JP2010093918A - Divided core and rotating electric machine using the same - Google Patents
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Description
この発明は、分割コアおよびそれを用いた回転電機に関し、より特定的には、鋼板を積層して構成される分割コアおよびそれを用いた回転電機に関するものである。 The present invention relates to a split core and a rotating electric machine using the same, and more particularly to a split core configured by stacking steel plates and a rotating electric machine using the same.
従来、回転電機は、たとえば特開2004−187478号公報(特許文献1)、特開平11−164526号公報(特許文献2)、特開2007−195278号公報(特許文献3)および特開平7−111745号公報(特許文献4)に開示されている。
特許文献1では、各ティースの先端には、屈曲片が延設される構造が開示されている。
特許文献2では、展開コアは多数の鋼板を積層して構成され、ティースの先端から突出方向へさらに突出するように1対の突片部がそれぞれ形成される構成が開示されている。
In patent document 1, the structure by which a bending piece is extended at the front-end | tip of each teeth is disclosed.
Patent Document 2 discloses a configuration in which the development core is configured by laminating a large number of steel plates, and a pair of projecting pieces are formed so as to project further in the projecting direction from the tip of the teeth.
特許文献3では、各磁極の先端に屈曲自在な1対の舌片を設けることが開示されている。 Patent Document 3 discloses that a pair of flexible tongue pieces is provided at the tip of each magnetic pole.
特許文献4では、高珪素積板と低珪素積板とが交互に積層され、全体として鉄損を低くする電動機の構造が開示されている。 Patent Document 4 discloses a structure of an electric motor in which a high silicon plate and a low silicon plate are alternately laminated to lower the iron loss as a whole.
従来の技術では、ステータの鉄損を低下させつつ、コイルを十分に保持するということが困難であった。 In the prior art, it has been difficult to sufficiently hold the coil while reducing the iron loss of the stator.
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、鉄損を低下させつつコイルを確実に保持することが可能な分割コアおよびそれを用いた回転電機を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a split core capable of reliably holding a coil while reducing iron loss and a rotating electric machine using the same. For the purpose.
この発明に従った分割コアは、ステータの一部を構成するように周方向に分割された分割コアであって、珪素鋼板により構成され、コイルを巻付けるためのティース部を有する第一部材と、珪素鋼板より珪素含有率が低く、第一部材に対してステータの中心軸方向に積層され、コイルを巻付けるためのティース部と、ティース部の先端に設けられてコイル挿入後に曲げられてコイルを位置決めする鍔部とを有する第二部材とを備える。 The split core according to the present invention is a split core that is split in the circumferential direction so as to constitute a part of the stator, and is composed of a silicon steel plate and includes a first member that has a teeth portion for winding a coil. The silicon content is lower than that of the silicon steel sheet, and is laminated in the direction of the central axis of the stator with respect to the first member, and is provided at the tip of the tooth portion and wound after insertion of the coil. And a second member having a flange portion for positioning.
このように構成されたステータの分割コアでは、第一鋼板が珪素を多く含むため、鉄損の抑制を図ることができる。 In the split core of the stator configured as described above, since the first steel plate contains a large amount of silicon, iron loss can be suppressed.
さらに、第二部材は、コイル挿入後に曲げられてコイルを位置決めする鍔部を有するため、コイルを確実に保持することができる。 Furthermore, since the second member has a collar portion that is bent after coil insertion to position the coil, the coil can be reliably held.
好ましくは、第二部材はSPCC(steel plate cold commercial)により構成される。
好ましくは、第二部材は第一部材よりも少なくなるように積層される。
Preferably, the second member is made of SPCC (steel plate cold commercial).
Preferably, the second member is laminated so as to be fewer than the first member.
好ましくは、この発明に従った回転電機は、上述の分割コアを備える。 Preferably, the rotating electrical machine according to the present invention includes the above-described split core.
この発明に従えば、鉄損の発生を抑制でき、かつ、コイルを確実に保持することが可能な分割コアおよびそれを用いた回転電機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a split core that can suppress the occurrence of iron loss and can reliably hold a coil, and a rotating electrical machine using the split core.
