JP2015198558A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、回転電機に係り、特にダブルロータ型の回転電機に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine, and more particularly to a double rotor type rotary electric machine.
例えば特許文献1には、固定子と、固定子内に回転自在に収納される外回転子と、外回転子内に回転自在に収納される内回転子とを備えるダブルロータ型の回転電機が記載されている。固定子には、外回転子の外周面に向かって延在する複数のステータティースが形成されている。さらに、ステータティースには、磁束発生用の三相巻線が分布巻にて巻回されている。外回転子には、永久磁石が埋め込まれている。内回転子には、外回転子に向かって延在する複数のロータティースが形成されている。さらに、ロータティースには、磁束発生用の三相巻線が分布巻にて巻回されている。 For example, Patent Document 1 discloses a double rotor type rotating electrical machine including a stator, an outer rotor that is rotatably accommodated in the stator, and an inner rotor that is rotatably accommodated in the outer rotor. Have been described. The stator is formed with a plurality of stator teeth extending toward the outer peripheral surface of the outer rotor. Further, a three-phase winding for generating magnetic flux is wound around the stator teeth by distributed winding. A permanent magnet is embedded in the outer rotor. The inner rotor is formed with a plurality of rotor teeth extending toward the outer rotor. Furthermore, a three-phase winding for generating magnetic flux is wound around the rotor teeth in a distributed manner.
特許文献1に記載の回転電機において、内回転子に巻回された三相巻線は、内回転子の端部から突出するコイルエンドを形成する。内回転子が高速で回転すると、遠心力によってコイルエンドが変形及び広がって内回転子の外周側の部品に接触し、電気短絡が生じるという問題がある。さらに、内回転子の外周には、複数のロータティース同士の間にスロットが形成されており、内回転子に巻回された三相巻線が、遠心力によってこれらのスロットから逸出するという問題もある。また、スロットが内回転子の外周に開放しているため、三相巻線から発生する磁束が外周側で不連続になり、外回転子を回転させる回転トルクに変動が生じる、つまりトルクリップルが生じるという問題もある。 In the rotating electrical machine described in Patent Document 1, the three-phase winding wound around the inner rotor forms a coil end protruding from the end of the inner rotor. When the inner rotor rotates at a high speed, the coil end deforms and expands due to centrifugal force, and contacts with the components on the outer peripheral side of the inner rotor, causing an electrical short circuit. Further, slots are formed between the plurality of rotor teeth on the outer periphery of the inner rotor, and the three-phase winding wound around the inner rotor escapes from these slots by centrifugal force. There is also a problem. In addition, since the slot is open to the outer periphery of the inner rotor, the magnetic flux generated from the three-phase winding becomes discontinuous on the outer peripheral side, resulting in fluctuations in the rotational torque that rotates the outer rotor, that is, torque ripple There is also a problem that arises.
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、回転子からの巻線の逸出を防ぎ、且つこの回転子から発生する磁束による回転トルクの変動を低減するダブルロータ型の回転電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a double rotor type that prevents the winding from escaping from the rotor and reduces fluctuations in rotational torque due to magnetic flux generated from the rotor. An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine.
上記の課題を解決するために、この発明に係る回転電機は、内回転子、内回転子の径方向外側に相対回転可能に設けられる外回転子、及び外回転子の径方向外側に設けられる固定子を含む回転電機において、内回転子及び外回転子のうちの少なくとも一方にコイルが巻回され、コイルが巻回される回転子は、磁性材料から形成される円筒状のコアと、コアに巻回されるコイルと、電気的な絶縁性を有する材料から形成され、コアとコイルとの間に介在するように設けられるインシュレータとを備え、コアは、内周側及び外周側のうちの一方に、コアの径方向に放射状に突出し且つコアの周方向に沿って互いに間隔をあけて並んで配置される複数の歯部を有し、歯部同士の間の間隙が、歯部の突出端側で、コアとは別の磁性体によって塞がれ、コイルは、コアの歯部に巻回され、インシュレータは、コアの円筒軸方向の端部からコイル以上の突出量で突出する壁部を、コイルをコアの径方向の外側から囲むように有する。 In order to solve the above-described problems, a rotating electrical machine according to the present invention is provided on an inner rotor, an outer rotor provided to be relatively rotatable radially outside the inner rotor, and a radially outer side of the outer rotor. In a rotating electrical machine including a stator, a coil is wound around at least one of an inner rotor and an outer rotor, and a rotor around which the coil is wound includes a cylindrical core formed of a magnetic material, and a core And an insulator formed of a material having electrical insulation and provided to be interposed between the core and the coil, and the core includes an inner peripheral side and an outer peripheral side. On the other hand, it has a plurality of teeth that protrude radially in the radial direction of the core and are arranged side by side along the circumferential direction of the core, and the gap between the teeth is a protrusion of the teeth On the end side, it is blocked by a magnetic material different from the core, Yl is wound around the tooth portion of the core, the insulator has a wall portion projecting in protrusion amount above the coil from the end of the cylindrical axis direction of the core has to surround the coil from outside in the radial direction of the core.
