JP2005218286A - Stator of claw pole type motor - Google Patents

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JP2005218286A JP2004025888A JP2004025888A JP2005218286A JP 2005218286 A JP2005218286 A JP 2005218286A JP 2004025888 A JP2004025888 A JP 2004025888A JP 2004025888 A JP2004025888 A JP 2004025888A JP 2005218286 A JP2005218286 A JP 2005218286A
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Nobuyuki Imai
信幸 今井
Arata Aoki
新 青木
Hiroyuki Kikuchi
博幸 菊地
Masahiro Seki
正広 関
Tadanobu Takahashi
忠伸 高橋
Shigeru Tajima
茂 田嶋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the deterioration of effective torque caused by a difference of the number of turns of windings of respective phases of a three-phase claw motor type motor to the minimum limit. <P>SOLUTION: When a U phase winding 34 and a first V phase winding 35A are accommodated into a first annular slot 37 and a second V phase winding 35B and a W phase winding 36 are accommodated in a second annular slot 38, inductances of the U phase winding 34 and the W phase winding 36 become smaller than inductances of the second V phase windings 35A, 35B. But, the difference of the inductances of the U phase winding 34, the first, second V phase windings 35A, 35B and the W phase winding 36 is decreased by arranging the U phase winding 34 and the W phase winding 36 outside radial directions which are back portions of the two annular slots 37, 38 and performing many linkages to leakage fluxes. Currents of the respective phases can be equalized and the deterioration of the effective torque of the three-phase claw pole type motor can be suppressed to the minimum limit. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、環状のリターンパスの周面から軸線方向に離間してU相ティース、V相ティースおよびW相ティースを径方向に突出させ、U相ティースおよびV相ティース間に形成された第1環状スロットにU相巻線および第1V相巻線を収納するとともに、V相ティースおよびW相ティース間に形成された第2環状スロットに第2V相巻線およびW相巻線を収納したクローポール型モータのステータに関する。   In the present invention, the U-phase teeth, the V-phase teeth, and the W-phase teeth are protruded in the radial direction so as to be spaced apart from the circumferential surface of the annular return path in the axial direction, and are formed between the U-phase teeth and the V-phase teeth. A claw pole in which the U-phase winding and the first V-phase winding are accommodated in the annular slot, and the second V-phase winding and the W-phase winding are accommodated in the second annular slot formed between the V-phase teeth and the W-phase teeth. The present invention relates to a stator of a mold motor.

下記特許文献1に記載されたクローポール型モータのステータは、U相、V相およびW相の各相に対応して3個の単位ステータを備えており、各々の単位ステータは軸線方向に離間した2個のティースと、それらのティースを径方向外端で接続するリターンパスとを有して断面コ字状に形成されている。そして断面コ字状の単位ステータの内部に収納した環状の巻線に通電して独立した磁路を構成することで、その2個のティースの径方向内端にロータに対向するように突設した極性の異なる2種類の突起を磁化するようになっている。   The stator of the claw pole type motor described in Patent Document 1 below includes three unit stators corresponding to each of the U phase, V phase, and W phase, and each unit stator is separated in the axial direction. The two teeth and a return path that connects these teeth at the radially outer ends are formed in a U-shaped cross section. And by energizing the annular winding housed inside the unit stator having a U-shaped cross section to form an independent magnetic path, the two teeth project at the radially inner ends so as to face the rotor Two types of protrusions having different polarities are magnetized.

ところで上記従来のものは、U相、V相およびW相の3個の単位ステータを軸線方向に積み重ねてステータを構成しているが、各々の単位ステータが、その内部に巻線を収納する環状スロットを備え、かつ2個のティースおよび2種類の突起を備えているために軸線方向の厚さが厚くなり、それらの単位ステータを3個積み重ねたステータの軸線方向の寸法が大型化する問題があった。   By the way, in the above conventional one, three unit stators of U phase, V phase and W phase are stacked in the axial direction to constitute a stator. Each unit stator has an annular shape in which a winding is housed. Since there are slots and two teeth and two types of protrusions, the axial thickness increases, and the axial dimension of the stator in which three unit stators are stacked increases. there were.

そこで本出願人は、軸線方向に複数のティースを並置し、隣接するティース間に形成された環状スロットに巻線を収納し、各ティースの径方向内端に軸線方向に延びてロータの外周面に対向する突起を設けたクローポール型モータを、特願2003−158898号により既に提案している。   Therefore, the present applicant arranges a plurality of teeth in the axial direction, accommodates the windings in an annular slot formed between adjacent teeth, and extends in the axial direction to the radially inner end of each tooth to extend the outer peripheral surface of the rotor. Japanese Patent Application No. 2003-158898 has already proposed a claw pole type motor provided with a protrusion opposite to the above.

