JP2018029422A - Dynamo-electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機に関し、特に、ステータユニットの構成に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly to a configuration of a stator unit.
電動モータなどの回転電機は、互いにギャップをあけて配置されたロータとステータを有する。ロータの永久磁石とステータのステータコアとが回転軸に直交する径方向に対向するタイプのものがラジアルギャップ型回転電機であり、回転軸に沿った方向に対向するタイプのものがアキシャルギャップ型回転電機である。 A rotating electrical machine such as an electric motor has a rotor and a stator arranged with a gap therebetween. The type in which the permanent magnet of the rotor and the stator core of the stator face each other in the radial direction perpendicular to the rotation axis is a radial gap type rotating electric machine, and the type that faces the direction along the rotation axis is an axial gap type rotating electric machine. It is.
ここで、ラジアルギャップ型とアキシャルギャップ型との複合タイプの回転電機も研究開発されている(特許文献1)。特許文献1に開示の回転電機は、ロータを径方向外側から取り囲むように配された複数の第1ステータコアと、ロータの一方の主面に軸方向に対向するように円環状に配された複数の第2ステータコアを備える。各ステータコアには、コイルが巻回されている。そして、ロータには、第1ステータコアに対向する箇所に複数の第1永久磁石を配置し、第2ステータコアに対向する箇所に複数の第2永久磁石を配置している。 Here, a composite type rotating electrical machine of a radial gap type and an axial gap type has also been researched and developed (Patent Document 1). The rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of first stator cores arranged so as to surround the rotor from the outside in the radial direction, and a plurality of annularly arranged so as to face one main surface of the rotor in the axial direction. The second stator core is provided. A coil is wound around each stator core. In the rotor, a plurality of first permanent magnets are disposed at locations facing the first stator core, and a plurality of second permanent magnets are disposed at locations facing the second stator core.
特許文献1で開示されている回転電機では、ラジアルギャップ型とアキシャルギャップ型との複合タイプとすることで、高トルクを得ようとしている。 In the rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1, high torque is being obtained by using a composite type of a radial gap type and an axial gap type.
しかしながら、モータなどでは、大型化を避けながら更なる高トルク化が求められているが、特許文献1に開示の技術を含む従来技術では、この要望を実現することが難しいと考えられる。即ち、特許文献1に開示の技術では、回転軸を囲む外周部分に複数の第1ステータコアが配置され、当該外周部分でコイルが巻回されている。このため、特許文献1に開示の構成で、更なる高トルク化を図ろうとしてコイルの巻回数を増加させようとした場合には、複数の第1ステータコアを径方向外側へと位置変更しなければならない。よって、特許文献1に開示の技術では、更なる高トルク化を図ろうとすれば、大型化が避けられない。 However, in motors and the like, a further increase in torque is required while avoiding an increase in size, but it is considered that it is difficult to realize this demand with conventional techniques including the technique disclosed in Patent Document 1. That is, in the technique disclosed in Patent Document 1, a plurality of first stator cores are disposed on the outer peripheral portion surrounding the rotation shaft, and the coil is wound around the outer peripheral portion. For this reason, with the configuration disclosed in Patent Document 1, when trying to increase the number of coil turns in order to further increase the torque, the positions of the plurality of first stator cores must be changed radially outward. I must. Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1, an increase in size is inevitable if an attempt is made to further increase the torque.
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、大型化を避けながら更なる高トルク化を図ることができる回転電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine capable of further increasing torque while avoiding an increase in size.
本発明の一態様に係る回転電機は、ステータとロータとを備える。 A rotating electrical machine according to an aspect of the present invention includes a stator and a rotor.
前記ステータは、複数の第1ステータコアと、複数の第1コイルと、複数の第2ステータコアと、複数の第2コイルと、を有する。 The stator includes a plurality of first stator cores, a plurality of first coils, a plurality of second stator cores, and a plurality of second coils.
