JP2007166771A - Stator - Google Patents

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piezo element
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Katsunari Matsumoto
克成 松本
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stator that more effectively reduces the vibrations and noises of a dynamo-electric machine. <P>SOLUTION: In the stator 1, comprising a plurality of teeth 11b, on which stator coils are wound, and a yoke 11a that links a plurality of the teeth 11b, a piezoelectric element 13 that converts the vibrational energy of the corresponding teeth 11b into electrical energy is provided to each of the teeth 11b. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータ等の回転電機に用いられるステータに関する。   The present invention relates to a stator used in a rotating electrical machine such as a motor.

特許文献1には、モータに圧電素子(ピエゾ素子)を取り付け、モータの振動によってピエゾ素子に発生する電気エネルギーを負荷で消費することにより、モータの制振や制音を図る技術が開示されている。この特許文献1には、モータにピエゾ素子を取り付ける態様として、図11に示されるように、電動送風機140のファンケース141の吸気口141Aの周囲にリング状のピエゾ素子160を取り付ける態様、ファンケース141の周壁面141Bに可撓性のピエゾ素子162を取り付ける態様、およびモータケース142の吸音材の外側に円筒状のピエゾ素子164を取り付ける態様が記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique for damping vibration and noise of a motor by attaching a piezoelectric element (piezo element) to the motor and consuming electric energy generated in the piezoelectric element due to vibration of the motor with a load. Yes. In Patent Document 1, as a mode of attaching a piezo element to a motor, as shown in FIG. 11, a mode of attaching a ring-shaped piezo element 160 around the air inlet 141A of a fan case 141 of an electric blower 140, a fan case A mode in which a flexible piezo element 162 is attached to the peripheral wall surface 141B of 141, and a mode in which a cylindrical piezo element 164 is attached to the outside of the sound absorbing material of the motor case 142 are described.

特開2002−369450号公報JP 2002-369450 A 特開平6−284754号公報JP-A-6-284754 特開2000−116160号公報JP 2000-116160 A 特開2002−359984号公報JP 2002-359984 A 特開2005−20839号公報JP 2005-20839 A

ところで、永久磁石モータのステータの各ティースには、ロータの磁石とステータのティースとの間の電磁気力により、ロータの磁石の極数の整数倍回転次数の加振力が発生する。例えば8極モータにおいては、図12に示されるように、8の整数倍の回転次数の加振力が発生する。なお、図12は、8極48スロットのモータについて実測された回転次数と加振力ゲインとの関係を示す図である。   By the way, in each tooth of the stator of the permanent magnet motor, an exciting force having an integer multiple of the number of poles of the rotor magnet is generated by the electromagnetic force between the rotor magnet and the stator teeth. For example, in an 8-pole motor, as shown in FIG. 12, an excitation force having a rotation order of an integer multiple of 8 is generated. FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the rotational order actually measured for the 8-pole 48-slot motor and the excitation force gain.

図13には、8極48スロットのモータについての、加振力の回転48次成分および回転8次成分の理論的な空間波形が示されている。図13のように、回転48次成分に関しては、空間波長はティース間隔と一致し、各ティースに同じ方向に力が加わる。回転8次成分に関しては、空間波長はティース間隔の6倍であり、3ティース毎に逆方向に力が加わる。このように、加振力は、各ティースに対して、回転次数毎に異なる波長で作用するとともに、(回転48次成分を除き)ティース毎に異なる位相で作用する。   FIG. 13 shows theoretical spatial waveforms of the 48th-order component and the eighth-order component of the excitation force for an 8-pole 48-slot motor. As shown in FIG. 13, for the 48th-order component of rotation, the spatial wavelength coincides with the tooth interval, and force is applied to each tooth in the same direction. As for the rotating 8th order component, the spatial wavelength is 6 times the tooth interval, and a force is applied in the opposite direction every 3 teeth. In this way, the excitation force acts on each tooth at a different wavelength for each rotation order, and acts on a different phase for each tooth (excluding the rotation 48th-order component).

上記加振力は、各ティースを振動させ、モータの振動や騒音(いわゆるモータの電磁気音(300〜5kHz))を発生させる。   The excitation force vibrates each tooth to generate motor vibration and noise (so-called motor electromagnetic sound (300 to 5 kHz)).

モータの振動や騒音を抑制する技術としては、上記特許文献1に記載の技術が提案されているが、当該技術では、モータケース等にピエゾ素子が取り付けられるだけであり、ティース毎に異なる加振力が作用する点について考慮されておらず、モータの振動や騒音を効果的に低減することができない。   As a technique for suppressing vibration and noise of the motor, the technique described in Patent Document 1 has been proposed. However, in this technique, only a piezo element is attached to a motor case or the like, and different vibrations are applied to each tooth. No consideration is given to the point where the force acts, and the vibration and noise of the motor cannot be effectively reduced.

そこで、本発明は、回転電機の振動や騒音をより効果的に低減することが可能なステータを提供する。   Therefore, the present invention provides a stator that can more effectively reduce vibration and noise of a rotating electrical machine.