この特願2003−158898号で提案されたクローポール型モータは、図8(A)に示すように、軸線方向に隣接するU相、V相およびW相のティース間に形成された第1、第2環状スロット37,38を備えており、第1環状スロット37にU相巻線34および第1V相巻線35Aを軸線方向に隣接して収納し、第2環状スロット38に第2V相巻線35BおよびW相巻線36を軸線方向に隣接して収納している。
特開平7−227075号公報
As shown in FIG. 8 (A), the claw pole type motor proposed in Japanese Patent Application No. 2003-158898 includes first, first, and second teeth formed between U-phase, V-phase, and W-phase teeth adjacent in the axial direction. The second annular slots 37 and 38 are provided, and the U-phase winding 34 and the first V-phase winding 35A are accommodated in the first annular slot 37 adjacent to each other in the axial direction, and the second V-phase winding is accommodated in the second annular slot 38. The wire 35B and the W-phase winding 36 are accommodated adjacent to each other in the axial direction.
JP-A-7-227075

ところで、上記特願2003−158898号で提案されたものは、第1、第2V相巻線のトータルのターン数がU相巻線のターン数およびW相巻線のターン数よりも多くなるため、後から発明の実施の形態において詳述するように、V相電流がU相電流およびW相電流よりも小さくなり、モータの実効トルクが低下する問題がある。   By the way, what was proposed in the above Japanese Patent Application No. 2003-158898 is because the total number of turns of the first and second V-phase windings is larger than the number of turns of the U-phase winding and the number of turns of the W-phase winding. As described in detail later in the embodiments of the present invention, there is a problem that the V-phase current becomes smaller than the U-phase current and the W-phase current, and the effective torque of the motor is reduced.

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、三相クローポール型モータの各相の巻線のターン数の差による実効トルクの低下を最小限に抑えることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to minimize a decrease in effective torque due to a difference in the number of turns of windings in each phase of a three-phase claw pole type motor.

上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、環状のリターンパスの周面から軸線方向に離間してU相ティース、V相ティースおよびW相ティースを径方向に突出させ、U相ティースおよびV相ティース間に形成された第1環状スロットにU相巻線および第1V相巻線を収納するとともに、V相ティースおよびW相ティース間に形成された第2環状スロットに第2V相巻線およびW相巻線を収納したクローポール型モータのステータであって、第1環状スロットの奥側および入口側にそれぞれU相巻線および第1V相巻線を配置し、第2環状スロットの奥側および入口側にそれぞれW相巻線および第2V相巻線を配置したことを特徴とするクローポール型モータのステータが提案される。   To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the U-phase teeth, the V-phase teeth, and the W-phase teeth protrude radially from the circumferential surface of the annular return path. The U-phase winding and the first V-phase winding are accommodated in the first annular slot formed between the U-phase teeth and the V-phase teeth, and the second annular slot formed between the V-phase teeth and the W-phase teeth. A stator of a claw pole type motor that houses a second V-phase winding and a W-phase winding, wherein a U-phase winding and a first V-phase winding are disposed on the back side and the entrance side of the first annular slot, respectively. A claw pole motor stator is proposed in which a W-phase winding and a second V-phase winding are arranged on the back side and the entrance side of the second annular slot, respectively.

また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、第1環状スロットおよび第2環状スロットの内面の少なくとも一部に、そのスロット幅を変化させる凸部あるいは凹部を形成したことを特徴とする。   According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration of claim 1, at least a part of the inner surface of the first annular slot and the second annular slot is provided with a convex portion or a concave portion that changes the slot width. It is formed.

請求項1の構成によれば、U相ティースおよびV相ティース間に形成された第1環状スロットにU相巻線および第1V相巻線を収納し、V相ティースおよびW相ティース間に形成された第2環状スロットに第2V相巻線およびW相巻線を収納すると、第1、第2V相巻線に対してターン数が少ないU相巻線およびW相巻線のインダクタンスが第1、第2V相巻線のインダクタンスよりも小さくなってしまうが、U相巻線およびW相巻線を第1、第2環状スロットの奥側に配置して第1、第2環状スロットの漏れ磁束に多く鎖交させ、第1、第2V相巻線を第1、第2環状スロットの入口側に配置して第1、第2環状スロットの漏れ磁束に少なく鎖交させることで、U相巻線、第1、第2V相巻線およびW相巻線のインダクタンスの差を減少させ、各相の電流を均一化して三相クローポール型モータの実効トルクの低下を最小限に抑えることができる。   According to the configuration of the first aspect, the U-phase winding and the first V-phase winding are housed in the first annular slot formed between the U-phase teeth and the V-phase teeth, and formed between the V-phase teeth and the W-phase teeth. When the second V-phase winding and the W-phase winding are housed in the second annular slot formed, the inductances of the U-phase winding and the W-phase winding having a smaller number of turns than the first and second V-phase windings are the first. However, the U-phase winding and the W-phase winding are arranged on the inner side of the first and second annular slots and the leakage flux of the first and second annular slots is smaller than the inductance of the second V-phase winding. The first and second V-phase windings are arranged on the inlet side of the first and second annular slots so that the leakage flux of the first and second annular slots is less interlinked, so that the U-phase winding Reduced inductance difference between wire, first and second V-phase winding and W-phase winding , It is possible to minimize the reduction in the effective torque of each phase of the current three-phase claw pole type motor and equalized.