前記複数の第1ステータコアは、互いに間隔をあけた状態で周方向に配置されている。 The plurality of first stator cores are arranged in the circumferential direction at intervals.
前記複数の第1コイルは、前記複数の第1ステータコアの各々に巻回されてなる。 The plurality of first coils are wound around each of the plurality of first stator cores.
前記複数の第2ステータコアは、前記複数の第1ステータコアよりも径方向内側に、互いに間隔をあけた状態で周方向に配置されている。 The plurality of second stator cores are arranged in the circumferential direction in a state of being spaced apart from each other radially inward of the plurality of first stator cores.
前記複数の第2コイルは、前記複数の第2ステータコアの各々に巻回されてなる。 The plurality of second coils are wound around each of the plurality of second stator cores.
そして、前記複数の第1ステータコアの各々は、これを周方向から側面視するとき、軸方向に沿った第1胴部と、当該第1胴部の一方から軸方向に延伸し、径方向に曲折されてなる第1腕部と、を有し、当該第1腕部の端面である前記第1端面が径方向内側を向いている。 When each of the plurality of first stator cores is viewed from the circumferential side, the first body core extends in the axial direction from the first body portion along the axial direction and one of the first body portions, and extends in the radial direction. A first arm portion that is bent, and the first end surface that is an end surface of the first arm portion faces radially inward.
また、前記複数の第1コイルの各々は、前記複数の第1ステータコアの各々における前記第1胴部に巻回されてなる。 Each of the plurality of first coils is wound around the first body portion of each of the plurality of first stator cores.
また、前記複数の第2ステータコアの各々は、これを周方向から側面視するとき、軸方向に沿った第2胴部と、当該第2胴部の一方から軸方向に延伸してなる第2腕部と、を有し、前記第2腕部の端面である第2端面が軸方向外側を向いている。 Each of the plurality of second stator cores includes a second body portion extending in the axial direction and a second body portion extending in the axial direction from one of the second body portions when viewed from the circumferential side. And a second end face that is an end face of the second arm part faces outward in the axial direction.
また、前記複数の第2コイルの各々は、前記複数の第2ステータコアの各々における前記第2胴部に巻回されてなる。 Each of the plurality of second coils is wound around the second body portion of each of the plurality of second stator cores.
前記ロータは、回転軸と、複数の第1永久磁石と、複数の第2永久磁石と、を有する。 The rotor has a rotating shaft, a plurality of first permanent magnets, and a plurality of second permanent magnets.
前記複数の第1永久磁石は、前記回転軸と一体に回転し、前記複数の第1ステータコアの第1端面に対して、径方向に間隙をあけた状態で対向配置されてなる。 The plurality of first permanent magnets rotate integrally with the rotation shaft, and are arranged to face the first end surfaces of the plurality of first stator cores with a gap in the radial direction.
前記複数の第2永久磁石は、前記回転軸と一体に回転し、前記複数の第2ステータコアの第2端面に対して、軸方向に間隙をあけた状態で対向配置されてなる。 The plurality of second permanent magnets rotate integrally with the rotation shaft, and are arranged to face the second end surfaces of the plurality of second stator cores with a gap in the axial direction.
本態様に係る回転電機では、複数の第1ステータコアの各第1端面と複数の第1永久磁石の各々とが径方向(ラジアル方向)に対向し、複数の第2ステータコアの各第2端面と複数の第2永久磁石の各々とが軸方向(アキシャル方向)に対向する。即ち、本態様に係る回転電機は、ラジアルギャップ型とアキシャルギャップ型との複合タイプの回転電機であって、高トルク化を図ることが可能である。 In the rotating electrical machine according to this aspect, the first end faces of the plurality of first stator cores and the plurality of first permanent magnets face each other in the radial direction (radial direction), and the second end faces of the plurality of second stator cores Each of the plurality of second permanent magnets is opposed to the axial direction (axial direction). That is, the rotating electrical machine according to this aspect is a combined rotary electrical machine of a radial gap type and an axial gap type, and can achieve high torque.
