JP2004357352A - Stator structure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は複軸多層モータ、特に一つのステータで二つのロータを駆動する複軸多層モータのステータ構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の複軸多層モータは、例えば特開2001−359261号公報で開示されたものがあり、この複軸多層モータ101は、図4に中心軸線を含む面内での断面図で示すように、ケース102内に、ステータ103と、このステータ103の内周側に配設されたインナーロータ104と、上記ステータの外周側に配設されたアウターロータ105とを具える。
【0003】
インナーロータ103は、ケース102の中心に配置された第一回転軸106に装着されている。第一回転軸106のフロント側の一端部はロータケース107に対してベアリング108を介して、それのリア側の他端部はケース102にベアリング109を介して、それぞれ回転自在に支持されている。
ステータ104は、コアに、図示しないコイルを巻装してなるティース110が周方向に所定の間隔で配置された分割コイル型ステータとなっている。ティース110は、フロント側の一方の端面をフロント側のステータ支持部材111とによって、他方の端面をリア側のステータ支持部材112によって挟持されて位置決め固定されている。
フロント側およびリア側のステータ支持部材111、112は非磁性体で、アルミニウム等の熱伝導率の高い材質で作られている。
【0004】
それぞれのティース110は、ステータ支持部材112の周方向に間隔をおいて設けられて、半径方向断面内でほぼT字状をなす、一の位置決め突起体114と、それに隣接する位置決め突起体114との間に、それらとの密着状態にて嵌合されている。
またそれぞれのティース110のステータ支持部材111とステータ支持部材112とによる挟持は、ケース102およびステータ支持部材112に貫通してステータ支持部材111に螺合する、複数の固定ボルト115の作用下で、行われる。
【0005】
固定ボルト115が挿入された、リア側およびフロント側のステータ支持部材111、112の貫通孔と、隣り合うティース110のそれぞれの基部に設けた半円状の条溝によって形成される貫通孔とは、合成樹脂等からなるシール部材によって連続するスリーブ状にシール処理され、固定ボルト115の外周面と、それぞれの貫通孔の内周面との間を冷却媒体が流れる通路116に形成されている。
【0006】
この通路116は、前記位置決め突起体114内に設けられた通路117と図示しない連絡通路を介して連通し合い、これにより、通路116および117に冷却媒体を流すことで、ティース110の冷却を行う。
【0007】
アウターロータ105は、ケース102内に配置されたロータケース107の内側に装着支持されている。ロータケース107のフロント側の外側軸受部118および内側軸受部119の内、外側軸受部118は、ケース102に対してフロントケースベアリング120を介して回転自在に支持されている。また、この外側軸受部118には第二回転軸121がスプライン嵌合によって一体に結合され、そして、この第二回転軸は、軸線方向に離隔させて配置した一対のベアリング122によってケース102に回転自在に支持されている。
第二回転軸121は、中空軸となっていて、内部には前記第一回転軸106のフロント側の軸端部が延長され、相互に二重軸の形態となっている。
【0008】
一方、内側軸受部119は、外周側がフロント側のステータ支持部材111に対してフロントステータベアリング123を介して、内周側が第一回転軸106に対してフロントケースベアリング108を介して、それぞれ回転自在に支持されている。
したがって、アウターロータ105によりロータケース107が回転することで第二回転軸121がそれらと一体的に回転することになる。
【0009】
かかる複軸多層モータ101は、ステータ104のコイルを多相に接続して、そのコイルにインナーロータ103の回転制御用の電流と、アウターロータ105の回転制御用の電流とを複合した複合電流を供給して磁束を変化させることにより、インナーロータ103およびアウターロータ105の回転を独立して制御することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者らによる種々の実験検討によると、上述したような複軸多層モータ101には、以下に説明するような改良すべき点があることが判明した。すなわち、上述した複軸多層モータ101では、磁性体である固定ボルト115が、モータ通電時に磁路となるティース110の全長にわたって延在することになるため、モータ通電時の磁束変化により固定ボルト115内に渦電流が発生し、比較的大きな損失が発生するという問題点があった。
