JP2013233046A - Stator, rotary electric machine, and electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のステータ、回転電機、および回転電機を備える電動車両に関し、特に、ステータの磁気特性の改善に関する。 The present invention relates to a stator of a rotating electrical machine, a rotating electrical machine, and an electric vehicle including the rotating electrical machine, and more particularly to improvement of magnetic characteristics of the stator.
ハイブリッド自動車、電気自動車、電気機関車等の電動車両や、産業用工作機械、産業用ロボット、昇降機等の動力機械には、電動機または発電機として動作する回転電機が用いられている。回転電機は、シャフトと共に回転するロータ、およびロータとの間で電磁力を作用するステータを備える。ロータには、円柱形状に形成され側面に磁極が配置されたものがある。これに対応するステータは、ロータの側面を囲み、ロータの磁極との間で電磁気的な作用を及ぼし合う。 Rotating electric machines that operate as electric motors or generators are used in electric vehicles such as hybrid vehicles, electric vehicles, and electric locomotives, and power machines such as industrial machine tools, industrial robots, and elevators. The rotating electrical machine includes a rotor that rotates together with a shaft, and a stator that applies electromagnetic force to and from the rotor. Some rotors are formed in a cylindrical shape and have magnetic poles arranged on the side surfaces. The corresponding stator surrounds the side surface of the rotor, and exerts an electromagnetic action with the magnetic poles of the rotor.
回転電機が電動機として用いられる場合、ステータは、ロータの側面の周りに回転磁界を発生し、ロータは回転磁界に応じてトルクを発生し回転する。また、回転電機が発電機として用いられる場合、ロータはシャフトから与えられたトルクによって回転し、ステータは、ロータの磁極に基づく回転磁界によって誘導起電力を発生する。 When the rotating electrical machine is used as an electric motor, the stator generates a rotating magnetic field around the side surface of the rotor, and the rotor rotates by generating torque according to the rotating magnetic field. When the rotating electrical machine is used as a generator, the rotor rotates by torque applied from the shaft, and the stator generates an induced electromotive force by a rotating magnetic field based on the magnetic poles of the rotor.
以下の特許文献1および2には回転電機が記載されている。これらの特許文献に記載されている回転電機のステータは、磁性体で形成された環状のコアと、コアによって貫かれた複数のトロイダルコイルを備える。複数のトロイダルコイルは、コアの形状に沿って環状に配置されている。各トロイダルコイルは、コアの周りを周回させた導線を有し、導線が形成する環がコアによって貫かれている。
特許文献1および2に示されている回転電機においては、ステータを構成するコア等の部材に磁性体が用いられている。このような磁性部材は、その形状によっては、外部から与える磁界を大きくしても、磁性部材内の磁束密度が増加しないという磁気飽和が生じ易くなる。ステータにおいて磁気飽和が生じると、電動機の場合にはトルクが減少し、発電機の場合には発電電力が減少するという問題が生じる。
In the rotating electrical machines shown in
本発明は、回転電機に設けられるステータの磁気飽和を生じ難くすることを目的とする。 An object of this invention is to make it hard to produce the magnetic saturation of the stator provided in a rotary electric machine.
本発明は、環状コアと、前記環状コアにトロイダル巻きされたコイルと、前記環状コアから延びるティースと、を備え、前記ティースは、前記環状コアから第1方向に延びる第1ティース部を有し、前記ティースは、前記環状コアから第2方向に延びる第2ティース部を有し、前記第2ティース部の前記環状コアからの長さは、前記第1ティース部の前記環状コアからの長さよりも短く、前記環状コアと前記ティースとの接触面積は、前記第1ティース部の前記第1方向に直交する断面積よりも大きく、前記第1方向は、前記第2方向とは異なる方向であり、前記第2ティース部は、前記第1ティース部と隣接している、 回転電機に用いられる。 The present invention includes an annular core, a coil that is toroidally wound on the annular core, and a tooth that extends from the annular core, and the tooth includes a first tooth portion that extends in a first direction from the annular core. The teeth have a second tooth portion extending in the second direction from the annular core, and the length of the second tooth portion from the annular core is greater than the length of the first tooth portion from the annular core. The contact area between the annular core and the tooth is larger than a cross-sectional area of the first tooth portion perpendicular to the first direction, and the first direction is different from the second direction. The second tooth portion is adjacent to the first tooth portion and is used for a rotating electrical machine.
また、本発明に係るステータは、望ましくは、前記ティースは、前記環状コアから第3方向に延びる第3ティース部を有し、前記第2ティース部の前記環状コアからの長さは、前記第3ティース部の前記環状コアからの長さよりも短く、前記第2ティース部は、前記第1ティース部および前記第3ティース部の間に設けられ、前記第2ティース部は、前記第3ティース部と隣接している。 In the stator according to the present invention, preferably, the teeth have a third tooth portion extending from the annular core in a third direction, and the length of the second tooth portion from the annular core is the first tooth. The third tooth portion is shorter than the length from the annular core, the second tooth portion is provided between the first tooth portion and the third tooth portion, and the second tooth portion is the third tooth portion. And is adjacent.
また、本発明に係るステータは、望ましくは、前記環状コアのトロイダル方向における前記第1ティース部の位置は、前記トロイダル方向における前記第3ティース部の位置と等しく、前記環状コアのポロイダル方向における前記第1ティースの位置は、前記ポロイダル方向における前記第3ティース部の位置と異なり、前記第1方向は、前記環状コアの表面に直交する方向であり、前記第3方向は、前記環状コアの表面に直交する方向である。 In the stator according to the present invention, preferably, the position of the first tooth portion in the toroidal direction of the annular core is equal to the position of the third tooth portion in the toroidal direction, and the position in the poloidal direction of the annular core. The position of the first tooth is different from the position of the third tooth portion in the poloidal direction, the first direction is a direction orthogonal to the surface of the annular core, and the third direction is the surface of the annular core. It is a direction orthogonal to.
また、本発明に係るステータは、望ましくは、前記第1方向は、前記第3方向と直交する方向である。 In the stator according to the present invention, preferably, the first direction is a direction orthogonal to the third direction.
また、本発明に係るステータは、望ましくは、前記第2ティース部の先端は、前記環状コア部に向かって凹んでいる。 In the stator according to the present invention, preferably, the tip of the second tooth portion is recessed toward the annular core portion.
また、本発明に係るステータは、前記ティースは、前記環状コアのトロイダル方向に複数設けられ、前記ティースは、前記トロイダル巻きされたコイルの間に設けられる。 In the stator according to the present invention, a plurality of the teeth are provided in the toroidal direction of the annular core, and the teeth are provided between the toroidally wound coils.
また、本発明に係る回転電機は、ロータと、前記ステータと、を備え、前記第1方向は、前記環状コアから前記ロータに向かう方向である。 The rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor and the stator, and the first direction is a direction from the annular core toward the rotor.
