JP2000023394A - Armature structure for toroidally wound rotary electric machine - Google Patents

Armature structure for toroidally wound rotary electric machine

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JP2000023394A
JP2000023394A JP10190735A JP19073598A JP2000023394A JP 2000023394 A JP2000023394 A JP 2000023394A JP 10190735 A JP10190735 A JP 10190735A JP 19073598 A JP19073598 A JP 19073598A JP 2000023394 A JP2000023394 A JP 2000023394A
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JP
Japan
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electric machine
core
armature
rotary electric
toroidal
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JP10190735A
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Japanese (ja)
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Tamotsu Nose
保 能勢
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Nidec Sankyo Corp
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Nidec Sankyo Corp
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the best use of a space in the height direction and at the same time, to sharply improve the value of the proportionality constant which decides the relation between torque and copper losses by combinedly using toroidal winding and a magnetism collecting yoke. SOLUTION: A plurality of rib-like core sections 6 are integrally formed with the annular core section 5 of a laminated core forming a stator 2, in such a way that the core sections 6 radially extend at prescribed intervals in the peripheral direction. Then a coil 8 is wound around the annular core section 5 in each slot formed between a pair of core sections 6 which are arranged adjacent in the peripheral direction. In addition, a magnetism collecting yoke section 13 is formed by bending each two core pieces at both end sections of the laminated core in the laminating direction (axial direction) which is nearly perpendicularly to the axial direction. Moreover, the total facing height (thickness) of the yoke section 13 and its counter core section 9 in the axial direction (laminating direction) is made higher than the core height (thickness) of the annular core section 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、積層コアの環状コ
ア部に対して複数のコイルを所定間隔をあけて装着した
トロイダル巻式回転電機の電機子構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an armature structure of a toroidal winding type rotating electric machine in which a plurality of coils are mounted on an annular core portion of a laminated core at predetermined intervals.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、エアギャップ部にサイン波形磁
界を必要とする回転電機においては、分布巻きと呼ばれ
る巻線方法が採用されている。例えば、図12に示され
ている三相誘導モータでは、ロータRの外周側を取り囲
むようにしてステータSが配置されており、そのステー
タSを構成する電機子の積層コアSCに対して、スロッ
トをずらしながらコイルSLが重ね合わされるように巻
線が施されている。ところが、この方法ではコイルSL
をずらしながら重ねる形となっているため、巻線が難し
い上に巻線長さが長くなり、巻線高さH1が高くなって
大型化してしまう等の問題がある。
2. Description of the Related Art In general, a rotating electric machine requiring a sine waveform magnetic field in an air gap portion employs a winding method called distributed winding. For example, in the three-phase induction motor shown in FIG. 12, a stator S is arranged so as to surround an outer peripheral side of a rotor R, and a slot is provided with respect to a laminated core SC of an armature constituting the stator S. The coils are wound such that the coils SL are superimposed while displacing the coils. However, in this method, the coil SL
, The windings are difficult, the winding length is long, and the winding height H1 is high, resulting in an increase in size.

【0003】これに対して、コア環状部に巻線を行うト
ロイダル巻きと呼ばれる方法が知られている。このトロ
イダル巻線方法は、各コイルが重なり合わないために巻
線が易しい、巻線長さが短くなる、巻線高さが高くなら
ない、など優れた特徴を持っている。
[0003] On the other hand, a method called toroidal winding in which winding is performed on a core annular portion is known. This toroidal winding method has excellent features such as easy winding because the coils do not overlap, shortening the winding length, and preventing the winding height from increasing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トロイダル巻式回転電機では、扁平形を除いては特性が
一般の分布巻より劣ることもあり、一部の分野での採用
に留まっているのが現状である。一方近年、地球環境問
題が深刻化しており、省エネルギー・省電力を最優先で
進めなければならない状況となってきている。今日では
電力消費が大きな比重を占めているが、その全電力の半
分以上をモータが消費している。このため、モータの効
率を上げ、損失(電力消費)を少しでも減らすことが最
優先課題として求められている。また、電力を発生する
側の発電機においても同様である。
However, in the conventional toroidal winding type rotating electric machine, the characteristics are inferior to those of the general distributed winding except for the flat type, and the application is limited to some fields. Is the current situation. On the other hand, in recent years, global environmental problems have become serious, and energy saving and power saving must be promoted with the highest priority. Today, power consumption is dominant, but more than half of the total power is consumed by motors. For this reason, increasing the efficiency of the motor and reducing the loss (power consumption) as much as possible are demanded as top priorities. The same applies to the generator that generates electric power.

【0005】そこで本発明は、巻線方法に優れたトロイ
ダル巻式回転電機の電機子構造に、高特性化のための構
造変更を加えることにより、効率値を大幅に改善した回
転電機の電機子構造を提供することを目的としたもので
ある。
[0005] Therefore, the present invention provides an armature of a rotary electric machine in which the efficiency value is greatly improved by making a structural change for improving the characteristics of the armature structure of the toroidal-wound rotary electric machine excellent in the winding method. It is intended to provide a structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、モータ及び発
電機を含めた回転電機の特性改善構造に関するものであ
るが、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するのが
モータで、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する
のが発電機であり、モータと発電機とは基本(構造・構
成)的には全く同じものである。そのため、モータを発
電機として使うことも、発電機をモータとして使うこと
も可能である。従って、以下の説明は全てモータにて行
う。
The present invention relates to a structure for improving the characteristics of a rotating electric machine including a motor and a generator. A motor converts electric energy into mechanical energy, and converts mechanical energy into electric energy. The generator is converted into the motor, and the motor and the generator are basically the same (structure and configuration). Therefore, it is possible to use the motor as a generator or to use the generator as a motor. Therefore, all of the following description will be made using the motor.

【0007】一般に、モータ特性を表す指標として出力
やトルクが用いられているが、これらは、印加電圧や巻
線の巻数、また放熱条件・設計などにより変化してしま
うため、モータ特性を絶対値で表す指標にはなっていな
い。一方、別の指標として効率値があり、出力と損失と
の関係を表す良い指標ではあるが、負荷又は回転数条件
により変化し、始動条件では出力が0となり効率値も0
となってしまい、やはりモータ特性の大きさを表す絶対
指標にはなり得ていない。
In general, output and torque are used as indices representing motor characteristics. However, since these vary depending on the applied voltage, the number of windings of the windings, heat radiation conditions and design, the absolute values of the motor characteristics are changed. It is not an index represented by. On the other hand, there is an efficiency value as another index, which is a good index indicating the relationship between the output and the loss. However, it changes depending on the load or rotation speed condition, and the output becomes 0 and the efficiency value becomes 0 under the starting condition.
Therefore, it cannot be an absolute index indicating the magnitude of the motor characteristic.

