JP2007259630A - Stator structure of rotary electric machine - Google Patents

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Yusuke Nakayama
裕介 中山
Yuichi Shibukawa
祐一 渋川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stator structure of a rotary electric machine that can suppress an increase in the number of inverters accompanied by multi-phasing, and accordingly, can suppress cost increase. <P>SOLUTION: The stator structure of the rotary electric machine comprises an m-phase motor, a control means that drives the m-phase motor in terms of an n-phase (n<m). Tooth tips of a stator of the m-phase motor are arranged at unequal pitches so that the real current phase matches the actual current phase. More specifically, the tooth tips are arranged at the unequal pitches, by arranging teeth at equal pitches from a stator core and by deforming tips of the teeth, or by arranging the teeth at unequal pitches from the stator core. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロータコアと磁石と軸とを有するロータと、ステータコアとステータコアにコイルを巻き付けたステータコイルとを有するステータと、から構成され、ロータがステータにエアギャップをもって回転可能に保持された回転電機のステータ構造に関するものである。   The present invention includes a rotor having a rotor core, a magnet, and a shaft, and a stator having a stator core and a stator coil in which a coil is wound around the stator core, and the rotor is rotatably held by the stator with an air gap. This relates to a stator structure.

従来、3相モータを1つの3相インバータで3相駆動することは一般的である。近年では、モータの出力密度(容積に対する最高出力)を向上させるために、駆動方法の多相化が進められており、一例として、9相で駆動する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, it is common to drive a three-phase motor three-phase with one three-phase inverter. In recent years, in order to improve the output density (maximum output with respect to the volume) of a motor, the driving method has been multiphased. As an example, a technique for driving in nine phases is known (for example, Patent Documents). 1).

特開2005−39932号公報JP 2005-39932 A

上述した従来技術では、9相モータを3つの3相インバータで9相駆動しており、これにより出力密度の向上を図っている。そのため、上述した従来技術では、多相化に伴いインバータの数も増大し、コストが増大してしまうといった問題があった。   In the prior art described above, a nine-phase motor is driven by nine phases with three three-phase inverters, thereby improving the output density. For this reason, the above-described prior art has a problem in that the number of inverters increases as the number of phases increases, and the cost increases.

本発明の目的は上述した問題点を解消して、多相化に伴うインバータの数が増大することを抑制でき、その結果コストの増大を抑制することができる回転電機のステータ構造を提供しようとするものである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a stator structure for a rotating electrical machine that can suppress an increase in the number of inverters associated with multi-phase and consequently suppress an increase in cost. To do.

本発明の回転電機のステータ構造は、m相モータと、前記m相モータをn相(n<m)駆動する制御手段と、を備え、前記m相モータのステータが、実電流位相が理想電流位相と一致するよう、ティース先端が不等ピッチで配置されていることを特徴とするものである。   A stator structure of a rotating electrical machine according to the present invention includes an m-phase motor and control means for driving the m-phase motor to n-phase (n <m), and the stator of the m-phase motor has an actual current phase that is an ideal current. The teeth tips are arranged at unequal pitches so as to coincide with the phase.

本発明では、m相モータと、m相モータをn相(n<m)駆動する制御手段と、を備え、m相モータのステータが、実電流位相が理想電流位相と一致するよう、ティース先端が不等ピッチで配置されていることで、m相モータをn相(n<m)駆動することができ、多相化に伴うインバータの数が増大することを抑制でき、その結果コストの増大を抑制することができる回転電機のステータ構造を得ることができる。   The present invention includes an m-phase motor and control means for driving the m-phase motor to n-phase (n <m), and the stator of the m-phase motor has a tooth tip so that the actual current phase matches the ideal current phase. Are arranged at unequal pitches, the m-phase motor can be driven in n-phase (n <m), and the increase in the number of inverters associated with multi-phase can be suppressed, resulting in an increase in cost. It is possible to obtain a stator structure of a rotating electrical machine that can suppress the above.