また、本発明に係る車両は前記回転電機を備える。 A vehicle according to the present invention includes the rotating electrical machine.
本発明によれば、回転電機に設けられるステータの磁気飽和を生じ難くすることができる。 According to the present invention, magnetic saturation of a stator provided in a rotating electrical machine can be made difficult to occur.
図1には本発明の第1実施形態に係る回転電機の断面図が模式的に示されている。図1においては、左方向がx軸の正方向として、上方向がy軸の正方向として定義されている。この回転電機は、筐体10に固定されたステータ12と、シャフト14と共に回転するラジアルロータ16との間の電磁気的な作用により、電動機または発電機として動作する。
FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the left direction is defined as the positive direction of the x axis, and the upward direction is defined as the positive direction of the y axis. The rotating electric machine operates as an electric motor or a generator by an electromagnetic action between the
ラジアルロータ16は、円柱形状に形成されたロータコア18、およびロータコア18の内部においてx軸方向に延びる永久磁石20を備える。ロータコア18の中心軸の位置には、ロータコア18を貫くシャフト14が固定されている。図1には、2つの永久磁石20が描かれているが、ラジアルロータ16の内部には、ロータコア18の側面形状に沿って複数の永久磁石20が配置されている。筐体10は、筒状の胴体部10A、および胴体部10Aを両側から塞ぐシャフト受け部10Bを備える。筐体10は、ラジアルロータ16およびステータ12を収納する。シャフト14は、両側のシャフト受け部10Bに開けられたシャフト穴を貫通し、各シャフト受け部10Bによって回転自在に支持されている。
The
図2は、ラジアルロータ16の一部およびステータ12の一部を示す斜視図である。図2においては、上方向がx軸の正方向として、右方向がy軸の正方向として定義されている。ラジアルロータ16は、例えば、外周側に開いたV字(ハの字)を描くよう配置された帯状の永久磁石20を備える。ラジアルロータ16には、V字状に配置された2つの永久磁石20を1つの永久磁石対20Pとして、複数の永久磁石対20Pがロータの側面形状に沿って配置されている。永久磁石対20Pをなす2つの永久磁石20のそれぞれの磁力線の方向は、V字の内側方向または外側方向に揃えられ、隣接する永久磁石対20Pは互いに磁力線Hrが逆向きとなるように配置されている。このような構成によって、ラジアルロータ16の側面には、外周方向に沿ってS極、N極、S極、・・・というように、N極およびS極の磁極が交互に現れ、ラジアルロータ16の側面は筒形状の磁極配置面をなす。なお、ここでは、2つの永久磁石をV字状に配置した永久磁石対20Pを用いた例について説明した。各永久磁石の配置はこれに限られず、ラジアルロータ16の側面に適切な磁極が現れる配置であればよい。
FIG. 2 is a perspective view showing a part of the
ステータ12は、ラジアルロータ16の側面を環状に囲むステータコア22、および、ステータコア22に固定された複数のトロイダルコイル24を備える。図3には、周方向にステータ12を見た断面が示されている。図3の上下方向は、回転電機のシャフト14の長手方向(x軸方向)に対応し、左方向および右方向は、それぞれ、ステータ12の外側方向および内側方向に対応する。以下の説明におけるその他のステータの断面図についても同様に方向が定義される。
The
ステータコア22は、ラジアルロータ16の側面を環状に囲む環状コア26、および、環状コア26からラジアルロータ16の方向に延びてトロイダルコイル24から突出するラジアルティース部28を備え、磁性体で形成されている。環状コア26については、環状(トーラス状)の中空部を囲む方向が、トロイダル方向Tとして定義されている。また、トロイダル方向Tに垂直な断面内で周回する方向がポロイダル方向Pとして定義されている。
The
ステータコア22は、さらに、ラジアルティース部28と環状コア26との境界から上方向に突出する矩形状の追加ティース部30U、および、ラジアルティース部28と環状コア26との境界から下方向に突出する矩形状の追加ティース部30Lを備える。追加ティース部30Uおよび30Lのそれぞれの長さは、望ましくは、ラジアルティース部28が環状コア26から延びる長さよりも短くする。
The
ラジアルティース部28、追加ティース部30Uおよび30Lによって、ステータコア22のティース31が形成される。ティース31は、環状コア26から突出した部位全体であり、トロイダルコイル24の導線が巻かれていない部位である。トロイダルコイル24は、環状コア26の周りをポロイダル方向に周回させてトロイダル巻きされた導線を有し、導線が形成する環が環状コア26によって貫かれている。
The
図3に示されるラジアルティース部28、追加ティース部30U、追加ティース部30Lおよびトロイダルコイル24の個々の構成によって、ステータ12が備える複数のトロイダルコイル24は、環状コア26のトロイダル方向に配置される。そして、隣接するトロイダルコイル24の間には、ティース31が設けられ、ラジアルティース部28の先端縁がラジアルロータ16の側面に対向する。
The plurality of
このような構成によれば、トロイダルコイル24に鎖交する磁束は各ティース部に集中する。これによって、図3に示されるように、環状コア26を通ってトロイダルコイル24を貫き、ラジアルティース部28を通ってその先端縁からラジアルロータ16に向かう磁力線Hs、または、その逆向きの磁力線で表される磁束が大きくなる。ラジアルティース部28とラジアルロータ16との間の磁束の作用により、回転電機は電動機または発電機として動作する。
According to such a configuration, the magnetic flux interlinking with the
回転電機が電動機として動作する場合、各トロイダルコイル24に流れる電流の位相の制御によって、ラジアルロータ16の側面の周りに回転磁界が発生する。これによって、ステータ12とラジアルロータ16の磁極との間に電磁力が作用し、ラジアルロータ16およびシャフト14にトルクが発生する。また、回転電機が発電機として動作する場合、シャフト14およびラジアルロータ16の回転によってステータ12の内側に生じた回転磁界に基づいて、各トロイダルコイル24に誘導起電力が発生し、各トロイダルコイル24から引き出された導線から交流電力が得られる。
When the rotating electrical machine operates as an electric motor, a rotating magnetic field is generated around the side surface of the
一般に、環状コアに複数のティースが接合され、隣接するティースの間にコイルの導線が設けられるステータでは、ティースと環状コアとの境界断面において磁気飽和が生じ易い。本実施形態に係るステータ12によれば、次に説明する原理に基づき磁気飽和が生じ難くなる。
In general, in a stator in which a plurality of teeth are joined to an annular core and a coil wire is provided between adjacent teeth, magnetic saturation is likely to occur in the boundary section between the teeth and the annular core. According to the
本実施形態に係るステータ12においては、ティース31と環状コア26との接触面積が、ラジアルティース部28と環状コア26との接触面積よりも大きくなる。すなわち、ラジアルティース部28が環状コア26と接する区間K1における接触面積をS1とし、追加ティース部30Uおよび追加ティース部30Lのそれぞれが環状コア26とが接する区間K2における接触面積をS2とした場合、ティース31の接触面積は、S1+2・S2となる。したがって、ティース31の接触面積は、ラジアルティース部28の接触面積2・S2よりも大きくなる。別の観点からは、ラジアルティース部28と環状コア26との境界断面を通る磁路に加えて、追加コア部30Uおよび30Lを通る磁路が形成され、ラジアルティース部28と環状コア26との境界断面に磁束が集中することが回避されるといえる。また、ラジアルティース28から環状コア26に至る磁路の磁気抵抗は減少する。これによって、ラジアルティース部28に磁束が集中することが回避され、ティース31における磁気飽和が生じ難くなる。
