JP2007082300A - Core and motor equipped with it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のコア分割片により構成されるコア、及びそれを備える電動機に関する。 The present invention relates to a core composed of a plurality of core division pieces and an electric motor including the core.
コアを複数のコア分割片によって構成する関連技術が下記特許文献1〜3に開示されている。特許文献1〜3においては、複数のティースが設けられた電動機のステータコアが、ティース単位ごとに分割された複数のコア分割片によって構成されている。このように、コアがティース単位ごとに複数のコア分割片に分割されていることで、コア(コア分割片)を成形するための装置を小型化することができ、コアの製造効率の向上を図ることができる。 The related art which comprises a core with a plurality of core division pieces is disclosed in the following Patent Documents 1 to 3. In Patent Documents 1 to 3, a stator core of an electric motor provided with a plurality of teeth is constituted by a plurality of core division pieces divided for each tooth unit. As described above, since the core is divided into a plurality of core divided pieces for each tooth unit, the apparatus for forming the core (core divided piece) can be downsized, and the production efficiency of the core can be improved. Can be planned.
ティースには、ティースを通る磁束量の変動により渦電流が発生し、この渦電流が増大するほど損失も増大する。特許文献1〜3のように、コアを成形する装置の小型化を図るために、ティース単位ごとに分割された複数のコア分割片によってコアを構成する場合は、渦電流が循環するティースの断面積が大きくなる。そのため、磁束量の変動によってティースに発生する渦電流が増大し、この渦電流による損失が増大するという問題点がある。 Eddy currents are generated in the teeth due to fluctuations in the amount of magnetic flux passing through the teeth, and the loss increases as the eddy current increases. As in Patent Documents 1 to 3, in order to reduce the size of the device for forming the core, when the core is constituted by a plurality of core divided pieces divided for each tooth unit, the teeth that eddy current circulates are disconnected. Increases area. Therefore, there is a problem that eddy current generated in the teeth increases due to fluctuations in the amount of magnetic flux, and loss due to this eddy current increases.
本発明は、コアを複数のコア分割片により構成する場合に、ティースに発生する渦電流を低減することで、渦電流による損失を低減することを目的とする。 An object of this invention is to reduce the loss by an eddy current by reducing the eddy current which generate | occur | produces in a tooth | gear, when a core is comprised with a several core division | segmentation piece.
本発明に係るコア及びそれを備える電動機は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。 The core according to the present invention and the electric motor including the same employ the following means in order to achieve the above-described object.
本発明に係る電動機は、ヨークから立設するとともに所定方向に間隔をおいて配列され且つコイルが設けられる複数のティースを含むコアを備える電動機であって、コアは、分割面で分割された複数のコア分割片により構成されており、前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面を含むことを要旨とする。 An electric motor according to the present invention is an electric motor that includes a core that includes a plurality of teeth that are erected from a yoke and that are arranged at intervals in a predetermined direction and that are provided with a coil. In summary, the divided surface includes a surface that passes through the inside of the teeth and divides the teeth in a direction substantially coinciding with the arrangement direction of the teeth.
本発明によれば、ティースの磁束と直交する断面がティースの配列方向に略一致する方向に関して分割され、ティース内部を循環する渦電流の経路が分断されて渦電流が循環するティースの断面積が減少する。したがって、コアを複数のコア分割片により構成する場合に、ティースに発生する渦電流を低減することができ、渦電流による損失を低減することができる。 According to the present invention, the cross-sectional area of the tooth where the cross section orthogonal to the magnetic flux of the teeth is divided in the direction substantially coincident with the direction of arrangement of the teeth and the path of the eddy current circulating inside the teeth is divided to circulate the eddy current Decrease. Therefore, when the core is constituted by a plurality of core divided pieces, eddy current generated in the teeth can be reduced, and loss due to eddy current can be reduced.
本発明の一態様では、前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向及び立設方向に略直交する方向に分割する面をさらに含むことが好適である。この態様によれば、渦電流が循環するティースの断面積をさらに減少させることができるので、ティースに発生する渦電流をさらに低減することができる。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the dividing surface further includes a surface that passes through the inside of the teeth and divides the teeth in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction and the standing direction of the teeth. According to this aspect, since the cross-sectional area of the tooth through which the eddy current circulates can be further reduced, the eddy current generated in the tooth can be further reduced.