また、本態様に係る回転電機では、複数の第1ステータコアの各々について、第1コイルが巻回される第1胴部と、径方向に曲折されてなる第1腕部と、を有してなる形態としているので、第1胴部を第1永久磁石と対向する第1端面よりも径方向外側に配置されることになる。よって、第1コイルの巻回数を増やす場合にもロータなど他の構成部位の大型化を招くことがない。 Moreover, in the rotary electric machine which concerns on this aspect, it has the 1st trunk | drum by which a 1st coil is wound about each of several 1st stator cores, and the 1st arm part bent by radial direction. Since it becomes the form which becomes, a 1st trunk | drum is arrange | positioned in a radial direction outer side rather than the 1st end surface facing a 1st permanent magnet. Therefore, even when the number of turns of the first coil is increased, the size of other components such as the rotor is not increased.
従って、本態様に係る回転電機では、大型化を避けながら高トルク化を図ることができる。 Therefore, in the rotating electrical machine according to this aspect, it is possible to increase the torque while avoiding an increase in size.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記複数の第1ステータコアの各々は、アモルファス軟磁性材料からなる薄板材が複数積層されてなる積層体である。 In the rotating electric machine according to another aspect of the present invention, in the above configuration, each of the plurality of first stator cores is a laminated body in which a plurality of thin plate materials made of an amorphous soft magnetic material are laminated.
本態様に係る回転電機では、複数の第1ステータコアとして、アモルファス軟磁性材料からなる薄板材の積層体を用いることとしているので、方向性電磁鋼板やケイ素鋼板を用いたステータコアに対して、鉄損(渦損)を大幅に小さくすることができる。よって、高トルク化を図ることが可能である。 In the rotating electrical machine according to this aspect, since a laminated body of thin plate materials made of amorphous soft magnetic material is used as the plurality of first stator cores, the iron loss relative to the stator cores using directional electromagnetic steel plates and silicon steel plates. (Vortex loss) can be greatly reduced. Therefore, it is possible to increase the torque.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記アモルファス軟磁性材料からなる前記薄板材の板厚は、0.05mm以下である。 In the rotating electric machine according to another aspect of the present invention, in the above configuration, the thickness of the thin plate material made of the amorphous soft magnetic material is 0.05 mm or less.
本態様に係る回転電機では、第1ステータコアを構成する薄板材の板厚を、0.05mm以下と極薄にすることにより、0.2mmが下限であったケイ素鋼板を用いる従来技術に比べて、渦損の低減を図ることができる。よって、本態様では、さらに、大型化を避けながら高トルク化を図るのに優位である。 In the rotating electrical machine according to this aspect, the thickness of the thin plate material constituting the first stator core is made extremely thin as 0.05 mm or less, compared with the conventional technique using a silicon steel plate whose lower limit is 0.2 mm. The eddy loss can be reduced. Therefore, in this aspect, it is further advantageous to increase the torque while avoiding an increase in size.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記複数の第1ステータコアの各々は、前記積層体の積層方向が前記第1胴部で径方向であるとともに、前記第1端面における積層界面が軸方向及び径方向の双方向に直交する向きに延伸する。 In the rotating electrical machine according to another aspect of the present invention, in each of the plurality of first stator cores, the stacking direction of the stacked body is a radial direction in the first body portion, and the stacking at the first end surface is performed. The interface extends in a direction perpendicular to both the axial direction and the radial direction.