【0008】そこでモータの効率値を改善するために
は、まずモータ特性・効率の大きさとは何か、何により
決まるのか、などを正確に把握することが基本であり、
本願発明者が検討した結果、次のことがわかった。モー
タ特性の大きさを表す絶対指標は、発生トルクと発生損
失(銅損)との関係を表す(決める)比例定数値であ
る。磁石無しモータの場合この比例定数=トルク/銅
損、磁石付きモータの場合この比例定数=(トルク)
/銅損、であることがわかった。いわゆる、ある電流を
流した時に発生するトルクと銅損の関係を表す比例定数
値は、印加電圧や巻線巻き数(占積率が同じ場合)、負
荷条件などを変化させても変化せず、モータ特性の大き
さを表す絶対指標となることがわかった。一方、効率値
に関しても、効率=出力/入力=出力/(出力+損失)
であり、出力=回転数×トルクで、回転数は印加電圧と
損失で、損失のメインは銅損であるため、この比例定数
値でほぼ決まることがわかった。
Therefore, in order to improve the motor efficiency value, it is basically necessary to accurately grasp what the motor characteristics and the magnitude of the efficiency are and what they determine.
As a result of the study by the present inventors, the following has been found. The absolute index representing the magnitude of the motor characteristic is a proportional constant value (determining) the relationship between the generated torque and the generated loss (copper loss). For a motor without a magnet, this proportionality constant = torque / copper loss. For a motor with a magnet, this proportionality constant = (torque) 2
/ Copper loss. The so-called proportional constant value, which represents the relationship between the torque and the copper loss generated when a certain current flows, does not change even when the applied voltage, the number of winding turns (when the space factor is the same), and the load conditions are changed. Thus, it can be seen that it is an absolute index indicating the magnitude of the motor characteristics. On the other hand, regarding the efficiency value, efficiency = output / input = output / (output + loss)
Output = rotational speed × torque, the rotational speed is the applied voltage and loss, and the main loss is copper loss.

【0009】モータ特性を大きくする(効率を上げる)
ために、大型化したり、高エネルギー積の磁石にした
り、巻線の占積率を上げたりすることが試みられている
が、これらは結局、上記比例定数値を決める要因の条件
を変化させることにより得ているものである。
Enhance motor characteristics (increase efficiency)
For this reason, attempts have been made to increase the size of the magnet, use a high-energy product magnet, or increase the space factor of the winding.However, these factors eventually change the conditions of the factors that determine the proportional constant value. It is obtained by:

【0010】次に、この比例定数値がモータ特性の絶対
値を決める理由と、この比例定数値を決める要因につい
て述べる。モータのトルクは、対向配置された1次側と
2次側との相対移動による磁気エネルギーの変化の大き
さで決まるものである。その磁気エネルギーには、1次
側及び2次側の自己インダクタンスLにより発生・保持
されるものと、1次側と2次側との相互インダクタンス
Mにより発生・保持されるものとがあり、モータの種類
・構造により駆動に使用する磁気エネルギーが違ってい
る。誘導モータやDCモータ、ブラシレスモータなどは
相互インダクタンスMによる磁気エネルギーを使用して
おり、リラクタンスモータは自己インダクタンスLによ
る磁気エネルギーを使用している。
Next, the reason why the proportional constant value determines the absolute value of the motor characteristics and the factor that determines the proportional constant value will be described. The torque of the motor is determined by the magnitude of the change in magnetic energy due to the relative movement between the opposed primary and secondary sides. There are two types of magnetic energy generated and held by the primary and secondary side self inductances L and those generated and held by the mutual inductance M between the primary side and the secondary side. The magnetic energy used for the drive differs depending on the type and structure. Induction motors, DC motors, brushless motors and the like use magnetic energy due to mutual inductance M, and reluctance motors use magnetic energy due to self inductance L.

【0011】磁極数などの構造が決まっている場合の1
次側及び2次側の電流I,Iに対する発生トルクの
大きさは、磁気エネルギーの最大値でほぼ決まり、いわ
ゆる、自己インダクタンスLや相互インダクタンスMの
大きさで決まってくる。自己インダクタンスLによる磁
気エネルギーの大きさは、(1/2)・L・I、相互
インダクタンスMによる磁気エネルギーの大きさはM・
・Iである。リラクタンスモータ以外の一般モー
タは、ほとんどが相互インダクタンスMを駆動に使用し
ている。誘導モータやユニバーサルモータなど磁石を使
用しないモータの多くは1次電流Iと2次電流I
比例するため、電流をIで代表させるとその磁気エネル
ギーはM・I・I=M・Iと表せる。片側(1次
側と仮定)に磁石を用いるモータの場合、磁石は電流固
定の電磁石のためIは固定であり、M・I=Φ(有
効磁束)のため、その磁気エネルギーは、M・I・I
=Φ・Iと表せる。
When the structure such as the number of magnetic poles is fixed,
The magnitude of the generated torque with respect to the secondary side and secondary side currents I 1 and I 2 is substantially determined by the maximum value of the magnetic energy, and is determined by the so-called self-inductance L and mutual inductance M. The magnitude of the magnetic energy due to the self-inductance L is (1 /) · L · I 2 , and the magnitude of the magnetic energy due to the mutual inductance M is M ·
I 1 · I 2 . Most general motors other than the reluctance motor use the mutual inductance M for driving. In many motors that do not use magnets, such as induction motors and universal motors, the primary current I 1 and the secondary current I 2 are proportional, so if the current is represented by I, the magnetic energy is M · I 1 · I 2 = M · I 2 and expressed. In the case of a motor using a magnet on one side (assumed to be a primary side), I 1 is fixed because the magnet is a current-fixed electromagnet. Since M · I 1 = Φ (effective magnetic flux), the magnetic energy is M・ I 1・ I
2 = Φ · I.

【0012】一方、銅損は抵抗損であるから、R・I
で表せる。そのため、トルクと銅損の関係を決める比例
定数は、磁石無しの場合、トルク/銅損であるため、結
果としてL/RまたはM/Rで表せる。磁石付きの場合
には、(トルク)/銅損であるのため、結果としてM
/Rで表せる。
On the other hand, since copper loss is resistance loss, R · I 2
Can be represented by Therefore, the proportionality constant that determines the relationship between torque and copper loss is represented by torque / copper loss without a magnet, and can be expressed as L / R or M / R as a result. In the case with the magnet, since (torque) 2 / copper loss, M
It can be expressed as 2 / R.

【0013】L・M・Rを決める要素について考えてみ
ると、コイル巻数は全てに同じ影響を与えるため、それ
を除いた場合、LとMは主に、1次・2次対向面積Sと
エアギャップ長gで表せる。磁石付きの場合は更に磁石
の材質と体格・形状などを含む。Rは主に、コイル断面
積Aとコイル1ターン当たりのコイル長lで決まってい
る。エアギャップ長gや磁石要素をほぼ固定と考え、主
要素のみで上記比例定数の構成を考えると以下の通りと
なる。 a.磁石無しモータ(誘導、ユニバーサル): S・A
/l=S/コイル要素 b.磁石付きモータ: S・A/l=S/コイル要
素 c.リラクタンスモータ: S・A/l=S/コイル要
素 上記のように、比例定数を構成する主要因を改善し、比
例定数値を大きくすれば、モータ特性が大きくなり、結
果として効率値を改善できることがわかる。
Considering the factors that determine L, M, and R, the number of coil turns has the same effect on all of them, and when excluding it, L and M are mainly the primary and secondary facing areas S and It can be expressed by the air gap length g. If a magnet is provided, it further includes the material, physique and shape of the magnet. R is mainly determined by the coil cross-sectional area A and the coil length l per turn of the coil. Considering that the air gap length g and the magnet element are almost fixed, and considering the configuration of the above-mentioned proportional constant only with the main element, the following is obtained. a. Motor without magnet (induction, universal): SA
/ L = S / coil element b. Motorized magnet: S 2 · A / l = S 2 / coil elements c. Reluctance motor: S · A / l = S / coil element As described above, if the main factors constituting the proportional constant are improved and the proportional constant value is increased, the motor characteristics are increased, and as a result, the efficiency value can be improved. I understand.