本発明に係るステータは、ステータコイルが巻回される複数のティースと、当該複数のティースを互いに連結するヨークとを有するステータであって、前記ティース毎に、対応するティースの振動エネルギーを電気エネルギーに変換するピエゾ素子が設けられてなることを特徴とする。   A stator according to the present invention is a stator having a plurality of teeth around which a stator coil is wound, and a yoke for connecting the plurality of teeth to each other, and vibration energy of the corresponding teeth is converted into electric energy for each of the teeth. A piezo element for conversion into the above is provided.

本発明の好適な態様では、前記ピエゾ素子は、対応するティースの根元に前記ヨークに埋め込まれる。   In a preferred aspect of the present invention, the piezo element is embedded in the yoke at the base of the corresponding tooth.

また、本発明の好適な態様では、ステータコイルが巻回される複数のティースと、当該複数のティースを互いに連結するヨークとを有するステータであって、前記ヨークに、前記ティースの振動を電気エネルギーに変換するピエゾ素子が埋め込まれてなる。   According to a preferred aspect of the present invention, there is provided a stator having a plurality of teeth around which a stator coil is wound and a yoke for connecting the plurality of teeth to each other, and vibrations of the teeth are applied to the yoke as electrical energy. Piezo elements to be converted into are embedded.

また、本発明の好適な態様では、前記ピエゾ素子の両電極間は、前記ヨークを介して電気的に接続されている。   In a preferred aspect of the present invention, both electrodes of the piezo element are electrically connected via the yoke.

また、本発明の好適な態様では、前記ピエゾ素子の両電極間に、抵抗を含み、前記ピエゾ素子と共にフィルタ回路を構成する回路が接続されてなる。   In a preferred aspect of the present invention, a circuit including a resistor and constituting a filter circuit together with the piezo element is connected between both electrodes of the piezo element.

また、本発明の好適な態様では、前記ピエゾ素子の両電極間に、負帰還回路が接続されてなる。   In a preferred aspect of the present invention, a negative feedback circuit is connected between both electrodes of the piezo element.

また、本発明の好適な態様では、前記ピエゾ素子の両電極間に、対応するティースの振動によって当該ピエゾ素子に生じる変形と反対方向の変形が当該ピエゾ素子に生じるように当該ピエゾ素子に電圧を印加する電圧印加回路が接続されてなる。   Further, in a preferred aspect of the present invention, a voltage is applied to the piezoelectric element so that a deformation in the opposite direction to the deformation generated in the piezoelectric element due to the vibration of the corresponding teeth occurs between the electrodes of the piezoelectric element. A voltage application circuit to be applied is connected.

本発明によれば、回転電機の振動や騒音をより効果的に低減することが可能なステータを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stator which can reduce the vibration and noise of a rotary electric machine more effectively can be provided.

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係るステータ1の構成を示す平面図である。図1において、ステータ1は、略円筒形状であり、主としてステータコア11と、これに巻回されるステータコイル(不図示)とで構成されている。ここでは、ステータコア11は、複数の電磁鋼板が積層されてなる積層コアである。ただし、ステータコア11の構成は、これに限定されず、例えば圧粉コアなどであってもよい。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a stator 1 according to the first embodiment. In FIG. 1, the stator 1 has a substantially cylindrical shape, and mainly includes a stator core 11 and a stator coil (not shown) wound around the stator core 11. Here, the stator core 11 is a laminated core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates. However, the structure of the stator core 11 is not limited to this, For example, a dust core etc. may be sufficient.

ステータコア11は、略円筒形状のステータヨーク(以下、単に「ヨーク」と称す)11aと、このヨーク11aの内側に所定間隔ごとに中心軸に向けて延設された複数個(ここでは48個)のステータティース(以下、単に「ティース」と称す)11bとで構成されている。各ティース11bには、ステータコイル(不図示)が巻回される。   The stator core 11 includes a substantially cylindrical stator yoke (hereinafter simply referred to as “yoke”) 11a, and a plurality (48 in this example) extending toward the central axis at predetermined intervals inside the yoke 11a. Stator teeth (hereinafter simply referred to as “teeth”) 11b. A stator coil (not shown) is wound around each tooth 11b.

上記ステータ1の内部には、例えば8極の永久磁石ロータ(不図示)がエアギャップを介してステータ1と同軸に配置され、これにより永久磁石モータが構成される。この永久磁石モータは、様々な用途に適用可能であるが、例えば、駆動源として電動モータを備えるハイブリッド自動車等の電気自動車に好適に適用される。   Inside the stator 1, for example, an eight-pole permanent magnet rotor (not shown) is disposed coaxially with the stator 1 via an air gap, thereby forming a permanent magnet motor. Although this permanent magnet motor can be applied to various uses, for example, it is suitably applied to an electric vehicle such as a hybrid vehicle including an electric motor as a drive source.