請求項2の構成によれば、第1環状スロットおよび第2環状スロットの内面の少なくとも一部に凸部あるいは凹部を形成してスロット幅を変化させたので、第1、第2環状スロットにおける漏れ磁束量を凸部あるいは凹部の数、高さ、深さ等により調整し、U相電流、V相電流およびW相電流をより精度良く均一化することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the convex portion or the concave portion is formed on at least a part of the inner surfaces of the first annular slot and the second annular slot and the slot width is changed, the leakage in the first and second annular slots is caused. The amount of magnetic flux can be adjusted by the number, height, depth, etc. of the protrusions or recesses, and the U-phase current, V-phase current, and W-phase current can be made more accurate and uniform.

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.

図1〜図13は本発明の第1実施例を示すもので、図1はクローポール型モータを備えたハイブリッド車両のパワーユニットを示す図、図2は図1の2−2線拡大断面図、図3は図2の3−3線断面図、図4は図2の4−4線断面図、図5は図2の5−5線断面図、図6はステータの一部破断斜視図、図7はステータの分解斜視図、図8はクローポール型モータの磁束等価回路を示す図、図9はU相、V相、W相巻線のターン数が等しい場合の相電流の波形を示す図、図10はV相巻線のターン数がU相、W相巻線のターン数よりも大きい場合の相電流の波形を示す図、図11は第1、第2環状スロット内の各相の巻線の配置を示す模式図、図12は従来例のクローポール型モータの相電流の波形を示すグラフ、図13は実施例のクローポール型モータの相電流の波形を示すグラフである。   1 to 13 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a view showing a power unit of a hybrid vehicle equipped with a claw pole type motor. FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line 2-2 in FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG. 7 is an exploded perspective view of the stator, FIG. 8 is a diagram showing a magnetic flux equivalent circuit of the claw pole type motor, and FIG. 9 is a waveform of phase current when the number of turns of the U-phase, V-phase, and W-phase windings is equal. FIG. 10 is a diagram showing a waveform of phase current when the number of turns of the V-phase winding is larger than the number of turns of the U-phase and W-phase windings, and FIG. 11 is a diagram showing each phase in the first and second annular slots. FIG. 12 is a graph showing a phase current waveform of a conventional claw-pole motor, and FIG. 13 is a claw Is a graph showing the waveform of the phase current type motor.

図1に示すように、ハイブリッド車両のパワーユニットは、エンジンEおよびトランスミッションT間に配置されたクローポール型のモータMを備える。エンジンEのシリンダブロック11およびクランクケース12の右側面にモータケース13、トルクコンバータケース14およびミッションケース15が結合されており、シリンダブロック11およびクランクケース12間に支持されたクランクシャフト16の軸端にモータMのロータ17が固定される。ロータ17の外周に固定した複数の永久磁石18…に環状のステータ19が所定のエアギャップを介して対向しており、ステータ19を支持するステータホルダ20がシリンダブロック11およびクランクケース12とモータケース13との割り面に挟まれて固定される。   As shown in FIG. 1, the power unit of the hybrid vehicle includes a claw pole type motor M disposed between an engine E and a transmission T. A motor case 13, a torque converter case 14, and a transmission case 15 are coupled to the right side surfaces of the cylinder block 11 and the crankcase 12 of the engine E, and the shaft end of the crankshaft 16 supported between the cylinder block 11 and the crankcase 12. The rotor 17 of the motor M is fixed to the motor. An annular stator 19 is opposed to a plurality of permanent magnets 18 fixed to the outer periphery of the rotor 17 via a predetermined air gap, and the stator holder 20 that supports the stator 19 is connected to the cylinder block 11, the crankcase 12, and the motor case. 13 is fixed by being sandwiched between the split surfaces.

トルクコンバータケース14に収納されたトルクコンバータ21は、タービンランナー22とポンプインペラ23とを備えており、タービンランナー22に結合されてポンプインペラ23を覆うサイドカバー24がドライブプレート25を介してモータMのロータ17に接続される。トルクコンバータ14のポンプインペラ23は、ミッションケース15に支持されたメインシャフト26の左端に結合される。   The torque converter 21 housed in the torque converter case 14 includes a turbine runner 22 and a pump impeller 23, and a side cover 24 that is coupled to the turbine runner 22 and covers the pump impeller 23 is connected to the motor M via the drive plate 25. Connected to the rotor 17. The pump impeller 23 of the torque converter 14 is coupled to the left end of the main shaft 26 supported by the transmission case 15.

次に、図2〜図7を参照して三相交流で作動するモータMのステータ19の構造を説明する。   Next, the structure of the stator 19 of the motor M that operates with three-phase alternating current will be described with reference to FIGS.

図7から明らかなように、ステータ19は圧粉材で一体成形されたU相ステータリング31、V相ステータリング32およびW相ステータリング33と、1個のU相巻線34と、2個の第1、第2V相巻線35A,35Bと、1個のW相巻線36とを備える。U相ステータリング31、V相ステータリング32およびW相ステータリング33は軸線L方向に重ね合わされる。   As is apparent from FIG. 7, the stator 19 includes a U-phase stator ring 31, a V-phase stator ring 32, a W-phase stator ring 33, a single U-phase winding 34, and two pieces, which are integrally formed of a dust material. The first and second V-phase windings 35A and 35B and one W-phase winding 36 are provided. The U-phase stator ring 31, the V-phase stator ring 32, and the W-phase stator ring 33 are overlapped in the axis L direction.

