JP2005348552A - Stator structure of axial gap rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸に沿ってステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造に関するものである。 The present invention relates to a stator structure of an axial gap type rotating electrical machine in which a stator and a rotor are arranged to face each other along a rotation axis.
一般に、回転軸に沿ってステータとディスク状のロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機においては、特許文献1に記載されているように、例えば図9に示すごとく、直方体状のコア51を周方向に複数個等間隔に配設して、そのコア51の周りにインシュレータ52を介してコイル53を巻装して、ステータ54を構成している。
ところがこのような形態のステータの構造では、隣接するコアの間の隙間55の周方向長さは回転電機の半径方向外側に行くほど広くなるため、その分、磁束の通路となるコア51の回転軸に垂直な平面内における占有面積が小さくなるとともに、回転電機のトルクに寄与しない部分の面積が増えて、トルクを高めるにあたり不利になるという問題点があった。
However, in the stator structure having such a configuration, the circumferential length of the
本発明は上述したところの課題を解決することを目的とするものであり、その目的は、コアの回転電機の回転軸に垂直な平面内における占有面積をなるべく大きくして、トルクを高めることができるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to increase the occupied area in a plane perpendicular to the rotation axis of the rotating electrical machine of the core as much as possible to increase the torque. Another object of the present invention is to provide a stator structure for an axial gap type rotating electrical machine.
請求項1に係るアキシャルギャップ型回転電機のロータ構造は、コアにインシュレータを介してコイルを巻装してなるステータとロータとが回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、
前記コアを、電磁鋼板を積層してなる直方体状の複数種類のブロックを組み合わせて構成して、コアの周方向長さを、少なくとも最内周側よりも外周側にて長くしてなることを特徴とする。
The rotor structure of an axial gap type rotating electrical machine according to
The core is configured by combining a plurality of types of rectangular parallelepiped blocks formed by laminating electromagnetic steel plates, and the circumferential length of the core is at least longer on the outer peripheral side than on the innermost peripheral side. Features.
請求項1に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造によれば、コアを、電磁鋼板を積層してなる複数種類のブロックを組み合わせて、コアの周方向長さを、少なくとも最内周側よりも外周側にて長くすることにより、回転電機の中心軸に垂直な平面内において、隣り合うコア間の隙間が外周側に行くほど大きくなることを防止して、コアの占有面積を、なるべく大きくすることができ、これにより、トルクを有利に向上することができる。
According to the stator structure of the axial gap type rotating electrical machine according to
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一実施形態を示す略式断面図である。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、コア1にインシュレータ2を介してコイル3を巻装してなるステータ4とディスク状のロータとが回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、
コア3を、長方形の電磁鋼板を積層してなる直方体状の複数種類のブロック、例えば図1(a)に示す回転電機の周方向に長いブロック5と、周方向に短く半径方向に長いブロック6を組み合わせて構成して、コアの周方向長さを、少なくとも最内周側よりも外周側において長くしてなることを特徴とする。(請求項1に相当)
これによれば、隣り合うコア間に生じる隙間をなるべく小さくして、回転軸に垂直な平面内におけるコアの占有面積をなるべく増やして、トルクを向上することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a stator structure of an axial gap type rotating electrical machine according to the present invention.
The stator structure of this axial gap type rotating electrical machine is an axial gap type in which a stator 4 in which a
A plurality of types of rectangular parallelepiped blocks formed by laminating rectangular electromagnetic steel sheets, for example, a block 5 long in the circumferential direction of the rotating electrical machine shown in FIG. 1A and a
According to this, it is possible to improve the torque by reducing the gap generated between the adjacent cores as much as possible and increasing the occupied area of the core in the plane perpendicular to the rotation axis as much as possible.