本実施の形態では、図1に示されるように、ヨーク11aには、各ティース11bの根元部分に(ここでは各ティース11bの外周側に)、ピエゾ素子挿入用の挿入孔12が形成されている。そして、各挿入孔12には、棒状のピエゾ素子13が挿入されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the yoke 11a has an insertion hole 12 for inserting a piezo element in the root portion of each tooth 11b (here, on the outer peripheral side of each tooth 11b). Yes. A rod-shaped piezo element 13 is inserted into each insertion hole 12.

図2は、図1の特定のピエゾ素子13に着目した部分拡大図である。図2に示されるように、ピエゾ素子13の両電極13a,13bは、対応するティース11bの突設方向(ステータ1の半径方向、図2の矢印X方向)に垂直に配置されている。また、本実施の形態では、ピエゾ素子13の両電極13a,13bは、それぞれヨーク11a(電磁鋼板)の切断面に接触しており、両電極間は、ヨーク11aを介して電気的に導通している。   FIG. 2 is a partially enlarged view focusing on the specific piezoelectric element 13 of FIG. As shown in FIG. 2, both electrodes 13a and 13b of the piezo element 13 are arranged perpendicular to the projecting direction of the corresponding tooth 11b (the radial direction of the stator 1, the arrow X direction in FIG. 2). In the present embodiment, both electrodes 13a and 13b of the piezo element 13 are in contact with the cut surface of the yoke 11a (electromagnetic steel plate), and the two electrodes are electrically connected via the yoke 11a. ing.

次に、図3を参照しながら、本実施の形態に係るステータ1の作用について説明する。図3に示されるように、ティース11bに加振力Fが加わり、ピエゾ素子13が歪むと、ピエゾ素子13は圧電効果により起電力を発生する。これにより、ピエゾ素子13の電極間に電磁鋼板を介した電流が流れ、発熱損失が発生し、結果として振動エネルギーが減衰する。すなわち、ティース11bの振動エネルギーは、ピエゾ素子13により電気エネルギーに変換され、当該電気エネルギーは、電磁鋼板で熱として消費される。これにより、ティース11bの振動エネルギーが消費される。   Next, the operation of the stator 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, when an excitation force F is applied to the teeth 11b and the piezo element 13 is distorted, the piezo element 13 generates an electromotive force due to the piezoelectric effect. As a result, a current flows through the electromagnetic steel plate between the electrodes of the piezo element 13 to generate heat loss, resulting in attenuation of vibration energy. That is, the vibration energy of the teeth 11b is converted into electric energy by the piezo element 13, and the electric energy is consumed as heat in the electromagnetic steel sheet. Thereby, the vibration energy of the teeth 11b is consumed.

以上のとおり、本実施の形態では、複数のティースを有するステータにおいて、ティース毎に、対応するティースの振動エネルギーを電気エネルギーに変換するピエゾ素子を設ける。このため、本実施の形態によれば、ティース毎に異なる加振力に起因するティース毎の振動エネルギーを、ティース毎のピエゾ素子で効率的に電気エネルギーに変換することができ、モータの振動や騒音(電磁気音)を効果的に低減することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, a piezo element that converts vibration energy of a corresponding tooth into electrical energy is provided for each tooth in a stator having a plurality of teeth. For this reason, according to the present embodiment, vibration energy for each tooth due to different excitation force for each tooth can be efficiently converted into electric energy by a piezoelectric element for each tooth, Noise (electromagnetic sound) can be effectively reduced.

また、本実施の形態では、ピエゾ素子は、対応するティースの根元にヨークに埋め込まれる。このため、本実施の形態によれば、振動エネルギーをより効率的に電気エネルギーに変換することができ、モータの振動や騒音をより効果的に低減することが可能となる。また、ピエゾ素子をヨークに圧入する構成とすれば、電磁鋼板同士の機械的な結合を強化することができる。また、電磁鋼板同士を仮止めすることができ、電磁鋼板同士の仮止めが必要とされる場合において仮止め用の部材を不要とすることができる。   In the present embodiment, the piezoelectric element is embedded in the yoke at the base of the corresponding tooth. For this reason, according to the present embodiment, vibration energy can be more efficiently converted into electric energy, and vibration and noise of the motor can be reduced more effectively. Further, if the piezoelectric element is press-fitted into the yoke, the mechanical coupling between the electromagnetic steel sheets can be strengthened. Further, the magnetic steel sheets can be temporarily fixed, and a temporary fixing member can be dispensed with when the magnetic steel sheets are required to be temporarily fixed.

また、本実施の形態では、ピエゾ素子の両電極間をヨークを介して電気的に接続し、ヨークで電気エネルギーを消費するので、特別の電力消費回路を設ける必要がなく、低コストでモータの振動や騒音を低減することができる。   In the present embodiment, both electrodes of the piezo element are electrically connected via a yoke, and electric energy is consumed by the yoke. Therefore, it is not necessary to provide a special power consumption circuit, and the motor can be manufactured at low cost. Vibration and noise can be reduced.

[第2の実施の形態]
図4は、第2の実施の形態に係るステータ2の構成を示す概略図である。以下、図4に従ってステータ2について説明するが、本実施の形態は上記第1の実施の形態と殆ど同じであるので、共通する部分については、同一の符号を用い、説明を省略することとする。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the stator 2 according to the second embodiment. Hereinafter, the stator 2 will be described with reference to FIG. 4, but since the present embodiment is almost the same as the first embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .

本実施の形態では、各ピエゾ素子13の外周は、絶縁体21により電磁鋼板と絶縁されている。そして、各ピエゾ素子13の両電極間には、抵抗を含み、当該ピエゾ素子13と共にフィルタ回路を構成する回路22が接続される。具体的には、回路22は、インダクタLとコンデンサCと抵抗Rとの直列接続、またはインダクタLと抵抗Rとの直列接続を含み、ピエゾ素子13の容量成分等とともにLCR直列共振回路を構成する。好適には、ピエゾ素子13と回路22とで構成されるフィルタ回路の共振周波数は、ステータ2の固有振動数や耳障りな音の周波数など、減衰させたい振動の周波数と略一致するように設定される。   In the present embodiment, the outer periphery of each piezo element 13 is insulated from the electrical steel sheet by the insulator 21. Between both electrodes of each piezo element 13, a circuit 22 including a resistor and constituting a filter circuit together with the piezo element 13 is connected. Specifically, the circuit 22 includes a series connection of an inductor L, a capacitor C, and a resistor R, or a series connection of an inductor L and a resistor R, and constitutes an LCR series resonance circuit together with a capacitance component of the piezo element 13 and the like. . Preferably, the resonance frequency of the filter circuit composed of the piezo element 13 and the circuit 22 is set so as to substantially match the frequency of the vibration to be damped, such as the natural frequency of the stator 2 or the frequency of an annoying sound. The

上記構成を有するステータ2の作用について説明する。ティース11bに加振力が加わり、ピエゾ素子13が歪むと、ピエゾ素子13は圧電効果により起電力を発生する。これにより、ピエゾ素子13と回路22とで構成されるフィルタ回路に電流が流れ、抵抗Rで発熱損失が発生し、結果として振動エネルギーが減衰する。このとき、フィルタ回路の周波数特性(例えば図5に示されるような周波数特性)に応じて振動が減衰する。すなわち、フィルタ回路の共振周波数の近傍の周波数帯において、大きな共振電流が得られ、選択的に振動が大きく減衰する。   The operation of the stator 2 having the above configuration will be described. When an excitation force is applied to the teeth 11b and the piezoelectric element 13 is distorted, the piezoelectric element 13 generates an electromotive force due to the piezoelectric effect. As a result, a current flows through the filter circuit composed of the piezo element 13 and the circuit 22, heat loss occurs in the resistor R, and vibration energy is attenuated as a result. At this time, the vibration is attenuated according to the frequency characteristic of the filter circuit (for example, the frequency characteristic as shown in FIG. 5). That is, a large resonance current is obtained in a frequency band near the resonance frequency of the filter circuit, and the vibration is selectively greatly attenuated.

以上のとおり、本実施の形態では、ピエゾ素子の両電極間に、抵抗を含み、当該ピエゾ素子と共にフィルタ回路を構成する回路が接続される。このため、本実施の形態によれば、フィルタ回路の周波数特性を調節することにより、所望の周波数帯の振動を選択的に減衰させることができる。   As described above, in the present embodiment, a circuit that includes a resistor and constitutes a filter circuit together with the piezoelectric element is connected between both electrodes of the piezoelectric element. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to selectively attenuate vibrations in a desired frequency band by adjusting the frequency characteristics of the filter circuit.

また、ティース毎にフィルタ回路の周波数特性をずらす構成とすれば、複数の周波数帯の振動を減衰させることができる。例えば、ステータの固有振動数がf1,f2を含む場合において、共振周波数f1のフィルタ回路と共振周波数f2のフィルタ回路とをティース配列に沿って交互に設けることとすれば、周波数帯f1,f2の振動を減衰させることができる。   Further, if the frequency characteristics of the filter circuit are shifted for each tooth, vibrations in a plurality of frequency bands can be attenuated. For example, in the case where the natural frequency of the stator includes f1 and f2, if the filter circuit having the resonance frequency f1 and the filter circuit having the resonance frequency f2 are alternately provided along the teeth arrangement, the frequency bands f1 and f2 Vibration can be damped.

[第3の実施の形態]
図6は、第3の実施の形態に係るステータ3の構成を示す概略図である。以下、図6に従ってステータ3について説明するが、本実施の形態は上記第1の実施の形態と殆ど同じであるので、共通する部分については、同一の符号を用い、説明を省略することとする。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the stator 3 according to the third embodiment. Hereinafter, the stator 3 will be described with reference to FIG. 6, but since the present embodiment is almost the same as the first embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .

本実施の形態では、各ピエゾ素子13の外周は、絶縁体31により電磁鋼板と絶縁されている。そして、各ピエゾ素子13の両電極間には、負帰還回路32が接続される。   In the present embodiment, the outer periphery of each piezo element 13 is insulated from the magnetic steel sheet by the insulator 31. A negative feedback circuit 32 is connected between both electrodes of each piezo element 13.

