an outer shape that is indented in the circumferential direction other side surface 33b of the inner flange portion 33 inward in the circumferential direction and coincides with the outer peripheral surface I1s of the virtual cylindrical shape I2.

このような構造により、インシュレータ３１は、本体部３２に電機子コイル１４の巻線を巻き付けて、その巻線端部１４ａを外側連結部３６のスリット３６ｓに差し込むことにより、電機子コイル１４を一時的に保持されている状態にして設置することができる。   With such a structure, the insulator 31 winds the armature coil 14 around the body portion 32 and inserts the winding end portion 14 a into the slit 36 s of the outer connecting portion 36, thereby temporarily It can be installed in a state where it is held in a stationary manner.

そして、ステータティース１２の第１のティース１２Ｆは、図８−１に示すように、内周面１２ａ側から、電機子コイル１４が設置されているインシュレータ３１の本体部３２内に差し込むことにより、電機子コイル１４が巻き付けられている状態に取り付けることができる。   Then, as shown in FIG. 8A, the first tooth 12F of the stator tooth 12 is inserted into the main body 32 of the insulator 31 where the armature coil 14 is installed from the inner peripheral surface 12a side. The armature coil 14 can be attached to the wound state.

また、ステータティース１２の第２のティース１２Ｍは、内周面１２ａ側または背面１２ｈ側から、電機子コイル１４が設置されているインシュレータ３１の本体部３２内に差し込むことにより、電機子コイル１４が巻き付けられている状態に取り付けることができる。このステータティース１２の第２のティース１２Ｍは、図８−２に示すように、背面１２ｈ側の係合突起部２１をバックヨーク１５側の係合溝部２２内に嵌め込むようにシャフト１０１の軸方向にスライドさせることにより、第１のティース１２Ｆ間に位置するように容易に組み付けることができる。   Further, the second tooth 12M of the stator tooth 12 is inserted into the main body 32 of the insulator 31 where the armature coil 14 is installed from the inner peripheral surface 12a side or the rear surface 12h side. It can be attached to the wound state. As shown in FIG. 8B, the second tooth 12M of the stator tooth 12 is formed so that the engagement protrusion 21 on the rear surface 12h side is fitted in the engagement groove 22 on the back yoke 15 side. By sliding in the direction, it can be easily assembled so as to be positioned between the first teeth 12F.

このため、ステータ１１は、図１０に示すステータ１１１０と同様に、ステータティース１２間に形成される巻線用のステータスロット１３が内面側ほど狭くなる先細りのＶ字形状であっても、第１のティース１２Ｆと第２のティース１２Ｍとにそれぞれ容易にインシュレータ３１を簡易に設置して、ステータティース１２のそれぞれにステータスロット１３の空間占有率の高い状態に電機子コイル１４を容易に設置することができる。   Therefore, similarly to the stator 1110 shown in FIG. 10, the stator 11 has a tapered V-shape in which the winding status lot 13 formed between the stator teeth 12 becomes narrower toward the inner surface side. Insulators 31 can be easily installed on the teeth 12F and the second teeth 12M, respectively, and the armature coils 14 can be easily installed on the stator teeth 12 in a state where the space lot of the status lot 13 is high. Can do.

このとき、図９に示すように、ステータ１１は、インシュレータ３１の周方向一端側の連結凸形状部３７と周方向他端側の連結凹形状部３８とが互いに組み合って、外側延長部３５と外側連結部３６とが連結する状態になり、互いに突き合ってインシュレータ３１自体が内側に移動しようとするのを制限することができる。また、ステータ１１は、同様に、インシュレータ３１の周方向一端側の連結凸形状部４７と周方向他端側の連結凹形状部４８とが互いに組み合って、内側鍔部３３同士が連結する状態になり、電機子コイル１４の内側への移動を信頼性高く制限することができる。この状態で、電機子コイル１４の巻線端部１４ａを外側連結部３６のスリット３６ｓから外して直列接続し、バッテリなどの外部電源に電力供給可能に接続することによりモータ１００として機能させることができる。   At this time, as shown in FIG. 9, the stator 11 includes an outer extended portion 35, in which the connecting convex shape portion 37 on one end side in the circumferential direction of the insulator 31 and the connecting concave shape portion 38 on the other end side in the circumferential direction are combined with each other. It will be in the state where it connects with the outer side connection part 36, and it can restrict | limit that the insulator 31 itself tries to move inside mutually butting. Similarly, in the stator 11, the connecting convex shape part 47 on one end side in the circumferential direction of the insulator 31 and the connecting concave shape part 48 on the other end side in the circumferential direction are combined with each other so that the inner flange parts 33 are connected to each other. Thus, the movement of the armature coil 14 to the inside can be limited with high reliability. In this state, the winding end portion 14a of the armature coil 14 is removed from the slit 36s of the outer connecting portion 36 and connected in series, and connected to an external power source such as a battery so as to be able to supply power, thereby functioning as the motor 100. it can.