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態に従った分割コアで構成されるステータを有する回転電機の断面図である。図1を参照して、回転電機2200は、ステータ2300と、ステータ2300の内周側に設けられたロータ2400とを有する。ステータ2300はリング状であり、ロータ2400を取囲むように配置されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine having a stator composed of divided cores according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, rotating
ステータ2300は、周方向に分割された分割コア2310と、分割コア2310に巻付けられるコイル2390とを有する。コイル2390は分割コア2310に巻付けられ、その先端の鍔部2332によって保持されている。
図2は、この発明の実施の形態に従った分割コアを構成する第一部材を示す平面図である。図3は、この発明の実施の形態に従った分割コアを構成する第二部材を示す平面図である。図2を参照して、第一部材2320は、珪素鋼板により構成されている。第一部材2320は、コイルを差込むためのティース部2321を有する。ティース部2321は内周方向へ延びている。
FIG. 2 is a plan view showing a first member constituting the split core according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view showing a second member constituting the split core according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2,
図3を参照して、第二部材2330は、SPCCにより構成される。第二部材2330の珪素含有率は第一部材2320の珪素含有率よりも低い。そのためSPCCにより構成される第二部材2330は曲げ加工が容易である。第二部材2330には、内周方向に向かって延びるティース部2331が形成されている。ティース部2331の間がスロットであり、このスロットにコイルが巻かれる。ティース部2331の先端に鍔部2332が設けられている。鍔部2332はコイル挿入後に外周方向に曲げられてコイルを保持する。SPCCには表面に絶縁被膜が設けられていない。これに対して、珪素鋼板には表面に絶縁被膜が設けられている。
Referring to FIG. 3,
この絶縁被膜により鉄損の発生を抑制することができる。
図4は、図2で示す第一部材と図2で示す第二部材を積層して構成された分割コアの斜視図である。図4を参照して、分割コアを構成するために第一部材2320と第二部材2330とを積層する。第一部材2320と第二部材2330との積層方法は特に制限されるものではなく、第一部材2320が少なくとも1枚、第二部材2330が少なくとも1枚含まれていればよい。この例では、第二部材2330の数は第一部材2320の数よりも少なくなるように積層されている。
The generation of iron loss can be suppressed by this insulating coating.
FIG. 4 is a perspective view of a split core configured by laminating the first member shown in FIG. 2 and the second member shown in FIG. Referring to FIG. 4,
図5および6は、図4で積層した分割コアにコイルを挿入する方法の第一および第二工程を説明するための図である。図5を参照して、ティース間のスロットにコイル2390を嵌め合わせる。コイル2390は予め円環状に形成されており、その外側から分割コア2310を挿入する。このとき、挿入時に干渉しないように鍔部2332は円周方向に延びるように配置されている。
5 and 6 are diagrams for explaining the first and second steps of the method of inserting a coil into the split cores laminated in FIG. Referring to FIG. 5,
図6は、分割コアにコイルを挿入した後の鍔部を曲げる工程を説明するための図である。図6で示すように、ティースにコイル2390を挿入した後に鍔部2332を円周方向へ曲げる。この曲げ加工により外周側へ鍔部2332が折り曲げられる。その結果、鍔部2332によりコイル2390が保持される。
FIG. 6 is a diagram for explaining a process of bending the flange after inserting the coil into the split core. As shown in FIG. 6, after inserting the
図7は、この発明に従った分割コアで構成されるステータを有する回転電機の断面図である。図7を参照して、回転電機2200は、環状に形成されたステータ2300と、このステータ2300内に挿入され、回転中心線Oを中心に回転可能に設けられた回転シャフト2410と、回転シャフト2410に固設され、回転中心線Oを中心に回転可能に設けられたロータ2400とを備えている。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine having a stator composed of split cores according to the present invention. Referring to FIG. 7, rotating
