JP2011244671A - Split stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分割型ステータに関する。 The present invention relates to a split stator.
近年では、家電機器等に搭載される数kWクラスのモータとして、集中巻き方式の埋込磁石同期モータ(IPMモータ)が多く採用されている。一方、数十kWクラス以上の高出力IPMモータでは、集中巻き方式を採用した場合に、原理上、ステータの電流磁界に高調波成分が重畳し、磁石が埋め込まれているロータの渦電流が大きくなるという問題が生じることから、ステータの電流磁界に高調波成分が重畳しない分布巻き方式が採用される傾向にある。 In recent years, concentrated winding type synchronous magnet synchronous motors (IPM motors) are often used as motors of several kW class mounted on home appliances and the like. On the other hand, in a high-power IPM motor of several tens of kW class or more, when a concentrated winding method is adopted, in principle, harmonic components are superimposed on the current magnetic field of the stator, and the eddy current of the rotor in which the magnet is embedded is large. Therefore, a distributed winding method in which a harmonic component is not superimposed on the stator current magnetic field tends to be employed.
さらに、近年では、IPMモータに限らず、ステータコアを従来の一体型コアから分割型コアとすることで巻線占積率及びモータ効率の向上を図ることの可能な分割型ステータを採用することが主流となっている。例えば、下記特許文献1〜3には、ステータコアを円環状のヨーク部と複数のティース部とに分割し、さらにヨーク部を周方向に沿って複数のヨーク片に分割する構成を採用した分割型ステータが開示されている。
Further, in recent years, not only IPM motors but also split stators that can improve the winding space factor and motor efficiency by changing the stator core from a conventional integral core to a split core. It has become mainstream. For example, in
従来の分割型ステータとしては、上記特許文献1〜3に開示されているように、ヨーク部が複数のヨーク片に分割され、ヨーク部及びティース部の形成に方向性電磁鋼板を用いるタイプ(タイプ1)の他、ヨーク部が複数のヨーク片に分割され、ヨーク部の形成に方向性電磁鋼板を用い、ティース部の形成に無方向性電磁鋼板を用いるタイプ(タイプ2)や、ヨーク部は一体型であり、ヨーク部の形成に無方向性電磁鋼板を用い、ティース部の形成に方向性電磁鋼板を用いるタイプ(タイプ3)などが挙げられる。
As a conventional split-type stator, as disclosed in
上記タイプ1及びタイプ2の分割型ステータでは、ヨーク部の形成に方向性電磁鋼板を用いているため、ヨーク部とティース部との接合部付近における磁束の流れによっては磁気抵抗が大きくなり、モータ出力が低下するという問題がある。また、上記タイプ3の分割型ステータでは、ヨーク部を一体型とするため、製造歩留まりが悪いという問題がある。
In the
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、モータ出力及び製造歩留まりの向上を図ることの可能な分割型ステータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a split-type stator capable of improving motor output and manufacturing yield.
上記課題を解決するために、本発明では、分割型ステータに係る解決手段として、複数のヨーク片が円環状に接合されてなるヨーク部と、前記ヨーク部の径方向内側に接合された複数のティース部と、前記ティース部に対して分布巻き方式で巻回された巻線とを備え、前記ヨーク片の各々は、無方向性電磁鋼板を用いて形成され、前記ティース部の各々は、磁束の流れ方向と一致する磁化容易方向を有する方向性電磁鋼板を用いて形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, in the present invention, as a solving means related to the split stator, a yoke part in which a plurality of yoke pieces are joined in an annular shape and a plurality of parts joined radially inward of the yoke part are provided. Each of the yoke pieces is formed using a non-oriented electrical steel sheet, and each of the tooth portions is formed of a magnetic flux. It is formed using a grain-oriented electrical steel sheet having an easy magnetization direction that coincides with the flow direction.