ところで、m相モータをn相(n<m)駆動すると、実電流位相が不等ピッチとなるため、ステータのティースを等ピッチで配置してしまうと、ティース位置が理想電流位相からずれ、ティースで生成される磁束がトルクに変換される割合が低減してしまう(出力効率が低減してしまう)。しかしながら、本願発明では、m相モータをn相(n<m)駆動することに加え、実電流位相が理想電流位相と一致するよう、ティース先端が不等ピッチで配置されるため、実電流位相が理想電流位相からずれることなく(出力効率が低減することなく)、上記コスト増大抑制を実現している。   By the way, if the m-phase motor is driven in n-phase (n <m), the actual current phase becomes unequal pitch. Therefore, if the stator teeth are arranged at equal pitch, the teeth position deviates from the ideal current phase, and the teeth This reduces the rate at which the magnetic flux generated in step 1 is converted to torque (output efficiency is reduced). However, in the present invention, in addition to driving the m-phase motor to n-phase (n <m), the tips of the teeth are arranged at unequal pitches so that the actual current phase matches the ideal current phase. The above-described cost increase is suppressed without deviating from the ideal current phase (without reducing the output efficiency).

なお、本発明の回転電機のステータ構造の好適例としては、ステータコアからティースを等ピッチで配置するとともにティースの先端を変形させることで、ティース先端を不等ピッチで配置させることがある。このように構成することで、および、ステータコアからティースを不等ピッチで配置することで、ティース先端を不等ピッチで配置させること、がある。いずれの構成においても、ティース先端が不等ピッチとなり、本発明を好適に実施することができる。   In addition, as a suitable example of the stator structure of the rotating electrical machine of the present invention, the teeth tips may be arranged at unequal pitches by arranging the teeth from the stator core at an equal pitch and deforming the tips of the teeth. With this configuration, and by disposing the teeth from the stator core at an unequal pitch, the tips of the teeth may be disposed at an unequal pitch. In any configuration, the tips of the teeth become unequal pitches, and the present invention can be suitably implemented.

また、本発明の回転電機のステータ構造の好適例としては、理想電流位相θenを、

Figure 2007259630

(ここで、Pは極対数、Sはスロット数)とし、等間隔状態のときのティース間の機械角θmを、
Figure 2007259630

としたとき、3相もしくは3相反転で駆動した時の実電流位相θrnとの位相差θrn−θenに基づき、回転子の回転方向と逆の方向に、
Figure 2007259630

だけ、ティースの位置を移動する、またはティース先端を傾けた形状とする、ことがある。このように構成することで、具体的に、実電流位相が利用電流位相と一致するよう、ティース先端を不等ピッチで配置させることができる。 Further, preferred examples of a stator structure of the rotary electric machine of the present invention, the ideal current phase .theta.e n,
Figure 2007259630

(Where P is the number of pole pairs, S is the number of slots), and the mechanical angle θm between the teeth in the equally spaced state,
Figure 2007259630

When a, based on the phase difference θr n -θe n between the actual current phase [theta] r n when driven by 3-phase or three-phase inversion, the direction of rotation opposite to the rotor,
Figure 2007259630

Only the tooth position may be moved, or the tooth tip may be inclined. With this configuration, specifically, the tips of the teeth can be arranged at unequal pitches so that the actual current phase matches the utilization current phase.

まず、本発明の回転電機のステータ構造の特徴は、m相モータをn相(n<m)駆動するにあたり、実電流位相が理想電流位相と一致するよう、ティース先端が不等ピッチで配置されていることにある。具体的な好適例としては、ステータコアからティースを等ピッチで配置するとともにティースの先端を変形させることで、ティース先端を不等ピッチで配置させること、あるいは、ステータコアからティースを不等ピッチで配置することで、ティース先端を不等ピッチで配置させること、がある。   First, the stator structure of the rotating electrical machine of the present invention is characterized in that the tips of the teeth are arranged at unequal pitches so that the actual current phase matches the ideal current phase when the m-phase motor is driven in n-phase (n <m). There is in being. As a specific preferred example, the teeth are arranged from the stator core at an equal pitch and the tips of the teeth are deformed to arrange the teeth at an unequal pitch, or the teeth are arranged from the stator core at an unequal pitch. Thus, the tips of the teeth may be arranged at unequal pitches.