In the
より一般的には、本実施形態の構成および技術的思想は次のように説明される。ステータ12が備えるティース31は、第1ティース部としてラジアルティース部28を備え、第2ティース部として追加ティース部30Uおよび30Lを備える。ラジアルティース部28が環状コア26から延びる方向を第1方向として、ラジアルティース部28に隣接する追加ティース部30Uおよび30Lは、第1方向とは異なる方向に延びる。各追加ティース部の長さは、望ましくは、ラジアルティース部28が環状コア26から延びる長さよりも短くする。この構成によって、ティース31と環状コア26との接触面積は、ラジアルティース部28と環状コア26との接触面積(第1方向に直交する方向のラジアルティース部28の断面積)よりも大きくなる。これによって、第1ティース部としてのラジアルティース部28に磁束が集中することが回避され、ティース31における磁気飽和が生じ難くなる。なお、追加ティース部30Uおよび30Lは両方を備えている必要はなく、いずれか一方のみを備えていれば磁気飽和が生じ難くなるという効果が得られる。
More generally, the configuration and technical idea of this embodiment will be described as follows. The
なお、上記では、環状コア26を通ってトロイダルコイル24を貫き、ラジアルティース部28を通ってその先端縁からラジアルロータ16に向かう磁力線Hs、または、その逆向きの磁力線について説明した。このような磁力線によって表される磁束の他、ステータ12には、環状コア26を通ってトロイダルコイル24を貫き、ラジアルティース部28を通らずにラジアルロータ16から反れた方向に向かう磁力線、または、その逆向きの磁力線によって表される磁束が生じることがある。このような漏れ磁束は、ラジアルロータ16に物理的な作用をもたらさない。そのため、漏れ磁束は、回転電機を電動機として用いる場合にはトルクの減少の原因となり、発電機として用いる場合には、発電電力の減少の原因となる。
In the above description, the magnetic field lines Hs that pass through the
本実施形態に係るステータ12においては、追加ティース部30Uおよび30Lが上下方向に突出しているため、漏れ磁束が生じることがある。そこで、図4に示されるように、追加ティース部30Uおよび30Lの形状は、角を凹ませた形状としてもよい。各追加ティース部を凹ませる形状は、例えば、弧状とする。このように追加ティース部30Uおよび30Lの形状を、外形を凹ませた欠損部分を有する形状とすることで、図3に示される形状に比べて、環状コア26から上下方向へ向かう磁束、および、上下方向から環状コア26に向かう磁束が低減され、漏れ磁束が低減される。
In the
なお、ステータ12においては、必ずしも総てのトロイダルコイル24の間にこれらの追加ティース部を備えていなくてもよい。さらに、追加ティース部の形状は矩形に限られず、その他の多角形、円形、楕円形等であってもよい。
Note that the
図5には本発明の第2実施形態に係る回転電機の断面図が模式的に示されている。この 回転電機では、円柱形状のラジアルロータ16に加えて、円板形状の2つのアキシャルロータ32Aおよび32Bが用いられている。ラジアルロータ16は、第1実施形態に係る回転電機のラジアルロータ16と同様の構成を有する。図1〜図4に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 5 schematically shows a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention. In this rotating electrical machine, in addition to the cylindrical
2つのアキシャルロータ32Aおよび32Bは、ラジアルロータ16の両端を挟む位置に、ラジアルロータ16の側面に対して板面が垂直になる向きに配置されている。アキシャルロータ32Aおよび32Bのそれぞれの中心には、ラジアルロータ16と共通のシャフト14が貫き固定され、アキシャルロータ32Aおよび32Bは、シャフト14およびラジアルロータ16と共に回転する。アキシャルロータ32Aおよび32Bは、円板部材34、磁性体で形成された磁石ホルダ36、および永久磁石38を備える。磁石ホルダ36は、円板部材34のラジアルロータ16側の板面に固定され、ラジアルロータ16側に永久磁石38を保持する。
The two
図6は、ラジアルロータ16、ステータ40、および磁石ホルダ36のそれぞれの一部、ならびに、永久磁石38を示す斜視図である。また、図7は、これらの部材の分解斜視図である。ステータ40は、ラジアルロータ16の側面を環状に囲むステータコア42、および、ステータコア42に固定された複数のトロイダルコイル24を備える。磁石ホルダ36は環状に形成され、ステータ40の上下においてステータ40に対向する。上側の磁石ホルダ36には、周方向に沿ってN極およびS極が下向きに交互に現れるよう、複数の永久磁石38が固定されている。下側の磁石ホルダ36には、周方向に沿ってN極およびS極が上向きに交互に現れるよう、複数の永久磁石38が固定されている。
FIG. 6 is a perspective view showing a part of each of the
図8には、トロイダル方向にステータ40を見た断面が示されている。ステータコア42は、環状コア26、ラジアルティース部28、アキシャルティース部44Uおよび44Lを備え、磁性体で形成されている。環状コア26は環状に形成され、ラジアルロータ16の側面を囲む。ラジアルティース部28は、環状コア26からラジアルロータ16の方向に延びてトロイダルコイル24から突出する。また、アキシャルティース部44Uは、環状コア26から上側の磁石ホルダ36の方向に延びてトロイダルコイル24から突出し、アキシャルティース部44Lは、環状コア26から下側の磁石ホルダ36の方向に延びてトロイダルコイル24から突出する。
FIG. 8 shows a cross section of the
ステータコア42は、アキシャルティース部44Uと環状コア26との境界からステータ40の外側に突出する矩形状の外側追加ティース部46U、および、アキシャルティース部44Lと環状コア26との境界からステータ40の外側に突出する矩形状の外側追加ティース部46Lを備える。外側追加ティース部46Uおよび46Lのそれぞれの長さは、望ましくは、アキシャルティース部44Uおよび44Lのそれぞれが環状コア26から延びる長さよりも短くする。
The
ステータコア42は、さらに、アキシャルティース部44Uとラジアルティース部28とが形成する角に充填され、環状コア26から張り出した充填追加ティース部48Uを備える。図8に示される例では、充填追加ティース部48Uにおける、アキシャルティース部44Uとラジアルティース部28との間の縁は直線である。同様に、ステータコア42は、アキシャルティース部44Lとラジアルティース部28とが形成する角に充填され、環状コア26から張り出した充填追加ティース部48Lを備える。図8に示される例では、充填追加ティース部48Lにおける、アキシャルティース部44Lとラジアルティース部28との間の縁は直線である。充填追加ティース部48Uおよび48Lのそれぞれが、環状コア26から張り出す距離は、望ましくは、アキシャルティース部44U、44L、およびラジアルティース部28のそれぞれの長さよりも小さくする。
The
アキシャルティース部44U、44L、およびラジアルティース部28、外側追加ティース部46U、46L、充填追加ティース部48Uおよび48Lによって、ステータコア42のティース47が形成される。ティース47は、環状コア26から突出した部位全体であり、トロイダルコイル24の導線が巻かれていない部位である。
The
このような構成によれば、トロイダルコイル24に鎖交する磁束は、各ティース部に集中する。これによって、環状コア26を通ってトロイダルコイル24を貫き、ラジアルティース部28を通ってその先端縁からラジアルロータ16に向かう磁力線Hs1、または、その逆向きの磁力線で表される磁束が大きくなる。また、環状コア26を通ってトロイダルコイル24を貫き、各アキシャルティース部を通って各先端縁から各アキシャルロータに向かう磁力線Hs2、または、その逆向きの磁力線で表される磁束が大きくなる。
According to such a configuration, the magnetic flux interlinking with the