本発明に係る分割型ステータによれば、複数のヨーク片からなる分割型のヨーク部を用いるため、製造歩留まりの向上を図ることができると共に、各ヨーク片の形成に(つまりヨーク部の形成に)無方向性電磁鋼板を用いるため、ヨーク部(ヨーク片)とティース部との接合部の磁気抵抗を低減でき、モータ出力の向上を図ることができる。 According to the split stator according to the present invention, since the split yoke portion composed of a plurality of yoke pieces is used, the production yield can be improved, and each yoke piece can be formed (that is, the yoke portion can be formed). ) Since a non-oriented electrical steel sheet is used, the magnetic resistance at the joint between the yoke part (yoke piece) and the tooth part can be reduced, and the motor output can be improved.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態における分割型ステータ1の構成概略図である。本実施形態における分割型ステータ1は、巻線スロット数「12」、極数「2」の分割型ステータであり、12個のヨーク片2aが円環状に接合されてなるヨーク部2と、このヨーク部2の径方向内側に接合(嵌合)された12個のティース部3と、これらティース部3に対して分布巻き方式で巻回されたU相巻線4Ua、4Ub、V相巻線4Va、4Vb、及びW相巻線4Wa、4Wbとから構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
各ヨーク片2a及びティース部3は、珪素鋼等からなる電磁鋼板を積層することで独立に形成された分割コア部材であり、互いに組み合わされて1体のステータコアを形成するものである。本実施形態において、ヨーク片2aの各々は、無方向性電磁鋼板を用いて形成され、また、ティース部3の各々は、磁束の流れ方向(図1中の符号D1)と一致する磁化容易方向(図1中の符号D2)を有する方向性電磁鋼板を用いて形成されている。
Each
図1では、1つのヨーク片2aに対して1つのティース部3が接合されている状態を図示しているが、1つのヨーク片2aに対して複数のティース部3が接合される構成を採用しても良い。また、ヨーク片2a同士を溶接によって接合することでヨーク部2を形成しても良いし、或いは、ヨーク片2a同士を嵌合することでヨーク部2を形成しても良い。
FIG. 1 shows a state in which one
図1に示すように、ヨーク部2の径方向内側に12個のティース部3が一定間隔で嵌合されることで(言い換えれば、各ヨーク片2aの径方向内側にティース部3が1対1で嵌合されることで)、隣り合うティース部3の間に計12個の巻線スロットS1〜S12が形成される。一方のU相巻線4Uaは、巻線スロットS1からS6までの間に配置された5個のティース部3を跨ぐように分布巻きされており、他方のU相巻線4Ubは、巻線スロットS7からS12までの間に配置された5個のティース部3を跨ぐように分布巻きされている。
As shown in FIG. 1, twelve
また、一方のV相巻線4Vaは、巻線スロットS3からS8までの間に配置された5個のティース部3を跨ぐように分布巻きされており、他方のV相巻線4Vbは、巻線スロットS9からS2までの間に配置された5個のティース部3を跨ぐように分布巻きされている。さらに、一方のW相巻線4Waは、巻線スロットS5からS10までの間に配置された5個のティース部3を跨ぐように分布巻きされており、他方のW相巻線4Wbは、巻線スロットS11からS4までの間に配置された5個のティース部3を跨ぐように分布巻きされている。
Further, one V-phase winding 4Va is distributedly wound so as to straddle the five
以上のような構成を採用した本実施形態における分割型ステータ1によると、複数のヨーク片2aからなる分割型のヨーク部2を用いるため、製造歩留まりの向上を図ることができると共に、各ヨーク片2aの形成に(つまりヨーク部2の形成に)無方向性電磁鋼板を用いるため、ヨーク部2(ヨーク片2a)とティース部3との接合部の磁気抵抗を低減でき、モータ出力の向上を図ることができる。
According to the
また、本実施形態における分割型ステータ1では、ステータコアを従来の一体型コアから分割型コアとすることで巻線占積率の向上を図ることができると共に、ティース部3の形成に磁束の流れ方向D1と一致する磁化容易方向D2を有する方向性電磁鋼板を用いているため、鉄損の低減を図ることができる。さらに、本実施形態における分割型ステータ1は、分布巻き方式を採用しているため、数十kWクラス以上の高出力IPMモータ用のステータとして最適である。
Further, in the
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
(1)上記実施形態では、巻線スロット数「12」、極数「2」の分割型ステータ1を例示して説明したが、これはあくまで一例であり、巻線スロット数(ティース部3の数)及び極数は分割型ステータ1に要求される仕様に応じて適宜変更可能である。また、ヨーク部2を構成するヨーク片2aの数も12個に限定されない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following modifications are mentioned.