【0014】上記比例定数値という視点から従来品をみ
た場合、従来の回転電機は大きな欠点を持っていること
がわかる。つまり、前述した比例定数の構成式の上辺を
決める共通事項は、1次・2次の磁気対向面の面積Sで
あり、この対向面積Sを増やすほど比例定数値及び効率
値は高くなることがわかる。しかし、上述した代表的な
回転電機である三相誘導モータ(図12参照)を例に見
ればすぐわかる様に、軸方向のモータ全体高さH2に対
する1次・2次磁気対向部高さH3の比率が極端に小さ
いことがわかる。これは、前述したように巻線部高さH
1に軸方向スペースの多くが取られているためであり、
その結果、上述した磁気対向部の面積Sは非常に小さく
なっている。
[0014] From the viewpoint of the above proportional constant value, it can be seen that the conventional rotary electric machine has a major drawback. In other words, a common matter that determines the upper side of the above-described constitutive equation of the proportional constant is the area S of the primary and secondary magnetic facing surfaces. As the facing area S increases, the proportional constant value and the efficiency value may increase. Understand. However, as can be easily understood from the example of the three-phase induction motor (see FIG. 12), which is a typical rotary electric machine described above, the height H3 of the primary and secondary magnetic facing portions with respect to the overall height H2 of the motor in the axial direction. Is extremely small. This corresponds to the winding height H, as described above.
This is because a lot of the axial space is taken in 1
As a result, the above-described area S of the magnetic facing portion is very small.

【0015】仮にコイル要素の条件を変えずに、軸方向
のモータスペース一杯まで磁気対向面を取れたとすれ
ば、上記比例定数値が大幅に改善することになり、同一
トルク(又は出力)における損失を、例えば1/2とか
1/3にまで簡単に減少させることが可能であることが
わかる。このような仮の状態は、そのための構造さえ検
討すればある程度可能である。すなわち、コイル要素を
あまり悪化させずに、1次・2次磁気対向面の高さを大
幅に増やすことは構造的に可能であり、その様な構造を
採用することによって効率値を大幅に上げること、つま
り損失を大幅に下げることが可能になる。
Assuming that the magnetic facing surface can be taken up to the full motor space in the axial direction without changing the condition of the coil element, the proportional constant value is greatly improved, and the loss at the same torque (or output) is reduced. Is easily reduced to, for example, 1/2 or 1/3. Such a temporary state is possible to some extent if only the structure for that is considered. That is, it is structurally possible to greatly increase the height of the primary and secondary magnetic facing surfaces without significantly deteriorating the coil element, and by adopting such a structure, the efficiency value is greatly increased. That is, the loss can be significantly reduced.

【0016】このような観点から、請求項1記載の発明
では、固定子又は回転子の少なくとも一方側の部材を構
成する電機子が、環状コア部と、この環状コア部から他
方側部材に向かって延出する対向コア部と、を含む積層
コアを備え、上記積層コアの環状コア部に対してコイル
がトロイダル巻きされたトロイダル巻式回転電機の電機
子構造において、少なくとも上記電機子の対向コア部
に、前記他方側部材との対向面積を拡大する板状部材か
らなる集磁ヨーク部が、上記対向コア部のコア高さを増
大するように付設され、その集磁ヨーク部と対向コア部
との全対向高さが、前記環状コア部のコア高さより大き
く形成されている。
From such a viewpoint, in the invention according to the first aspect, the armature constituting at least one member of the stator or the rotor includes an annular core portion and a portion extending from the annular core portion to the other member. An opposing core portion extending in the armature structure of a toroidal winding type rotating electric machine in which a coil is toroidally wound around an annular core portion of the laminated core, wherein at least the opposing core of the armature is provided. A magnetic flux collecting yoke portion made of a plate-like member that enlarges the area facing the other side member so as to increase the core height of the facing core portion, and the magnetic flux collecting yoke portion and the facing core portion are provided. Is formed to be larger than the core height of the annular core portion.

【0017】また、請求項2記載の発明では、前記請求
項1記載の集磁ヨーク部は、積層コアの積層方向両端部
分に配置された複数枚のコア片を、略直角に積層方向に
折り曲げて形成されている。
In the invention according to claim 2, the magnetic flux collecting yoke portion according to claim 1 is configured to bend a plurality of core pieces disposed at both ends in the laminating direction of the laminated core in the laminating direction at a substantially right angle. It is formed.

【0018】さらに、請求項3記載の発明では、前記請
求項1記載の積層コアには、環状コア部から対向コア部
と反対側の半径方向に突出した張り出し部が形成されて
いる。
Further, according to the third aspect of the present invention, the laminated core according to the first aspect is provided with a protruding portion which protrudes from the annular core portion in a radial direction on a side opposite to the opposing core portion.

【0019】さらにまた、請求項4記載の発明では、前
記請求項3記載の張り出し部が、電機子の位置決めを行
うように支持枠に当接されている。
Further, in the invention according to claim 4, the overhang portion according to claim 3 is in contact with the support frame so as to position the armature.

【0020】一方、請求項5記載の発明では、前記請求
項4記載の張り出し部の支持枠への当接面積は、当該張
り出し部の他の部分の横断面積より減じられている。
On the other hand, in the fifth aspect of the present invention, the contact area of the overhang portion with the support frame according to the fourth aspect is smaller than the cross-sectional area of the other portion of the overhang portion.

【0021】請求項6記載の発明では、前記請求項1記
載の集磁ヨーク部と環状コア部との間に、磁束の通過断
面積を拡大する補助ヨーク部が設けられている。
According to a sixth aspect of the present invention, an auxiliary yoke portion is provided between the magnetic flux collecting yoke portion and the annular core portion to increase the cross-sectional area of the magnetic flux.

【0022】また、請求項7記載の発明では、前記請求
項1記載の積層コア及び集磁ヨーク部が珪素鋼板により
構成されている。
Further, in the invention according to claim 7, the laminated core and the magnetic flux collecting yoke according to claim 1 are made of a silicon steel plate.

【0023】さらに、請求項8記載の発明では、前記請
求項1記載の対向コア部における他方側部材との対向面
は、その対向面の周方向幅を全周にわたって合計した全
幅が、当該対向面を通る全周長に対して0.8以上1.
0未満の割合となるように形成されている。
Further, in the invention according to claim 8, the surface of the facing core portion facing the other side member in the above-mentioned claim 1 has a total width obtained by summing the circumferential width of the facing surface over the entire circumference. 0.8 or more with respect to the entire circumference passing through the surface.
It is formed so as to have a ratio of less than 0.

【0024】さらにまた、請求項9記載の発明では、前
記請求項1記載の電機子が、誘導機のステータである。
Further, in the invention according to claim 9, the armature according to claim 1 is a stator of an induction machine.

【0025】請求項10記載の発明では、前記請求項1
記載の電機子が、誘導機のロータである。
According to the tenth aspect, the first aspect
The described armature is a rotor of an induction machine.