ロータ2400には、複数の電磁鋼板を積層することで形成されたロータコア2420と、ロータコア2420に装着された複数の永久磁石2430とを備えている。ロータコア2420の外周縁部近傍には、回転中心線Oに対して延びる複数の磁石挿入穴2450が周方向に間隔を隔てて設けられている。そして、永久磁石2430は磁石挿入穴2450内に挿入され、磁石挿入穴2450内に充填された樹脂2440によって固定されている。
The
図8は、この発明の実施の形態に従った回転電機を備えた車両の駆動部の構成を説明するための図である。図8では、この発明に従った車輌に搭載される回転電機を駆動させるための電気回路をしている。図8を参照して、PCU(パワーコントロールユニット)2700は、コンバータ2710と、インバータ2720と、制御装置2730と、コンデンサC1,C2と、電源ラインPL1〜PL3と、出力ライン2740U,2740V,2740Wとを含む。コンバータ2710は、バッテリ3000とインバータ2720の間に接続され、インバータ2720は、出力ライン2740U,2740V,2740Wを介して回転電機2200と接続される。
FIG. 8 is a diagram for illustrating the configuration of the drive unit of the vehicle including the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. In FIG. 8, the electric circuit for driving the rotary electric machine mounted in the vehicle according to this invention is shown. Referring to FIG. 8, PCU (power control unit) 2700 includes
コンバータ2710に接続されるバッテリ3000は、たとえばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。バッテリ3000は、発生した直流電圧をコンバータ2710に供給し、また、コンバータ2710から受ける直流電圧によって充電される。
コンバータ2710は、パワートランジスタQ1,Q2とダイオードD1,D2と、リアクトルLとからなる。パワートランジスタQ1,Q2は、電源ラインPL2,PL3間
に直列に接続され、制御装置2730からの制御信号をベースに受取る。ダイオードD1,D2は、それぞれパワートランジスタQ1,Q2のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタQ1,Q2のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルLは、バッテリ3000の正極と接続される電源ラインPL1に一端が接続され、パワートランジスタQ1,Q2の接続点に他端が接続される。
このコンバータ2710は、リアクトルLを用いてバッテリ3000から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインPL2に供給する。また、コンバータ2710は、インバータ2720から受ける直流電圧を降圧してバッテリ3000を充電する。
インバータ2720は、U相アーム2750U、V相アーム2750VおよびW相アーム2750Wからなる。各相アームは、電源ラインPL2,PL3間2並列に接続される。U相アーム2750Uは、直列に接続されたパワートランジスタQ3,Q4を含み、V相アーム2750Vは、直列に接続されたパワートランジスタQ5,Q6を含み、W相アーム2750Wは、直列に接続されたパワートランジスタQ7,Q8を含む。ダイオードD3〜D8は、それぞれパワートランジスタQ3〜Q8のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタQ3〜Q8のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、出力ライン2740U,2740V,2740Wを介してモータジェネレータとしての回転電機2200の各相コイルの半中性点側にそれぞれ接続されている。
インバータ2720は、制御装置2730からの制御信号に基づいて、電源ラインPL2から受ける直流電圧を交流電圧に変換して回転電機2200へ出力する。また、インバータ2720は、回転電機2200によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインPL2に供給する。
コンデンサC1は、電源ラインPL1,PL3間に接続され、電源ラインPL1の電圧レベルを平滑化する。また、コンデンサC2は、電源ラインPL2,PL3間に接続され、電源ラインPL2の電圧レベルを平滑化する。 Capacitor C1 is connected between power supply lines PL1 and PL3, and smoothes the voltage level of power supply line PL1. Capacitor C2 is connected between power supply lines PL2 and PL3, and smoothes the voltage level of power supply line PL2.