歯部は、コアの径方向内側に向かって突出してよい。
磁性体は、歯部同士の間の間隙をそれぞれ個々に塞ぐ複数の部材からなるものであってよい。
又は、磁性体は、歯部同士の間の間隙の全てを塞ぐ単一の筒状部材からなるものであってよい。
内回転子にコイルが巻回され、磁性体は、歯部同士の間の間隙をそれぞれ個々に塞ぎ且つ内回転子の回転軸に設けられた突起であってよい。
インシュレータの壁部は、ステータよりもコアの円筒軸方向に突出しないように設けられてよい。
The tooth portion may protrude toward the radially inner side of the core.
The magnetic body may be composed of a plurality of members that individually close the gaps between the tooth portions.
Or a magnetic body may consist of a single cylindrical member which plugs up all the gaps between tooth parts.
The coil may be wound around the inner rotor, and the magnetic body may be a protrusion that individually closes the gap between the tooth portions and is provided on the rotation shaft of the inner rotor.
The wall portion of the insulator may be provided so as not to protrude in the cylindrical axis direction of the core from the stator.
この発明に係る回転電機によれば、回転子からの巻線の逸出を防ぎ、且つ回転子から発生する磁束による回転トルクの変動を低減することが可能になる。 According to the rotating electrical machine according to the present invention, it is possible to prevent the winding from escaping from the rotor and to reduce fluctuations in the rotational torque due to the magnetic flux generated from the rotor.
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
まず、この発明の実施の形態1に係る回転電機100の構成を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
First, the configuration of the rotary
図1を参照すると、ダブルロータ型のモータである回転電機100は、内側回転軸2、円筒状のインナーロータ101、円筒状のアウターロータ20及び円筒状のステータ30を内部に含む筐体1を有している。内側回転軸2は、金属等の磁性材料から形成されている。ここで、インナーロータ101は内回転子を構成し、アウターロータ20は外回転子を構成し、ステータ30は固定子を構成している。
Referring to FIG. 1, a rotating
インナーロータ101は、内側回転軸2の外周面2a上に一体に回転するように設けられている。
インナーロータ101は、内側回転軸2の外周面2aを囲み且つ一体に回転するように設けられた円筒状のインナーコア11と、インナーコア11の内部で周方向に沿って環状に埋め込まれたロータコイル12とを有している。インナーコア11は、金属等の磁性材料から形成した複数の層を円筒軸方向に積層した積層体である。
The
The
アウターロータ20は、インナーロータ101の径方向外側の周囲を間隔をあけて囲むようにして設けられている。アウターロータ20は、インナーロータ101に対して相対的に回転することができる。
アウターロータ20は、インナーロータ101の外周を囲み且つ内側回転軸2に同軸上に設けられた円筒状のアウターコア21と、アウターコア21の内周面近傍でインナーロータ101に対向するように周方向に沿って環状に埋め込まれた複数の第一永久磁石22と、アウターコア21の外周面近傍に周方向に沿って環状に埋め込まれた複数の第二永久磁石23とを有している。アウターコア21は、金属等の磁性材料から形成されている。
The
The
アウターコア21は、内側回転軸2及びインナーロータ101の外周を包む略有底円筒状のロータブラケット24及び25によって、両端部で挟持されて支持されている。ロータブラケット24及び25はそれぞれ、内側回転軸2の外周面2aによって回転自在に支持されている。ロータブラケット24及び25は、アウターコア21と共に内側回転軸2上を相対的に回転することができる。
また、ロータブラケット25の有底部には、内側回転軸2の外周を囲繞するようにして突出する円筒状の外側回転軸3が、一体成形されている。外側回転軸3は、アウターロータ20と一体に回転する回転軸を構成している。
The
A cylindrical outer
ステータ30は、アウターロータ20の径方向外側の周囲を間隔をあけて囲むようにして設けられている。