通常、m相モータを駆動しようとすると、m相で駆動しないと分布係数が1でなくなり、m相以外の相数例えばn相(n<m)で駆動しようとすると、トルクがモータの実力を発揮できず低減してしまう。ここで、分布係数とは、各相における理想電流位相と実電流位相との位相差をcosでとり、この和をスロット数で割ったものである。すなわち、位相差をθrn−θenとし、スロット数をSとすると、分布係数は、

Figure 2007259630

となる。 Normally, when trying to drive an m-phase motor, the distribution coefficient will not be 1 unless the m-phase motor is driven. It cannot be demonstrated and will be reduced. Here, the distribution coefficient is obtained by taking the phase difference between the ideal current phase and the actual current phase in each phase by cos and dividing the sum by the number of slots. That is, the phase difference and θr n -θe n, and the number of slots is S, the distribution coefficient,
Figure 2007259630

It becomes.

本発明では、上述したように、m相モータをn相(n<m)駆動するにあたり、実電流位相が理想電流位相と一致するよう、ティース先端を不等ピッチで配置することで、機械的に位相差をキャンセルすることができ、分布係数を1に近い値にすることができる。   In the present invention, as described above, when driving the m-phase motor in the n-phase (n <m), the tips of the teeth are arranged at unequal pitches so that the actual current phase matches the ideal current phase. Thus, the phase difference can be canceled and the distribution coefficient can be made close to 1.

<P極対Sスロットの場合の理想電流位相、実電流位相、位相差について>
図1はP極対Sスロットのアキシャルギャップモータにおけるティース中心径での展開図の一例を示す図である。図1に示す例において、理想電流位相θenは以下のように表せる。

Figure 2007259630
<About the ideal current phase, actual current phase, and phase difference in the case of P pole pair S slot>
FIG. 1 is a diagram showing an example of a development view at a tooth center diameter in an axial gap motor having a P pole pair and an S slot. In the example shown in FIG. 1, the ideal current phase .theta.e n can be expressed as follows.
Figure 2007259630

<ティース先端の不等ピッチについて>
図1に示す状態のモータにおいて、ティース先端の不等ピッチの配置は以下の通り決定することができる。まず、図1に示す状態において、ティース中心間の機械角度θmは以下のように表せる。

Figure 2007259630
<Unequal pitch at teeth tip>
In the motor in the state shown in FIG. 1, the arrangement of the unequal pitches at the tips of teeth can be determined as follows. First, in the state shown in FIG. 1, the mechanical angle θm between the tooth centers can be expressed as follows.
Figure 2007259630

上述した理想電流位相、実電流位相、機械角度を用いて、3相(反転)駆動で駆動しようとする場合は、実電流位相が0°、60°、120°‥‥の60°の倍数数値から最も理想電流位相値に近い数値を選択する。しかし、モータが本来3相以上の相数で駆動するものに対し、上記条件で実電流位相を決定すると、本来の相数で駆動した場合の電流位相角のすべてをまかなうことができなかった。そのため、本発明の好適例では、以下のようにティース先端の不等ピッチを決定する。   When driving with the above-mentioned ideal current phase, actual current phase, and mechanical angle by three-phase (reversal) drive, the actual current phase is a multiple of 60 ° of 0 °, 60 °, 120 °,. Select the value closest to the ideal current phase value. However, when the actual current phase is determined under the above conditions for a motor that is originally driven with three or more phases, the current phase angle when driven with the original number of phases cannot be covered. Therefore, in the preferred embodiment of the present invention, the unequal pitches at the tips of the teeth are determined as follows.

(1)θrn−θen=0の場合:
ティース先端の位置は変えない。
(2)θrn−θen>0の場合:
ロータ回転方向と反対側にティース先端の位置を

Figure 2007259630

だけ、移動させる。
(3)θrn−θen<0の場合:
ロータ回転方向側にティース先端の位置を
Figure 2007259630

だけ、移動させる。 (1) When θr n −θe n = 0:
The position of the teeth tip is not changed.
(2) When θr n −θe n > 0:
Position the tip of the teeth on the opposite side of the rotor rotation direction
Figure 2007259630

Just move it.
(3) When θr n −θe n <0:
Position the tip of the teeth on the rotor rotation direction side
Figure 2007259630

Just move it.