ここで、図１０に示す分割コアタイプを採用する場合には、電機子コイルの巻線を巻き付けるための図１１に示す巻線ボビン（インシュレータ）１２３０がステータティース１１１１から抜けてしまわないように、そのステータティース１１１１の内面１１１１ａの両側方に張り出す鍔１１１２が形成されている。   Here, when the split core type shown in FIG. 10 is adopted, the winding bobbin (insulator) 1230 shown in FIG. 11 for winding the winding of the armature coil does not come off from the stator teeth 1111. A flange 1112 is formed on both sides of the inner surface 1111 a of the stator teeth 1111.

この巻線ボビン１２３０は、鍔１１１２を避けて設置するために、図１１に示すように、ステータティース１１１１の長手方向に分割する２部品にして、ステータティース１１１１の長手方向からそれぞれ外装させて設置した後に、巻線を巻き付ける作業を行っていた。   In order to install the winding bobbin 1230 so as to avoid the flange 1112, as shown in FIG. After that, the work of winding the winding was done.

しかしながら、この形態のステータ１１１０用の巻線ボビン１２３０では、２部品の連結板部１２３１を重ねる構造にすることから、その連結板部１２３１同士が重なることになって、接着などの連結作業が余分に掛かるとともに、巻線を巻き付ける空間を無駄に使ってしまうことになって、巻き数を増加させる際の妨げになってしまう。   However, since the winding bobbin 1230 for the stator 1110 in this form has a structure in which the connecting plate portions 1231 of two parts are overlapped, the connecting plate portions 1231 overlap each other, and an extra connecting work such as adhesion is required. In addition, the space around which the winding is wound is wasted, which hinders the increase in the number of turns.

また、この形態のステータ１１１０のステータティース１１１１に形成する鍔１１１２は、ロータとの対面面積を拡大することができる反面、例えば、ロータ側に巻線を設置する巻線界磁モータの場合には、ステータティース１１１１の突極比が低くなってしまい、モータ性能を低下させてしまう。   In addition, the flange 1112 formed on the stator teeth 1111 of the stator 1110 of this embodiment can increase the facing area with the rotor, but for example, in the case of a winding field motor in which a winding is installed on the rotor side. Then, the salient pole ratio of the stator teeth 1111 is lowered, and the motor performance is lowered.

これに対して、ステータ１１は、インシュレータ３１の内側鍔部３３が電機子コイル１４の内側への移動を信頼性高く制限するので、ステータティース１２に鍔を形成する必要がなく、ステータティース１１１１の鍔１１１２のように磁束の通過する磁路として機能させしまうことがない。このため、ステータティース１２は、突極比が低くなってしまうことがなく、高性能にモータ１００を駆動させることができる。   On the other hand, since the inner flange portion 33 of the insulator 31 reliably restricts the movement of the armature coil 14 to the inside of the stator 11, there is no need to form a flange on the stator teeth 12, and the stator teeth 1111 It does not function as a magnetic path through which the magnetic flux passes like 鍔 1112. For this reason, the stator teeth 12 do not have a low salient pole ratio, and can drive the motor 100 with high performance.