【0026】また、請求項11記載の発明では、前記請
求項10記載の電機子における対向コア部の半径方向内
側の部位に、導電部の一部又は全部を形成するアルミ材
がダイキャストで充填されている。
According to the eleventh aspect of the present invention, in the armature according to the tenth aspect, an aluminum material forming part or all of the conductive portion is filled by die casting in a portion radially inside the opposed core portion. Have been.

【0027】さらに、請求項12記載の発明では、前記
請求項10記載の環状コア部の対向コア部と半径方向反
対側の部位に、円筒リング状の銅材が設けられ導電部の
一部としている。
Further, in the twelfth aspect of the present invention, a cylindrical ring-shaped copper material is provided on a portion of the annular core portion in the radially opposite side of the opposed core portion of the annular core portion as a part of the conductive portion. I have.

【0028】さらにまた、請求項13記載の発明では、
前記請求項10記載の電機子の導電部の全てが銅材にて
構成されている。
Furthermore, in the invention according to claim 13,
All of the conductive portions of the armature according to claim 10 are made of a copper material.

【0029】請求項14記載の発明では、前記請求項1
記載の電機子が、AC磁石同期機又はACリラクタンス
同期機のステータである。
According to the fourteenth aspect, the first aspect
The armature described is an AC magnet synchronous machine or an AC reluctance synchronous machine stator.

【0030】また、請求項15記載の発明では、請求項
1記載の回転電機が、インナーロータ構造である。
Further, in the invention according to claim 15, the rotating electric machine according to claim 1 has an inner rotor structure.

【0031】さらに、請求項16記載の発明では、請求
項1記載の回転電機が、アウターロータ構造である。
Further, according to the sixteenth aspect of the present invention, the rotating electric machine according to the first aspect has an outer rotor structure.

【0032】さらにまた、請求項17記載の発明では、
請求項1記載の1つの極に対して1つの相のコイルが1
つのスロット内に収納されるように巻線が施されてい
る。
Further, according to the seventeenth aspect of the present invention,
2. A single phase coil according to claim 1, wherein:
Winding is provided to be accommodated in one slot.

【0033】請求項18記載の発明では、前記請求項1
7記載の他方部材を構成するロータが、界磁磁石形構造
体又はリラクタンス形構造体に構成されている。
According to the eighteenth aspect of the present invention, the first aspect is provided.
7. The rotor constituting the other member according to 7 is a field magnet type structure or a reluctance type structure.

【0034】本発明の様に、トロイダル巻きと集磁ヨー
ク部とを組み合わせて用いることにより、従来構造の欠
点であった高さ方向のスペースを最大限に生かせるとと
もに、コイル要素を悪化させることがないため、上記比
例定数値が大幅に改善されることとなり、その結果、損
失が大幅に低減されて効率値が飛躍的に向上される。
By using a combination of a toroidal winding and a magnetic flux collecting yoke as in the present invention, the space in the height direction, which is a drawback of the conventional structure, can be maximized and the coil element can be deteriorated. Therefore, the value of the proportional constant is greatly improved, and as a result, the loss is greatly reduced, and the efficiency value is dramatically improved.

【0035】より具体的には、以下のような作用が得ら
れる。まず、トロイダル巻き構造を採用したことによっ
て、巻線のために広く必要だったスロット部の対向面ス
リット幅が狭くてよくなり、高次トルクを低減しつつ対
向面積の向上を図ることができる。また、従来、巻線方
法を改善しても困難であった占積率が容易に向上され
る。さらに、巻線の重なり合い部分がないために巻線部
断面積を増やした設計に対応することが容易となり、1
ターン当たりのコイル長さも短くなる。
More specifically, the following operation is obtained. First, by adopting the toroidal winding structure, the slit width of the facing surface of the slot, which was widely required for the winding, may be reduced, and the facing area can be improved while reducing the higher-order torque. Further, the space factor, which has been difficult even if the winding method is conventionally improved, can be easily improved. Further, since there is no overlapping portion of the windings, it is easy to cope with a design in which the cross-sectional area of the windings is increased.
The coil length per turn is also reduced.

【0036】次に、集磁ヨーク部を設けた構造によっ
て、モータの高さ方向のスペースを一杯まで磁気対向面
として使える様になる。そして、それにも関わらず、巻
線への影響がほとんどなくコイル要素を悪化させること
がない。それよりも逆に、従来のトロイダル巻き構造の
持っていた、コア高さを増やすと1ターン当たりのコイ
ル長が長くなることや、コアリブ部の幅により巻線スペ
ースが狭くなるといった欠点を、集磁ヨーク構造と組み
合わせることにより改善できる方向となる。
Next, the structure in which the magnetic flux collecting yoke is provided enables the space in the height direction of the motor to be fully used as the magnetic facing surface. In spite of that, there is almost no influence on the winding and the coil element is not deteriorated. Conversely, the drawbacks of the conventional toroidal winding structure, such as increasing the core height, increasing the coil length per turn, and reducing the winding space due to the width of the core ribs are alleviated. The direction can be improved by combining with the magnetic yoke structure.

【0037】このとき、集磁ヨーク部と環状コア部との
間のリブ状コア部に、磁束の通過面積を拡大する補助ヨ
ーク部を設けておけば、リブ幅を減らしても同じ磁路断
面積を確保でき、結果として巻線スペースを増やすこと
が可能となる。
At this time, if an auxiliary yoke for enlarging the passage area of the magnetic flux is provided in the rib-shaped core between the magnetic flux collecting yoke and the annular core, the same magnetic path disconnection can be obtained even if the rib width is reduced. The area can be secured, and as a result, the winding space can be increased.

【0038】また、積層コアをラジアル方向に長くして
張り出させておけば、積層(アキシャル)方向への磁束
の流れが円滑になるとともに、積層コアの固定強度アッ
プ、外枠への固定・位置決めも容易となる。
Further, if the laminated core is extended in the radial direction and extended, the flow of magnetic flux in the laminated (axial) direction becomes smooth, the fixing strength of the laminated core is increased, and the laminated core is fixed to the outer frame. Positioning is also facilitated.

【0039】さらに、上述した本発明にかかる集磁ヨー
ク部は、コアの積層過程において容易に成形することが
できる。また、このような集磁ヨーク部を設けると、隣
接する集磁ヨーク部どうしの間の空間が狭くなって巻線
がし難くくなってしまうことが考えられるが、本発明の
ようなトロイダル巻線構造と組み合わせることによっ
て、狭い集磁ヨーク部どうしの間を通すような巻線作業
であっても容易に行うことができる。
Further, the above-described magnetic flux collecting yoke according to the present invention can be easily formed in the process of laminating the cores. Further, when such a magnetic flux collecting yoke portion is provided, it is conceivable that a space between adjacent magnetic flux collecting yoke portions becomes narrow and winding becomes difficult. By combining with a wire structure, even a winding operation such as passing between narrow magnetic flux collecting yokes can be easily performed.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。まず、図1,図2,図3及
び図4に示されている実施形態は、誘導モータにおける
固定子(ステータ)及び回転子(ロータ)に対して本発
明を適用したものであって、固定子枠(ケース)1の内
周壁に装着された固定子2が、回転軸3に固着された回
転子4の外周側を取り囲むように配置されている。固定
子2を形成している積層コアの環状コア部5には、複数
のリブ状コア部6が周方向に所定間隔あけて放射状に延
在するように一体的に設けられているとともに、これら
の各リブ状コア部6のうちの周方向に隣接する一対のも
のどうしの間に画成された各スロット7のそれぞれの内
部に、コイル8がいわゆるトロイダル巻きにより上記環
状コア部5に装着されている。上記各リブ状コア部6の
半径方向内端部分には、回転子4に対面する対向コア部
(磁極部)9が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4 applies the present invention to a stator (stator) and a rotor (rotor) in an induction motor. A stator 2 mounted on an inner peripheral wall of a child frame (case) 1 is arranged so as to surround an outer peripheral side of a rotor 4 fixed to a rotating shaft 3. A plurality of rib-shaped core portions 6 are integrally provided on the annular core portion 5 of the laminated core forming the stator 2 so as to extend radially at predetermined intervals in the circumferential direction. A coil 8 is attached to the annular core portion 5 by so-called toroidal winding inside each of the slots 7 defined between a pair of circumferentially adjacent ones of the rib-shaped core portions 6. ing. An opposing core portion (magnetic pole portion) 9 facing the rotor 4 is provided at a radially inner end portion of each of the rib-shaped core portions 6.