図1(a)に示す形態では、二つのブロックを組み合わせて、周方向長さを二段階に異ならせたコアを構成しているが、図1(b)に示すように、周方向長さを漸次異ならせた、三つのブロック7、8、9を組み合わせてコアを構成して、コアの周方向長さを、内周側から外周側に向けて三段階に長くすることもできる。これによれば、図1(a)に示す形態のコアに比べて、隣り合うコアの隙間が、外周側に向かうにしたがって拡大してしまうことを防止して、さらに効果的にコアの占有面積を増やして、トルクをより有利に向上することができる。
In the form shown in FIG. 1 (a), two cores are combined to form a core having different circumferential lengths in two stages. However, as shown in FIG. It is also possible to form a core by combining three
さらに、図1(c)に示す形態のように、周方向長さを漸次異ならせた、四つのブロック10、11、12、13を組み合わせてコアを構成して、コアの周方向長さを内周側から外周側に向けて四段階に長くすることもできる。
これによれば、とくには、回転軸に垂直な平面内において、外周側のスペースをさらに有効に活用して、コアの占有面積を大きくしてトルクを向上することができる。
ここでは、コアの周方向長さを二段階〜四段階に長くする形態を示したが、コアの占有面積を高めるために、より多段階の構成とすることも可能である。
Further, as shown in FIG. 1 (c), the core is configured by combining four
According to this, in particular, in the plane perpendicular to the rotation axis, the space on the outer peripheral side can be more effectively utilized to increase the occupied area of the core and improve the torque.
Here, the configuration in which the length in the circumferential direction of the core is increased to two to four stages is shown. However, in order to increase the occupied area of the core, it is possible to adopt a multi-stage configuration.
また、図1(d)に示す形態のように、半径方向に長いブロック14の半径方向外側部分の両側に、周方向長さの短い一対のブロック15を配してT字状のコアを構成することもできる。
あるいは、図1(e)に示す形態のように、周方向に長いブロック16の外周側に、半径方向長さの短いブロック17を、内周側にブロック18を配して、十字状のコアを構成することもできる。
図1(d)および図1(e)に示す形態のコアによっても、コアの占有面積を大きくしてトルクを向上することができる。
ここで電磁鋼板としては、表面に無機質の絶縁被膜を施した薄いケイ素鋼板を用いることが好ましい。
In addition, as shown in FIG. 1D, a pair of
Alternatively, as shown in FIG. 1 (e), a
Also with the core of the form shown in FIG. 1D and FIG. 1E, the occupied area of the core can be increased to improve the torque.
Here, as the electromagnetic steel plate, it is preferable to use a thin silicon steel plate having an inorganic insulating coating on the surface.
図2は本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の他の実施形態を示す略式断面図である。
コアを構成するブロックの形状は、図1に示すものと同様であるため説明は割愛する。
ここでは、インシュレータ2の外周面形状をエッジ部のない滑らかな形状として、(請求項2に相当)インシュレータ2とコア1との間に、樹脂等からなる非磁性体19を充填している。(請求項3に相当)
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another embodiment of the stator structure of the axial gap type rotating electrical machine according to the present invention.
Since the shape of the block constituting the core is the same as that shown in FIG. 1, the description thereof is omitted.
Here, the outer peripheral surface shape of the
インシュレータ2の外周面形状をエッジ部のない滑らかな形状とすることにより、特にはインシュレータ2の、コア1の角部の外周側に位置する部分が、コイル3の被覆を破損してしまうことを防止することができる。
また、インシュレータ2とコア1との間に非磁性体を充填することにより、コアとインシュレータとの間に相互に支持する力を発生させて、ステータ全体の剛性を高めることができる。
By making the outer peripheral surface shape of the insulator 2 a smooth shape without an edge portion, the portion of the
Further, by filling a non-magnetic material between the
さらに好ましくは、インシュレータ2とコア3との間に、前述した非磁性体19に換えて、圧粉コア用磁粉20を充填する。(請求項4に相当)
これによれば、コアとインシュレータとの間に相互に支持する力を発生させて、ステータ全体の剛性を高めることができるとともに、充填した圧粉コア用磁粉20がコアと同様に磁束を高める働きをするので、トルクに寄与する部分の占有面積を増やして、トルクをさらに向上することができる。
More preferably, the dust core
According to this, the force which mutually supports between the core and the insulator can be generated to increase the rigidity of the whole stator, and the filled
図3は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、コアを構成するブロックの接合態様を示す模式斜視図である。
ここでは、図1(d)および図2(d)で示した形態のコアを示す。
電磁鋼板を重ねて構成される各々のブロック14とブロック15の接合面に、図示しない接着剤を塗布して、各々の接合面を図示のごとく接合して、コア1を構成する。もちろん接着剤を塗布することに換えて、溶接やカシメによる接合とすることも可能である。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a joining mode of blocks constituting the core in the stator structure of the axial gap type rotating electric machine according to the present invention.