このように、本実施形態のステータ１１は、連続したバックヨーク１５に、ステータティース１２として、第１のティース１２Ｆを一体形成するとともに、第２のティース１２Ｍをティース係合部（係合突起部２１と係合溝部２２）により係合可能にして一体に取り付ける構造にされている。   As described above, in the stator 11 of the present embodiment, the first teeth 12F are integrally formed as the stator teeth 12 on the continuous back yoke 15, and the second teeth 12M are connected to the teeth engaging portions (engaging protrusions). 21 and the engaging groove portion 22), and can be engaged with each other to be integrated.

これにより、第２のティース１２Ｍを外した状態で、電機子コイル１４を巻き付けた状態のインシュレータ３１を第１のティース１２Ｆに取り付けた後に、同様のインシュレータ３１を取り付けた第２のティース１２Ｍをバックヨーク１５に取り付けることができ、ステータ１１を容易に組み立てることができる。   Thereby, after attaching the insulator 31 in the state where the armature coil 14 is wound to the first tooth 12F with the second tooth 12M removed, the second tooth 12M to which the similar insulator 31 is attached is backed. It can be attached to the yoke 15 and the stator 11 can be easily assembled.

また、インシュレータ３１は、外側延長部３５と外側連結部３６の周方向両端側の連結凸形状部３７と連結凹形状部３８とが互いに組み合って、また、内側鍔部３３の周方向両端側の連結凸形状部４７と連結凹形状部４８とが互いに組み合って連結する状態にすることができる。このため、インシュレータ３１は、自身が内側にずれてしまうことを制限することができ、また、電機子コイル１４が内側に移動しようとすることも制限することができる。   In addition, the insulator 31 is formed by combining the outer protruding portion 35 and the connecting convex shape portion 37 and the connecting concave shape portion 38 on both ends in the circumferential direction of the outer connecting portion 36, and also on the both ends in the circumferential direction of the inner flange portion 33. The connecting convex shape portion 47 and the connecting concave shape portion 48 can be combined and connected to each other. For this reason, the insulator 31 can restrict | limit that it slip | deviates inside itself, and can also restrict | limit that the armature coil 14 tries to move inside.

したがって、バックヨーク１５を分割することなく、ステータスロット１３の空間を有効利用し、かつ、ステータティース１２に電機子コイル１４を容易に設置することのできる、安価で高性能なモータ１００を提供することができる。   Therefore, there is provided an inexpensive and high-performance motor 100 that can effectively use the space of the status lot 13 without dividing the back yoke 15 and can easily install the armature coil 14 on the stator teeth 12. be able to.

ここで、本実施形態では、ステータ１１内にロータ１２１を回転自在に収容する構造のモータ１００を一例として説明するが、これに限るものではない。例えば、ステータ周りにロータを回転自在に設置する構造に適用することもできる。この場合には、ステータティースとロータティースとを入れ換えて、ロータティースを第１のティースと第２のティースとで構成すればよい。   Here, in the present embodiment, the motor 100 having a structure in which the rotor 121 is rotatably accommodated in the stator 11 will be described as an example, but the present invention is not limited thereto. For example, the present invention can be applied to a structure in which a rotor is rotatably installed around a stator. In this case, the stator teeth and the rotor teeth may be interchanged, and the rotor teeth may be configured with the first teeth and the second teeth.

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。   While embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.

１１ ステータ
１２ ステータティース
１２Ｆ 第１のティース
１２Ｍ 第２のティース
１３ ステータスロット
１４ 電機子コイル
１５ バックヨーク
１５Ａ 迂回領域
１５Ｂ 分岐領域
２１ 係合突起部（凸部、ティース係合部）
２２ 係合溝部（凹部、ティース係合部）
３１ インシュレータ（絶縁体）
３２ 本体部（巻線領域）
３３ 内側鍔部
３４ 外側鍔部
３５ 外側延長部（連結領域）
３６ 外側連結部（連結領域）
３７ 連結凸形状部（絶縁体連結部）
３８ 連結凹形状部（絶縁体連結部）
４７ 連結凸形状部
４８ 連結凹形状部
１００ モータ
１２１ ロータ
１２２ ロータティース 11 Stator 12 Stator Teeth 12F 1st Teeth 12M 2nd Teeth 13 Status Lot 14 Armature Coil 15 Back Yoke 15A Detour Area 15B Branch Area 21 Engaging Protrusion (Protrusion, Teeth Engaging Part)
22 Engaging groove (recess, teeth engaging part)
31 Insulator
32 Body (winding area)
33 Inner collar 34 Outer collar 35 Outer extension (connection area)
36 Outer connection part (connection area)
37 Connection convex shape part (insulator connection part)
38 Connection concave shape part (insulator connection part)
47 Connection convex part 48 Connection concave part 100 Motor 121 Rotor 122 Rotor teeth