【0041】上記積層コアは、珪素鋼板を所定の形状に
打ち抜いた薄板状のコア片を軸方向に積層したものであ
って、図5に示されているようなコア片11の積層体か
ら構成されている。すなわち、上記コア片11の積層体
は、上述した環状コア部5を形成している部分11a
と、環状コア部5から放射状に延びるリブ状コア部6を
形成している部分11bと、リブ状コア部6の内端部分
に設けられた対向コア部9を形成している部分11c
と、を有しており、このようなコア片11の所定枚数が
軸方向に積層されることによって、所定高さの環状コア
部5、リブ状コア部6、及び対向コア部9が形成されて
いる。そして、このコア片11を積層した環状コア部5
に対してコイル8がトロイダル巻きされている。
The laminated core is formed by laminating a thin plate-shaped core piece obtained by punching a silicon steel sheet into a predetermined shape in the axial direction, and is composed of a laminated body of core pieces 11 as shown in FIG. Have been. That is, the laminated body of the core pieces 11 has a portion 11a forming the above-described annular core portion 5.
A portion 11b forming a rib-shaped core portion 6 extending radially from the annular core portion 5, and a portion 11c forming an opposing core portion 9 provided at an inner end portion of the rib-shaped core portion 6
By annularly stacking a predetermined number of such core pieces 11 in the axial direction, an annular core portion 5, a rib-shaped core portion 6, and a facing core portion 9 having a predetermined height are formed. ing. Then, the annular core portion 5 in which the core pieces 11 are laminated
The coil 8 is toroidally wound.

【0042】一方、上記積層コアの積層方向(軸方向)
両端部分に配置された各々2枚のコア片11は、対向コ
ア部9に相当する部分において軸方向に略直角に折り曲
げられ集磁ヨーク部13を構成している。この集磁ヨー
ク部13は、軸方向に延在することによって、上記対向
コア部9における回転子4との対向面積を軸方向に拡大
している。そして、この集磁ヨーク部13と対向コア部
9とを合わせた軸方向(積層方向)の全対向高さ(厚
さ)、すなわち全コア高さは、前記環状コア部5のコア
高さ(厚さ)より大きく形成されている。また、この対
向コア部9と集磁ヨーク部13との全対向高さである全
コア高さは、コイル8における軸方向の巻高さより更に
大きい高さを備えるように形成されている。
On the other hand, the laminating direction (axial direction) of the laminated core
Each of the two core pieces 11 disposed at both ends is bent substantially at right angles in the axial direction at a portion corresponding to the opposing core portion 9 to form the magnetic flux collecting yoke portion 13. The magnetic flux collecting yoke portion 13 extends in the axial direction, thereby increasing the area of the facing core portion 9 facing the rotor 4 in the axial direction. The total opposing height (thickness) in the axial direction (stacking direction) of the magnetic flux collecting yoke portion 13 and the opposing core portion 9, that is, the total core height is the core height of the annular core portion 5. Thickness). The total core height, which is the total opposing height of the opposing core portion 9 and the magnetic flux collecting yoke portion 13, is formed to have a height greater than the axial winding height of the coil 8.

【0043】また、後述するように、上記回転子4側の
対向面における軸方向(積層方向)コア高さ(厚さ)
も、前記環状コア部5のコア高さ(厚さ)より大きく形
成されており、前述した集磁ヨーク部13と対向コア部
9とを合わせた全コア高さと同程度に形成されている。
これによって、前記集磁ヨーク部13の全高さ部分が、
回転子4側に対面されるようになっている。
As will be described later, the core height (thickness) in the axial direction (stacking direction) on the facing surface on the rotor 4 side.
Is formed to be larger than the core height (thickness) of the annular core portion 5 and is substantially equal to the total core height of the magnetic flux collecting yoke portion 13 and the opposing core portion 9 described above.
Accordingly, the entire height of the magnetic flux collecting yoke 13 is
It faces the rotor 4 side.

【0044】上記回転子4を形成している積層コアも、
前述した固定子2における積層コアと同様な構成を備え
ており、特に図6に示されているように、当該回転子4
の環状コア部15には、複数のリブ状コア部16が周方
向に所定間隔あけて放射状に延在するように一体的に設
けられている。また、それらの各リブ状コア部16のう
ちの周方向に隣接する一対のものどうしの間に画成され
た各スロット内のそれぞれには、アルミダイキャストに
より形成された導電部(図示省略)が、充填されるよう
にして構成されている。また、上記各リブ状コア部16
の半径方向外端部分には、前述した固定子2に対面する
対向コア部17が設けられている。
The laminated core forming the rotor 4 is also
It has the same configuration as the laminated core in the stator 2 described above, and particularly, as shown in FIG.
A plurality of rib-shaped core portions 16 are integrally provided on the annular core portion 15 so as to radially extend at predetermined intervals in the circumferential direction. A conductive portion (not shown) formed by aluminum die-casting is provided in each of the slots defined between a pair of circumferentially adjacent ones of the rib-shaped core portions 16. Is configured to be filled. In addition, each of the rib-shaped core portions 16
Is provided with a facing core portion 17 facing the stator 2 at the radially outer end portion.

【0045】上記導電部におけるアルミダイキャスト部
分の内周側部分、すなわち上記対向コア部17と半径方
向反対側の端部には、円筒リング状の銅板18が導電部
を形成するように配置されており、これによって良好な
導電性を得ている。なお、導電部の導電性を上げるため
に、各スロット内に棒状の銅材を挿入したり、導電部全
体を銅材により構成することも可能である。
A cylindrical ring-shaped copper plate 18 is arranged on the inner peripheral side of the aluminum die-cast portion of the conductive portion, that is, on the end opposite to the opposite core portion 17 in the radial direction so as to form the conductive portion. As a result, good conductivity is obtained. In order to increase the conductivity of the conductive portion, a rod-shaped copper material can be inserted into each slot, or the entire conductive portion can be made of a copper material.