ステータ30は、アウターロータ20のアウターコア21の外周を囲み且つ筐体1に固定された円筒状のステータコア31と、ステータコア31の内部でアウターコア21に対向するように周方向に沿って環状に埋め込まれたステータコイル32とを有している。ステータコア31は、金属等の磁性材料から形成されている。
The
The
また、内側回転軸2における外側回転軸3と反対側の端部2bには、スリップリング4が一体に回転するように取り付けられている。スリップリング4は、ブラシを介して外部の電気機器と電気的に接続されて、交流電流の需給を行うことができる。スリップリング4は、内側回転軸2の内部を通る導体5を介して、インナーロータ101のロータコイル12に電気的に接続されている。
A
さらに、図2〜図5を参照して、インナーロータ101の詳細な構成を説明する。
図2及び図3をあわせて参照すると、インナーロータ101は、磁性材料からなる円筒状のインナーコア11と、電気的な絶縁性を有する材料から形成され且つインナーコア11に取り付けられる第一及び第二インシュレータ13及び14と、インシュレータ13及び14が取り付けられたインナーコア11に巻回され且つ三相巻線からなるロータコイル12とを有している。インシュレータ13及び14を形成する材料として、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂を用いることができる。
Furthermore, the detailed configuration of the
Referring to FIGS. 2 and 3 together, the
インナーコア11は、円筒状の外周壁部11aと、外周壁部11aの内周面から径方向に沿って外周壁部11aの軸心に向かって突出して形成された複数のティース11bとを有している。ティース11bは、外周壁部11aと一体成形され、外周壁部11aの軸方向に沿って延在している。ティース11bにおける外周壁部11aの軸方向に垂直な断面は、軸心側で広がるT字状形状を有している。つまり、各ティース11bは、外周壁部11aから突出し且つ外周壁部11aの軸方向に沿って延在する板状のウェブ部11baと、ウェブ部11baの先端で周方向に広がるように延在するフランジ部11bbとによって構成されている。複数のティース11bは、外周壁部11aの内周に沿って互いに間隔をあけて等間隔に並ぶように環状に配置されている。各ティース11bのフランジ部11bbは全体で、内側回転軸2の外周面2aに整合する円筒状の内周面11cを形成する。ここで、ティース11bは、インナーコア11の歯部を構成している。
The
ティース11bのフランジ部11bb同士の間には、外周壁部11aの軸方向に沿って延在するスリット11dが形成されている。ティース11b同士の間におけるフランジ部11bbの外周側には、コイル収容空間11bcが形成されている。コイル収容空間11bcにおける外周壁部11aの軸方向に垂直な断面は、略台形状である。
さらに、外周壁部11a及び複数のティース11bによって、インナーコア11の軸方向の両端部11e及び11fが形成されている。
Between the flange portions 11bb of the
Further, both
第一及び第二インシュレータ13及び14は、同一の形状を有している。
第一インシュレータ13は、インナーコア11の端部11eと略同形状をした円環板状の端部プレート13aと、端部プレート13aの外周縁から端部プレート13aと垂直な方向に突出する円筒状のコイル外壁部13bと、端部プレート13aからコイル外壁部13bと反対方向に突出する複数の筒部13cとが一体成形されて形成されている。
The first and
The
複数の筒部13cは、インナーコア11の複数のコイル収容空間11bcのそれぞれに位置が合うように配置され、インナーコア11の軸方向長さの半分の長さを有している。各筒部13cは、各コイル収容空間11bcに整合する形状を有しており、各コイル収容空間11bc内に挿入されると密接に嵌合する。各筒部13cは、端部プレート13aを貫通する開口部13aaで開口する。さらに、各筒部13cには、筒部13cがコイル収容空間11bcに挿入されたときにスリット11dに整合し且つ連通するスリット13caが、軸方向に沿って形成されている。また、端部プレート13aには、筒部13cがコイル収容空間11bcに挿入されたときにスリット11dの端部に整合し且つ連通する複数のスリット13abが形成されており、各スリット13abは、各開口部13aa及び各スリット13caにつながっている。
The plurality of
さらに、第二インシュレータ14も、第一インシュレータ13と同様にして、端部プレート14a、コイル外壁部14b及び複数の筒部14cによって構成されている。
また、内側回転軸2の外周面2a上には、軸方向に沿って延在する複数の帯状突起2cが一体成形されている。複数の帯状突起2cは、インナーコア11のスリット11dに整合し且つ対応する位置に形成されている。ここで、帯状突起2cは、磁性体を構成している。
Further, the
A plurality of band-
よって、インナーコア11は、以下に説明するようにして組み立てられて内側回転軸2に取り付けられる。
図2及び図4に示すように、第二インシュレータ14の端部プレート14aがインナーコア11の端部11fに当接するまで、第二インシュレータ14の各筒部14cをインナーコア11の各コイル収容空間11bc内に挿入する。さらに、第一インシュレータ13の端部プレート13aがインナーコア11の端部11eに当接するまで、第一インシュレータ13の各筒部13cをインナーコア11の各コイル収容空間11bc内に挿入する。このとき、図4に示すように、筒部13cの先端及び筒部14cが互いに当接し、第一インシュレータ13及び第二インシュレータ14が、インナーコア11の各コイル収容空間11bcの壁面全体、並びに端部11e及び11fにわたって延在する。さらに、スリット13ca及び14caは、インナーコア11のスリット11dと合致する位置にある。