図2、図3、図6および図7から明らかなように、U相ステータリング31は、環状に形成されたリターンパス31aと、このリターンパス31aの周方向等間隔位置から径方向内向きに延びる9個のU相ティース31b…と、これらのU相ティース31b…の径方向内端から更に径方向内向きに延びる9個の突起31c…とを備える。そして各々の突起31cの径方向内端は、L字状に屈曲して径方向の高さが基端側から先端側に向かってテーパー状に減少しながら軸線L方向片側に延びている。U相ティース31bは巻線34,35A,35B,36の径方向の高さに対応する部分であり、それよりも径方向内側の部分は突起31cとなる。   As is apparent from FIGS. 2, 3, 6 and 7, the U-phase stator ring 31 has an annular return path 31a and a radially inward position from the circumferentially equidistant position of the return path 31a. The nine U-phase teeth 31b... That extend, and the nine protrusions 31c that extend further radially inward from the radial inner ends of the U-phase teeth 31b. The radially inner end of each protrusion 31c is bent in an L shape and extends to one side in the axis L direction while the radial height decreases from the proximal end toward the distal end. The U-phase teeth 31b are portions corresponding to the radial heights of the windings 34, 35A, 35B, and 36, and the radially inner portion thereof is a protrusion 31c.

図2、図4、図6および図7から明らかなように、V相ステータリング32は、環状に形成されたリターンパス32aと、このリターンパス32aの周方向等間隔位置から径方向内向きに延びる9個のV相ティース32b…と、これらのV相ティース32b…の径方向内端から更に径方向内向きに延びる9個の突起32c…とを備える。そして各々の突起32cの径方向内端は、T字状に屈曲して径方向の高さが基端側から先端側に向かってテーパー状に減少しながら軸線L方向両側に延びている。V相ティース32bは巻線34,35A,35B,36の径方向の高さに対応する部分であり、それよりも径方向内側の部分は突起32cとなる。   As apparent from FIGS. 2, 4, 6 and 7, the V-phase stator ring 32 has a return path 32a formed in an annular shape and a radially inward position from the circumferentially equidistant position of the return path 32a. The nine V-phase teeth 32b... That extend, and the nine protrusions 32c that extend further radially inward from the radially inner ends of these V-phase teeth 32b. The radially inner ends of the respective protrusions 32c are bent in a T shape and extend to both sides in the axis L direction while the radial height decreases in a tapered shape from the proximal end side toward the distal end side. The V-phase teeth 32b are portions corresponding to the radial heights of the windings 34, 35A, 35B, and 36, and the radially inner portion thereof is a protrusion 32c.

図2、図5、図6および図7から明らかなように、W相ステータリング33はV相ステータリング32に関してU相ステータリング31と鏡面対称な部材であり、かつ裏返すことでU相ステータリング31と互換可能な同一形状を有している。W相ステータリング33の各部の符号は、U相ステータリング31の各部の符号の「31」を「33」に変更したものである。   As is apparent from FIGS. 2, 5, 6, and 7, the W-phase stator ring 33 is a mirror-symmetric member with respect to the U-phase stator ring 31 with respect to the V-phase stator ring 32, and the U-phase stator ring is turned upside down. It has the same shape that is compatible with 31. The reference numerals of the respective parts of the W-phase stator ring 33 are obtained by changing “31” of the reference numerals of the respective parts of the U-phase stator ring 31 to “33”.

本実施例のモータMは三相交流で作動するものであり、U相、V相およびW相の突起31c…,32c…,33c…は電気角で360°/3=120°ずつ周方向にずれて配置される。それに対してロータ17の各永久磁石18はU相、V相およびW相の突起31c…,32c…,33c…に対して共用されていて同一位相の磁束を発生する。これにより各相の突起31c…,32c…,33c…はロータ17に均一なトルクを発生させることができる。   The motor M of the present embodiment operates with a three-phase alternating current, and the U-phase, V-phase, and W-phase protrusions 31c, ..., 32c, ..., 33c ... are 360 ° / 3 = 120 ° in electrical direction in the circumferential direction. They are placed out of position. On the other hand, each permanent magnet 18 of the rotor 17 is shared by the U-phase, V-phase, and W-phase protrusions 31c,..., 32c,. .., 32c,... 33c can generate a uniform torque in the rotor 17.

図6から明らかなように、ステータ19の内周面に沿って順番に配置されるU相の9個の突起31c…、V相の9個の突起32c…およびW相の9個の突起33c…の軸線L方向の幅は、ロータ17の永久磁石18…の軸線L方向の幅に略等しくなっており、ステータ19およびロータ17間の鎖交磁束を最大限に増加させてロータ17の出力トルクを増加させることができる。しかも各永久磁石18はU相、V相およびW相の突起31c…,32c…,33c…に対して共用されるので、各相の突起31c…,32c…,33c…に対応して永久磁石18…を軸線L方向に分割する必要をなくし、永久磁石18…の個数を削減することができる。   As is apparent from FIG. 6, nine U-phase projections 31c, nine V-phase projections 32c, and nine W-phase projections 33c arranged in order along the inner peripheral surface of the stator 19. The width in the direction of the axis L is substantially equal to the width of the permanent magnets 18 in the rotor 17 in the direction of the axis L, and the linkage flux between the stator 19 and the rotor 17 is increased to the maximum to increase the output of the rotor 17. Torque can be increased. Moreover, since each permanent magnet 18 is shared by the U-phase, V-phase, and W-phase protrusions 31c,..., 33c,..., The permanent magnets correspond to the projections 31c,. 18 can be eliminated in the direction of the axis L, and the number of permanent magnets 18 can be reduced.