Here, the core of the form shown in FIG. 1 (d) and FIG. 2 (d) is shown.
The
図4は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、コアを構成するブロックの接合態様を示す模式斜視図である。
電磁鋼板を重ねて構成される各々のブロック21とブロック22およびブロック23の接合面に、図示しない接着剤を塗布して、各々の接合面を図示のごとく接合して、コア1を構成する。ここでも接着剤を塗布することに換えて、溶接やカシメによる接合とすることが可能である。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a joining mode of blocks constituting the core in the stator structure of the axial gap type rotating electric machine according to the present invention.
The
ここで接着剤の種類は特に限定するものではないが、例えば、アクリル樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、ナイロン樹脂系接着剤、合成ゴム系接着剤、塩化ビニル樹脂系接着剤、およびこれらの接着剤を組み合わせた複合型接着剤などを使用することが可能である。 Here, the type of adhesive is not particularly limited. For example, acrylic resin adhesive, urethane resin adhesive, epoxy resin adhesive, phenol resin adhesive, nylon resin adhesive, synthetic rubber adhesive It is possible to use an adhesive, a vinyl chloride resin-based adhesive, a composite adhesive combining these adhesives, and the like.
図5は本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の一実施形態を示す略式断面図である。
このアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造は、コア1にインシュレータ2を介してコイル3を巻装してなるステータとディスク状のロータとが回転軸に沿って対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造において、
前記コア3を、電磁鋼板を積層してなる直方体状の複数種類のブロック、例えば図5(a)に示す回転電機の周方向に長いブロック23と、周方向に短く半径方向に長いブロック24を組み合わせて構成して、隣接するブロック23、24のそれぞれに、相互に雌雄嵌合するここでは図示しない嵌合部を設けている。(請求項5に相当)
また、インシュレータ2の外周面形状を、エッジ部のない滑らかな形状として、(請求項2に相当)インシュレータ2とコア1との間に、樹脂等からなる非磁性体25を充填している。(請求項3に相当)
あるいは、インシュレータ2とコア3との間に、非磁性体25に換えて、圧粉コア用磁粉26を充填することもできる。(請求項4に相当)
FIG. 5 is a schematic sectional view showing an embodiment of a stator structure of an axial gap type rotating electrical machine according to the present invention.
The stator structure of this axial gap type rotating electric machine has an axial gap type rotation in which a stator formed by winding a
The
Further, the outer peripheral surface shape of the
Alternatively, the dust core
隣接するブロック23、24のそれぞれに、相互に雌雄嵌合する嵌合部を設けて、それらを雌雄嵌合して、十字状のコア1を構成することにより、前述したように、接着剤によりブロック相互間を接合して構成することに比べて、コア1の剛性をより高めることができる。
請求項1〜4に相当する構成による作用効果は前述しているので割愛する。
また、コア1は、図5(a)に示す形態のもののほか、図5(b)に示すように、周方向長さの長いブロック27と半径方向長さの長いブロック28を組み合わせて、T字状としても良いし、図5(c)に示すように、半径方向長さの長いブロック29と、半径方向長さの短い一対のブロック30とを組み合わせて、これもT字状としても良い。
Each of the
Since the effect by the structure equivalent to Claims 1-4 is mentioned above, it omits.