図2(a)、(b)はそれぞれ初期およびティース先端移動後の状態におけるステータティースの先端位置とロータの磁石との関係を示す図である。図2(a)、(b)に示す例ではアキシャルギャップモータの例を説明する。図2(a)に示すティース先端の初期位置では、ティース先端1−1〜1−3が磁石2に対し、一定のティース中心間の機械角度θmの間隔で配置されている。対象とするティースにおいて、理想電流位相と実電流位相とが同じ電流位相角である場合は、図2(a)の例となる。これに対し、図2(b)に示すティース先端の位置修正後では、修正対象となる図2(b)の中間のティース先端1−2が磁石2に対し、

Figure 2007259630

だけ移動することで、異なっている理想電流位相と実電流位相とを一致させている。対象となるティースにおいて、理想電流位相と実電流位相とが異なる電流位相角である場合は、図2(b)の例となる。 FIGS. 2A and 2B are views showing the relationship between the tip position of the stator teeth and the magnet of the rotor in the initial state and the state after the tooth tip movement, respectively. In the example shown in FIGS. 2A and 2B, an example of an axial gap motor will be described. At the initial position of the tooth tip shown in FIG. 2A, the tooth tips 1-1 to 1-3 are arranged with respect to the magnet 2 at a constant mechanical angle θm between the tooth centers. When the ideal current phase and the actual current phase have the same current phase angle in the target tooth, an example of FIG. On the other hand, after correcting the position of the tooth tip shown in FIG. 2B, the intermediate tooth tip 1-2 in FIG.
Figure 2007259630

The ideal current phase and the actual current phase which are different from each other are made to coincide with each other by moving only by. In the case where the target tooth has a current phase angle that is different from the ideal current phase and the actual current phase, an example of FIG.

<第1実施例について>
図3〜図6はそれぞれ本発明の回転電機のステータ構造の第1実施例を説明するための図である。図3、図5、図6に示す例は、ステータ11の両側に2つのロータ12−1、12−2を備えるアキシャルギャップモータのうちティース中心径での展開図の1/4の部分を示す図である。この1/4の部分の展開図では、ステータ11は、ステータティース11−1〜11−9とステータティース11−1〜11−9の各別に巻回して設けられたコイル13−1〜13−9と、から構成されている。
<About the first embodiment>
3 to 6 are views for explaining a first embodiment of a stator structure of a rotating electrical machine according to the present invention. The examples shown in FIGS. 3, 5, and 6 show a quarter part of the developed view at the center diameter of the teeth in the axial gap motor including the two rotors 12-1 and 12-2 on both sides of the stator 11. FIG. In the developed view of the ¼ portion, the stator 11 includes coils 13-1 to 13-that are provided by winding the stator teeth 11-1 to 11-9 and the stator teeth 11-1 to 11-9 separately. 9.

図3に示す例では、9相駆動した8極対36スロットモータでの各相における理想電流位相と実電流位相および位相差を示している。本例の9相駆動では、各相での電流位相差は0であり、分布係数は1となっている。なお、図3において、コイル13−1〜13−9の巻回方向も示している。図4においては、図3で示したモータの9相駆動での電流位相を示す。   In the example shown in FIG. 3, an ideal current phase, an actual current phase, and a phase difference in each phase in an 8-pole pair 36 slot motor driven by 9 phases are shown. In the nine-phase drive of this example, the current phase difference in each phase is 0 and the distribution coefficient is 1. In addition, in FIG. 3, the winding direction of the coils 13-1 to 13-9 is also shown. FIG. 4 shows the current phase in the nine-phase drive of the motor shown in FIG.