図3〜図6から明らかなように、U相ステータリング31のU相ティース31b…とV相ステータリング32のV相ティース32b…との間に第1環状スロット37が形成されており、この第1環状スロット37に予め巻回されたU相巻線34と第1V相巻線35Aとが収納される。またW相ステータリング33のW相ティース33b…とV相ステータリング32のV相ティース32b…との間に第2環状スロット38が形成されており、この第2環状スロット38に予め巻回されたW相巻線36と第2V相巻線35Bとが収納される。   As apparent from FIGS. 3 to 6, first annular slots 37 are formed between the U-phase teeth 31 b of the U-phase stator ring 31 and the V-phase teeth 32 b of the V-phase stator ring 32. A U-phase winding 34 and a first V-phase winding 35 </ b> A wound in advance in the first annular slot 37 are accommodated. A second annular slot 38 is formed between the W-phase teeth 33b of the W-phase stator ring 33 and the V-phase teeth 32b of the V-phase stator ring 32, and is wound around the second annular slot 38 in advance. The W-phase winding 36 and the second V-phase winding 35B are housed.

即ち、実施例の三相のモータMでは、環状スロット37,38の数は相数の3から1を減算した2個であり、一方の第1環状スロット37には1相目(U相)および2相目(V相)の巻線34,35Aが収納され、他方の第2環状スロット38には2相目(V相)および三相目(W相)の巻線35B,36が収納されることになる。各々の巻線34,35A,35B,36は長方形断面の平角線を導線とするもので、例えば径方向に4層に巻回され、軸線L方向に4層に巻回される。   That is, in the three-phase motor M of the embodiment, the number of the annular slots 37 and 38 is two obtained by subtracting 1 from the number of phases 3, and one first annular slot 37 has a first phase (U phase). And the second phase (V phase) windings 34 and 35A are accommodated, and the second annular slot 38 accommodates the second phase (V phase) and third phase (W phase) windings 35B and 36. Will be. Each of the windings 34, 35 </ b> A, 35 </ b> B, 36 has a rectangular wire with a rectangular cross section as a conducting wire, and is wound, for example, in four layers in the radial direction and wound in four layers in the axis L direction.

第1環状スロット37に収納されたU相巻線34および第1V相巻線35Aは、U相巻線34が径方向外側に配置され、第1V相巻線35Aが径方向内側に配置される。また第2環状スロット38に収納されたW相巻線36および第2V相巻線35Bは、W相巻線36が径方向外側に配置され、第2V相巻線35Bが径方向内側に配置される。   In the U-phase winding 34 and the first V-phase winding 35A housed in the first annular slot 37, the U-phase winding 34 is disposed on the radially outer side, and the first V-phase winding 35A is disposed on the radially inner side. . The W-phase winding 36 and the second V-phase winding 35B housed in the second annular slot 38 have the W-phase winding 36 arranged radially outside and the second V-phase winding 35B arranged radially inside. The

そしてスター結線されたU相巻線34、第1、第2V相巻線35A,35BおよびW相巻線36に三相交流電流を供給することで、ステータ19の内周面に順番に配置されたU相の突起31c…、V相の突起32c…およびW相の突起33c…に回転磁界を形成し、永久磁石18…との間に発生する電磁力でロータ17を回転駆動することができる。   The three-phase alternating current is supplied to the U-phase winding 34, the first and second V-phase windings 35 </ b> A and 35 </ b> B, and the W-phase winding 36 that are star-connected, so that the stator 19 is sequentially arranged on the inner peripheral surface. A rotating magnetic field is formed on the U-phase protrusion 31c, the V-phase protrusion 32c, and the W-phase protrusion 33c, and the rotor 17 can be rotationally driven by electromagnetic force generated between the permanent magnet 18 and the like. .

このように、U相ステータリング31のU相ティース31b…とV相ステータリング32のV相ティース32b…とでU相巻線34および第1V相巻線35Aを挟んで固定し、かつW相ステータリング33のW相ティース33b…とV相ステータリング32のV相ティース32b…とでW相巻線36および第2V相巻線35Bを挟んで固定したので、各巻線34,35A,35B,36を固定するための特別の固定部材が不要になる。しかも各巻線34,35A,35B,36は第1、第2環状スロット37,38の内部に収納されて外部部品と干渉する虞がないため、外部部品の寸法管理が容易になる。   In this way, the U-phase teeth 31b of the U-phase stator ring 31 and the V-phase teeth 32b of the V-phase stator ring 32 are fixed by sandwiching the U-phase winding 34 and the first V-phase winding 35A, and the W-phase Since the W-phase teeth 33b of the stator ring 33 and the V-phase teeth 32b of the V-phase stator ring 32 are fixed by sandwiching the W-phase winding 36 and the second V-phase winding 35B, the windings 34, 35A, 35B, A special fixing member for fixing 36 is not necessary. Moreover, since the windings 34, 35A, 35B, 36 are housed in the first and second annular slots 37, 38 and do not interfere with the external parts, it is easy to manage the dimensions of the external parts.