本発明の一態様では、前記ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面は、該ティースを略等分割する面であることが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the surface that divides the teeth in a direction substantially coinciding with the arrangement direction of the teeth is a surface that divides the teeth substantially equally.
本発明の一態様では、複数のコア分割片の各々は、圧粉磁心材料により成形されていることが好適である。 In one aspect of the present invention, each of the plurality of core division pieces is preferably formed of a dust core material.
本発明の一態様では、電動機は、その回転軸の軸線方向とティースの立設方向とが直交するラジアル型電動機であることが好適である。また、本発明の一態様では、電動機は、その回転軸の軸線方向とティースの立設方向とが平行なアキシャル型電動機であることが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the electric motor is a radial type electric motor in which the axial direction of the rotating shaft and the standing direction of the teeth are orthogonal to each other. In one embodiment of the present invention, it is preferable that the electric motor is an axial type electric motor in which the axial direction of the rotating shaft is parallel to the standing direction of the teeth.
また、本発明に係るコアは、ヨークから立設するとともに所定方向に間隔をおいて配列され且つコイルが設けられる複数のティースを含むコアであって、コアは、分割面で分割された複数のコア分割片により構成されており、前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面を含むことを要旨とする。 The core according to the present invention is a core that includes a plurality of teeth that are erected from a yoke and that are arranged at intervals in a predetermined direction and that are provided with a coil. It is comprised by the core division | segmentation piece, and it makes it a summary that the said division | segmentation surface contains the surface which divides | segments this teeth in the direction which substantially passes in the inside of a tooth and the teeth are arranged.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
「実施形態1」
図1,2は、本発明の実施形態1に係るコアを備える電動機の構成の概略を示す図であり、本発明を電動機のステータコア12に適用した場合を示す。図1は電動機全体の内部構成の概略を示し、図2はステータコア12の構成の概略を示す。実施形態1に係る電動機は、ステータコア12を含むステータとロータ14とが回転軸の軸線方向に直交する方向、つまり半径方向に対向するラジアル型の電動機である。
“Embodiment 1”
1 and 2 are diagrams schematically illustrating a configuration of an electric motor including a core according to Embodiment 1 of the present invention, and show a case where the present invention is applied to a
ロータ14は、界磁鉄心として設けられたロータコア16と、ロータ周方向に配列された複数の永久磁石20と、を含む。電機子鉄心として設けられたステータコア12は、略円環形状のヨーク22と、ヨーク22からロータ14へ向けて立設するとともにコア周方向に間隔をおいて配列された複数のティース24と、を含む。ここでの各ティース24のヨーク22からの立設方向は、電動機の半径方向に一致し、回転軸の軸線方向に直交する方向である。各ティース24にはコイル26が設けられており、そこに電流を流すことにより磁極が構成される。コイル26に順次電流を流すことによりティース24が順次磁化され、回転磁界が形成される。そして、ロータ14の永久磁石20がこの回転磁界と相互作用して、吸引および反発作用が生じロータ14が回転し、動力を得ることができる。なお、ティース24に設けられるコイル26は、集中巻、分布巻のいずれであってもよい。
本実施形態では、ステータコア12は、図2,3に示すように、各ティース24の内部を通る分割面30で分割された複数のコア分割片32により構成されている。ここで、図3は、コア分割片32の構成の概略を示す。ここでの各ティース24の内部を通る分割面30は、それが通るティース24をティース24の配列方向(コア周方向)に一致する方向(あるいはほぼ一致する方向)に分割する面である。より具体的な例としては、分割面30は、それが分割するティース24の立設方向(ティース24を通る磁束の方向)に略平行で、且つティース24の配列方向(コア周方向)に略直交する平面である。なお、図2,3は、各ティース24のコア周方向に関する中央位置に分割面30が形成され、各ティース24がコア周方向に関して2等分(あるいはほぼ2等分)に分割される例を示している。