図7は、負帰還回路32の一例を示す回路図である。図7において、負帰還回路32は、NPN型のトランジスタTrを備えている。トランジスタTrのベースは、抵抗R1を介して直流電源Eの正極に接続されるとともに、コンデンサC1を介してピエゾ素子13の一方の電極に接続されている。ピエゾ素子13の他方の電極はグランドに接続されている。トランジスタTrのコレクタは、抵抗R2を介して直流電源Eの正極に接続されるとともに、コンデンサC2の一方の電極に接続されている。コンデンサC2の他方の電極は、出力端子OUTに接続されるとともに、抵抗RLを介してグランドに接続されている。トランジスタTrのエミッタは、抵抗REを介してグランドに接続されている。   FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of the negative feedback circuit 32. In FIG. 7, the negative feedback circuit 32 includes an NPN transistor Tr. The base of the transistor Tr is connected to the positive electrode of the DC power source E through the resistor R1, and is connected to one electrode of the piezo element 13 through the capacitor C1. The other electrode of the piezo element 13 is connected to the ground. The collector of the transistor Tr is connected to the positive electrode of the DC power supply E via the resistor R2 and to one electrode of the capacitor C2. The other electrode of the capacitor C2 is connected to the output terminal OUT and connected to the ground via the resistor RL. The emitter of the transistor Tr is connected to the ground via a resistor RE.

上記構成を有するステータ3の作用について説明する。ティース11bに加振力が加わり、ピエゾ素子13が歪むと、負帰還回路32に対して入力電圧が生じる。すると、負帰還回路32は、図8に示されるように、ピエゾ発生電圧(図8の破線)に対して逆位相のフィードバック電圧(図8の実線)をピエゾ素子13にフィードバックする。このフィードバック電圧は、ピエゾ素子13を入力と逆の方向に歪ませる方向に働くため、振動が低減される。   The operation of the stator 3 having the above configuration will be described. When an excitation force is applied to the teeth 11 b and the piezo element 13 is distorted, an input voltage is generated for the negative feedback circuit 32. Then, as shown in FIG. 8, the negative feedback circuit 32 feeds back a feedback voltage (solid line in FIG. 8) having an opposite phase to the piezoelectric generation voltage (broken line in FIG. 8) to the piezo element 13. Since this feedback voltage acts in a direction that distorts the piezo element 13 in the direction opposite to the input, vibration is reduced.

以上のとおり、本実施の形態では、ピエゾ素子の両電極間に負帰還回路が接続される。このため、本実施の形態によれば、ピエゾ素子の歪みの大小に応じて、自動的にフィードバック電流が変化することで、振動の大小に応じた制振効果が得られる。   As described above, in this embodiment, the negative feedback circuit is connected between both electrodes of the piezo element. For this reason, according to the present embodiment, the feedback current automatically changes according to the magnitude of the distortion of the piezo element, so that a damping effect according to the magnitude of the vibration can be obtained.

[第4の実施の形態]
図9は、第4の実施の形態に係るステータ4の構成を示す概略図である。以下、図9に従ってステータ4について説明するが、本実施の形態は上記第1の実施の形態と殆ど同じであるので、共通する部分については、同一の符号を用い、説明を省略することとする。
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the stator 4 according to the fourth embodiment. Hereinafter, the stator 4 will be described with reference to FIG. 9, but since the present embodiment is almost the same as the first embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .

本実施の形態では、各ピエゾ素子13の外周は、絶縁体41により電磁鋼板と絶縁されている。そして、各ピエゾ素子13の両電極間には、電圧印加回路42が接続される。この電圧印加回路42は、ティース11bの振動によってピエゾ素子13に生じる変形と反対方向の変形が当該ピエゾ素子13に生じるように当該ピエゾ素子13に電圧を印加する回路である。具体的には、電圧印加回路42は、ロータの回転角およびステータ電流に基づき、これらから推定されるピエゾ素子13に生じる変形と反対方向の変形をピエゾ素子13に生じさせる電圧をピエゾ素子13に印加する。   In the present embodiment, the outer periphery of each piezo element 13 is insulated from the electrical steel sheet by the insulator 41. A voltage application circuit 42 is connected between both electrodes of each piezo element 13. The voltage application circuit 42 is a circuit that applies a voltage to the piezo element 13 such that the piezo element 13 undergoes deformation in a direction opposite to that generated in the piezo element 13 due to vibration of the teeth 11b. Specifically, the voltage application circuit 42 applies a voltage to the piezo element 13 that causes the piezo element 13 to undergo deformation in the opposite direction to the piezo element 13 estimated from the rotation angle of the rotor and the stator current. Apply.