Therefore, the
As shown in FIGS. 2 and 4, each
次いで、図2〜図5に示すように、インナーコア11の全てのティース11bにわたって、三相巻線が集中巻、分布巻等で巻回され、ロータコイル12を形成する。
巻線は、スリット11dを通って各ティース11bのウェブ部11baの周りに、第一インシュレータ13及び第二インシュレータ14の上から巻き付けられる。このとき、第一インシュレータ13及び第二インシュレータ14が、巻線とインナーコア11との間に介在する。そして、巻線は、コイル収容空間11bcに位置すると共に、端部プレート13a及び14aから突出する。図4に示すように、端部プレート13a及び14aから突出する巻線が形成するロータコイル12のコイルエンド12aに対して、第一インシュレータ13及び第二インシュレータ14のコイル外壁部13b及び14bは、インナーコア11の軸方向で端部プレート13a及び14aから同等以上に突出し、円筒状のコイルエンド12aをインナーコア11の径方向の外側から囲んでいる。つまり、コイル外壁部13b及び14bは、コイルエンド12aに対して同等以上の高さを有して外側から囲んでいる。
さらに、図1を参照すると、コイル外壁部13b及び14bはそれぞれ、軸方向端部13ba及び14baの内側回転軸2に垂直な方向の位置が、ステータ30の軸方向端部の内側回転軸2に垂直な方向の位置よりも突出しないように形成されている。なお、本実施の形態では、ステータ30の軸方向端部は、ステータコイル32のコイルエンド32aの軸方向端部32aaである。この構成は、回転電機100の内側回転軸2方向の大型化を防ぐためのものである。
Next, as shown in FIGS. 2 to 5, the three-phase winding is wound with concentrated winding, distributed winding, or the like over all the
The winding is wound from above the
Further, referring to FIG. 1, the positions of the coil
さらに、図2、図3及び図5に示すように、上述のようにして組み立てられてロータコイル12が巻回されたインナーコア11の内周面11cの内側に、内側回転軸2が挿入される。挿入時、内側回転軸2の各帯状突起2cが、インナーコア11の各スリット11dにはめ込まれる。これにより、各帯状突起2cが各スリット11dを埋め、各コイル収容空間11bcの周囲は、インナーコア11及び帯状突起2cによる磁性を有する部材によって切れ目なく囲繞される。
この結果、インナーコア11への内側回転軸2の取り付けが完了する。
Further, as shown in FIGS. 2, 3 and 5, the inner
As a result, the attachment of the inner
次に、この発明の実施の形態1に係る回転電機100の動作を説明する。
図1、図4及び図5をあわせて参照すると、スリップリング4を介してインナーロータ101のロータコイル12に三相交流電流が供給された場合、ロータコイル12から回転磁界が発生する。この回転磁界は、インナーコア11の内部に、各コイル収容空間11bcを囲むループ状の磁束を形成する。インナーコア11の各スリット11dが磁性材料からなる帯状突起2cによって埋められているため、ループ状の磁束は、偏りのない一様な磁束強度を有し、これにより、インナーコア11の内部では、偏りの少ない一様に分布した磁束が形成される。
Next, the operation of the rotary
Referring to FIGS. 1, 4, and 5 together, when a three-phase alternating current is supplied to the
そして、インナーコア11の磁束は、アウターロータ20の第一永久磁石22に作用して回転トルクを与え、アウターロータ20をインナーロータ101に対して相対的に回転させる。
なお、インナーコア11におけるアウターロータ20側の部位が、周方向に円滑に連続する外周壁部11aによって形成されているため、アウターロータ20には、トルクリップルのない円滑に連続した回転トルクが与えられる。
The magnetic flux of the
In addition, since the
また、インナーロータ101に三相交流電流が供給されずに内側回転軸2に外力が加えられて回転された場合、アウターロータ20の第一永久磁石22が形成する磁束内を、インナーロータ101のロータコイル12が移動することによって、ロータコイル12に三相交流電流である誘導電流が発生する。発生した誘導電流は、スリップリング4を介して外部に取り出すことができる。
Further, when the
インナーロータ101の回転時、ロータコイル12には、径方向外側への遠心力が働く。この遠心力によって、インナーコア11から突出するコイルエンド12aが径方向外側に向かって変形したとしても、コイルエンド12aを径方向外側から囲むインシュレータ13及び14のコイル外壁部13b及び14bがコイルエンド12aの変形及び広がりを阻止する。さらに、コイル外壁部13b及び14bは、コイルエンド12a以上の高さを有しているため、コイルエンド12aの変形及び広がりを確実に阻止する。