【0046】上記回転子4の積層コアは、珪素鋼板を所
定の形状に打ち抜いたコア片を軸方向に積層したもので
あって、上述した図5に略相当する形状のコア片11の
積層体から構成されている。すなわち、上記コア片11
の積層体は、上述した環状コア部15を形成している部
分と、環状コア部15から放射状に延びるリブ状コア部
16を形成している部分と、リブ状コア部16の内端部
分に設けられた対向コア部(磁極部)17を形成してい
る部分と、を有しており、このようなコア片11の所定
枚数が軸方向に積層されることによって、所定高さの環
状コア部15、リブ状コア部16、及び対向コア部(磁
極部)17が形成されている。
The laminated core of the rotor 4 is formed by axially laminating core pieces obtained by punching a silicon steel sheet into a predetermined shape, and is a laminate of core pieces 11 having a shape substantially corresponding to FIG. It is composed of That is, the core piece 11
The laminated body has a portion forming the above-described annular core portion 15, a portion forming the rib-shaped core portion 16 extending radially from the annular core portion 15, and an inner end portion of the rib-shaped core portion 16. And a portion forming an opposed core portion (magnetic pole portion) 17 provided. When a predetermined number of such core pieces 11 are stacked in the axial direction, an annular core having a predetermined height is formed. A portion 15, a rib-shaped core portion 16, and a facing core portion (magnetic pole portion) 17 are formed.

【0047】一方、上記積層コアの積層方向(軸方向)
両端部分のそれぞれにおいては、各2枚のコア片11
が、対向コア部17に相当する部分において軸方向に略
直角に折り曲げられている。この軸方向折曲部分は、前
述したように、固定子2との対向面積を軸方向に拡大す
る集磁ヨーク部21を構成するものであって、この集磁
ヨーク部21と対向コア部17とを合わせた軸方向(積
層方向)の全対向高さ(厚さ)、すなわち全コア高さ
は、前記環状コア部15のコア高さ(厚さ)より大きく
形成されている。
On the other hand, the laminating direction (axial direction) of the laminated core
At each of both end portions, two core pieces 11
Are bent substantially at right angles in the axial direction in a portion corresponding to the opposing core portion 17. As described above, the axially bent portion constitutes the magnetic flux collecting yoke portion 21 for increasing the area facing the stator 2 in the axial direction, and includes the magnetic flux collecting yoke portion 21 and the facing core portion 17. The total opposing height (thickness) in the axial direction (lamination direction), that is, the total core height, is greater than the core height (thickness) of the annular core portion 15.

【0048】このとき、上記固定子2及び回転子4にお
ける集磁ヨーク部13,21を構成しているコア片11
は、必要に応じて、絶縁皮膜を備えていない珪素鋼板が
用いられる。珪素鋼板を用いた場合には、積層方向(軸
方向)への磁束の流れが向上される。
At this time, the core pieces 11 constituting the magnetic flux collecting yokes 13 and 21 in the stator 2 and the rotor 4 are used.
In this case, a silicon steel sheet having no insulating film is used as necessary. When a silicon steel sheet is used, the flow of magnetic flux in the laminating direction (axial direction) is improved.

【0049】また、前記集磁ヨーク部13,21を構成
しているコア片11には、必要に応じて絶縁スリットが
複数条延びるように形成してもよい。この絶縁スリット
は、集磁ヨーク部13,21を積層方向(軸方向)に通
過する磁束によって生じる渦電流の発生を抑える絶縁機
能を有するものである。
The core pieces 11 constituting the magnetic flux collecting yokes 13 and 21 may be formed so that a plurality of insulating slits extend as required. The insulating slit has an insulating function of suppressing generation of eddy current generated by magnetic flux passing through the magnetic flux collecting yokes 13 and 21 in the stacking direction (axial direction).

【0050】再び図1乃至図4に戻って、前述した固定
子2における積層コアには、環状コア部5から半径方向
外方に突出する張出コア部25が形成されている。この
張出コア部25の半径方向外端は、固定子枠1に当接さ
れるように配置されており、これによって固定子全体の
固定が行われている。
Returning to FIGS. 1 to 4 again, the laminated core of the stator 2 has a protruding core portion 25 projecting radially outward from the annular core portion 5. The radially outer end of the protruding core portion 25 is arranged so as to be in contact with the stator frame 1, thereby fixing the entire stator.

【0051】またこのとき、上記固定子枠1が鉄材等の
磁性体からなる場合には、図7に示されているように、
前記張出コア部25の横断面積を固定子枠1への当接部
分において減じるように形成しておけば、磁束の漏れが
低減されることとなり都合がよい。
At this time, when the stator frame 1 is made of a magnetic material such as an iron material, as shown in FIG.
If the cross-sectional area of the overhanging core portion 25 is formed so as to be reduced at a portion in contact with the stator frame 1, leakage of magnetic flux is reduced, which is convenient.

【0052】さらにまた、上記固定子2及び回転子4の
対向コア部9,17における他方側の部材との対向面に
おいては、個々の対向面の周方向における幅を全周にわ
たって合計した全幅が、当該対向面を通る全周長に対し
て0.8以上1.0未満の割合となるように形成されて
おり、これによって相互の対向面積の拡大が図られてい
る。
Further, on the opposing surfaces of the stator 2 and the rotor 4 in the opposing core portions 9 and 17 with the other member, the total width in the circumferential direction of each opposing surface is equal to the total width over the entire circumference. Are formed so as to have a ratio of 0.8 or more and less than 1.0 with respect to the entire circumferential length passing through the opposing surface, thereby increasing the mutual opposing area.

【0053】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもない。
Although the embodiments of the present invention made by the inventor have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.

【0054】例えば、図8に示されている実施形態で
は、前述した実施形態における集磁ヨーク部13と環状
コア部5との間に、磁束の通過面積を拡大する補助ヨー
ク部26が設けられている。この補助ヨーク部26は、
リブ状コア部6の幅方向両縁部分を軸方向に略直角に折
り曲げて立設させたものであり、このような補助ヨーク
部26を形成することによって、集磁ヨーク部で集めた
磁束の通過面積を拡大して出来るだけ多くの磁束を流す
構造にしておけば、リブ状コア部6のリブ幅を減らして
も所定の磁路断面積を確保することができ、結果として
巻線スペースを増やすことが可能となる。
For example, in the embodiment shown in FIG. 8, an auxiliary yoke portion 26 for increasing the passage area of the magnetic flux is provided between the magnetic flux collecting yoke portion 13 and the annular core portion 5 in the above-described embodiment. ing. This auxiliary yoke portion 26
Both widthwise edges of the rib-shaped core portion 6 are bent at substantially right angles in the axial direction to be erected, and by forming such an auxiliary yoke portion 26, the magnetic flux collected by the magnetic flux collecting yoke portion is reduced. If the passage area is enlarged to allow a structure to flow as much magnetic flux as possible, a predetermined magnetic path cross-sectional area can be secured even if the rib width of the rib-shaped core portion 6 is reduced, and as a result, the winding space is reduced. It is possible to increase.