上記電圧印加回路42は、適宜の構成で実現可能であるが、図9に示される構成例では、外部からの駆動信号に基づきピエゾ素子13に電圧を印加するアンプ42aと、当該アンプ42aに駆動信号を供給する波形生成回路42bとを含んで構成されている。波形生成回路42bには、ステータ4を含むモータを制御するモータECU(電子制御ユニット)51が接続される。このモータECU51には、R−Dコンバータ52を介してレゾルバ53が接続されるとともに、ステータコイルに流れる電流を検出する電流センサ54が接続されている。ここで、レゾルバ53は、ロータの回転角に応じた信号をR−Dコンバータ52に出力し、R−Dコンバータ52は、レゾルバ53からの信号に基づき電流位相の信号をモータECU51に出力する。また、電流センサ54は、ステータ電流の波高値の信号をモータECU51に出力する。モータECU51は、R−Dコンバータ52から入力された電流位相の信号および電流センサ54から入力された波高値の信号を波形生成回路42bに出力する。   The voltage application circuit 42 can be realized with an appropriate configuration. In the configuration example shown in FIG. 9, the amplifier 42a that applies a voltage to the piezo element 13 based on a drive signal from the outside, and the amplifier 42a is driven. And a waveform generation circuit 42b for supplying a signal. A motor ECU (electronic control unit) 51 that controls the motor including the stator 4 is connected to the waveform generation circuit 42b. A resolver 53 is connected to the motor ECU 51 via an RD converter 52, and a current sensor 54 for detecting a current flowing in the stator coil is connected. Here, the resolver 53 outputs a signal corresponding to the rotation angle of the rotor to the RD converter 52, and the RD converter 52 outputs a current phase signal to the motor ECU 51 based on the signal from the resolver 53. Further, the current sensor 54 outputs a signal of the peak value of the stator current to the motor ECU 51. The motor ECU 51 outputs the current phase signal input from the RD converter 52 and the peak value signal input from the current sensor 54 to the waveform generation circuit 42b.

上記構成を有するステータ4の作用について説明する。波形生成回路42bは、モータECU51から電流位相と波高値の信号を受け取り、これらの信号に基づいて、各ティース11bに入力される各回転次数の力により各ピエゾ素子13で発生する電圧(大きさおよび位相を含む)を算出する。そして、波形生成回路42bは、算出された電圧の位相を反転させた電圧がピエゾ素子13に印加されるように、アンプ42aに駆動信号を出力する。アンプ42aは、波形生成回路42bからの駆動信号に基づき、図10に示されるように、上記算出された電圧(ピエゾ発生電圧、図10の破線)の位相を反転させた電圧(制御電圧、図10の実線)をピエゾ素子13に印加する。ここで、ティース11bの振動を効果的に抑制する観点より、制御電圧は、ピエゾ発生電圧より大きい電圧であることが好ましい。ただし、制御電圧は、ピエゾ発生電圧と同一またはそれより小さい電圧であってもよい。   The operation of the stator 4 having the above configuration will be described. The waveform generation circuit 42b receives signals of current phase and peak value from the motor ECU 51, and based on these signals, the voltage (magnitude) generated in each piezo element 13 by the force of each rotational order input to each tooth 11b. And phase). Then, the waveform generation circuit 42b outputs a drive signal to the amplifier 42a so that a voltage obtained by inverting the phase of the calculated voltage is applied to the piezo element 13. Based on the drive signal from the waveform generation circuit 42b, the amplifier 42a, as shown in FIG. 10, is a voltage (control voltage, diagram) obtained by inverting the phase of the calculated voltage (piezo generation voltage, broken line in FIG. 10). 10) is applied to the piezo element 13. Here, from the viewpoint of effectively suppressing the vibration of the teeth 11b, the control voltage is preferably higher than the piezoelectric generation voltage. However, the control voltage may be equal to or smaller than the piezoelectric generation voltage.

このように本実施の形態では、ピエゾ素子13には、ティース11bに力が加わりピエゾ素子13が歪むことにより生じる電圧を反転させた電圧が印加され、加振力に対して逆位相の力が生じる。このピエゾ素子13に生じる逆位相の力により加振力が打ち消され、ティース11bの振動が抑制される。   As described above, in the present embodiment, the piezoelectric element 13 is applied with a voltage obtained by inverting the voltage generated when the force is applied to the teeth 11b and the piezoelectric element 13 is distorted. Arise. The excitation force is canceled by the antiphase force generated in the piezo element 13, and the vibration of the teeth 11b is suppressed.

以上のとおり、本実施の形態では、ティースの振動によってピエゾ素子に生じる変形と反対方向の変形が当該ピエゾ素子に生じるように、当該ピエゾ素子に電圧を印加する。このため、本実施の形態によれば、圧電素子の逆圧電効果による力を用いてティースの振動をアクティブに打ち消すことができ、大きな制振効果を得ることができる。   As described above, in the present embodiment, a voltage is applied to the piezo element so that the piezo element undergoes deformation in the opposite direction to the deformation that occurs in the piezo element due to the vibration of the teeth. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to actively cancel the vibration of the teeth by using the force due to the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric element, and a great vibration damping effect can be obtained.

