JP2012249439A

JP2012249439A - 回転電機

Info

Publication number: JP2012249439A
Application number: JP2011119571A
Authority: JP
Inventors: Naoki Asanuma; 直岐麻沼
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】アキシャルギャップモータの鉄損およびトルクリップルを低減するステータコアを提供する。
【解決手段】このアキシャルギャップモータのステータコア１０４では、円形状のステータバックヨーク２０１と凸状のティース２０２を圧粉磁心により形成し、凸状ティース２０２のギャップ面側の表面上に溝３０１を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機などに関する。

回転電機の一例であるアキシャルギャップモータのステータコアは、円形状のステータバックヨークと凸状のティースで構成されている。ステータコア形成方法の一例として、円形状のステータバックヨークと凸状のティースを圧粉磁心により一体成形する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２３７０８６号公報

しかしながら、上記圧粉磁心により形成する方法では、電磁鋼板を積層し形成した場合と比較して電流周波数の低い領域で鉄損が大きくなるため低速時の効率が低下する。また、ギャップ磁束密度が矩形波状となり、誘起電圧の高調波成分が増加し、トルクリップルが増加する。

そこで、本発明は、電流周波数によらず鉄損を低減することができ、誘起電圧の高調波成分を低減し、トルクリップルを低減する回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、ハウジングと、ハウジングによって軸回りに回転可能に支持されたロータ部と、ロータ部と軸方向にギャップを介して対向するステータ部と、を備えた回転電機であって、前記ステータ部は、円盤状のステータバックヨークと当該ステータバックヨークに設けられた凸状のティースとを含むステータコアと、前記ティースに巻装された巻線とを備え、前記ティースの前記ギャップ側の面に溝を形成したことを特徴とする回転電機が適用される。

本発明によれば、電流周波数によらず鉄損を低減することができ、誘起電圧の高調波成分を低減し、トルクリップルを低減する回転電機を提供することができる。

本発明の第１、第２実施形態に係るアキシャルギャップモータの側断面図である。第１実施形態に係るステータコアの正面図および側面図である。第１実施形態に係るステータコアのティース拡大図である。第２実施形態に係るステータコアの正面図および側面図である。第２実施形態に係るステータコアのティース拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、同一の構成については同一の符号を付することにより、重複説明を適宜省略する。

＜第１実施形態＞
まず、図１、２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るアキシャルギャップモータ（回転電機の一例）の構成について説明する。図１は、アキシャルギャップモータの側断面図、図２は、本発明の第１実施形態に係るステータコアの正面図および側面図である。

図１に示すように、回転電機の一例であるアキシャルギャップモータＭは、ハウジングＨと、ハウジングＨによって軸回りに回転可能に支持されたロータ部Ｒと、ロータ部Ｒと軸方向にギャップを介して対向するステータ部Ｓと、ロータ部Ｒの回転速度などの回転状態を検出する検出器１０６とを有する。

ロータ部Ｒは、マグネット１００とロータヨーク１０１とシャフト１０２と軸受１０３で構成される。軸受１０３にはシャフト１０２が回転自在に支持されている。シャフト１０２には円盤状のロータヨーク１０１がその中心をシャフト１０２に一致させた状態で固着されている。円盤状のロータヨーク１０１の一方の面には、板状のマグネット１００が設けられている。ステータ部Ｓは、円盤状のステータバックヨーク２０１と凸状のティース２０２を圧粉磁心により一体成形したステータコア１０４と巻線１０５からなる。ティース２０２を軸方向からみた形状は、中心が共通し半径が異なる２つの扇形から半径が小さい方の扇形を取り除いたような形状である。ティース２０２は、円盤状のステータバックヨーク２０１のマグネット１００とギャップを介して対向する面上に、周方向に等間隔に９個配置されている。ティース２０２には巻線１０５が巻装されている。

次に、図３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るステータコア１０４の凸状のティース２０２の形状について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係るステータコアのティース拡大図である。