In the present embodiment, the
複数のコア分割片32の各々は、圧粉磁心材料により成形されている。圧粉磁心材料は、鉄等の強磁性体の微小粒の表面に電気を通さない膜のコーティングを施した粉体を押し固めた材料である。この圧粉磁心材料を用いて各コア分割片32の成形を行うことで、ステータコア12に生じる渦電流の抑制を図っている。
Each of the plurality of
複数のコア分割片32を組み合わせることでステータコア12が構成される。その際には、例えばステータコア12(各コア分割片32)の外周を覆う箍(たが)状部材42によって、複数のコア分割片32の結合を行うことができる。ただし、例えばねじ留めや接着等の他の結合方法を用いることも可能である。複数のコア分割片32の結合の際に、コア分割片32同士が合わされる結合面は、前述の分割面30に一致する。
The
ここで、本実施形態との比較対象として、図4に示すように、ステータコアをティース単位ごとに複数のコア分割片に分割した場合を考える。その場合は、図4に示すように、磁束変動に伴う渦電流34がティース24の磁束36と直交する断面(立設方向と直交する断面)のほぼ全体に渡って流れ、渦電流34が循環するティース24の断面積が増大する。そのため、ティース24に発生する渦電流34が増大し、渦電流34による損失(鉄損)も増大する。さらに、ステータコアをティース単位ごとに分割した場合は、図4に示すように、ステータコアを分割する分割面29がヨーク22に形成され、この分割面29がヨーク22を分割し且つヨーク22を通る磁束36と直交する。そのため、磁気抵抗も増大する。
Here, as a comparison object with the present embodiment, as shown in FIG. 4, consider a case where the stator core is divided into a plurality of core division pieces for each unit of teeth. In that case, as shown in FIG. 4, the
これに対して本実施形態では、ステータコア12を分割面30で複数のコア分割片32に分割する際には、各ティース24の内部を通る分割面30によって、各ティース24がコア周方向に関して分割される。このティース24の分割によって、図3に示すように、ティース24の磁束36と直交する断面(立設方向と直交する断面)がコア周方向に関して分割され、ティース24内部を循環する渦電流34の経路が分断されて渦電流34が循環するティース24の断面積が減少する。そのため、ティース24に発生する渦電流34を低減することができ、渦電流34による損失(鉄損)を低減することができる。例えば各ティース24が分割面30によってコア周方向に関して2等分に分割される場合は、渦電流34が循環する各ティース24の断面積が1/2になり、渦電流34による損失(鉄損)が約0.7倍に減少する。本実施形態では、各コア分割片32を圧粉磁心材料により成形することによっても渦電流34の低減を図っているが、各ティース24の内部を通る分割面30で各ティース24をコア周方向に関して分割することで、渦電流34の低減効果をさらに向上させることができる。さらに、本実施形態では、図3に示すように、分割面30がティース24を通る磁束36の方向に対し平行となるため、磁気抵抗の増大を招くこともない。
On the other hand, in the present embodiment, when the
また、本実施形態では、各ティース24の内部を通る分割面30によって、ステータコア12がコア周方向に関して複数のコア分割片32に分割されているため、各コア分割片32を小型化することができ、ステータコア12(コア分割片32)を成形するための装置を小型化することができる。したがって、ステータコア12の製造効率を向上させることができる。
Moreover, in this embodiment, since the
以上の本実施形態の説明では、各ティース24の内部を通る分割面30によって、各ティース24をコア周方向に関して略2等分に分割するものとした。ただし、各ティース24をコア周方向に関して3等分以上に分割するよう分割面30を形成することも可能である。さらに、分割面30は、必ずしもティース24を等分割する必要はない。
In the above description of the present embodiment, each
また、本実施形態では、ステータコア12を、コア周方向に関してだけでなく、コア周方向及びコア半径方向に直交する方向、つまりラジアル型電動機の回転軸の軸線方向に関しても分割することができる。その場合、ステータコア12を回転軸の軸線方向に分割する分割面31は、図5に示すように、各ティース24の内部を通り且つ各ティース24をティース24の配列方向及び立設方向に直交する方向(あるいはほぼ直交する方向)に分割する面である。ここで、図5は、分割面30,31で分割されたコア分割片32の構成の概略を示す。より具体的な例としては、分割面31は、回転軸の軸線方向に直交する平面である。なお、図5は、回転軸の軸線方向に関するステータコア12の中央位置に分割面31が形成され、各ティース24が回転軸の軸線方向に関して2等分に分割される例を示している。ただし、各ティース24を回転軸の軸線方向に関して3等分以上に分割するよう分割面31を形成することも可能である。さらに、分割面31は、必ずしもティース24を等分割する必要はない。
Further, in the present embodiment, the
このように、各ティース24を分割面30によってコア周方向に分割するだけでなく、分割面31によって回転軸の軸線方向にも分割することで、渦電流34が循環するティース24の断面積をさらに減少させることができる。したがって、ティース24に発生する渦電流34をさらに低減することができ、渦電流34による損失の削減効果をさらに向上させることができる。なお、ティース24の分割数Nと損失削減比Kとの関係は、近似的に以下の(1)式で表すことができる。
As described above, the
K=1/N0.5 (1) K = 1 / N 0.5 (1)
また、以上の本実施形態の説明では、各コア分割片32を圧粉磁心材料により構成するものとした。ただし、電磁鋼板(珪素鋼板)を回転軸の軸線方向(ティース24の配列方向及び立設方向に直交する方向)に積層することによっても、各コア分割片32を構成することができる。