ところで、上記構成を備えた三相クローポール型のモータMは、U相巻線34およびW相巻線36が各1本であるのに対し、第1、第2V相巻線35A,35Bが2本設けられているために各相のインダクタンスが等しくならず、各相の電流の位相がずれて電流値が一致せず、そのために効率の低下を招くという問題が発生する。以下、その理由を説明する。   By the way, the three-phase claw-pole motor M having the above-described configuration has one U-phase winding 34 and one W-phase winding 36, whereas the first and second V-phase windings 35A and 35B have one. Since the two are provided, the inductance of each phase is not equal, the current of each phase is shifted and the current value does not match, and this causes a problem that the efficiency is lowered. The reason will be described below.

図8(A)には従来の三相クローポール型のモータMの漏れ磁束の等価回路が示される。U相巻線34およびW相巻線36間に電流を流すと、図8(B)に示すように、各相の起磁力をVとし、相間の磁気抵抗をRとすると、
φa=φb=3V/2R
が成立し、鎖交磁束は3V/Rとなる。
FIG. 8A shows an equivalent circuit of leakage flux of a conventional three-phase claw pole type motor M. FIG. When a current is passed between the U-phase winding 34 and the W-phase winding 36, the magnetomotive force of each phase is V and the magnetoresistance between the phases is R, as shown in FIG.
φa = φb = 3V / 2R
Is established, and the flux linkage is 3 V / R.

またU相巻線34および第1、第2V相巻線35A,35B間に電流を流すと、図8(C)に示すように、
(φa−φc)R=2V
(φb+φc)R=V
−(φa−φc)R+(φb+φc)R+φcR=0
の関係から、
φa=3V/R,φb=0,φc=V/R
が成立し、鎖交磁束は6V/Rとなる。
When a current is passed between the U-phase winding 34 and the first and second V-phase windings 35A and 35B, as shown in FIG.
(Φa-φc) R = 2V
(Φb + φc) R = V
− (Φa−φc) R + (φb + φc) R + φcR = 0
From the relationship
φa = 3V / R, φb = 0, φc = V / R
Is established, and the flux linkage is 6 V / R.

以上のように、ターン数が同じU相巻線34およびW相巻線36間に電流を流した場合に対し、U相巻線34およびターン数がU相巻線36の2倍の第1、第2V相巻線35A,35B間に電流を流した場合、あるいはW相巻線36およびターン数がW相巻線36の2倍の第1、第2V相巻線35A,35B間に電流を流した場合には、鎖交磁束が2倍になることが分かる。   As described above, in the case where a current is passed between the U-phase winding 34 and the W-phase winding 36 having the same number of turns, the U-phase winding 34 and the number of turns are two times that of the U-phase winding 36. When a current is passed between the second V-phase windings 35A and 35B, or a current flows between the W-phase winding 36 and the first and second V-phase windings 35A and 35B whose number of turns is twice that of the W-phase winding 36. It can be seen that the flux linkage is doubled when.

図9はU相電流、V相電流およびW相電流が等しく、かつ位相差が120°に揃っている場合の三相交流の波形を示すものである。それに対し、図10は、図8で説明した各相のインダクタンスの不一致により、V相電流が減少し、U相電流が進角し、W相電流が遅角することで、各相の電流の波形が不均一になった状態を示している。その結果、モータMの実効トルクが、図9のものに比べて、図10のものが低下する問題が発生する。   FIG. 9 shows a three-phase alternating current waveform when the U-phase current, the V-phase current and the W-phase current are equal and the phase differences are aligned at 120 °. On the other hand, in FIG. 10, the V-phase current decreases, the U-phase current advances, and the W-phase current retards due to the inductance mismatch of each phase described in FIG. The state where the waveform became non-uniform | heterogenous is shown. As a result, there arises a problem that the effective torque of the motor M is lower in FIG. 10 than in FIG.

この問題を、本実施例では第1環状スロット37内でのU相巻線34および第1V相巻線35Aの配置と、第2環状スロット38内でのW相巻線36および第2V相巻線35Bの配置とによって解決している。即ち、図4〜図6および図11に示すように、本実施例では、第1環状スロット37の奥側(つまりリターンパス31a,32a,33aに近い側)にU相巻線34を配置するとともに、入口側(つまりリターンパス31a,32a,33aから遠い側)に第1V相巻線35Aを配置し、かつ第2環状スロット38の奥側(つまりリターンパス31a,32a,33aに近い側)にW相巻線36を配置するとともに、入口側(つまりリターンパス31a,32a,33aから遠い側)に第2V相巻線35Bを配置している。   In this embodiment, this problem is addressed by the arrangement of the U-phase winding 34 and the first V-phase winding 35A in the first annular slot 37, and the W-phase winding 36 and the second V-phase winding in the second annular slot 38. This is solved by the arrangement of the line 35B. That is, as shown in FIGS. 4 to 6 and FIG. 11, in this embodiment, the U-phase winding 34 is arranged on the back side of the first annular slot 37 (that is, the side close to the return paths 31a, 32a, 33a). In addition, the first V-phase winding 35A is arranged on the inlet side (that is, the side far from the return paths 31a, 32a, and 33a) and the back side of the second annular slot 38 (that is, the side that is close to the return paths 31a, 32a, and 33a). The W-phase winding 36 is disposed at the same time, and the second V-phase winding 35B is disposed on the inlet side (that is, the side far from the return paths 31a, 32a, 33a).