【0011】
本発明の目的は、ティースを組み立ててステータを構成するにあたり、渦電流の発生に起因する損失を有効に抑制することができる複軸多層モータのステータ構造を提供するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項1に係る発明は、コアにコイルを巻装してなるティースと、冷媒流路を有する非磁性体からなる支柱とを樹脂層を介して配置してなるステータと、ステータの内周側に配設されたインナーロータと、ステータの外周側に配設されたアウターロータとを具えてなる複軸多層モータのステータ構造において、相互に隣接する二個のティースに跨って位置するリア側の第一のカラーおよびフロント側の第二のカラーのそれぞれを、短尺のボルトによって、各支柱のそれぞれの端部に緊締することでそれぞれのティースを位置決め固定してなることを特徴とするものである。
【0013】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の複軸多層モータのステータ構造において、支柱を熱伝導率の高い材料により構成するとともに、この支柱の、第一および第二のカラーとの接触面間の距離をコアの長さよりも短くしてなることを特徴とするものである。
【0014】
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の複軸多層モータのステータ構造において、ステータの半径方向断面内において、支柱の内接円および外接円のそれぞれを、コアの内接円および外接円上にまたは、それらの内外接円からわずかにくぼませて位置させてなることを特徴とするものである。
【0015】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、非磁性体からなる支柱の両端に第一のカラー及び第二のカラーを短尺のボルトにより締結することに基づいてティースの組付けを行うことにより、従来技術に比してボルトのトータル長さをはるかに短くすることができ、これがため、ステータのコイルに通電した場合に発生する磁路内に存在する、磁性体であるボルトの体積を大幅に小さくして、渦電流による損失の発生を効果的に防止することができる。
【0016】
請求項2に係る発明によれば、支柱を、熱伝導率の高い材料により構成することにより、ティースのコイル及びコアの各部を速やかに冷却することができる。また、支柱の第一および第二のカラーとの接触面間の距離をコアの長さよりも短くすることにより、第一のカラーと第二のカラーとの間に、各ティースのコアを安定した強い挟持力の下で確実に固定することができる。
【0017】
請求項3に係る発明によれば、支柱とティースとの接触する面積を十分大きくしてティースの全体をむらなく効率よく冷却することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による複軸多層モータのステータ構造の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0019】
図1は、本発明の実施の形態を示す複軸多層モータの中心軸線を含む面内での断面図である。
この複軸多層モータ1は、第一回転軸2に連結されたインナーロータ3と、インナーロータ3の外周側に配設したステータ4と、ステータ4の外周側に配設して第二回転軸5に連結したアウターロータ6とを具えてなり、ここでは、第一回転軸2を第二回転軸5の外周側に配設している。
なお、この図に示すところでは、図の左側がリア側、右側がフロント側となる。
【0020】
ここで、ステータ4のフロント側端部はステータシャフト7に連結して支持し、リア側端部はステータリアディスク8に連結して支持する。また、アウターロータ6はその外周側に配設したロータケース9に取り付けられ、ロータケース9のフロント側端部はロータフロントディスク10に連結して支持し、リア側端部はロータリアディスク11に連結して支持する。
【0021】
さらに、第一回転軸2のリア側の端部分を、その第一回転軸2の内周側に配設した第二回転軸5のリア側に駆動連結されたロータリアディスク11に軸受12を介して回転自在に支持する一方で、それのフロント側の部分をそれの外周側に配設したステータシャフト7に軸受13を介して回転自在に支持する。
ところで、第二回転軸5に連結したロータリアディスク11は軸受12によって、第一回転軸2に支持することに加えて、図示しないモータリアケースに軸受14を介して回転自在に支持するとともに、ステータリアディスク8に、軸受15を介して回転自在に支持する。
また、ロータケース9のフロント側端部に連結したロータフロントディスク10を介して軸受16によってステータシャフト7に回転自在に支持する。
【0022】