Moreover, in the above description of this embodiment, each core division |
「実施形態2」
図6〜8は、本発明の実施形態2に係るコアを備える電動機の構成の概略を示す図であり、本発明を電動機のステータコア62に適用した場合を示す。図6は電動機全体の内部構成の概略を示し、図7はステータコア62を含むステータの構成の概略を示し、図8はステータコア62の構成の概略を示す。実施形態2に係る電動機は、ステータコア62を含むステータとロータ64とが回転軸の軸線方向に平行な方向に対向するアキシャル型の電動機である。
“Embodiment 2”
FIGS. 6-8 is a figure which shows the outline of a structure of the electric motor provided with the core which concerns on Embodiment 2 of this invention, and shows the case where this invention is applied to the
ロータ64は、略円板形状であり、実施形態1と同様に、界磁鉄心として設けられたロータコアと、ロータ周方向に配列された複数の永久磁石と、を含む。電機子鉄心として設けられたステータコア62は、略円環形状のヨーク72と、ヨーク72からロータ64へ向けて立設するとともにコア周方向に間隔をおいて配列された複数のティース74と、を含む。ここでの各ティース74のヨーク72からの立設方向は、電動機の回転軸の軸線方向に平行な方向である。各ティース74にはコイル76が設けられており、そこに電流を流すことにより磁極が構成される。実施形態1と同様に、コイル76に順次電流を流すことによりティース74が順次磁化され、回転磁界が形成される。そして、ロータ64の永久磁石がこの回転磁界と相互作用して、吸引および反発作用が生じロータ64が回転し、動力を得ることができる。なお、ティース74に設けられるコイル76は、集中巻、分布巻のいずれであってもよい。
The
本実施形態では、ステータコア62は、図8,9に示すように、各ティース74の内部を通る分割面80で分割された複数のコア分割片82により構成されている。ここで、図9は、コア分割片82の構成の概略を示す。ここでの各ティース74の内部を通る分割面80は、それが通るティース74をティース74の配列方向(コア周方向)に一致する方向(あるいはほぼ一致する方向)に分割する面である。より具体的な例としては、分割面80は、それが分割するティース74の立設方向(ティース74を通る磁束の方向)に略平行で、且つティース74の配列方向(コア周方向)に略直交する平面である。なお、図8,9は、各ティース74のコア周方向に関する中央位置に分割面80が形成され、各ティース74がコア周方向に関して2等分(あるいはほぼ2等分)に分割される例を示している。ただし、各ティース74をコア周方向に関して3等分以上に分割するよう分割面80を形成することも可能である。さらに、分割面80は、必ずしもティース74を等分割する必要はない。
In the present embodiment, the
複数のコア分割片82の各々は、圧粉磁心材料により成形されている。そして、複数のコア分割片82を組み合わせることでステータコア62が構成される。その際には、例えばステータコア62(各コア分割片82)の外周を覆う箍状部材92によって、複数のコア分割片82の結合を行うことができる。複数のコア分割片82の結合の際に、コア分割片82同士が合わされる結合面は、前述の分割面80に一致する。
Each of the plurality of
以上説明した本実施形態でも、ティース74の磁束と直交する断面(立設方向と直交する断面)がコア周方向に関して分割され、ティース74内部を循環する渦電流の経路が分断されて渦電流が循環するティース74の断面積が減少する。したがって、ティース74に発生する渦電流を低減することができ、渦電流による損失(鉄損)を低減することができる。さらに、分割面80がティース74を通る磁束の方向に対し平行となるため、磁気抵抗の増大を招くこともない。また、本実施形態でも、各コア分割片82を小型化することができ、ステータコア62(コア分割片82)を成形するための装置を小型化することができる。
Also in the present embodiment described above, the cross section perpendicular to the magnetic flux of the tooth 74 (the cross section perpendicular to the standing direction) is divided with respect to the circumferential direction of the core, the eddy current path circulating inside the
本実施形態でも、ステータコア62を、コア周方向に関してだけでなく、コア半径方向に関しても分割することができる。その場合、ステータコア62をコア半径方向に分割する分割面は、各ティース74の内部を通り且つ各ティース74をティース74の配列方向及び立設方向に直交する方向(あるいはほぼ直交する方向)に分割する面となる。このように、各ティース74を分割面によってコア周方向に分割するだけでなくコア半径方向にも分割することで、渦電流が循環するティース74の断面積をさらに減少させることができる。
Also in this embodiment, the
また、本実施形態でも、電磁鋼板(珪素鋼板)をコア半径方向(ティース74の配列方向及び立設方向に直交する方向)に積層することによっても、各コア分割片82を構成することができる。
Also in this embodiment, each core split
以上の各実施形態では、本発明を電動機のステータコアに適用した場合について説明したが、本発明を電動機のロータコアに適用することも可能である。 In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a stator core of an electric motor has been described. However, the present invention can also be applied to a rotor core of an electric motor.