When the
また、ステータ30のステータコイル32に三相交流電流が供給された場合、ステータコイル32から発生する回転磁界がアウターロータ20の第二永久磁石23に作用して、アウターロータ20と共に外側回転軸3を回転させる。
一方、ステータ30に三相交流電流が供給されずに外側回転軸3に外力が加えられて回転された場合、アウターロータ20の第二永久磁石23及び第一永久磁石22が形成する磁束が回転することによって、ステータコイル32及びロータコイル12に三相交流電流である誘導電流が発生する。発生した誘導電流は、ステータコイル32及びロータコイル12からそれぞれ外部に取り出される。
Further, when a three-phase alternating current is supplied to the
On the other hand, when an external force is applied to the outer
このように、この発明の実施の形態1に係る回転電機100のインナーロータ101は、磁性材料から形成される円筒状のインナーコア11と、インナーコア11に巻回されるロータコイル12と、電気的な絶縁性を有する材料から形成され且つインナーコア11及びロータコイル12の間に介在するように設けられるインシュレータ13,14とを備える。インナーコア11は、その内周側に、インナーコア11の径方向に放射状に突出し且つ周方向に沿って互いに間隔をあけて並んで配置される複数のティース11bを有する。ティース11b同士の間の間隙は、ティース11bの突出端側で、内側回転軸2の帯状突起2cによって塞がれる。インシュレータ13及び14は、インナーコア11の端部11e及び11fそれぞれから、ティース11bに巻回されたロータコイル12のコイルエンド12a以上の突出量で突出するコイル外壁部13b及び14を、コイルエンド12aをインナーコア11の径方向の外側から囲むように有する。
As described above, the
このとき、インシュレータ13及び14のコイル外壁部13b及び14bは、インナーロータ101の回転時に遠心力を受けるコイルエンド12aが径方向外側に広がるのを防ぐことができる。そして、コイル外壁部13b及び14bは、コイルエンド12a以上に突出しているため、コイルエンド12aの広がりを効果的に防ぐことができる。また、ティース11b間の間隙を帯状突起2cが塞ぐことによって、ティース11b間のコイル収容空間11bcが磁性を有する部材によって囲繞されるため、ロータコイル12から発生する回転磁界は、磁性を有する部材内にコイル収容空間11bcを囲むループ状の強力な磁束を形成することができる。これにより、アウターロータ20へ作用する回転トルクが増大する。さらに、ティース11bの先端側で磁性を有する部材の間欠がないため、ティース11bの先端側での磁束の変化による回転トルクの変動(トルクリップル)の発生を抑えることができる。
At this time, the coil
また、回転電機100のインナーロータ101において、ティース11bは、インナーコア11の径方向内側に向かって突出する。これによって、インナーロータ101の回転時、ロータコイル12は、ティース11b間の間隙の開放側と反対側への遠心力を受けるため、この間隙からのロータコイル12の逸出を確実に防ぐことができる。
また、回転電機100において、内側回転軸2の複数の帯状突起2cが、インナーコア11のティース11b間の間隙をそれぞれ個々に塞ぐ。これによって、内側回転軸2にインナーコア11を取り付けるだけで、ティース11b間の間隙を磁性材料で塞ぐことができる。
また、回転電機100のインナーロータ101において、インシュレータ13及び14のコイル外壁部13b及び14bは、ステータ30よりもインナーコア11の円筒軸方向に突出しないように設けられる。これにより、回転電機100の内側回転軸2の軸方向における長さの増加を抑えることができる。
Further, in the
Further, in the rotary
Further, in the
また、実施の形態1の回転電機100におけるインナーロータ101では、インナーコア11のティース11b同士の間のスリット11dを、内側回転軸2の帯状突起2cで埋めていたが、これに限定されるものでなく、内側回転軸2と別の部材で埋めてもよい。図6に示すように、各スリット11dを個別に、ティース11bのフランジ部11bbと同じ径方向に沿った断面を有し且つ磁性材料からなるストリップ状の磁性部材15で埋めてもよい。例えば、磁性部材15として、電磁鋼板を用いることができる。或いは、液体状の磁性材料をスリット11dに流し込み、固化させてもよい。
Further, in the
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る回転電機は、実施の形態1に係る回転電機100のインナーロータ101においてインナーコア11のティース11b同士の間に磁性を有する部材を埋めるようにしていたものを、インナーコア11の内周側に磁性材料から形成された円筒状のリングを設けるようにしたものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
In the rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention, the