図5に示す例では、3相反転駆動した8極対36スロットモータでの各相における理想電流位相と実電流位相および位相差を示している。図中W、U、Vの上にバーが付されているステータティースが反転駆動する相である。本例では、ステータティースによっては位相差が発生し、各相における理想電流位相と実電流位相の位相差をcosでとり、この和をスロット数で割ることで分布係数が0.95975となった。つまり、分布係数は1となっておらず、図3に示すように9相駆動が理想的なモータにおいて3相駆動をすると、9相駆動に対してトルクが減少することがわかる。なお、図5において、コイル13−1〜13−9の巻回方向も示している。   In the example shown in FIG. 5, an ideal current phase, an actual current phase, and a phase difference in each phase in an 8-pole pair 36 slot motor driven by three-phase inversion are shown. In the figure, the stator teeth with bars on W, U, and V are in a reverse drive phase. In this example, a phase difference occurs depending on the stator teeth, and the distribution coefficient is 0.95975 by taking the phase difference between the ideal current phase and the actual current phase in each phase by cos and dividing this sum by the number of slots. . That is, the distribution coefficient is not 1, and as shown in FIG. 3, when a three-phase drive is performed in a motor in which the nine-phase drive is ideal, the torque is reduced with respect to the nine-phase drive. In addition, in FIG. 5, the winding direction of the coils 13-1 to 13-9 is also shown.

図6に示す例では、3相反転駆動した8極対36スロットモータでの各相における理想電流位相と実電流位相および位相差を示している。図中W、U、Vの上にバーが付されているステータティースが反転駆動する相である。   In the example shown in FIG. 6, an ideal current phase, an actual current phase, and a phase difference in each phase in an 8-pole pair 36 slot motor driven by three-phase inversion are shown. In the figure, the stator teeth with bars on W, U, and V are in a reverse drive phase.

本例では、理想電流位相と実電流位相との位相差が発生した相を構成するステータティース11−2、11−3、11−5、11−6、11−8、11−9において、各ステータティース11−1〜11−9の位置は図5に示す例と同じ位置とし、位相差のある相のステータティースの両端部におけるティース先端部11−2a:11−2b、11−3a:11−3b、11−5a:11−5b、11−6a:11−6b、11−8a:11−8b、11−9a:11−9bのそれぞれを、ロータの回転方向に対し位相差の正負に応じた所定の方向に所定の角度だけ傾けて構成することで、理想電流位相と実電流位相とを一致させている。具体的には、位相差のある相のティース先端部を電気角で20°、機械角で2.5°所定の方向に傾けている。   In this example, in each of the stator teeth 11-2, 11-3, 11-5, 11-6, 11-8, and 11-9 constituting the phase in which the phase difference between the ideal current phase and the actual current phase occurs, The positions of the stator teeth 11-1 to 11-9 are the same as those in the example shown in FIG. 5, and the teeth tip portions 11-2a: 11-2b, 11-3a: 11 at both ends of the stator teeth of the phase having a phase difference. -3b, 11-5a: 11-5b, 11-6a: 11-6b, 11-8a: 11-8b, 11-9a: 11-9b, depending on whether the phase difference is positive or negative with respect to the rotational direction of the rotor The ideal current phase and the actual current phase are made to coincide with each other by inclining by a predetermined angle in a predetermined direction. Specifically, the teeth tip of the phase having a phase difference is inclined in a predetermined direction by an electrical angle of 20 ° and a mechanical angle of 2.5 °.

上述したティース先端部の形状を採用することで、各相における理想電流位相と実電流位相との位相差が0となり、分布係数が1となる。これにより9相駆動の例と同レベルにトルクの減少を抑えている。なお、図6において、コイル13−1〜13−9の巻回方向も示している。   By adopting the shape of the tooth tip described above, the phase difference between the ideal current phase and the actual current phase in each phase becomes 0, and the distribution coefficient becomes 1. As a result, torque reduction is suppressed to the same level as in the nine-phase driving example. In addition, in FIG. 6, the winding direction of the coils 13-1 to 13-9 is also shown.

<第2実施例について>
図7〜図9はそれぞれ本発明の回転電機のステータ構造の第2実施例を説明するための図である。図7、図8に示す例は、ステータ11の両側に2つのロータ12−1、12−2を備えるアキシャルギャップモータのうちティース中心径での展開図の1/4の部分を示す図である。この1/4の部分の展開図では、ステータ11は、ステータティース11−1〜11−9とステータティース11−1〜11−9の各別に巻回して設けられたコイル13−1〜13−9と、から構成されている。
<About the second embodiment>
7 to 9 are views for explaining a second embodiment of the stator structure of the rotating electrical machine according to the present invention. The example shown in FIGS. 7 and 8 is a diagram illustrating a quarter portion of the developed view at the center diameter of the teeth in the axial gap motor including two rotors 12-1 and 12-2 on both sides of the stator 11. . In the developed view of the ¼ portion, the stator 11 includes coils 13-1 to 13-that are provided by winding the stator teeth 11-1 to 11-9 and the stator teeth 11-1 to 11-9 separately. 9.