この複軸多層モータ1のインナーロータ3およびアウターロータ6には、異なる極対数となるようそれぞれ異なる数の永久磁石を埋設し、多相に接続されたステータのコイルに、インナーロータ3を回転制御するための相数の電流と、アウターロータ6を回転制御するための相数の電流とを複合した、複合電流を印加する。これにより、インナーロータ3とアウターロータ6とを相互に異なる回転数で駆動する。
【0023】
ここで、ステータ4は、図1のA−A線に沿う断面を示す図2から明らかなように、ほぼT字状の断面形状を有し、電磁鋼板を積層して形成したコア28にコイル29を階段状に巻装することによって構成されて、周方向に所定の間隔をおいて配置した複数のティース30と、相互に隣接するティース間を埋め込む断面形状を有し、それぞれのティース30に隣接する支柱17とを、熱伝導性がよい樹脂層を介して周方向に交互に、配置したティース分割構造としており、支柱17はそれの全長にわたって、延びる冷媒流路31を有する。
【0024】
ステータ4の一部を構成する非磁性体の支柱17の、リア側端部のボルト穴18、19に、周方向に間隔をおいて位置するそれぞれのティースの、相互に隣接する二個に跨り周方向にティースと同じ数だけ配置され、高強度かつ高剛性の材料からなる扇形状第一のカラー20を貫通して、必要にして最小の長さのボルト21および22を螺合させて締め込むとともに、フロント側端部のボルト穴23、24に、同様の構成の第二のカラー25を貫通してボルト26および27を螺合させて締め込むことにより、ティースを第一のカラー18および第二のカラー25により挟持して、ステータ4を構成する。これにより、磁路内の磁性体の体積を大幅に減らして、コイル通電時においても支柱17内に渦電流が発生して損失が発生することを防止することができる。
【0025】
この場合、図 3に示すように、支柱17の第一および第二のカラー20、25との接触面間の距離Lをコア28の長さMよりも短く形成し、これにより、コア28ひいては、ティース30に対する両カラー20、25の挟持力を高めることが好ましい。
【0026】
支柱17内に形成した冷媒流路31は、図示しないモールド樹脂部に設けられた冷媒導入路、冷媒分配蓋部材(ギャラリプレートフロント)、冷媒分配板部材(セパレータ)、冷媒Uターン蓋部材等の部品との組合せに基づいて、冷却系を構成し、ティース30を冷却する。
【0027】
好ましくはこのような、支柱17を、熱伝導率にすぐれるアルミニウムや銅等の材料により構成する。これにより、ティース30をより効率的に冷却することができる。さらに好ましくは、図2に示すように、支柱17を、ステータの半径方向断面内で、その支柱17の内周縁及び外周縁のそれぞれを複数のティース30に対する内接円及び外接円のそれぞれからわずかにくぼませて位置させる。これによれば、支柱17とティース30とが 熱伝導性のよい樹脂層を介して接触する面積を最大限大きくすることにより、ティース30全体をむらなくかつ効率的に冷却することを可能としている。
【0028】
支柱17およびティース30のいずれかまたは双方の、内周縁および外周縁が円弧状でない場合は、その支柱17の内接円及び外接円のそれぞれを複数のティース30に対する内接円及び外接円のそれぞれからわずかにくぼませて位置させる。これによっても、支柱17とティース30とが接触する面積を最大限大きくするができことにより、ティース30全体をむらなくかつ効率的に冷却することができる。
【0029】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す複軸多層モータの中心軸線を含む断面図である。
【図2】図1に示すステータの半径方向断面図である。
【図3】カラーによるティース締結の態様を表わす模式図である。
【図4】従来の複軸多層モータの中心軸線を含む断面図である。
【符号の説明】
1 複軸多層モータ
2 第一回転軸
3 インナーロータ
4 ステータ
5 第二回転軸
6 アウターロータ
7 ステータシャフト
8 ステータリアディスク
9 ロータケース
10 ロータフロントディスク
11 ロータリアディスク
12 軸受
13 軸受
14 軸受
15 軸受
16 軸受
17 支柱
18 ボルト穴
19 ボルト穴
20 第一のカラー
21 ボルト
22 ボルト
23 ボルト穴
24 ボルト穴
25 第二のカラー
26 ボルト
27 ボルト
28 コア
29 コイル
30 ティース
31 冷却水路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-shaft multi-layer motor, and more particularly to a stator structure of a multi-shaft multi-layer motor in which one rotor drives two rotors.