ラジアルティース部28とラジアルロータ16との間の磁束の作用、および、各アキシャルティース部と各アキシャルロータとの間の磁束の作用により、回転電機は電動機または発電機として動作する。
The rotating electrical machine operates as an electric motor or a generator by the action of the magnetic flux between the
回転電機が電動機として動作する場合、各トロイダルコイル24に流れる電流の位相の制御によって、ラジアルロータ16の側面の周りに回転磁界が発生し、ステータ40とラジアルロータ16の磁極との間に電磁力が作用する。同時に、アキシャルロータ32Aおよび32Bの磁石ホルダ36に沿って回転磁界が発生し、ステータ40とアキシャルロータ32Aおよび32Bの磁極との間に電磁力が作用する。これによって、ラジアルロータ16、アキシャルロータ32A、32Bおよびシャフト14にトルクが発生する。
When the rotating electrical machine operates as an electric motor, a rotating magnetic field is generated around the side surface of the
また、回転電機が発電機として動作する場合、シャフト14およびラジアルロータ16の回転によってステータ40の内側に生じた回転磁界に基づいて、さらに、シャフト14、アキシャルロータ32Aおよび32Bの回転によってステータ40の上下に生じた回転磁界に基づいて、各トロイダルコイル24に誘導起電力が発生し、各トロイダルコイル24から引き出された導線から交流電力が得られる。
When the rotating electrical machine operates as a generator, the rotation of the
本実施形態に係るステータ40においては、充填追加ティース部48Uおよび48Lを備える。これによって、ラジアルティース部28と環状コア26との境界断面を通る磁路に加えて、充填追加ティース部48Uを通る磁路および充填追加ティース部48Lを通る磁路が形成され、ラジアルティース部28と環状コア26との境界断面に磁束が集中することが回避される。すなわち、ラジアルティース部28から環状コア26に至る磁路の磁気抵抗が減少する。これによって、ラジアルティース部28と環状コア26との境界断面における磁気飽和が生じ難くなる。
The
また、本実施形態に係るステータ40においては、充填追加ティース部48Uおよび48Lの他、外側追加ティース部46Uおよび外側追加ティース部46Lを備える。これによって、アキシャルティース部44Uと環状コア26との境界断面を通る磁路に加えて、外側追加ティース部46Uを通る磁路および充填追加ティース部48Uを通る磁路が形成され、アキシャルティース部44Uと環状コア26との境界断面に磁束が集中することが回避される。すなわち、アキシャルティース部44Uから環状コア26に至る磁路の磁気抵抗が減少する。これによって、アキシャルティース部44Uと環状コア26との境界断面における磁気飽和が生じ難くなる。同様の原理に基づき、外側追加ティース部46Lおよび充填追加ティース部48Lの作用により、アキシャルティース部44Lと環状コア26との境界断面における磁気飽和が生じ難くなる。
In addition, the
より一般的には、本実施形態の構成および技術的思想は次のように説明される。ステータコア42が備えるティース47は、第1ティース部としてラジアルティース部28を備え、第2ティース部として充填追加ティース部48Uおよび48Lを備える。さらに、ティース47は、第3ティース部としてアキシャルティース部44Uおよび44Lを備える。ラジアルティース部28が環状コア26から延びる方向を第1方向として、ラジアルティース部28およびアキシャルティース部44Uの間にある充填追加ティース部48Uは、第1方向とは異なる方向に環状コア26から延びる。同様に、ラジアルティース部28およびアキシャルティース部44Lの間にある充填追加ティース部48Lは、第1方向とは異なる方向に環状コア26から延びる。各充填追加ティース部が環状コア26から延びる長さは、望ましくは、ラジアルティース部28が環状コア26から延びる長さ、および、各アキシャルティース部が環状コア26から延びる長さよりも短くする。この構成によって、第1ティース部と環状コア26との接触断面、および、第2ティース部と環状コア26との接触断面の他、第3ティース部に磁路が形成され、第1ティース部に磁束が集中することが回避される。これによって、ティース47における磁気飽和が生じ難くなる。
More generally, the configuration and technical idea of this embodiment will be described as follows. The
また、図8に示されるティース47およびトロイダルコイル24の個々の構成によって、ステータコア42が備える複数のトロイダルコイル24は、環状コア26のトロイダル方向に配置される。そして、隣接するトロイダルコイル24の間には、ティース47が設けられる。すなわち、隣接するトロイダルコイル24の間における、第1ティース部としてのラジアルティース部28と、第3ティース部としての各アキシャルティース部とは、環状コア26のトロイダル方向における等しい位置にある。そして、ラジアルティース部28の位置と、各アキシャルティース部との位置は、ラジアルロータ16および各アキシャルロータの位置に基づいており、環状コア26のポロイダル方向におけるこれらのティース部の位置は異なっている。図8の例では、ラジアルティース部28と各アキシャルロータとは、互いに直交するよう配置されている。
Further, due to the individual configurations of the
なお、本実施形態においては、図9(a)に示されるように、外側追加ティース部を備えず、充填追加ティース部48Uおよび48Lのみを備える構成としてもよい。また、図9(b)に示されるように、充填追加ティース部48Uおよび48Lを、トロイダルコイル24を塞ぐ形状としてもよいし、図9(c)に示されるように矩形としてもよい。さらに、図9(d)に示されるように、充填追加ティース部48Uおよび48Lを凹ませた形状としてもよい。充填追加ティース部48Uおよび48Lを凹ませる形状は、例えば、弧状とする。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9A, a configuration may be adopted in which only the additional filling teeth 48 </ b> U and 48 </ b> L are provided without the outer additional teeth. Further, as shown in FIG. 9B, the filling
図9(a)〜(d)に示された形状では、外側追加ティース部を備えていない。これによって、トロイダルコイル24からステータ40の外側への漏れ磁束が抑制される。また、図9(d)に示された形状では、図9(a)〜(c)に示された形状に比べて、トロイダルコイル24から内側斜め上方向および内側斜め下方向への漏れ磁束が減少する。図9(a)〜(d)に示されたステータ40によれば、図8に示されたステータ40に比べて、外側方向への漏れ磁束による回転電機の性能劣化が抑制される。
The shape shown in FIGS. 9A to 9D does not include the outer additional tooth portion. Thereby, the leakage magnetic flux from the
本実施形態においては、図10(a)に示されるように、充填追加ティース部を備えず、外側追加ティース部46Uおよび46Lのみを備える構成としてもよい。また、図10(b)に示されるように、外側追加ティース部46Uおよび46Lの角を凹ませた形状としてもよい。外側追加ティース部46Uおよび46Lを凹ませる形状は、例えば、弧状とする。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10A, a configuration may be adopted in which only the outer additional teeth portions 46 </ b> U and 46 </ b> L are provided without the filling additional teeth portion. Further, as shown in FIG. 10B, the corners of the outer
図10(a)および10(b)に示された形状では、充填追加ティース部を備えていないため、トロイダルコイル24から内側斜め上方向および内側斜め下方向への漏れ磁束が抑制される。また、図10(b)に示された形状では、図10(a)に示された形状に比べて、トロイダルコイル24から外側方向への漏れ磁束が減少する。図10(a)および(b)に示されたステータによれば、図8に示されたステータに比べて、内側斜め上方向および内側斜め下方向への漏れ磁束による回転電機の性能劣化が抑制される。