図7に示す例では、3相反転駆動した8極対36スロットモータでの各相における理想電流位相と実電流位相および位相差を示している。図中W、U、Vの上にバーが付されているステータティースが反転駆動する相である。本例では、ステータティースによっては位相差が発生し、各相における理想電流位相と実電流位相の位相差をcosでとり、この和をスロット数で割ることで分布係数が0.95975となった。つまり、分布係数は1となっておらず、図3に示すように9相駆動が理想的なモータにおいて3相駆動をすると、9相駆動に対してトルクが減少することがわかる。なお、図7において、コイル13−1〜13−9の巻回方向も示している。また、図7において、図5に示す例と異なる点は、ステータティースの間隔が図5に示す例の間隔より広い点である。   In the example shown in FIG. 7, an ideal current phase, an actual current phase, and a phase difference in each phase in an 8-pole pair 36 slot motor driven by three-phase inversion are shown. In the figure, the stator teeth with bars on W, U, and V are in a reverse drive phase. In this example, a phase difference occurs depending on the stator teeth, and the distribution coefficient is 0.95975 by taking the phase difference between the ideal current phase and the actual current phase in each phase by cos and dividing this sum by the number of slots. . That is, the distribution coefficient is not 1, and as shown in FIG. 3, when a three-phase drive is performed in a motor in which the nine-phase drive is ideal, the torque is reduced with respect to the nine-phase drive. In addition, in FIG. 7, the winding direction of the coils 13-1 to 13-9 is also shown. 7 is different from the example shown in FIG. 5 in that the interval between the stator teeth is wider than the interval shown in FIG.

図8に示す例では、3相反転駆動した8極対36スロットモータでの各相における理想電流位相と実電流位相および位相差を示している。図中W、U、Vの上にバーが付されているステータティースが反転駆動する相である。   In the example shown in FIG. 8, an ideal current phase, an actual current phase, and a phase difference in each phase in an 8-pole pair 36 slot motor driven by three-phase inversion are shown. In the figure, the stator teeth with bars on W, U, and V are in a reverse drive phase.

本例では、理想電流位相と実電流位相との位相差が発生した相を構成するステータティース11−2、11−3、11−5、11−6、11−8、11−9の位置のそれぞれを、ロータの回転方向に対し位相差の正負に応じた所定の方向に所定の角度だけオフセットして構成することで、理想電流位相と実電流位相とを一致させている。具体的には、位相差のある相のティース先端部を電気角で20°、機械角で2.5°所定の方向にオフセットしている。   In this example, the positions of the stator teeth 11-2, 11-3, 11-5, 11-6, 11-8, and 11-9 constituting the phase in which the phase difference between the ideal current phase and the actual current phase has occurred. Each of them is configured to be offset by a predetermined angle in a predetermined direction corresponding to the sign of the phase difference with respect to the rotation direction of the rotor, thereby matching the ideal current phase and the actual current phase. Specifically, the tooth tip of the phase having a phase difference is offset in a predetermined direction by an electrical angle of 20 ° and a mechanical angle of 2.5 °.

上述したティースのオフセットを採用することで、各相における理想電流位相と実電流位相との位相差が0となり、分布係数が1となる。これにより9相駆動の例と同レベルにトルクの減少を抑えている。なお、図8において、コイル13−1〜13−9の巻回方向も示している。   By adopting the above-described tooth offset, the phase difference between the ideal current phase and the actual current phase in each phase becomes 0 and the distribution coefficient becomes 1. As a result, torque reduction is suppressed to the same level as in the nine-phase driving example. In addition, in FIG. 8, the winding direction of the coils 13-1 to 13-9 is also shown.