Further, in addition to the form shown in FIG. 5A, the
図6〜8は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造の、コアを構成するブロックの接合態様を示す模式斜視図である。
図6では、図5(a)に示す形態のコア1の接合態様を示しており、電磁鋼板を積層してなるブロック23には雄側の嵌合部23aを設け、ブロック24には雌側の嵌合部24aを設けて、嵌合部23aを嵌合部24aに嵌合して、ブロック23およびブロック24を接合し、コア1を構成している。
FIGS. 6-8 is a schematic perspective view which shows the joining aspect of the block which comprises a core of the stator structure of the axial gap type rotary electric machine which concerns on this invention.
FIG. 6 shows a joining mode of the
図7では、図5(b)に示す形態のコア1の接合態様を示しており、電磁鋼板を積層してなるブロック27には雌側の凹状の嵌合部27aを設け、ブロック28には雄側の凸状の嵌合部28aを設けて、嵌合部28aを嵌合部27aに挿入嵌合して、ブロック27およびブロック28を接合し、コア1を構成している。
FIG. 7 shows a joining mode of the
図8では、図5(c)に示す形態のコア1の接合態様を示しており、電磁鋼板を積層してなるブロック29には雌側の凹状の嵌合部27aを設け、ブロック30には雄側の凸状の嵌合部30aを設けて、嵌合部30aを嵌合部29aに、回転軸に平行な方向から挿入嵌合して、ブロック29およびブロック30を接合し、図8(d)に示すようなコア1を構成している。
FIG. 8 shows a joining mode of the
なお、嵌合部29aおよび30aの形態は種々の形態をとることが可能であり、たとえば、回転軸に垂直な平面内における形状を、図8(a)に示すようなT字状、図8(b)(c)に示す平行四辺形状とすることが可能である。なお、後者の形態によれば、回転軸に平行な方向から挿入嵌合することに加えて、平行四辺形状の嵌合部29aの斜辺に沿った方向に、ブロック29および30を相互に近接変位させて、嵌合部29aおよび30aを嵌合することも可能である。
The
上述したステータ構造を有するアキシャルギャップ型回転電機においては、コアは周上複数箇所に設けられ、図示しないインバータにより励磁されたコイルにより、周方向に回転磁界が形成されると、周方向に交互に極性が異なる複数の永久磁石が埋設されたディスク状のロータは回転磁界に吸引・反発されて同期速度で回転する。 In the axial gap type rotating electrical machine having the stator structure described above, the core is provided at a plurality of locations on the circumference, and when a rotating magnetic field is formed in the circumferential direction by a coil excited by an inverter (not shown), the core is alternately arranged in the circumferential direction. A disk-shaped rotor in which a plurality of permanent magnets having different polarities are embedded is attracted and repelled by a rotating magnetic field and rotates at a synchronous speed.
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。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Many deformation | transformation or a change is possible.
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機のステータに用いて好適なものである。 The present invention is suitable for use in a stator of an axial gap type rotating electrical machine.
1 コア
2 インシュレータ
3 コイル
4 ステータ
5〜18 ブロック
19 非磁性体
20 圧粉コア用磁粉
21〜24 ブロック
25 非磁性体
26 圧粉コア用磁粉
27〜30 ブロック
51 コア
52 インシュレータ
53 コイル
54 ステータ
55 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コアを、電磁鋼板を積層してなる直方体状の複数種類のブロックを組み合わせて構成して、コアの周方向長さを、少なくとも最内周側よりも外周側にて長くしてなるアキシャルギャップ型回転電機のステータ構造。 In the stator structure of an axial gap type rotating electrical machine in which a stator and a rotor formed by winding a coil through an insulator on a core are arranged to face each other along a rotation axis,
An axial gap in which the core is formed by combining a plurality of types of rectangular parallelepiped blocks formed by laminating electromagnetic steel sheets, and the circumferential length of the core is longer at least on the outer peripheral side than on the innermost peripheral side. The stator structure of a rotating electrical machine.
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