本態様に係る回転電機では、複数の第1ステータコアの各積層形態を上記のようにすることで、第1ステータコアとロータとの間での磁束の流れを円滑なものとすることができる。よって、本態様では、高トルク化を図るのに優位である。 In the rotating electrical machine according to this aspect, the flow of magnetic flux between the first stator core and the rotor can be made smooth by making each of the stacked forms of the plurality of first stator cores as described above. Therefore, this aspect is advantageous for achieving high torque.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記複数の第1ステータコアの各々は、前記第1胴部の他方から軸方向に延伸し、径方向に曲折されてなる第3腕部を、更に有し、当該第3腕部の端面である前記第3端面が径方向内側を向いており、前記ロータは、前記複数の第1ステータコアの第3端面に対して、径方向に間隙をあけた状態で対向配置されてなる複数の第3永久磁石を、更に有する。 In the rotating electric machine according to another aspect of the present invention, in the above-described configuration, each of the plurality of first stator cores extends in the axial direction from the other of the first body portions and is bent in the radial direction. And the third end surface, which is the end surface of the third arm portion, faces radially inward, and the rotor has a gap in the radial direction with respect to the third end surfaces of the plurality of first stator cores. It further has a plurality of third permanent magnets that are arranged to face each other with a gap between them.
本態様に係る回転電機では、ステータにおけるステータコアの端面とロータにおける永久磁石との対向面積を更に増やすことができ、高トルク化を図るのに優位である。また、複数の第1ステータコアの各々における第3腕部の第3端面を用い、第3端面も径方向内側を向いているので、回転電機の大型化を避けることができる。よって、本態様では、大型化を避けながら高トルク化を図るのに優位である。 In the rotating electrical machine according to this aspect, the facing area between the end face of the stator core in the stator and the permanent magnet in the rotor can be further increased, which is advantageous for achieving high torque. In addition, since the third end surface of the third arm portion in each of the plurality of first stator cores is used and the third end surface is also directed radially inward, an increase in the size of the rotating electrical machine can be avoided. Therefore, this aspect is advantageous for increasing torque while avoiding an increase in size.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記ロータは、前記回転軸と一体に回転する第1ロータ及び第2ロータを有し、前記複数の第1永久磁石が前記第1ロータの外周面に並んだ状態で設けられており、前記複数の第3永久磁石が前記第2ロータの外周面に並んだ状態で設けられている。そして、本態様に係る回転電機は、前記複数の第1ステータコアの各々において、前記第1端面が、前記回転軸を中心とし、前記第1ロータの外周面に沿う曲面で構成され、前記第3端面が、前記回転軸を中心とし、前記第2ロータの外周面に沿う曲面で構成されている。 In the rotating electrical machine according to another aspect of the present invention, in the above configuration, the rotor includes a first rotor and a second rotor that rotate integrally with the rotation shaft, and the plurality of first permanent magnets are the first rotor. The plurality of third permanent magnets are provided in a state aligned with the outer peripheral surface of the second rotor. In the rotating electrical machine according to this aspect, in each of the plurality of first stator cores, the first end surface is configured by a curved surface that is centered on the rotation axis and that extends along an outer peripheral surface of the first rotor. An end surface is formed of a curved surface that is centered on the rotation axis and that follows the outer peripheral surface of the second rotor.
本態様に係る回転電機では、複数の第1ステータコアの各々における第1端面及び第3端面を、上記のような形態での曲面で構成することとしているので、ロータの第1永久磁石及び第3永久磁石と第1ステータコアの第1端面及び第3端面との間隙を小さく、且つ間隙を周方向に均一化することが可能である。 In the rotating electrical machine according to this aspect, the first end surface and the third end surface of each of the plurality of first stator cores are configured by the curved surfaces in the above-described form, so the first permanent magnet and the third of the rotor It is possible to reduce the gap between the permanent magnet and the first end face and the third end face of the first stator core and to make the gap uniform in the circumferential direction.
よって、本態様では、高トルク化を図るのに更に優位である。 Therefore, in this aspect, it is further advantageous to increase the torque.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記複数の第2ステータコアの各々は、アモルファス軟磁性材料からなる薄板材が複数積層されてなる積層体である。 In the rotating electric machine according to another aspect of the present invention, in the above configuration, each of the plurality of second stator cores is a laminated body in which a plurality of thin plate materials made of an amorphous soft magnetic material are laminated.