参考のため、図9に、上述した第1実施例および第2実施例のうち、図5〜図8に示したモータの3相反転駆動の電流位相を示す。   For reference, FIG. 9 shows the current phase of the three-phase inversion drive of the motor shown in FIGS. 5 to 8 in the first and second embodiments described above.

<第1実施例と従来例との比較>
図10は、9相駆動の例(図3)、3相反転駆動の例(図5)、本発明の第1実施例に係るティース先端部を変形させて3相反転駆動した例(図6)の各々について、トルクの解析結果を示す図グラフである。図10に示す結果から、図3に示す9相駆動のモデルを図5に示すように3相反転駆動するとトルクが減少し、一方、図6に示す本発明の第1実施例に係るティースの先端部を変形させた例では、トルクが9相駆動の例(図3)の結果の近くまで回復していることがわかる。このことから、本発明によれば、9相駆動が必要なモータを3相駆動させてもトルクの減少がほとんどなく、多相化に伴うインバータの数が増大することを抑制でき、その結果コストの増大を抑制することができることがわかる。なお、本発明の第2実施例に係るティースの位置をオフセットさせて3相反転駆動した例(図8)でも、上述した第1実施例と同様の結果を得ることができることはいうまでもない。
<Comparison between the first embodiment and the conventional example>
10 shows an example of nine-phase driving (FIG. 3), an example of three-phase inversion driving (FIG. 5), and an example of three-phase inversion driving by deforming the tip of the tooth according to the first embodiment of the present invention (FIG. 6). ) Is a graph showing the results of torque analysis. From the results shown in FIG. 10, when the nine-phase driving model shown in FIG. 3 is driven in three-phase inversion as shown in FIG. 5, the torque decreases, while the teeth according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. In the example in which the tip is deformed, it can be seen that the torque has recovered to near the result of the example of nine-phase driving (FIG. 3). Therefore, according to the present invention, there is almost no decrease in torque even when a motor that requires 9-phase driving is driven in 3 phases, and the increase in the number of inverters due to multi-phase driving can be suppressed. It can be seen that the increase in the number can be suppressed. Needless to say, even in the example (FIG. 8) in which the tooth position according to the second embodiment of the present invention is offset and the three-phase inversion drive is performed, the same result as in the first embodiment described above can be obtained. .

なお、上述した例では、通常9相駆動が必要なモータに対し3相駆動を可能にした例を示したが、ここでいう9相および3相はその数に限定されるものではなく、通常m相駆動が必要なモータに対しn相駆動(n<m)する場合に、上述した本発明を好適に用いることができる。   In the example described above, an example has been shown in which three-phase driving is possible for a motor that normally requires nine-phase driving. However, the number of nine-phase and three-phase here is not limited to that number. The present invention described above can be suitably used when n-phase driving (n <m) is performed for a motor that requires m-phase driving.

本発明の回転電機のステータ構造によれば、m相モータと、m相モータをn相(n<m)駆動する制御手段と、を備え、m相モータのステータが、実電流位相が理想電流位相と一致するよう、ティース先端が不等ピッチで配置されていることで、m相モータをn相(n<m)駆動することができるため、多相化に伴うインバータの数が増大することを抑制でき、その結果コストの増大を抑制することができる回転電機のステータ構造として好適に用いることができる。   According to the stator structure of the rotating electric machine of the present invention, the m-phase motor and the control means for driving the m-phase motor to n-phase (n <m) are provided. Since the tips of the teeth are arranged at unequal pitches so as to match the phase, the m-phase motor can be driven in n-phase (n <m), so the number of inverters accompanying multi-phase increases. Can be suitably used as a stator structure of a rotating electrical machine that can suppress an increase in cost.