【0055】また、図示は省略したが、固定子の対向コ
ア部に形成された集磁ヨーク部に、回転子と半径方向に
対面するラジアル対向面に加えて、軸方向に対面するア
キシャル対向面を設けて対向面積の拡大を図るように構
成することも可能である。このときの集磁ヨーク部にお
けるアキシャル対向面は、周方向又は半径方向に面積を
拡大することによって対向面積を拡大することができ
る。この集磁ヨーク部におけるアキシャル対向面は、例
えば、回転子を軸方向に挟み込むようにして一対設けら
れるが、この場合、回転子側にアキシャル対向面を設け
ることもできる。
Although not shown, the magnetic flux collecting yoke formed on the opposed core portion of the stator includes, in addition to the radially opposed surface facing the rotor in the radial direction, the axially opposed surface facing the rotor in the axial direction. May be provided to increase the facing area. At this time, the axially facing surface of the magnetic flux collecting yoke portion can have its facing area enlarged by increasing its area in the circumferential or radial direction. A pair of axially facing surfaces of the magnetic flux collecting yoke are provided, for example, so as to sandwich the rotor in the axial direction. In this case, an axially facing surface may be provided on the rotor side.

【0056】一方、図9は、交流同期機の電機子に対し
て本発明を適用したものであって、電機子35が界磁磁
石36にラジアル方向に対向するように設けられてい
る。
FIG. 9 shows the present invention applied to an armature of an AC synchronous machine. An armature 35 is provided so as to face a field magnet 36 in a radial direction.

【0057】さらに、図10に示されている実施形態
は、交流リラクタンス同期機の電機子に対して本発明を
適用したものであって、電機子37が、鉄心コア38に
ラジアル方向に対向するように設けられている。
Further, in the embodiment shown in FIG. 10, the present invention is applied to an armature of an AC reluctance synchronous machine, and an armature 37 is opposed to an iron core 38 in a radial direction. It is provided as follows.

【0058】さらにまた、上述した各実施形態では、イ
ンナーロータ型に構成されているが、アウターロータ型
に構成することも可能である。
Further, in each of the embodiments described above, the inner rotor type is configured, but the outer rotor type can also be configured.

【0059】また、図11に示されている実施形態にか
かる回転電機では、電機子40に3相のU、V、W相の
コイル41が1つのスロット内に1相ずつ順番に収納さ
れており、各相コイルでは、磁極ピッチと同じ周期の方
形磁界が発生するように形成されているが、この様な構
成の回転電機に対しても本発明は同様に適用することが
できる。
In the rotary electric machine according to the embodiment shown in FIG. 11, the armature 40 has the three-phase U, V, and W-phase coils 41 housed in one slot one by one in order. Although each phase coil is formed so as to generate a rectangular magnetic field having the same cycle as the magnetic pole pitch, the present invention can be similarly applied to a rotating electric machine having such a configuration.

【0060】一方、本発明は、いわゆる面対向型の回転
電機に対しても同様に適用することが可能であって、そ
の場合には、例えば、他方側の部材に対して軸方向に対
面する最上端コア部が集磁ヨーク部に形成されることと
なる。
On the other hand, the present invention can be similarly applied to a so-called face-to-face rotating electric machine, in which case, for example, the member facing the other side in the axial direction. The uppermost core is formed in the magnetic flux collecting yoke.

【0061】また本発明は、上述した各実施形態のよう
なモータに限らず、発電機に対しても同様に適用するこ
とができる。
Further, the present invention is not limited to the motor as in each of the above-described embodiments, and can be similarly applied to a generator.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、トロ
イダル巻きと集磁ヨークとを組み合わせて用いることに
よって、従来構造の欠点であった高さ方向のスペースが
最大限に生かされるとともに、コイル要素を悪化させる
ことがないために、トルクと銅損の関係を決める比例定
数値が大幅に改善されることとなり、損失が大幅に低減
されて回転電機の効率値及び特性を飛躍的に向上させる
ことができる。
As described above, according to the present invention, by using the toroidal winding and the magnetic flux collecting yoke in combination, the space in the height direction, which is a drawback of the conventional structure, can be maximized. Because the coil element does not deteriorate, the proportional constant value that determines the relationship between torque and copper loss is greatly improved, and the loss is greatly reduced, dramatically improving the efficiency and characteristics of the rotating electric machine. Can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかるトロイダル巻式誘
導モータの構造を表した模式的半縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic semi-longitudinal sectional view showing the structure of a toroidal wound induction motor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に表されたトロイダル巻式誘導モータの模
式的横断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the toroidal winding type induction motor shown in FIG.

【図3】図1及び図2における固定子の構造を表した外
観斜視説明図である。
FIG. 3 is an external perspective explanatory view showing a structure of a stator in FIGS. 1 and 2;

【図4】図3に表された固定子の積層コア構造を表した
外観斜視説明図である。
4 is an external perspective explanatory view showing a laminated core structure of the stator shown in FIG. 3;

【図5】図3及び図4に表された積層コアを構成するコ
ア片の形状を表した平面説明図である。
FIG. 5 is an explanatory plan view showing the shape of a core piece constituting the laminated core shown in FIGS. 3 and 4;

【図6】図1及び図2に表されたトロイダル巻式誘導モ
ータに用いられている回転子の構造を模式的に示した外
観斜視説明図である。
FIG. 6 is an external perspective explanatory view schematically showing the structure of a rotor used in the toroidal winding type induction motor shown in FIGS. 1 and 2;

【図7】固定子の固定構造の一例を表した部分平面説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory partial plan view showing an example of a stator fixing structure.

【図8】コア片に形成された補助ヨーク部の一例を表し
た部分外観斜視説明図である。
FIG. 8 is a partial external perspective explanatory view showing an example of an auxiliary yoke portion formed on a core piece.

【図9】本発明を磁石同期機に適用した実施形態を表し
た模式的縦断面説明図である。
FIG. 9 is a schematic longitudinal sectional view illustrating an embodiment in which the invention is applied to a magnet synchronous machine.

【図10】本発明をリラクタンス型回転電機に適用した
実施形態を表した模式的縦断面説明図である。
FIG. 10 is a schematic longitudinal sectional view illustrating an embodiment in which the invention is applied to a reluctance type rotating electric machine.

【図11】本発明にかかるコイルを集中巻とした実施形
態を表した模式的平面説明図である。
FIG. 11 is a schematic plan view showing an embodiment in which a coil according to the present invention is concentratedly wound.

【図12】一般的な回転電機の構造例を表した縦断面説
明図である。
FIG. 12 is an explanatory longitudinal sectional view showing a structural example of a general rotating electric machine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固定子枠 2 固定子 3 回転軸 4 回転子 5 環状コア部 6 リブ状コア部 7 スロット 8 コイル 9 対向コア部 11,12 積層コア珪素鋼板 13 集磁ヨーク部 15 環状コア部 16 リブ状コア部 17 対向コア部 18 銅板 21 集磁ヨーク部 25 張出コア部 31 固定子 36 界磁石 38 鉄心コア 43 対向コア部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator frame 2 Stator 3 Rotating shaft 4 Rotor 5 Annular core part 6 Rib-shaped core part 7 Slot 8 Coil 9 Opposing core part 11, 12 Laminated core silicon steel plate 13 Magnetic collecting yoke part 15 Annular core part 16 Rib-shaped core Part 17 Opposed core part 18 Copper plate 21 Magnetic flux collecting yoke part 25 Overhang core part 31 Stator 36 Field magnet 38 Iron core 43 43 Opposed core part