In the shapes shown in FIGS. 10A and 10B, since the additional filling tooth portion is not provided, leakage magnetic flux from the
なお、磁気飽和および漏れ磁束の両者の影響を抑制する形状として、図11に示されるように、外側追加ティース部46Uおよび46L、ならびに、充填追加ティース部48Uおよび48Lを備え、各追加ティース部の角を凹ませた形状を採用してもよい。
In addition, as shown in FIG. 11, as a shape that suppresses the influence of both magnetic saturation and leakage magnetic flux, outer
図12には、回転電機を電動機として動作させた場合のトルク向上率のシミュレーション結果が示されている。この表では、充填追加ティース部および外側追加ティース部のいずれも備えていないステータ(追加ティース部なし)、図9(d)のステータ(充填追加ティース部のみ)、図10(b)のステータ(外側追加ティース部のみ)、および、図11のステータ(充填追加ティース部および外側追加ティース部を備えるステータ)について、トルク向上率が示されている。トルクは、ラジアルロータのトルク、アキシャルロータのトルク、および全トルクに分類されている。ただし、追加ティース部を備えていないステータのトルク向上率を0%とし、充填追加ティース部および外側追加ティース部を備えるステータの全トルクについてのトルク向上率を100%としている。 FIG. 12 shows a simulation result of the torque improvement rate when the rotating electrical machine is operated as an electric motor. In this table, the stator (without the additional tooth portion) provided with neither the additional filling tooth portion nor the outer additional tooth portion, the stator of FIG. 9 (d) (only the additional filling tooth portion), the stator of FIG. 10 (b) ( The torque improvement rate is shown for the outer additional tooth portion only) and the stator of FIG. 11 (the stator including the filling additional tooth portion and the outer additional tooth portion). Torque is classified into radial rotor torque, axial rotor torque, and total torque. However, the torque improvement rate of the stator that does not include the additional tooth portion is set to 0%, and the torque improvement rate for the total torque of the stator that includes the additional charging tooth portion and the outer additional tooth portion is set to 100%.
ラジアルロータのトルクについては、充填追加ティース部のみの場合、充填追加ティース部および外側追加ティース部を備える場合、外側追加ティース部のみの場合の順にトルクが大きい。また、 アキシャルロータのトルクについては、充填追加ティース部および外側追加ティース部を備える場合、外側追加ティース部のみの場合、充填追加ティース部のみの場合の順にトルクが大きい。そして、全トルクについては、充填追加ティース部および外側追加ティース部を備える場合、充填追加ティース部のみの場合、外側追加ティース部のみの場合の順にトルクが大きい。 As for the torque of the radial rotor, the torque increases in the order of only the additional additional tooth portion, when the additional additional tooth portion and the outer additional tooth portion are provided, and only the outer additional tooth portion. As for the torque of the axial rotor, the torque increases in the order of the case where the additional charging tooth portion and the outer additional tooth portion are provided, the case of only the outer additional tooth portion, and the case of only the additional charging tooth portion. And about all the torques, when a filling additional teeth part and an outer side additional teeth part are provided, a torque is large in order in the case of only a filling additional tooth part, and the case of only an outer side additional teeth part.
この順位は、充填追加ティース部および外側追加ティース部による次のような作用に基づくものである。すなわち、充填追加ティース部は、ラジアルティース部と環状コアとの境界断面、および、アキシャルティース部と環状コアとの境界断面における磁気飽和を抑制する一方で、内側斜め上方向および内側斜め下方向への漏れ磁束を増加させる。また、外側追加ティース部は、アキシャルティース部と環状コアとの境界断面における磁気飽和を抑制する一方で、外側方向への漏れ磁束を増加させる。これらの作用の組み合わせによるトルクの増減によって、表に示される例のように、トルクの大小関係が定まる。 This order is based on the following actions by the filling additional tooth portion and the outer additional tooth portion. That is, the filling additional teeth portion suppresses magnetic saturation in the boundary cross section between the radial teeth portion and the annular core and the boundary cross section between the axial teeth portion and the annular core, while on the inner diagonal upward direction and the inner diagonal downward direction. Increase the leakage flux. Further, the outer additional teeth portion suppresses magnetic saturation in the boundary cross section between the axial teeth portion and the annular core, while increasing the leakage magnetic flux in the outer direction. As shown in the table, the magnitude relationship between the torques is determined by increasing or decreasing the torque due to the combination of these actions.