本態様に係る回転電機では、複数の第2ステータコアの各々についても、アモルファス軟磁性材料からなる薄板材が複数積層されてなる積層体としているので、回転電機の大型化を避けながら高トルク化を図るのに更に優位である。 In the rotating electrical machine according to this aspect, each of the plurality of second stator cores is also a laminated body formed by laminating a plurality of thin plate materials made of amorphous soft magnetic material, so that the torque can be increased while avoiding an increase in the size of the rotating electrical machine. It is more advantageous to plan.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記ステータは、前記複数の第1ステータコアよりも径方向内側であって、前記第2ステータコアに対して軸方向外側に、互いに間隔をあけた状態で周方向に配置された複数の第3ステータコアと、前記複数の第3ステータコアの各々に巻回されてなる複数の第3コイルと、を更に有し、前記複数の第3ステータコアの各々は、一方の端面である第5端面が前記第2端面と軸方向(ラジアル方向)に間隙をあけて対向しており、前記ロータは、前記複数の第3ステータコアの前記第5端面に対して、軸方向(ラジアル方向)に間隙をあけた状態で対向配置されてなる複数の第5永久磁石を、更に有する。 In the rotating electric machine according to another aspect of the present invention, in the configuration described above, the stator is radially inward of the plurality of first stator cores and spaced axially outward from the second stator core. Each of the plurality of third stator cores, and a plurality of third stator cores wound around each of the plurality of third stator cores, and each of the plurality of third stator cores. Has a fifth end surface that is one end surface facing the second end surface with a gap in the axial direction (radial direction), and the rotor is opposed to the fifth end surface of the plurality of third stator cores. And a plurality of fifth permanent magnets arranged to face each other with a gap in the axial direction (radial direction).
本態様に係る回転電機では、ステータが複数の第3ステータコアを備え、ロータが複数の第3ステータコアの第5端面に対向する複数の第5永久磁石を備えるので、更に高トルク化を図ることができる。 In the rotating electrical machine according to this aspect, the stator includes a plurality of third stator cores, and the rotor includes a plurality of fifth permanent magnets opposed to the fifth end surfaces of the plurality of third stator cores. it can.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記複数の第2ステータコアの各々は、前記第2胴部の他方から軸方向に延伸してなる第4腕部を、有し、当該第4腕部の端面である第4端面が前記軸方向外側を向いており、前記ロータは、前記複数の第2ステータコアの前記第4端面に対して、間隙をあけた状態で対向配置されてなる複数の第4永久磁石を、更に有する。 The rotating electrical machine according to another aspect of the present invention has the above-described configuration, wherein each of the plurality of second stator cores includes a fourth arm portion extending in the axial direction from the other of the second body portions, A fourth end surface, which is an end surface of the fourth arm portion, faces outward in the axial direction, and the rotor is disposed to face the fourth end surfaces of the plurality of second stator cores with a gap therebetween. And a plurality of fourth permanent magnets.
本態様に係る回転電機では、複数の第2ステータコアの第4端面に対して、ロータにおける複数の第4永久磁石が軸方向(アキシャル方向)に対向する構成となっているので、更に高トルク化を図ることができる。 In the rotating electrical machine according to this aspect, since the plurality of fourth permanent magnets in the rotor face the fourth end surfaces of the plurality of second stator cores in the axial direction (axial direction), the torque can be further increased. Can be achieved.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記ステータは、前記複数の第1ステータコアよりも径方向内側であって、前記第2ステータコアに対して軸方向外側に、互いに間隔をあけた状態で周方向に配置された複数の第4ステータコアと、前記複数の第4ステータコアの各々に巻回されてなる複数の第4コイルと、を更に有する。また、本態様に係る回転電機では、前記複数の第4ステータコアの各々は、一方の端面である第6端面が前記第4端面と軸方向(アキシャル方向)に間隙をあけて対向しており、前記ロータは、前記複数の第3ステータコアの前記第6端面に対して、軸方向(アキシャル方向)に間隙をあけた状態で対向配置されてなる複数の第6永久磁石を、更に有する。 In the rotating electric machine according to another aspect of the present invention, in the configuration described above, the stator is radially inward of the plurality of first stator cores and spaced axially outward from the second stator core. And a plurality of fourth stator cores arranged in the circumferential direction in a state where they are in a state of being wound, and a plurality of fourth coils wound around each of the plurality of fourth stator cores. In the rotating electrical machine according to this aspect, each of the plurality of fourth stator cores has a sixth end surface that is one end surface thereof facing the fourth end surface with a gap in the axial direction (axial direction), The rotor further includes a plurality of sixth permanent magnets arranged to face the sixth end surfaces of the plurality of third stator cores with a gap in an axial direction (axial direction).