第1、第2環状スロット37,38の奥側に配置したU相巻線34およびW相巻線36は漏れ磁束の鎖交量が増加してインダクタンスが増加し、一方第1、第2環状スロット37,38の入口側に配置した第1、第2V相巻線35A,35Bは漏れ磁束の鎖交量が減少してインダクタンスが減少するため、U相巻線34、第1、第2V相巻線35A,35BおよびW相巻線36の上述したインダクタンスの不均一を相殺して実効トルクの減少を防止することができる。   The U-phase winding 34 and the W-phase winding 36 disposed on the back side of the first and second annular slots 37, 38 increase the amount of leakage flux linkage and increase the inductance, while the first and second annular slots The first and second V-phase windings 35A and 35B arranged on the inlet side of the slots 37 and 38 have a reduced amount of interlinkage of leakage magnetic flux and an inductance, so that the U-phase winding 34, the first and second V-phase windings are reduced. It is possible to prevent the decrease in effective torque by offsetting the above-described non-uniform inductance of windings 35A, 35B and W-phase winding 36.

図12のグラフは、第1環状スロット37内にU相巻線34および第1V相巻線35Aを軸線L方向に隣接して配置し、かつ第2環状スロット38内にW相巻線36および第2V相巻線35Bを軸線L方向に隣接して配置した場合(図8(A)参照)の三相交流の波形を示すもので、V相電流がU相電流およびW相電流に比べて減少していることが分かる。それに対して、図13のグラフは、本実施例に従ってU相巻線34、第1、第2V相巻線35A,35BおよびW相巻線36に配置した場合の三相交流の波形を示すもので、U相電流、V相電流およびW相電流が均一化していることが分かる。   The graph of FIG. 12 shows that the U-phase winding 34 and the first V-phase winding 35A are arranged adjacent to each other in the direction of the axis L in the first annular slot 37, and the W-phase winding 36 and This shows a three-phase alternating current waveform when the second V-phase winding 35B is arranged adjacent to the axis L direction (see FIG. 8A). The V-phase current is larger than the U-phase current and the W-phase current. It turns out that it has decreased. On the other hand, the graph of FIG. 13 shows a waveform of a three-phase alternating current when the U-phase winding 34, the first and second V-phase windings 35A and 35B, and the W-phase winding 36 are arranged according to this embodiment. Thus, it can be seen that the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current are uniform.

次に、図14に基づいて本発明の第2実施例を説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第1実施例を示す図11と図14とを比較すると明らかなように、第1実施例の第1、第2環状スロット37,38のスロット幅は径方向に一定であるが、第2実施例の第1、第2環状スロット37,38のスロット幅は少なくとも一部において変化している。即ち、図14(A)の例では奥側のU相巻線34およびW相巻線36と、入口側の第1、第2V相巻線35A,35Bとの間に凸部37a,37a;38a,38aを形成し、そのスロット幅を部分的に小さくすることで第1、第2環状スロット37,38の漏れ磁束を増加させ、また図14(B)の例では奥側のU相巻線34およびW相巻線36と、入口側の第1、第2V相巻線35A,35Bとの間に凹部37b,37b;38b,38bを形成し、そのスロット幅を部分的に大きくすることで第1、第2環状スロット37,38の漏れ磁束を減少させている。   As is apparent from a comparison between FIG. 11 and FIG. 14 showing the first embodiment, the slot widths of the first and second annular slots 37 and 38 of the first embodiment are constant in the radial direction. The slot widths of the first and second annular slots 37, 38 in the example vary at least partially. That is, in the example of FIG. 14A, convex portions 37a and 37a between the U-phase winding 34 and the W-phase winding 36 on the back side and the first and second V-phase windings 35A and 35B on the entrance side; 38a and 38a are formed and the slot width is partially reduced to increase the leakage magnetic flux of the first and second annular slots 37 and 38. In the example of FIG. Recesses 37b and 37b; 38b and 38b are formed between the wire 34 and the W-phase winding 36 and the first and second V-phase windings 35A and 35B on the entrance side, and the slot width is partially increased. Thus, the leakage magnetic flux of the first and second annular slots 37 and 38 is reduced.

このように、第1、第2環状スロット37,38のスロット幅を、凸部37a,37a;38a,38aや凹部37b,37b;38b,38bの数、高さ、深さ等変化させて漏れ磁束の大きさを調整することで、U相電流、V相電流およびW相電流をより精度良く均一化することができる。   As described above, the slot width of the first and second annular slots 37, 38 is changed by changing the number, height, depth, etc. of the convex portions 37a, 37a; 38a, 38a and the concave portions 37b, 37b; 38b, 38b. By adjusting the magnitude of the magnetic flux, the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current can be made uniform with higher accuracy.