P極対Sスロットのアキシャルギャップモータにおけるティース中心径での展開図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the expanded view in the teeth center diameter in the axial gap motor of a P pole pair S slot. (a)、(b)はそれぞれ初期およびティース先端移動後の状態におけるステータティースの先端位置とロータの磁石との関係を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the relationship between the front-end | tip position of a stator tooth and the magnet of a rotor in the state after the initial state and the tooth | tip tip movement, respectively. 本発明の回転電機のステータ構造における第1実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st Example in the stator structure of the rotary electric machine of this invention. 9相駆動の電流位相を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric current phase of 9 phase drive. 本発明の回転電機のステータ構造における第1実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st Example in the stator structure of the rotary electric machine of this invention. 本発明の回転電機のステータ構造における第1実施例の具体的な例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the specific example of 1st Example in the stator structure of the rotary electric machine of this invention. 本発明の回転電機のステータ構造における第2実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd Example in the stator structure of the rotary electric machine of this invention. 本発明の回転電機のステータ構造における第2実施例の具体的な例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the specific example of 2nd Example in the stator structure of the rotary electric machine of this invention. 3相反転駆動の電流位相を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric current phase of 3 phase inversion drive. 9相駆動の例(図3)、3相反転駆動の例(図5)、本発明の第1実施例に係るティース先端部を変形させて3相反転駆動した例(図6)の各々について、トルクの解析結果を示す図グラフである。Example of 9-phase driving (FIG. 3), example of 3-phase inversion driving (FIG. 5), and example of FIG. 6 in which the tip of the tooth according to the first embodiment of the present invention is deformed to perform 3-phase inversion driving (FIG. 6). It is a graph which shows the analysis result of a torque.

符号の説明Explanation of symbols

1−1〜1−3 ティース部
2 磁石
11−1〜11−9 ステータティース
12−1、12−2 ロータ
13−1〜13−9 コイル
11−2a:11−2b、11−3a:11−3b、11−5a:11−5b、11− 6a:11−6b、11−8a:11−8b、11−9a:11−9b ティース先端 部
1-1 to 1-3 Teeth part 2 Magnet 11-1 to 11-9 Stator teeth 12-1, 12-2 Rotor 13-1 to 13-9 Coil 11-2a: 11-2b, 11-3a: 11- 3b, 11-5a: 11-5b, 11-6a: 11-6b, 11-8a: 11-8b, 11-9a: 11-9b

Claims (4)

m相モータと、前記m相モータをn相(n<m)駆動する制御手段と、を備え、前記m相モータのステータが、実電流位相が理想電流位相と一致するよう、ティース先端が不等ピッチで配置されていることを特徴とする回転電機のステータ構造。   an m-phase motor and control means for driving the m-phase motor to n-phase (n <m), and the stator of the m-phase motor has a tooth tip not so that the actual current phase matches the ideal current phase. A stator structure for a rotating electric machine, wherein the stator structure is arranged at an equal pitch. ステータコアからティースを等ピッチで配置するとともにティースの先端を変形させることで、ティース先端を不等ピッチで配置させることを特徴とする請求項1に記載の回転電機のステータ構造。   The stator structure for a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the teeth tips are arranged at unequal pitches by arranging the teeth from the stator core at an equal pitch and deforming the tips of the teeth. ステータコアからティースを不等ピッチで配置することで、ティース先端を不等ピッチで配置させることを特徴とする請求項1に記載の回転電機のステータ構造。   The stator structure for a rotating electrical machine according to claim 1, wherein teeth are arranged at unequal pitches by arranging the teeth at unequal pitches from the stator core. 前記理想電流位相θenを、
Figure 2007259630

(ここで、Pは極対数、Sはスロット数)とし、等間隔状態のときのティース間の機械角θmを、
Figure 2007259630

としたとき、3相もしくは3相反転で駆動した時の実電流位相θrnとの位相差θrn−θenに基づき、回転子の回転方向と逆の方向に、
Figure 2007259630

だけ、ティースの位置を移動する、またはティース先端を傾けた形状とする、ことを特徴とする請求項2または3に記載の回転電機のステータ構造。
The ideal current phase θe n,
Figure 2007259630

(Where P is the number of pole pairs, S is the number of slots), and the mechanical angle θm between the teeth in the equally spaced state,
Figure 2007259630

When a, based on the phase difference θr n -θe n between the actual current phase [theta] r n when driven by 3-phase or three-phase inversion, the direction of rotation opposite to the rotor,
Figure 2007259630

4. The stator structure for a rotating electrical machine according to claim 2, wherein the position of the tooth is moved or the tip of the tooth is inclined. 5.
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