図13には、トルク向上率についての別のシミュレーション結果が示されている。グラフに付されている符号(a)〜(f)は、それぞれ、図13(a)〜(f)に示されたステータの形状に対応する。図13(a)および(b)に示されるステータは、充填追加ティース部を備える。図13(a)の充填追加ティース部は、その縁をアキシャルティース部とラジアルティース部を結ぶ直線としたものである。この直線は、アキシャルティース部の内側の縁の中点と、ラジアルティース部の上側の縁の中点とを結んでいる。図13(b)の追加ティース部は、矩形状に形成されたものである。この矩形は、アキシャルティース部の内側の縁の中点から内側に延びた辺と、ラジアルティース部の横方向の各縁の中点から上下に延びた辺からなる。 FIG. 13 shows another simulation result for the torque improvement rate. Reference numerals (a) to (f) attached to the graph correspond to the shapes of the stators shown in FIGS. 13 (a) to (f), respectively. The stator shown in FIGS. 13A and 13B includes a filling additional tooth portion. The filling additional teeth part of Fig.13 (a) makes the edge the straight line which connects an axial teeth part and a radial teeth part. This straight line connects the midpoint of the inner edge of the axial teeth portion and the midpoint of the upper edge of the radial teeth portion. The additional tooth part of FIG.13 (b) is formed in the rectangular shape. This rectangle consists of a side extending inward from the midpoint of the inner edge of the axial teeth portion and a side extending vertically from the midpoint of each lateral edge of the radial teeth portion.
図13(c)〜(e)に示されるステータは、外側追加ティース部を備える。図13(e)に示されるステータは、外側追加ティース部の外側の端をトロイダルコイルの外周に揃えたものである。図13(c)に示されるステータは、外側追加ティース部の外側方向への長さを、図13(e)の外側追加ティース部の長さの1/3としたものである。図13(d)に示されるステータは、外側追加ティース部の外側方向への長さを、図13(e)の外側追加ティース部の長さの2/3としたものである。 The stator shown in FIGS. 13C to 13E includes an outer additional tooth portion. The stator shown in FIG. 13 (e) has the outer end of the outer additional tooth portion aligned with the outer periphery of the toroidal coil. In the stator shown in FIG. 13C, the length of the outer additional tooth portion in the outer direction is set to 1/3 of the length of the outer additional tooth portion in FIG. In the stator shown in FIG. 13 (d), the length of the outer additional tooth portion in the outer direction is set to 2/3 of the length of the outer additional tooth portion in FIG. 13 (e).
図13(f)に示されるステータは、充填追加ティース部として図13(a)と同様の形状を有するものを採用し、外側追加ティース部として、図13(c)と同様の形状を有するものを採用したものである。図13(g)に示されるステータは、外側追加ティース部および充填追加ティース部のいずれも備えていないものである。なお、以下の説明では、図13(a)〜(g)に示されたステータを、それぞれ、ステータ(a)〜(g)と称する。 The stator shown in FIG. 13 (f) adopts the same shape as FIG. 13 (a) as the additional filling tooth portion, and has the same shape as FIG. 13 (c) as the outer additional tooth portion. Is adopted. The stator shown in FIG. 13 (g) is provided with neither the outer additional tooth portion nor the filled additional tooth portion. In the following description, the stators shown in FIGS. 13A to 13G are referred to as stators (a) to (g), respectively.
図13のグラフにおいては、ステータ(g)についてのトルク向上率を0%とし、ステータ(f)についてのトルク向上率を100%としている。グラフに示されているように、ステータ(b)に比べてステータ(a)の方がトルクが大きい。その理由は、ステータ(a)の方がステータ(b)よりも、内側斜め上方向および内側斜め下方向への漏れ磁束が小さいためであると考えられる。また、ステータ(c)に比べてステータ(b)の方がトルクが大きい。その理由は、ステータ(b)における充填追加ティース部の効果が、ステータ(c)における外側追加ティース部の効果を上回ったためであると考えられる。また、ステータ(c)、(d)、(e)の順にトルクが大きい。その理由は、ステータ(c)、(d)、(e)の順に外側方向への漏れ磁束が小さいためであると考えられる。 In the graph of FIG. 13, the torque improvement rate for the stator (g) is 0%, and the torque improvement rate for the stator (f) is 100%. As shown in the graph, the stator (a) has a larger torque than the stator (b). The reason is considered to be that the stator (a) has a smaller leakage flux in the inner oblique upper direction and the inner oblique lower direction than the stator (b). Also, the stator (b) has a larger torque than the stator (c). The reason is considered that the effect of the additional filling tooth portion in the stator (b) exceeds the effect of the outer additional tooth portion in the stator (c). Further, the torque increases in the order of the stators (c), (d), and (e). The reason is considered to be that the leakage magnetic flux in the outer direction is small in the order of the stators (c), (d), and (e).
さらに、ステータ(a)〜(d)および(f)のいずれも、ステータ(g)に比べてトルクが大きい。その理由は、外側追加ティース部または充填追加ティース部によって、磁気飽和が抑制されているためであると考えられる。また、ステータ(e)はステータ(g)に比べてトルクが小さい。その理由は、外側方向への漏れ磁束が増加するためであると考えられる。ステータ(f)は、外側追加ティース部および充填追加ティース部の両者の効果が得られる形状であり、ステータ(a)〜(f)の中で最もトルクが大きい。 Further, any of the stators (a) to (d) and (f) has a larger torque than the stator (g). The reason is considered to be that magnetic saturation is suppressed by the outer additional tooth portion or the filled additional tooth portion. The stator (e) has a smaller torque than the stator (g). The reason is considered to be that the leakage magnetic flux in the outward direction increases. The stator (f) has a shape in which the effects of both the outer additional tooth portion and the filling additional tooth portion can be obtained, and has the largest torque among the stators (a) to (f).
なお、外側追加ティース部および充填追加ティース部は、必ずしも総てを備えていなくてもよい。また、必ずしも総てのトロイダルコイル24の間にこれらの追加ティース部を備えていなくてもよい。さらに、外側追加ティース部の形状は矩形に限られず、その他の多角形、円形、楕円形等であってもよい。また、充填追加ティース部の縁は、直線に限られず任意の曲線であってもよい。
Note that the outer additional tooth portion and the filling additional tooth portion do not necessarily have to be provided. Further, it is not always necessary to provide these additional teeth portions between all the
また、上記では、2つのアキシャルロータを用いる回転電機について説明したが、回転電機はいずれか一方のアキシャルロータを用いる構成としてもよい。この場合、ステータは、一方向のみにアキシャルティース部を設けた構成とすればよい。 Moreover, although the rotary electric machine using two axial rotors was demonstrated above, a rotary electric machine is good also as a structure which uses any one axial rotor. In this case, the stator may have a configuration in which the axial teeth portion is provided only in one direction.