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。   The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、実施例ではクローポール型のモータMをハイブリッド車両の走行用モータとして使用しているが、その用途は任意である。   For example, in the embodiment, the claw pole type motor M is used as a traveling motor of the hybrid vehicle, but the application is arbitrary.

また実施例のモータMはステータ19の内部にロータ17を配置したインナーロータ型であるが、本発明はステータの外部にロータを配置したアウターロータ型のモータに対しても適用することができる。   The motor M of the embodiment is an inner rotor type in which the rotor 17 is disposed inside the stator 19, but the present invention can also be applied to an outer rotor type motor in which the rotor is disposed outside the stator.

また実施例では各相のステータリング31,32,33をそれぞれ一体成形しているが、必要に応じてリターンパス31a,32a,33a、ティース31b…,32b…,33b…および突起31c…,32c…,33c…を分割して構成すれば、それらの設計自由度を高めることができる。   In the embodiment, the stator rings 31, 32, 33 of each phase are integrally formed, but return paths 31a, 32a, 33a, teeth 31b, 32b, 33b, and projections 31c, 32c are formed as necessary. .., 33c... Can be divided to increase their design freedom.

クローポール型モータを備えたハイブリッド車両のパワーユニットを示す図The figure which shows the power unit of the hybrid vehicle provided with the claw pole type motor 図1の2−2線拡大断面図2-2 line enlarged sectional view of FIG. 図2の3−3線断面図3-3 sectional view of FIG. 図2の4−4線断面図Sectional view along line 4-4 in FIG. 図2の5−5線断面図Sectional view along line 5-5 in FIG. ステータの一部破断斜視図Partially broken perspective view of stator ステータの分解斜視図Disassembled perspective view of stator クローポール型モータの磁束等価回路を示す図Diagram showing magnetic flux equivalent circuit of claw pole type motor U相、V相、W相巻線のターン数が等しい場合の相電流の波形を示す図The figure which shows the waveform of a phase current in case the number of turns of U phase, V phase, and W phase winding is equal V相巻線のターン数がU相、W相巻線のターン数よりも大きい場合の相電流の波形を示す図The figure which shows the waveform of a phase electric current when the number of turns of a V phase winding is larger than the number of turns of a U phase and a W phase winding 第1、第2環状スロット内の各相の巻線の配置を示す模式図Schematic showing the arrangement of windings for each phase in the first and second annular slots 従来例のクローポール型モータの相電流の波形を示すグラフGraph showing the phase current waveform of a conventional claw pole motor 実施例のクローポール型モータの相電流の波形を示すグラフThe graph which shows the waveform of the phase current of the claw pole type motor of an Example 第2実施例に係る第1、第2環状スロットの断面形状を示す模式図The schematic diagram which shows the cross-sectional shape of the 1st, 2nd annular slot which concerns on 2nd Example.

符号の説明Explanation of symbols

31a リターンパス
31b U相ティース
32a リターンパス
32b V相ティース
33a リターンパス
33b W相ティース
34 U相巻線
35A 第1V相巻線
35B 第2V相巻線
36 W相巻線
37 第1環状スロット
37a 凸部
37b 凹部
38 第2環状スロット
38a 凸部
38b 凹部
L 軸線


31a Return path 31b U-phase teeth 32a Return path 32b V-phase teeth 33a Return path 33b W-phase teeth 34 U-phase winding 35A First V-phase winding 35B Second V-phase winding 36 W-phase winding 37 First annular slot 37a Convex Portion 37b recess 38 second annular slot 38a protrusion 38b recess L axis


Claims (2)

環状のリターンパスの周面から軸線方向に離間してU相ティース、V相ティースおよびW相ティースを径方向に突出させ、U相ティースおよびV相ティース間に形成された第1環状スロットにU相巻線および第1V相巻線を収納するとともに、V相ティースおよびW相ティース間に形成された第2環状スロットに第2V相巻線およびW相巻線を収納したクローポール型モータのステータであって、
第1環状スロットの奥側および入口側にそれぞれU相巻線および第1V相巻線を配置し、第2環状スロットの奥側および入口側にそれぞれW相巻線および第2V相巻線を配置したことを特徴とするクローポール型モータのステータ。
The U-phase teeth, the V-phase teeth and the W-phase teeth protrude radially from the circumferential surface of the annular return path, and the U-phase teeth formed between the U-phase teeth and the V-phase teeth A stator for a claw pole motor that houses a phase winding and a first V-phase winding, and that houses a second V-phase winding and a W-phase winding in a second annular slot formed between the V-phase teeth and the W-phase teeth. Because
The U-phase winding and the first V-phase winding are arranged on the back side and the entrance side of the first annular slot, respectively, and the W-phase winding and the second V-phase winding are arranged on the back side and the entrance side of the second annular slot, respectively. A stator of a claw pole type motor characterized by that.
第1環状スロットおよび第2環状スロットの内面の少なくとも一部に、そのスロット幅を変化させる凸部あるいは凹部を形成したことを特徴とする、請求項1に記載のクローポール型モータのステータ。

2. The claw pole motor stator according to claim 1, wherein a convex portion or a concave portion that changes a slot width is formed on at least a part of inner surfaces of the first annular slot and the second annular slot.

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