In the following embodiments, the same reference numerals as those in the previous drawings are the same or similar components, and thus detailed description thereof is omitted.
図7を参照すると、実施の形態2に係る回転電機のインナーロータ201は、インナーコア211と、実施の形態1のインナーロータ101と同様のインシュレータ13及び14と、ロータコイル12とを備えている。
インナーコア211は、円筒状の外周壁部211aと、外周壁部211aの内周面から径方向に沿って外周壁部211aの軸心に向かって突出して形成された複数の歯部211bとを有している。歯部211bは、外周壁部211aと一体成形され、外周壁部211aの軸方向に沿って延在する板状の形状を有している。複数の歯部211bは、外周壁部211aの内周に沿って互いに間隔をあけて等間隔に並ぶように環状に配置されている。
Referring to FIG. 7, the
The
インシュレータ13及び14は、それぞれの筒部13c及び14cを、インナーコア211の歯部211b同士の間に形成される台形柱状のコイル収容凹部211bcに挿入するようにして、インナーコア211に取り付けられる。筒部13c及び14cは、コイル収容凹部211bcに整合する外形を有している。
The
インシュレータ13及び14が取り付けられたインナーコア211に対して、全ての歯部211bの周りに三相巻線が巻回されてロータコイル12が形成され、この形成後に、複数の歯部211bの内側に円筒状の磁性リング215が挿入される。磁性リング215は、磁性材料から形成されている。挿入された磁性リング215は、全ての歯部211bの径方向内側の端面211baに対して全体的に接触し、歯部211b同士の間のコイル収容凹部211bcを歯部211bの先端側で塞ぐ。これにより、各コイル収容凹部211bcの周囲は、インナーコア211及び磁性リング215による磁性を有する部材によって切れ目なく囲繞される。そして、ロータコイル12から発生する磁束は、各コイル収容凹部211bcを囲むループ状の磁束を磁性を有する部材内に形成する。
また、この発明の実施の形態2に係る回転電機のその他の構成及び動作は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
With respect to the
Moreover, since the other structure and operation | movement of the rotary electric machine which concern on
そして、この発明の実施の形態2に係る回転電機によれば、実施の形態1の回転電機100と同様の効果が得られる。
また、この発明の実施の形態2に係る回転電機のインナーロータ201では、単一の磁性リング215が、インナーコア211の歯部211b同士の間の間隙であるコイル収容凹部211bcの開放端の全てを塞ぐ。これよって、磁性を有する部材で歯部211b間の間隙を塞ぐ構造が簡易になり、この構造の組み立ても容易になる。
And according to the rotary electric machine which concerns on
Further, in the
実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係る回転電機は、実施の形態1に係る回転電機100のインナーロータ101においてインナーコア11のティース11bを径方向内側に向けて突出するように設けていたものを、径方向外側に向けて突出するように設けたものである。
In the rotating electrical machine according to
図8を参照すると、実施の形態3に係る回転電機のインナーロータ301は、インナーコア311と、インシュレータ313及び314と、ロータコイル12とを備えている。
インナーコア211は、円筒状の内周壁部311aと、内周壁部311aの外周面から径方向外側に向かって突出するように一体成形された複数のティース311bとを有している。各ティース311bは、T字状の断面を有しており、内周壁部311aの軸方向に沿って突出するように延在する板状のウェブ部311baと、ウェブ部311baの先端で周方向に広がるように延在するフランジ部311bbとによって構成されている。複数のティース311bは、内周壁部311aの外周に沿って互いに間隔をあけて等間隔に並ぶように環状に配置されている。フランジ部11bbは全体で、インナーコア311の外周面311gを形成している。
Referring to FIG. 8, the
The
ティース311bのフランジ部311bb同士の間には、スリット311dが形成されている。ティース311b同士の間におけるフランジ部311bbの内周側には、台形柱状のコイル収容空間311bcが形成されている。
A
インシュレータ313及び314は、同一の形状を有している。
インシュレータ313及び314はそれぞれ、コイル収容空間311bcに整合する外形の筒部313c及び314c、端部プレート(図示せず)並びにコイル外壁部(図示せず)を有し、実施の形態1のインシュレータ13及び14とほぼ同様の構成を有している。しかしながら、第一インシュレータ313の筒部313c及び第二インシュレータ314の筒部314cには、軸方向に沿って延在するスリット313ca及び314caが、径方向内側でなく径方向外側に形成されている。スリット313ca及び314caは、インシュレータ313及び314をインナーコア311に取り付けたとき、インナーコア311のスリット311dと位置が合致するように配置されている。