Claims (7)

通電により磁束を発生させる電機子コイルが巻き付けられているステータティースを有するステータと、前記磁束が前記ステータティースから鎖交するロータと、を備えるモータであって、
前記ステータは、
前記ステータティースよりも前記ロータの径方向の外側に位置して、連続する磁性体により形成されているバックヨークを有しており、
前記ステータティースとして、
前記バックヨークと一体に形成されている第１のティースと、
前記バックヨークと係合可能な第２のティースと、を有し、
前記第１のティースと前記第２のティースとが周方向において交互に配置されている、モータ。 A stator comprising a stator tooth around which an armature coil that generates a magnetic flux by energization is wound, and a rotor that links the magnetic flux from the stator tooth,
The stator is
It has a back yoke that is located outside the stator teeth in the radial direction of the rotor and is formed of a continuous magnetic body,
As the stator teeth,
A first tooth integrally formed with the back yoke;
A second tooth engageable with the back yoke,
The motor in which the first teeth and the second teeth are alternately arranged in the circumferential direction. 前記バックヨークと前記第２のティースとの間に、互いに嵌め合う曲面からなる凸部と凹部とを有して係合可能なティース係合部を備えて、
前記ティース係合部は、前記凸部と前記凹部の一方が前記バックヨークに形成され、前記凸部と前記凹部の他方が前記第２のティースに形成されている、請求項１に記載のモータ。 Between the back yoke and the second tooth, a tooth engaging portion having a convex portion and a concave portion made of curved surfaces that fit together, and being engageable,
2. The motor according to claim 1, wherein one of the convex portion and the concave portion is formed on the back yoke, and the other of the convex portion and the concave portion is formed on the second tooth. . 前記電機子コイルは、前記第１のティースと前記第２のティースの個々に外装される絶縁体に巻線が巻き付けられて形成される、請求項１または請求項２に記載のモータ。   3. The motor according to claim 1, wherein the armature coil is formed by winding a winding around an insulator that is individually sheathed of the first tooth and the second tooth. 前記ティース係合部は、前記絶縁体よりも径方向の外側に位置する前記バックヨークの内面側に形成されている、請求項３に記載のモータ。   4. The motor according to claim 3, wherein the teeth engaging portion is formed on an inner surface side of the back yoke located on a radially outer side than the insulator. 前記絶縁体は、前記巻線が巻き付けられる巻線領域と、当該巻線領域よりも径方向外側に位置する連結領域とを有し、前記連結領域には、隣り合う絶縁体同士で連結する絶縁体連結部を有する、請求項３または請求項４に記載のモータ。   The insulator has a winding region around which the winding is wound, and a connecting region located radially outside the winding region, and the connecting region is an insulating member connected by adjacent insulators. The motor according to claim 3 or 4 which has a body connection part. 前記絶縁体は、前記連結領域が軸心の延長方向の片側において、前記バックヨークの端面に重なるように配置されている、請求項５に記載のモータ。   The motor according to claim 5, wherein the insulator is disposed so that the connection region overlaps an end surface of the back yoke on one side in an extending direction of the shaft center. 前記ステータと前記ロータとの位置が入れ換えられて、
前記ロータは、
外装される絶縁体に巻線を巻き付けられている巻線コイルが設けられるロータティースと、当該ロータティースよりも前記ステータの径方向の外側に位置する前記バックヨークと、を備えて、
前記ロータティースとして、前記第１のティースおよび前記第２のティースを有する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のモータ。 The positions of the stator and the rotor are interchanged,
The rotor is
A rotor tooth provided with a winding coil in which a winding is wound around an insulator to be sheathed, and the back yoke positioned on the outer side in the radial direction of the stator than the rotor tooth,
The motor according to any one of claims 1 to 6, wherein the rotor teeth include the first teeth and the second teeth.
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