図３に示すように、本実施形態に係るステータコア１０４では、凸状のティース２０２のギャップ面側の表面上に溝３０１が設けられている。溝３０１は、ステータコア１０４の周方向に等幅で等間隔に複数形成されている。１つのティース２０２には、７つの溝３０１が形成されている。溝３０１によって、交番磁界によって生じる渦電流を減少させることができ、渦電流損を低減することができる。ティース２０２をシャフト１０２側から見た側面は、円盤状のステータバックヨーク２０１との接続部側よりも、ロータ部Ｒ側の方が広く形成されている。

以上説明したように、本実施形態に係るステータコアでは、凸状のティース２０２のギャップ面側の表面上に溝３０１を設けることで、交番磁界によって生じる渦電流の渦電流回路の電気抵抗を増加させる。これによって、ステータコアに流れる渦電流を減少させることができ、渦電流損を低減することができる。更に、溝３０１を非磁性の絶縁材で埋めることで効果をより一層高めることができる。

＜第２実施形態＞
以上、本発明の第１実施形態に係るステータコア形状について説明した。次に、図４、５を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るステータコア形状について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るステータコアの正面図及び側面図、図５は、本発明の第２実施形態に係るステータコアのティース拡大図である。

この第２実施形態に係るステータコアは、凸状ティース２０２のギャップ面側の表面上に設けた溝３０１の間隔及び幅を不等間隔及び不等幅で形成する点で、第１実施形態のステータコアの凸状ティース２０２の形状と異なり、他の構成は同様に構成される。従って、以下では、説明の便宜上、重複説明を適宜省略し、第１実施形態と異なる点を中心に説明することとする。

凸状のティース２０２は、ティース２０２を軸方向からみて、第１実施形態と異なり、複数の溝３０１の間隔をティース２０２の中央に近づくにしたがい大きく形成し、溝３０１の幅をティース２０２の中央に近づくにしたがい小さく形成する。従って、ギャップ部磁束密度は、第１実施形態に対して正弦波に近づく。その結果、本実施形態に係るステータコア形状は、誘起電圧の高調波成分を低減しトルクリップルを低減することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るステータコア１０４は、凸状のティース２０２のギャップ面側の表面上に、複数の溝３０１の間隔をティース２０２の中央に近づくにしたがい大きく形成し、溝３０１の幅をティース２０２の中央に近づくにしたがい小さく形成ことにより、第１実施形態に係る回転電機が奏する作用・効果に加えて更に、誘起電圧の高調波成分を低減し、トルクリップルを低減することができる。更に、溝３０１を非磁性の絶縁材で埋めることで効果をより一層高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。ただし、いわゆる当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態から適宜変更が可能であり、また、上記実施形態と変更例による手法を適宜組み合わせて利用することも可能である。すなわち、このような変更等が施された技術であっても、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態では、放射状に溝３０１を形成する例にて説明したが、これには限られない。ティース２０２に溝３０１さえ形成されていればよく、凸状のティース２０２の中心に対して並行または直交またはそれらを組合せて格子状にすることも可能である。

本発明は、３次元磁気回路を有するモータ及び発電機のステータコアにも適用できる。

１００マグネット
１０１ロータヨーク
１０２シャフト
１０３軸受
１０４ステータコア
１０５巻線
１０６検出器
２０１ステータバックヨーク
２０２ティース
３０１溝

Claims

ハウジングと、ハウジングによって軸回りに回転可能に支持されたロータ部と、ロータ部と軸方向にギャップを介して対向するステータ部と、を備えた回転電機であって、
前記ステータ部は、円盤状のステータバックヨークと当該ステータバックヨークに設けられた凸状のティースとを含むステータコアと、前記ティースに巻装された巻線とを備え、
前記ティースの前記ギャップ側の面に溝を形成したことを特徴とする回転電機。
複数の前記溝の間隔をティース部中央に近づくにしたがい大きく形成し、前記溝の幅をティース部中央に近づくにしたがい小さく形成したことを特徴とする請求項１記載の回転電機。