以上の各実施形態では、本発明をラジアル型の電動機やアキシャル型の電動機に適用した場合について説明したが、本発明をリニア電動機に適用することも可能である。 In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a radial type electric motor or an axial type electric motor has been described, but the present invention can also be applied to a linear electric motor.
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
12,62 ステータコア、14,64 ロータ、22,72 ヨーク、24,74 ティース、26,76 コイル、30,31,80 分割面、32,82 コア分割片、42,92 箍状部材。 12, 62 Stator core, 14, 64 Rotor, 22, 72 Yoke, 24, 74 Teeth, 26, 76 Coil, 30, 31, 80 Divided surface, 32, 82 Core divided piece, 42, 92 A bowl-shaped member.
Claims (7)
コアは、分割面で分割された複数のコア分割片により構成されており、
前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面を含むことを特徴とする電動機。 An electric motor comprising a core including a plurality of teeth standing from a yoke and arranged at intervals in a predetermined direction and provided with a coil,
The core is composed of a plurality of core division pieces divided by a division surface,
The electric motor according to claim 1, wherein the dividing surface includes a surface that passes through the inside of the teeth and divides the teeth in a direction substantially coinciding with the arrangement direction of the teeth.
前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向及び立設方向に略直交する方向に分割する面をさらに含むことを特徴とする電動機。 The electric motor according to claim 1,
The electric motor according to claim 1, wherein the dividing surface further includes a surface that passes through the inside of the teeth and divides the teeth in a direction substantially perpendicular to the arrangement direction and the standing direction of the teeth.
前記ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面は、該ティースを略等分割する面であることを特徴とする電動機。 The electric motor according to claim 1 or 2,
The electric motor according to claim 1, wherein the surface that divides the teeth in a direction substantially coinciding with the arrangement direction of the teeth is a surface that substantially divides the teeth.
複数のコア分割片の各々は、圧粉磁心材料により成形されていることを特徴とする電動機。 The electric motor according to any one of claims 1 to 3,
Each of the plurality of core division pieces is formed of a powder magnetic core material.
電動機は、その回転軸の軸線方向とティースの立設方向とが直交するラジアル型電動機であることを特徴とする電動機。 The electric motor according to any one of claims 1 to 4,
The electric motor is a radial type electric motor in which the axial direction of the rotating shaft and the standing direction of the teeth are orthogonal to each other.
電動機は、その回転軸の軸線方向とティースの立設方向とが平行なアキシャル型電動機であることを特徴とする電動機。 The electric motor according to any one of claims 1 to 4,
The electric motor is an axial type electric motor in which the axial direction of the rotating shaft and the standing direction of the teeth are parallel to each other.
コアは、分割面で分割された複数のコア分割片により構成されており、
前記分割面は、ティースの内部を通り且つ該ティースをティースの配列方向に略一致する方向に分割する面を含むことを特徴とするコア。
A core including a plurality of teeth standing from a yoke and arranged at intervals in a predetermined direction and provided with a coil;
The core is composed of a plurality of core division pieces divided by a division surface,
The core is characterized in that the dividing surface includes a surface that passes through the inside of the teeth and divides the teeth in a direction substantially coinciding with the arrangement direction of the teeth.
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