図14には本発明の第3実施形態に係る回転電機の断面図が模式的に示されている。この回転電機では、円柱形状のラジアルロータ16に加えて、円筒容器形状のシリンダロータ50が用いられている。ラジアルロータ16は、第1実施形態に係る回転電機のラジアルロータ16と同様の構成を有する。図1〜図4に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 14 schematically shows a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to the third embodiment of the present invention. In this rotating electrical machine, a cylindrical container-shaped
シリンダロータ50は、側壁部材52、円板部材54、磁石ホルダ56、および永久磁石58を備える。側壁部材52は円筒形状に形成されており、一方の開口が円板部材54によって塞がれている。側壁部材52および円板部材54は、非磁性体で形成されている。側壁部材52の内側の壁面には、壁面に沿った環形状を有する磁石ホルダ56が固定されている。磁石ホルダ56には、その周方向に沿ってN極およびS極が交互にシリンダロータ50の内側に向けられるよう、複数の永久磁石58が保持されている。シリンダロータ50は、ステータ60およびラジアルロータ16を覆い、磁石ホルダ56に保持された永久磁石58は、ステータ60の外周に対向する。円板部材54の中心には、ラジアルロータ16と共通のシャフト14が貫き固定され、シリンダロータ50は、シャフト14およびラジアルロータ16と共に回転する。
The
図15には、ステータ60のトロイダル方向を見た断面が示されている。本実施形態に係るステータ60は、図1〜図4に示される第1実施形態のステータ12に対し、外側に延びてトロイダルコイル24から突出する外側ラジアルティース部64Bを追加したものである。ステータコア62は、環状コア26、内側ラジアルティース部64Aおよび外側ラジアルティース部64Bを備え、磁性体で形成されている。環状コア26は、環状に形成され、ラジアルロータ16の側面を囲む。内側ラジアルティース部64Aは、環状コア26からラジアルロータ16の方向に延びてトロイダルコイル24から突出し、外側ラジアルティース部64Bは、環状コア26からシリンダロータ50の磁石ホルダ56の方向に延びてトロイダルコイル24から突出する。
FIG. 15 shows a cross section of the
ステータコア62は、内側ラジアルティース部64Aと環状コア26との境界から上下に突出する矩形状の追加ティース部66Aを備える。また、ステータコア62は、外側ラジアルティース部64Bと環状コア26との境界から上下方向に突出する矩形状の追加ティース部66Bを備える。
The
このような構成によれば、トロイダルコイル24に鎖交する磁束は、内側ラジアルティース部64Aおよび外側ラジアルティース部64Bに集中する。これによって、環状コア26を通ってトロイダルコイル24を貫き、内側ラジアルティース部64Aを通ってその先端縁からラジアルロータ16に向かう磁力線Hs3、または、その逆向きの磁力線で表される磁束が大きくなる。同様に、環状コア26を通ってトロイダルコイル24を貫き、外側ラジアルティース部64Bを通ってその先端縁からシリンダロータ50に向かう磁力線Hs4、または、その逆向きの磁力線で表される磁束が大きくなる。
According to such a configuration, the magnetic flux interlinking with the
内側ラジアルティース部64Aとラジアルロータ16との間の磁束の作用、および、外側ラジアルティース部64Bとシリンダロータ50との間の磁束の作用により、回転電機は電動機または発電機として動作する。
The rotating electrical machine operates as an electric motor or a generator by the action of the magnetic flux between the inner
回転電機が電動機として動作する場合、各トロイダルコイル24に流れる電流の位相の制御によって、ラジアルロータ16の側面の周りに回転磁界が発生し、ステータ60とラジアルロータ16の磁極との間に電磁力が作用する。同時に、シリンダロータ50の磁石ホルダ56に沿って回転磁界が発生し、ステータ60とシリンダロータ50の磁極との間に電磁力が作用する。これによって、ラジアルロータ16、シリンダロータ50およびシャフト14にトルクが発生する。
When the rotating electrical machine operates as an electric motor, a rotating magnetic field is generated around the side surface of the
また、回転電機が発電機として動作する場合、シャフト14およびラジアルロータ16
の回転によってステータ60の内側に生じた回転磁界に基づいて、さらに、シャフト14およびシリンダロータ50の回転によってステータ60の外側に生じた回転磁界に基づいて、各トロイダルコイル24に誘導起電力が発生し、各トロイダルコイル24から引き出された導線から交流電力が得られる。
When the rotating electrical machine operates as a generator, the
Induced electromotive force is generated in each
本実施形態に係るステータ60においては、追加ティース部66Aを備える。これによって、内側ラジアルティース部64Aと環状コア26との境界断面を通る磁路に加えて、追加ティース部66Aを通る磁路が形成され、内側ラジアルティース部64Aと環状コア26との境界断面に磁束が集中することが回避される。すなわち、内側ラジアルティース部64Aから環状コア26に至る磁路の磁気抵抗が減少する。これによって、内側ラジアルティース部64Aと環状コア26との境界断面における磁気飽和が生じ難くなる。同様の原理に基づき、追加ティース部66Bの作用により、外側ラジアルティース部64Bと環状コア26との境界断面における磁気飽和が生じ難くなる。
The
なお、ここでは、矩形の追加ティース部66Aおよび66Bについて説明したが、図16に示されるように、これらの追加ティース部は角を凹ませた形状としてもよい。追加ティース部66Aおよび66Bを凹ませる形状は、例えば、弧状とする。このような形状によれば、図16の上下方向の漏れ磁束が低減される。
Here, the rectangular
また、追加ティース部66Aおよび66Bは、これらの総てを備えていなくてもよい。そして、必ずしも総てのトロイダルコイル24の間にこれらの追加ティース部を備えていなくてもよい。さらに、追加ティース部の形状は矩形に限られず、その他の多角形、円形、楕円形等であってもよい。
Further, the
上記では、第1実施形態として、ラジアル面(回転軸に直交する方向においてティースの先端が対向する磁極配置面)を1面とした回転電機を取り上げた。また、第2実施形態として、ラジアル面を1面とし、アキシャル面(回転軸方向においてティースの先端が対向する磁極配置面)を2面とした回転電機を取り上げた。そして、第3実施形態として、ラジアル面を2面とした回転電機を取り上げた。 In the above description, as the first embodiment, the rotating electrical machine having the radial surface (the magnetic pole arrangement surface where the tips of the teeth face each other in the direction orthogonal to the rotation axis) as one surface is taken up. In addition, as the second embodiment, a rotating electrical machine having one radial surface and two axial surfaces (magnetic pole arrangement surfaces facing the tips of the teeth in the rotation axis direction) is taken up. As a third embodiment, a rotating electrical machine having two radial surfaces is taken up.
このような構成の他、アキシャル面を1面とした構成、アキシャル面を2面とした構成等も可能である。アキシャル面を1面とする場合、図5に示される回転電機において、ロータ16を用いず、さらに、アキシャルロータ32Aおよび32Bのうちいずれか一方を用いないものとする。そして、ステータコアにおいては、1方向にアキシャルティース部が延びるティースを設ければよい。また、アキシャル面を2面とする場合、図5に示される回転電機において、ロータ16を用いないものとする。そして、ステータコアにおいては、2方向にアキシャルティース部が延びるティースを設ければよい。
Besides such a configuration, a configuration with one axial surface, a configuration with two axial surfaces, and the like are possible. When the axial surface is one surface, in the rotating electrical machine shown in FIG. 5, the
より一般的に本発明は、2つのアキシャル面、および、2つのラジアル面のうち少なくとも1つを任意に採用した回転電機に対して用いることが可能である。ティースには、ロータの磁極配置面の方向に延びるティース部を備えるものを用いればよい。 More generally, the present invention can be used for a rotating electrical machine that arbitrarily employs at least one of two axial surfaces and two radial surfaces. What is necessary is just to use what is provided with the teeth part extended in the direction of the magnetic pole arrangement | positioning surface of a rotor as a tooth.