The
Each of the
インシュレータ313及び314が、それぞれの筒部313c及び314cをコイル収容空間311bcに挿入するようにしてインナーコア311に取り付けられた後、インナーコア311の全てのティース311bの周りに三相巻線が巻回されてロータコイル12が形成され、さらに、ティース311bのフランジ部311bb同士の間の各スリット311d内に、ストリップ状の磁性部材315が個々に埋め込まれる。磁性部材315は、磁性材料から形成され、例えば、電磁鋼板とすることができる。或いは、磁性部材315は、液体状の磁性材料をスリット311dに流し込み、固化させてもよい。磁性部材315は、インナーロータ301の回転時、ロータコイル12がスリット311dから逸出することを阻止する。
After the
また、磁性部材315は、ティース311bのフランジ部311bbと同じ径方向に沿った断面を有し、フランジ部311bbと共に円筒状の外周面311gを形成する。これにより、各コイル収容空間311bcの周囲は、インナーコア311及び磁性部材315による磁性を有する部材によって切れ目なく囲繞される。そして、ロータコイル12から発生する磁束は、各コイル収容空間311bcを囲むループ状の磁束を磁性を有する部材内に形成する。
また、この発明の実施の形態3に係る回転電機のその他の構成及び動作は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
The
Moreover, since the other structure and operation | movement of the rotary electric machine which concern on
そして、この発明の実施の形態3に係る回転電機によれば、実施の形態1の回転電機100と同様の効果が得られる。
また、実施の形態3の回転電機のインナーロータ301において、実施の形態2のように、各ティース311bを板状の歯部とし、磁性部材315の代わりに全ての歯部の外周を囲むように磁性リングを設けるようにしてもよい。
And according to the rotary electric machine which concerns on
Further, in the
また、実施の形態1〜3の回転電機のインナーロータでは、コイルエンド12aの径方向外側にコイルの広がりを防ぐためのコイル外壁部をインシュレータに一体成形して設けていたが、コイルエンド12aの径方向内側にも壁部を設けてもよい。例えば図9に示すように、コイルエンド12aの径方向内側に、インシュレータ13及び14とそれぞれ一体成形された円筒状のコイル内壁部13d及び14dを、コイルエンド12aと同等以上の高さで設けてもよい。これにより、遠心力等によってコイルエンド12aが変形しても、コイルエンド12aが径方向外側だけでなく径方向内側へも広がることが防がれる。
In the inner rotor of the rotating electrical machine of the first to third embodiments, the coil outer wall portion for preventing the spread of the coil is formed integrally with the insulator on the radially outer side of the
また、実施の形態1〜3の回転電機のインナーロータでは、インシュレータ13,313の各筒部13c,313c及びインシュレータ14,314の各筒部14c,314cはそれぞれ、同一の長さを有していたが、これに限定されるものでなく、互いに異なっていてもよい。インナーコア11,211,311に取り付けられたときに、互いに対向する全ての筒部13c,313cと筒部14c,314cとが当接するように、互いに対向する筒部の長さの合計が、インナーコア11,211,311の軸方向長さと合致すればよい。
また、実施の形態1〜3の回転電機では、インナーロータ101〜301にロータコイル12が設けられていたが、アウターロータ20にロータコイルが設けられる場合でも、実施の形態1〜3で説明したインシュレータの構成、磁性部材の構成、磁性リングの構成を適用することができる。
In the inner rotor of the rotating electrical machine according to the first to third embodiments, the
Further, in the rotating electrical machines of the first to third embodiments, the rotor coils 12 are provided in the