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定子又は回転子の少なくとも一方側の
部材を構成する電機子が、環状コア部と、この環状コア
部から他方側部材に向かって延出する対向コア部と、を
含む積層コアを備え、 上記積層コアの環状コア部に対してコイルがトロイダル
巻きされたトロイダル巻式回転電機の電機子構造におい
て、 少なくとも上記電機子の対向コア部に、前記他方側部材
との対向面積を拡大する板状部材からなる集磁ヨーク部
が、上記対向コア部のコア高さを増大するように付設さ
れ、 その集磁ヨーク部と対向コア部との全対向高さが、前記
環状コア部のコア高さより大きく形成されていることを
特徴とするトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
An armature constituting at least one member of a stator or a rotor includes an annular core portion and an opposing core portion extending from the annular core portion toward the other member. The armature structure of a toroidal rotary electric machine in which a coil is toroidally wound around an annular core portion of the laminated core, wherein at least a facing core portion of the armature has a facing area with the other member. A magnetic flux collecting yoke portion made of an expanding plate-shaped member is provided so as to increase the core height of the opposed core portion, and the total facing height of the magnetic flux collecting yoke portion and the opposed core portion is the annular core portion. An armature structure for a toroidal wound rotary electric machine, wherein the armature is formed to be larger than the core height of the core.
【請求項2】 前記集磁ヨーク部は、積層コアの積層方
向両端部分に配置された複数枚のコア片を、略直角に積
層方向に折り曲げて形成されていることを特徴とする請
求項1記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
2. The magnetic flux collecting yoke portion is formed by bending a plurality of core pieces disposed at both ends of a laminated core in a laminating direction in a laminating direction at a substantially right angle. An armature structure of the toroidal-wound rotary electric machine described.
【請求項3】 前記積層コアには、環状コア部から対向
コア部と反対側の半径方向に突出した張り出し部が形成
されていることを特徴とする請求項1記載のトロイダル
巻式回転電機の電機子構造。
3. The toroidal rotary electric machine according to claim 1, wherein the laminated core has a projecting portion protruding from an annular core portion in a radial direction on a side opposite to the opposing core portion. Armature structure.
【請求項4】 前記張り出し部が、電機子の位置決めを
行うように支持枠に当接されていることを特徴とする請
求項3記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
4. The armature structure of a toroidal-wound rotary electric machine according to claim 3, wherein the overhang portion is in contact with a support frame so as to position the armature.
【請求項5】 前記張り出し部の支持枠への当接面積
は、当該張り出し部の他の部分の横断面積より減じられ
ていることを特徴とする請求項4記載のトロイダル巻式
回転電機の電機子構造。
5. The electric machine for a toroidal wound rotary electric machine according to claim 4, wherein a contact area of the overhang portion with the support frame is smaller than a cross-sectional area of another portion of the overhang portion. Child structure.
【請求項6】 前記集磁ヨーク部と環状コア部との間
に、磁束の通過断面積を拡大する補助ヨーク部が設けら
れていることを特徴とする請求項1記載のトロイダル巻
式回転電機の電機子構造。
6. A toroidal-wound rotary electric machine according to claim 1, wherein an auxiliary yoke portion for increasing a cross-sectional area of a magnetic flux is provided between said magnetic flux collecting yoke portion and said annular core portion. Armature structure.
【請求項7】 前記積層コア及び集磁ヨーク部が珪素鋼
板により構成されていることを特徴とする請求項1記載
のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
7. The armature structure for a toroidally wound rotary electric machine according to claim 1, wherein the laminated core and the magnetic flux collecting yoke are made of a silicon steel plate.
【請求項8】 前記対向コア部における他方側部材との
対向面は、その対向面の周方向幅を全周にわたって合計
した全幅が、当該対向面を通る全周長に対して0.8以
上1.0未満の割合となるように形成されていることを
特徴とする請求項1記載のトロイダル巻式回転電機の電
機子構造。
8. The facing surface of the opposed core portion facing the other member has a total width obtained by adding the circumferential width of the facing surface over the entire circumference to 0.8 or more with respect to the entire circumferential length passing through the facing surface. The armature structure for a toroidal-wound rotary electric machine according to claim 1, wherein the ratio is less than 1.0.
【請求項9】 前記電機子が、誘導機のステータである
ことを特徴とする請求項1記載のトロイダル巻式回転電
機の電機子構造。
9. The armature structure of a toroidal wound rotary electric machine according to claim 1, wherein said armature is a stator of an induction machine.
【請求項10】 前記電機子が、誘導機のロータである
ことを特徴とする請求項1記載のトロイダル巻式回転電
機の電機子構造。
10. The armature structure of a toroidal wound rotary electric machine according to claim 1, wherein said armature is a rotor of an induction machine.
【請求項11】 前記電機子における対向コア部の半径
方向内側の部位に、導電部の一部又は全部を形成するア
ルミ材がダイキャストで充填されていることを特徴とす
る請求項10記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構
造。
11. The armature according to claim 10, wherein a portion of the armature radially inside the opposing core portion is filled with an aluminum material forming a part or all of the conductive portion by die casting. Armature structure of toroidal winding rotating electric machine.
【請求項12】 前記環状コア部の対向コア部と半径方
向反対側の部位に、円筒リング状の銅材が設けられ導電
部の一部としたことを特徴とする請求項10記載のトロ
イダル巻式回転電機の電機子構造。
12. The toroidal winding according to claim 10, wherein a cylindrical ring-shaped copper material is provided on a portion of the annular core portion on a side radially opposite to the opposing core portion and is a part of a conductive portion. Armature structure of rotary electric machine.
【請求項13】 前記電機子の導電部の全てが銅材にて
構成されていることを特徴とする請求項10記載のトロ
イダル巻式回転電機の電機子構造。
13. The armature structure for a toroidal wound rotary electric machine according to claim 10, wherein all of the conductive portions of said armature are made of copper.
【請求項14】 前記電機子が、AC磁石同期機又はA
Cリラクタンス同期機のステータであることを特徴とす
る請求項1記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構
造。
14. The motor according to claim 14, wherein the armature is an AC magnet synchronous machine or A
The armature structure of a toroidal wound rotary electric machine according to claim 1, wherein the stator is a stator of a C reluctance synchronous machine.
【請求項15】 回転電機が、インナーロータ構造であ
ることを特徴とする請求項1記載のトロイダル巻式回転
電機の電機子構造。
15. The armature structure of a toroidal wound rotary electric machine according to claim 1, wherein the rotary electric machine has an inner rotor structure.
【請求項16】 回転電機が、アウターロータ構造であ
ることを特徴とする請求項1記載のトロイダル巻式回転
電機の電機子構造。
16. The armature structure for a toroidal-wound rotary electric machine according to claim 1, wherein the rotary electric machine has an outer rotor structure.
【請求項17】 1つの極に対して1つの相のコイルが
1つのスロット内に収納されるように巻線が施されてい
ることを特徴とする請求項1記載のトロイダル巻式回転
電機の電機子構造。
17. The toroidal wound rotary electric machine according to claim 1, wherein a winding is applied so that a coil of one phase is accommodated in one slot for one pole. Armature structure.
【請求項18】 前記他方部材を構成するロータが、界
磁磁石形構造体又はリラクタンス形構造体に構成されて
いることを特徴とする請求項17記載のトロイダル巻式
回転電機の電機子構造。
18. The armature structure of a toroidal wound rotary electric machine according to claim 17, wherein the rotor constituting the other member is configured as a field magnet type structure or a reluctance type structure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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