上述の各実施形態に係る回転電機では、角が丸められた矩形の形状のトロイダルコイルが採用されているが、トロイダルコイルは環状のその他の形状のものを採用してもよい。例えば、ティースが延びる方向に辺を有する多角形の形状のトロイダルコイルを採用してもよい。 In the rotating electrical machines according to the above-described embodiments, a toroidal coil having a rectangular shape with rounded corners is employed, but the toroidal coil may have another annular shape. For example, you may employ | adopt the toroidal coil of the polygonal shape which has a side in the direction where teeth extend.
また、上記の各実施形態に係る回転電機では、ティース部と環状コアとの境界から、環状コアのトロイダル方向に垂直な面内で突出した追加ティース部が用いられている。このような平坦な追加ティース部の他、ティースとトロイダルコイルとの間に隙間がある場合には、ティースの厚み方向に突出させた立体的な追加ティース部を採用してもよい。 Moreover, in the rotary electric machine which concerns on said each embodiment, the additional teeth part protruded in the surface perpendicular | vertical to the toroidal direction of an annular core from the boundary of a teeth part and an annular core is used. In addition to such a flat additional tooth portion, when there is a gap between the tooth and the toroidal coil, a three-dimensional additional tooth portion protruding in the thickness direction of the tooth may be employed.
本発明に係る回転電機は、ハイブリッド自動車、電気自動車等の電動車両に用いてもよい。一般に、電動車両は、繰り返して充放電が可能な二次電池、および電力制御回路が搭載される。回転電機は、例えば、駆動用の電動機および二次電池充電用の発電機として用いられる。この場合、電力制御回路は、運転操作および車両の走行状態に応じて、二次電池から回転電機に供給される駆動電力を制御し、または、回転電機から二次電池に供給される発電電力を制御して二次電池を充電する。 The rotating electrical machine according to the present invention may be used in an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle. Generally, an electric vehicle is equipped with a secondary battery that can be repeatedly charged and discharged, and a power control circuit. The rotating electrical machine is used as, for example, a driving electric motor and a secondary battery charging generator. In this case, the power control circuit controls the driving power supplied from the secondary battery to the rotating electrical machine or the generated power supplied from the rotating electrical machine to the secondary battery according to the driving operation and the running state of the vehicle. Control to charge the secondary battery.
10 筐体、12,40,60 ステータ、14 シャフト、16 ラジアルロータ、18 ロータコア、20,38,58 永久磁石、22,42,62 ステータコア、24 トロイダルコイル、26 環状コア、28 ラジアルティース部、31,47 ティース、30U,30L,66A,66B 追加ティース部、32A,32B アキシャルロータ、34,54 円板部材、36,56 磁石ホルダ、44U,44L アキシャルティース部、46U,46L 外側追加ティース部、48U,48L 充填追加ティース部、50 シリンダロータ、52 側壁部材、64A 内側ラジアルティース部、64B 外側ラジアルティース部。
10 housing, 12, 40, 60 stator, 14 shaft, 16 radial rotor, 18 rotor core, 20, 38, 58 permanent magnet, 22, 42, 62 stator core, 24 toroidal coil, 26 annular core, 28 radial teeth section, 31 , 47 Teeth, 30U, 30L, 66A, 66B Additional teeth, 32A, 32B Axial rotor, 34, 54 Disc member, 36, 56 Magnet holder, 44U, 44L Axial teeth, 46U, 46L Additional external teeth,
Claims (8)
前記環状コアにトロイダル巻きされたコイルと、
前記環状コアから延びるティースと、
を備え、
前記ティースは、前記環状コアから第1方向に延びる第1ティース部を有し、
前記ティースは、前記環状コアから第2方向に延びる第2ティース部を有し、
前記第2ティース部の前記環状コアからの長さは、前記第1ティース部の前記環状コアからの長さよりも短く、
前記環状コアと前記ティースとの接触面積は、前記第1ティース部の前記第1方向に直交する断面積よりも大きく、
前記第1方向は、前記第2方向とは異なる方向であり、
前記第2ティース部は、前記第1ティース部と隣接している、
回転電機に用いられるステータ。 An annular core;
A coil wound toroidally around the annular core;
Teeth extending from the annular core;
With
The teeth have a first teeth portion extending in a first direction from the annular core,
The teeth have a second teeth portion extending in a second direction from the annular core,
The length of the second tooth portion from the annular core is shorter than the length of the first tooth portion from the annular core,
The contact area between the annular core and the tooth is larger than a cross-sectional area perpendicular to the first direction of the first tooth portion,
The first direction is a direction different from the second direction;
The second teeth portion is adjacent to the first teeth portion,
A stator used in rotating electrical machines.
前記第2ティース部の前記環状コアからの長さは、前記第3ティース部の前記環状コアからの長さよりも短く、
前記第2ティース部は、前記第1ティース部および前記第3ティース部の間に設けられ、
前記第2ティース部は、前記第3ティース部と隣接している、
請求項1に記載の回転電機に用いられるステータ。 The teeth have a third tooth portion extending in a third direction from the annular core,
The length of the second teeth portion from the annular core is shorter than the length of the third teeth portion from the annular core,
The second teeth portion is provided between the first teeth portion and the third teeth portion,
The second teeth portion is adjacent to the third teeth portion,
The stator used for the rotary electric machine of Claim 1.
前記環状コアのポロイダル方向における前記第1ティースの位置は、前記ポロイダル方向における前記第3ティース部の位置と異なり、
前記第1方向は、前記環状コアの表面に直交する方向であり、
前記第3方向は、前記環状コアの表面に直交する方向である、
請求項2に記載のステータ。 The position of the first teeth portion in the toroidal direction of the annular core is equal to the position of the third teeth portion in the toroidal direction,
The position of the first tooth in the poloidal direction of the annular core is different from the position of the third tooth portion in the poloidal direction,
The first direction is a direction orthogonal to the surface of the annular core;
The third direction is a direction orthogonal to the surface of the annular core.
The stator according to claim 2.
請求項2から請求項4のいずれか1項に記載のステータ。 The tip of the second tooth portion is recessed toward the annular core portion,
The stator according to any one of claims 2 to 4.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のステータ。 A plurality of the teeth are provided in the toroidal direction of the annular core, and the teeth are provided between the toroidal wound coils.
The stator according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のステータと、
を備え、
前記第1方向は、前記環状コアから前記ロータに向かう方向である、
回転電機。 A rotor,
The stator according to any one of claims 1 to 6,
With
The first direction is a direction from the annular core toward the rotor.
Rotating electric machine.
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