2 内側回転軸、2c 帯状突起(磁性体)、3 外側回転軸、101,201,301 インナーロータ(内回転子)、11,211,311 インナーコア、11e,11f 端部(コアの端部)、11b,311b ティース(歯部)、211b 歯部、12 ロータコイル、12a コイルエンド、13,14,313,314 インシュレータ、13b,14b コイル外壁部、15,315 磁性部材(磁性体)、215 磁性リング(磁性体)、20 アウターロータ(外回転子)、30 ステータ(固定子)、32 ステータコイル、32aa 端部(固定子の端部)、100 回転電機。 2 Inner rotating shaft, 2c Band-shaped protrusion (magnetic material), 3 Outer rotating shaft, 101, 201, 301 Inner rotor (inner rotor), 11, 211, 311 Inner core, 11e, 11f End (end of core) 11b, 311b Teeth (tooth portion), 211b Tooth portion, 12 Rotor coil, 12a Coil end, 13, 14, 313, 314 Insulator, 13b, 14b Coil outer wall portion, 15, 315 Magnetic member (magnetic body), 215 Magnetic Ring (magnetic material), 20 outer rotor (outer rotor), 30 stator (stator), 32 stator coil, 32aa end (end of stator), 100 rotating electric machine.
Claims (6)
前記内回転子及び前記外回転子のうちの少なくとも一方にコイルが巻回され、
前記コイルが巻回される回転子は、
磁性材料から形成される円筒状のコアと、
前記コアに巻回される前記コイルと、
電気的な絶縁性を有する材料から形成され、前記コアと前記コイルとの間に介在するように設けられるインシュレータと
を備え、
前記コアは、内周側及び外周側のうちの一方に、前記コアの径方向に放射状に突出し且つ前記コアの周方向に沿って互いに間隔をあけて並んで配置される複数の歯部を有し、
前記歯部同士の間の間隙が、前記歯部の突出端側で、前記コアとは別の磁性体によって塞がれ、
前記コイルは、前記コアの前記歯部に巻回され、
前記インシュレータは、前記コアの円筒軸方向の端部から前記コイル以上の突出量で突出する壁部を、前記コイルを前記コアの径方向の外側から囲むように有する、回転電機。 In a rotating electrical machine including an inner rotor, an outer rotor provided so as to be relatively rotatable on a radially outer side of the inner rotor, and a stator provided on a radially outer side of the outer rotor,
A coil is wound around at least one of the inner rotor and the outer rotor,
The rotor around which the coil is wound is
A cylindrical core formed from a magnetic material;
The coil wound around the core;
An insulator formed of a material having electrical insulation, and provided to be interposed between the core and the coil;
The core has, on one of an inner peripheral side and an outer peripheral side, a plurality of teeth that protrude radially in the radial direction of the core and are arranged side by side along the circumferential direction of the core. And
The gap between the tooth portions is blocked by a magnetic material different from the core on the protruding end side of the tooth portions,
The coil is wound around the teeth of the core;
The insulator has a rotating electrical machine having a wall portion projecting from the end portion of the core in the cylindrical axis direction with a projecting amount larger than the coil so as to surround the coil from the outside in the radial direction of the core.
前記磁性体は、前記歯部同士の間の間隙をそれぞれ個々に塞ぎ且つ前記内回転子の回転軸に設けられた突起である請求項2に記載の回転電機。 The coil is wound around the inner rotor,
The rotating electrical machine according to claim 2, wherein the magnetic body is a protrusion that individually closes a gap between the tooth portions and is provided on a rotation shaft of the inner rotor.
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