制御装置2730は、モータトルク指令値、回転電機2200の各相電流値、およびインバータ2720の入力電圧に基づいて回転電機2200の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタQ3〜Q8をオン/オフするPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成してインバータ2720へ出力する。
また、制御装置2730は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ2720の入力電圧を最適化するためのパワートランジスタQ1,Q2のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタQ1,Q2をオン/オフするPWM信号を生成してコンバータ2710へ出力する。
さらに、制御装置2730は、回転電機2200によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ3000を充電するため、コンバータ2710およびインバータ2720におけるパワートランジスタQ1〜Q8のスイッチング動作を制御する。
Further,
PCU2700においては、コンバータ2710は、制御装置2730からの制御信号に基づいて、バッテリ3000から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインPL2に供給する。そして、インバータ2720は、コンデンサC2によって平滑化された直流電圧を電源ラインPL2から受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換して回転電機2200へ出力する。
In
また、インバータ2720は、回転電機2200の回生動作によって発電された交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインPL2へ出力する。そして、コンバータ2710は、コンデンサC2によって平滑化された直流電圧を電源ラインPL2から受け、その受けた直流電圧を降圧してバッテリ3000を充電する。
図9から図12は、この発明の実施の形態に従った分割コアにおける第一部材と第二部材との積層状態の一例を示す図である。図9を参照して、軸方向の両端を第二部材2330で構成し、それ以外を第一部材2320で構成してもよい。
9 to 12 are diagrams showing an example of a laminated state of the first member and the second member in the split core according to the embodiment of the present invention. With reference to FIG. 9, both ends in the axial direction may be constituted by the
また、図10で示すように、軸方向の両端と中央部を第二部材2330で構成し、それ以外を第一部材2320で構成してもよい。この図9および図10で示す配置では、第一部材2320の数が多くなり、SPCCで構成される第二部材2330の数を最小とすることができる。この場合コイルの性能を重視したものとなる。
Further, as shown in FIG. 10, both ends and the central portion in the axial direction may be configured by the
図11を参照して、第一部材2320と第二部材2330とを交互に積層してもよい。また、図12で示すように、複数の第一部材2320に対して第二部材2330を1枚積層してもよい。
Referring to FIG. 11,
このような図11および図12で示す構成では、コイルを固定し、かつギャップの磁束密度を改善し、かつコイルの渦損を低減することができる。 11 and 12, the coil can be fixed, the magnetic flux density of the gap can be improved, and the eddy loss of the coil can be reduced.
以上示したように、本発明に従った回転電機2200およびその分割コア2310においては、珪素鋼板により構成される第一部材2320が含まれるため、鉄損の発生を抑制することができる。
As described above, in rotary
また、SPCCにより構成される第二部材2330には鍔部2332が設けられているため、鍔部2332を図6で示すように外側方向へ折り曲げることによりコイル2390を保持することができる。
In addition, since the
また、鍔部2332によるギャップ磁束変動を緩和できる。具体的には、鍔部2332がギャップ磁束を正弦波状にし、トルクリップルを抑制するという機能を持つ。これにより優れた磁気特性を発揮することができる。また、コイルの渦損を低減できる。具体的には、コイル2390のギャップ面からの距離を管理できる。また、鍔部2332によるシールド効果によりコイル2390を横切る漏れ磁束量の低減を図ることができる。
Further, the gap magnetic flux fluctuation due to the
この発明に従った分割コア2310は、珪素鋼板により構成され、コイル2390を巻付けるためのティース部2321を有する第一部材2320と、珪素鋼板より珪素含有率が低く、第一部材2320に対してステータの中心軸方向に積層され、コイル2390を巻付けるためのティース部2331と、ティース部2331の先端に設けられてコイル2390挿入後に曲げられてコイル2390を位置決めする鍔部2332とを有する第二部材2330とを備える。
The
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
2200 回転電機、2300 ステータ、2310 分割コア、2320 第一部材、2321 ティース部、2330 第二部材、2331 ティース部、2332 鍔部、2390 コイル、2400 ロータ、2410 回転シャフト、2420 ロータコア、2430 永久磁石、2440 樹脂、2450 磁石挿入穴、2710 コンバータ、2720 インバータ、2730 制御装置、3000 バッテリ。 2200 Rotating electrical machine, 2300 Stator, 2310 Divided core, 2320 First member, 2321 Teeth part, 2330 Second member, 2331 Teeth part, 2332 Gutter part, 2390 Coil, 2400 Rotor, 2410 Rotating shaft, 2420 Rotor core, 2430 Permanent magnet, 2440 Resin, 2450 Magnet insertion hole, 2710 Converter, 2720 Inverter, 2730 Controller, 3000 Battery.
Claims (4)
珪素鋼板により構成され、コイルを巻付けるためのティース部を有する第一部材と、
前記珪素鋼板より珪素含有率が低く、前記第一部材に対してステータの中心軸方向に積層され、コイルを巻付けるためのティース部と、前記ティース部の先端に設けられてコイル挿入後に曲げられてコイルを位置決めする鍔部とを有する第二部材とを備えた、ステータの分割コア。 A split core that is split in the circumferential direction to form part of the stator,
A first member composed of a silicon steel plate and having a teeth portion for winding a coil;
The silicon content is lower than that of the silicon steel sheet, and is laminated in the direction of the central axis of the stator with respect to the first member, and is provided at the tip of the tooth portion and bent after inserting the coil. And a second member having a flange portion for positioning the coil.
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