(1) In the above embodiment, the
(2)図2(a)(b)に示すように、ティース部3からティース先端部3aを分割し、このティース先端部3aをティース部3に対して着脱自在な構成としても良い。この場合、ティース先端部3aを外した状態でティース部3をヨーク部2に接合して、各巻線スロットS1〜S12をオープンスロットとし(図2(b)参照)、ティース部3に対して各U相巻線4Ua、4Ub、V相巻線4Va、4Vb、及びW相巻線4Wa、4Wbの装着作業を行った後、ティース先端部3aを各ティース部3に接合(嵌合)するという組み立て方法を採用することができ、巻線装着作業の容易化を図ることができる。なお、このティース先端部3aの形成には、方向性電磁鋼板と無方向性電磁鋼板のいずれを用いても良い。
(2) As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the
(3)図3に示すように、無方向性電磁鋼板を螺旋状に巻いて積層構造とした巻きコア5の中空部に対して、ヨーク部2を圧入することにより、ヨーク部2の円環形状を維持したままヨーク部2を固定するような構成を採用しても良い。つまり、巻きコア5をヨーク部2(ヨーク片2a)の固定用部材として用いても良い。
(3) As shown in FIG. 3, the
(4)図4に示すように、ヨーク部2(ヨーク片2a)とティース部3との接合部6に数百μm程度の隙間(ギャップ)を形成しておき、このギャップに圧粉磁性材を含む接着剤7を充填することで、ヨーク部2とティース部3とを接着するようにしても良い。この圧粉磁性材とは、固体の磁性材を破砕及び圧粉して得られる粉末状の磁性材であり、粉末間の電気抵抗が大きく、渦電流損(鉄損)が小さいという特徴を有している。つまり、このような圧粉磁性材を含む接着剤7を接合部6に形成されたギャップに充填することで、ヨーク部2とティース部3との層間短絡を回避しつつ(層間短絡による渦電流発生を回避しつつ)、接合部6の磁気抵抗を下げることができ、その結果、モータ出力の低下及び鉄損の増大を回避することの可能な分割型ステータ1を得ることができる。
(4) As shown in FIG. 4, a gap (gap) of about several hundred μm is formed in the
1…分割型ステータ、2…ヨーク部、2a…ヨーク片、3…ティース部、3a…ティース先端部、4Ua、4Ub…U相巻線、4Va、4Vb…V相巻線、4Wa、4Wb…W相巻線、5…巻きコア、6…接合部、7…接着剤、S1〜S12…巻線スロット
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ヨーク部の径方向内側に接合された複数のティース部と、
前記ティース部に対して分布巻き方式で巻回された巻線とを備え、
前記ヨーク片の各々は、無方向性電磁鋼板を用いて形成され、
前記ティース部の各々は、磁束の流れ方向と一致する磁化容易方向を有する方向性電磁鋼板を用いて形成されていることを特徴とする分割型ステータ。 A yoke part in which a plurality of yoke pieces are joined in an annular shape;
A plurality of teeth joined to the inside of the yoke in the radial direction;
A winding wound in a distributed winding manner on the teeth part,
Each of the yoke pieces is formed using a non-oriented electrical steel sheet,
Each of the teeth portions is formed using a grain-oriented electrical steel sheet having an easy magnetization direction that coincides with the flow direction of magnetic flux.
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