また、例えばハイブリッド自動車等の電気自動車においては、ユーザからの指示等に応じて電圧印加回路がピエゾ発生電圧と同位相の制御電圧をピエゾ素子に印加する構成とすれば、必要に応じて電磁気音を増大させることができ、歩行者や他の運転者に優しい警告音を発する機能(思いやりホーン)を実現することができる。   For example, in an electric vehicle such as a hybrid vehicle, if the voltage application circuit is configured to apply a control voltage having the same phase as the piezo generated voltage to the piezo element in accordance with an instruction from the user, the electromagnetic sound is And a function (caring horn) that emits a warning sound that is kind to pedestrians and other drivers can be realized.

なお、本発明は、上記実施の形態に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で種々変更することができる。例えば、ピエゾ素子13の両極に接続される回路は、上記実施の形態で示されたものに限られず、ピエゾ素子13の電気エネルギーを消費する他の電力消費回路であってもよい。また、上記実施の形態では、本発明のステータをインナーロータ型の永久磁石モータに適用した場合を例示したが、本発明のステータは、他のタイプのモータや発電機など、他の回転電機にも適用可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously within the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the circuit connected to both poles of the piezo element 13 is not limited to that shown in the above embodiment, and may be another power consuming circuit that consumes the electric energy of the piezo element 13. Moreover, although the case where the stator of the present invention is applied to an inner rotor type permanent magnet motor is illustrated in the above embodiment, the stator of the present invention is applied to other rotating electric machines such as other types of motors and generators. Is also applicable.

上記第2の実施の形態において、共振周波数が可変となるようにフィルタ回路を構成しておき、ロータ回転速度に応じてフィルタ回路の共振周波数を変化させる制御を行ってもよい。この構成によれば、ロータ回転速度に応じた振動の周波数の変化に適切に対応することができる。   In the second embodiment, the filter circuit may be configured so that the resonance frequency is variable, and control may be performed to change the resonance frequency of the filter circuit according to the rotor rotational speed. According to this configuration, it is possible to appropriately cope with a change in vibration frequency according to the rotor rotational speed.

上記第4の実施の形態において、実際に振動を測定し、測定された振動と逆位相の振動が生じるように、電圧印加回路42からピエゾ素子13に電圧を印加してもよい。   In the fourth embodiment, vibration may be actually measured, and a voltage may be applied from the voltage application circuit 42 to the piezo element 13 so that vibration having an opposite phase to the measured vibration occurs.

また、上記実施の形態では、ピエゾ素子13をヨーク11aに埋設することとしたが、ピエゾ素子13の設置位置はこれに限られず、例えばヨーク11aの外周面に取り付けてもよい。   In the above embodiment, the piezoelectric element 13 is embedded in the yoke 11a. However, the installation position of the piezoelectric element 13 is not limited to this, and may be attached to the outer peripheral surface of the yoke 11a, for example.

ティースの振動を電気エネルギーに変換するピエゾ素子をヨークに埋め込む構成によれば、他の位置(例えばモータケースやヨーク外壁など)にピエゾ素子を設置する構成と比較して、ティースの振動を効率的に電気エネルギーに変換することができ、振動を効果的に低減させることができる。このような効果は、必ずしもティース毎にピエゾ素子を設けなくとも得られる。例えば、N個(Nは2以上の整数)のティースにつき、1個のピエゾ素子を設けることとしても、上記効果を得ることができる。   According to the configuration in which the piezoelectric element that converts the vibration of the teeth into electrical energy is embedded in the yoke, the vibration of the teeth is more efficient than the configuration in which the piezoelectric element is installed at other positions (for example, the motor case or the outer wall of the yoke). Can be converted into electrical energy, and vibration can be effectively reduced. Such an effect can be obtained without necessarily providing a piezo element for each tooth. For example, the above effect can be obtained even if one piezoelectric element is provided for N teeth (N is an integer of 2 or more).

第1の実施の形態に係るステータの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the stator which concerns on 1st Embodiment. 図1の特定のピエゾ素子に着目した部分拡大図である。It is the elements on larger scale which paid its attention to the specific piezoelectric element of FIG. 第1の実施の形態に係るステータの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the stator which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係るステータの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the stator which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態におけるフィルタ回路の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the filter circuit in 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係るステータの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the stator which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態における負帰還回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the negative feedback circuit in 3rd Embodiment. 第3の実施の形態におけるピエゾ発生電圧およびフィードバック電圧を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the piezo generation voltage and feedback voltage in 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係るステータの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the stator which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施の形態におけるピエゾ発生電圧および制御電圧を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the piezo generation voltage and control voltage in 4th Embodiment. 特許文献1に記載された電動送風機の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the electric blower described in patent documents 1. 回転次数と加振力ゲインとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a rotation order and excitation force gain. 加振力の回転48次成分および回転8次成分の波形図である。It is a wave form diagram of the rotation 48th-order component and rotation 8th-order component of an exciting force.

符号の説明Explanation of symbols

1〜4 ステータ、11 ステータコア、11a ヨーク、11b ティース、12 挿入孔、13 ピエゾ素子、13a,13b 電極、21,31,41 絶縁体、22 回路、32 負帰還回路、42 電圧印加回路、42a アンプ、42b 波形生成回路、51 モータECU、52 R−Dコンバータ、53 レゾルバ、54 電流センサ。   1-4 Stator, 11 Stator core, 11a Yoke, 11b Teeth, 12 Insertion hole, 13 Piezo element, 13a, 13b Electrode, 21, 31, 41 Insulator, 22 circuit, 32 Negative feedback circuit, 42 Voltage application circuit, 42a Amplifier , 42b waveform generation circuit, 51 motor ECU, 52 RD converter, 53 resolver, 54 current sensor.