[0002]
[Prior art]
This type of multi-axis multilayer motor is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-359261. The
[0003]
The inner rotor 103 is mounted on a first rotating
The
The front and rear stator support
[0004]
Each
Further, each
[0005]
The through holes of the rear and front stator support
[0006]
The
[0007]
The
The second rotating
[0008]
On the other hand, the inner bearing portion 119 is rotatable on the outer peripheral side with respect to the front-side stator support member 111 via the front stator bearing 123 and on the inner peripheral side with respect to the first rotating
Therefore, the rotation of the
[0009]
Such a
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to various experimental studies by the present inventors, it has been found that the above-described
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a stator structure of a multi-axis multilayer motor that can effectively suppress losses due to the generation of eddy current when assembling teeth to form a stator.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the stator structure of the multi-axis multi-layer motor according to the first aspect, the strut is made of a material having high thermal conductivity, and the strut contacts the first and second collars. The distance between the surfaces is shorter than the length of the core.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the stator structure of the multi-axis multilayer motor according to the first or second aspect, in the radial cross section of the stator, each of the inscribed circle and the circumscribed circle of the pillar is replaced with the inscribed circle of the core. And circumscribed circles or slightly depressed from their circumscribed circles.
[0015]
【The invention's effect】
According to the invention according to the first aspect, the teeth are assembled based on fastening the first collar and the second collar to both ends of the column made of a non-magnetic material with short bolts, so that the related art is achieved. Therefore, the total length of the bolts can be made much shorter than this, which greatly reduces the volume of the magnetic bolts that are present in the magnetic path generated when the stator coil is energized. As a result, it is possible to effectively prevent the loss due to the eddy current.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, since the pillar is made of a material having a high thermal conductivity, each part of the tooth coil and the core can be quickly cooled. In addition, by making the distance between the contact surfaces of the pillars with the first and second collars shorter than the length of the core, the core of each tooth is stabilized between the first collar and the second collar. It can be securely fixed under a strong clamping force.
[0017]
According to the third aspect of the present invention, the area of contact between the support and the teeth can be made sufficiently large, so that the entire teeth can be uniformly and efficiently cooled.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a stator structure of a multi-axis multilayer motor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is a cross-sectional view in a plane including a central axis of a multi-axis multilayer motor showing an embodiment of the present invention.
The
In the figure, the left side is the rear side and the right side is the front side.
[0020]
Here, a front end of the stator 4 is connected to and supported by the stator shaft 7, and a rear end is connected to and supported by the stator
[0021]
Further, a
By the way, the
The rotor case 9 is rotatably supported on the stator shaft 7 by a bearing 16 via a rotor front disk 10 connected to a front end of the rotor case 9.
[0022]
Different numbers of permanent magnets are embedded in the inner rotor 3 and the outer rotor 6 of the
[0023]
Here, the stator 4 has a substantially T-shaped cross-sectional shape, as is apparent from FIG. 2 showing a cross-section along the line AA in FIG. 29 is wound in a step-like manner, and has a plurality of
[0024]
Each of two teeth adjacent to each other, which are circumferentially spaced from each other, are straddled in the bolt holes 18 and 19 at the rear end of the
[0025]
In this case, as shown in FIG. 3, the distance L between the contact surfaces of the
[0026]
The refrigerant flow path 31 formed in the
[0027]
Preferably,
[0028]
When the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of one or both of the
[0029]
It should be noted that the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and various modifications or changes can be made.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view including a central axis of a multi-axis multilayer motor showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a radial sectional view of the stator shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic view showing a mode of teeth fastening by a collar.
FIG. 4 is a cross-sectional view including a center axis of a conventional multi-axis multilayer motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
相互に隣接する二個のティースに跨って位置するリア側の第一のカラーおよびフロント側の第二のカラーのそれぞれを、短尺のボルトによって、各支柱のそれぞれの端部に緊締することでそれぞれのティースを位置決め固定してなる複軸多層モータのステータ構造。A stator in which a tooth having a coil wound around a core, and a support made of a non-magnetic material having a coolant channel are arranged via a resin layer, and an inner rotor arranged on the inner peripheral side of the stator. , A stator structure of a multi-axis multilayer motor comprising an outer rotor disposed on the outer peripheral side of the stator,
Each of the first collar on the rear side and the second collar on the front side located across two mutually adjacent teeth are tightened to the respective ends of each support by short bolts. The stator structure of a multi-axis multilayer motor in which the teeth are positioned and fixed.
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2003
- 2003-05-27 JP JP2003148789A patent/JP4111060B2/en not_active Expired - Lifetime
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