Claims (7)

ステータコイルが巻回される複数のティースと、当該複数のティースを互いに連結するヨークとを有するステータであって、
前記ティース毎に、対応するティースの振動エネルギーを電気エネルギーに変換するピエゾ素子が設けられてなることを特徴とするステータ。
A stator having a plurality of teeth around which a stator coil is wound, and a yoke for connecting the plurality of teeth to each other,
A stator comprising a piezoelectric element for converting vibration energy of a corresponding tooth into electric energy for each tooth.
請求項1に記載のステータであって、
前記ピエゾ素子は、対応するティースの根元に前記ヨークに埋め込まれることを特徴とするステータ。
The stator according to claim 1,
The stator is characterized in that the piezo element is embedded in the yoke at the base of a corresponding tooth.
ステータコイルが巻回される複数のティースと、当該複数のティースを互いに連結するヨークとを有するステータであって、
前記ヨークに、前記ティースの振動を電気エネルギーに変換するピエゾ素子が埋め込まれてなることを特徴とするステータ。
A stator having a plurality of teeth around which a stator coil is wound, and a yoke for connecting the plurality of teeth to each other,
A stator in which a piezo element for converting vibration of the teeth into electric energy is embedded in the yoke.
請求項2または3に記載のステータであって、
前記ピエゾ素子の両電極間は、前記ヨークを介して電気的に接続されていることを特徴とするステータ。
The stator according to claim 2 or 3,
A stator in which both electrodes of the piezo element are electrically connected via the yoke.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のステータであって、
前記ピエゾ素子の両電極間に、抵抗を含み、前記ピエゾ素子と共にフィルタ回路を構成する回路が接続されてなることを特徴とするステータ。
The stator according to any one of claims 1 to 3,
A stator comprising a resistor between both electrodes of the piezo element, and a circuit constituting a filter circuit together with the piezo element.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のステータであって、
前記ピエゾ素子の両電極間に、負帰還回路が接続されてなることを特徴とするステータ。
The stator according to any one of claims 1 to 3,
A stator comprising a negative feedback circuit connected between both electrodes of the piezoelectric element.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のステータであって、
前記ピエゾ素子の両電極間に、対応するティースの振動によって当該ピエゾ素子に生じる変形と反対方向の変形が当該ピエゾ素子に生じるように当該ピエゾ素子に電圧を印加する電圧印加回路が接続されてなることを特徴とするステータ。

The stator according to any one of claims 1 to 3,
A voltage applying circuit for applying a voltage to the piezo element is connected between both electrodes of the piezo element so that the piezo element undergoes deformation in a direction opposite to that caused by the vibration of the corresponding tooth. A stator characterized by that.

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110036251A (en) * 2009-10-01 2011-04-07 엘지전자 주식회사 Laundry machine
WO2015002153A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 日産自動車株式会社 Torque estimation device and torque estimation method for electric motor
JP2018046606A (en) * 2016-09-12 2018-03-22 株式会社東芝 Rotary electric machine
KR20210069751A (en) * 2019-12-03 2021-06-14 한국철도기술연구원 a vibration reducing structure for a rotor of an electric motor
WO2021145232A1 (en) * 2020-01-16 2021-07-22 三菱重工業株式会社 Magnetic geared rotating electrical machine and manufacturing method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110036251A (en) * 2009-10-01 2011-04-07 엘지전자 주식회사 Laundry machine
KR101683595B1 (en) * 2009-10-01 2016-12-07 엘지전자 주식회사 Laundry machine
WO2015002153A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 日産自動車株式会社 Torque estimation device and torque estimation method for electric motor
WO2015002155A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 日産自動車株式会社 Magnet-temperature estimation device and magnet-temperature estimation method
JP2018046606A (en) * 2016-09-12 2018-03-22 株式会社東芝 Rotary electric machine
KR20210069751A (en) * 2019-12-03 2021-06-14 한국철도기술연구원 a vibration reducing structure for a rotor of an electric motor
KR102358411B1 (en) * 2019-12-03 2022-02-07 한국철도기술연구원 a vibration reducing structure for a rotor of an electric motor
WO2021145232A1 (en) * 2020-01-16 2021-07-22 三菱重工業株式会社 Magnetic geared rotating electrical machine and manufacturing method
JP2021113566A (en) * 2020-01-16 2021-08-05 三菱重工業株式会社 Magnetic geared rotary electrical machine and manufacturing method
EP4075646A4 (en) * 2020-01-16 2023-01-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Magnetic geared rotating electrical machine and manufacturing method
JP7346312B2 (en) 2020-01-16 2023-09-19 三菱重工業株式会社 Magnetic geared rotating electric machine and manufacturing method.

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