本態様に係る回転電機では、複数の第4ステータコアの第6端面に対して、ロータにおける複数の第6永久磁石が軸方向(アキシャル方向)に対向する構成となっているので、更に高トルク化を図ることができる。 In the rotating electrical machine according to this aspect, since the plurality of sixth permanent magnets in the rotor face the sixth end surfaces of the plurality of fourth stator cores in the axial direction (axial direction), the torque can be further increased. Can be achieved.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記ステータは、前記回転軸を中心としたリング形状をなすバックヨークを、更に有し、前記複数の第1ステータコアの各々は、前記第1胴部の他方から軸方向に延伸し、前記バックヨークに接続された第1接続部を、更に有する。また、本態様に係る回転電機では、前記複数の第2ステータコアの各々は、アモルファス軟磁性材料からなる薄板材が複数積層されてなる積層体であって、これを周方向から側面視するとき、軸方向に沿った第2胴部と、当該第2胴部の一方から軸方向に延伸してなる第2腕部と、前記第2胴部の他方から軸方向に延伸し、前記バックヨークに接続された第2接続部と、を有する。 In the rotating electric machine according to another aspect of the present invention, in the above configuration, the stator further includes a back yoke having a ring shape with the rotation axis as a center, and each of the plurality of first stator cores includes the first stator core. A first connecting portion extending in the axial direction from the other of the one body portion and connected to the back yoke is further provided. Further, in the rotating electrical machine according to this aspect, each of the plurality of second stator cores is a laminated body in which a plurality of thin plate materials made of an amorphous soft magnetic material are laminated, and when viewed from the side in the circumferential direction, A second body portion extending in the axial direction, a second arm portion extending in the axial direction from one of the second body portions, and extending in the axial direction from the other of the second body portions, to the back yoke A second connection portion connected.
本態様に係る回転電機では、複数の第1ステータコアの第1接続部、及び複数の第2ステータコアの第2接続部、をバックヨークに接続してなる構成を採用することとしても、上記同様に、渦損を大幅に小さくすることができる。よって、大型化を避けながら高トルク化を図ることができる。 In the rotating electrical machine according to this aspect, the configuration in which the first connection portions of the plurality of first stator cores and the second connection portions of the plurality of second stator cores are connected to the back yoke may be adopted as described above. The vortex loss can be greatly reduced. Therefore, high torque can be achieved while avoiding an increase in size.
本発明の別態様に係る回転電機は、上記構成において、前記複数の第1コイルの各々は、平角線のエッジワイズ巻きで構成されてなるコイルである。このように平角線をエッジワイズ巻きして構成されたコイルを採用することにより、高いコイル占積率を実現することができ、大型化を避けながら、高トルク化を図るのに好適である。 In the rotating electric machine according to another aspect of the present invention, in the above configuration, each of the plurality of first coils is a coil configured by edgewise winding of a rectangular wire. By adopting a coil configured by winding edgewise of a rectangular wire in this way, a high coil space factor can be realized, which is suitable for increasing torque while avoiding an increase in size.
上記の各態様に係る回転電機は、大型化を避けながら高トルク化を図ることができる。 The rotating electrical machine according to each aspect described above can achieve high torque while avoiding an increase in size.
以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The form described below is one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following form except for the essential configuration.
[第1実施形態]
1.構成
本発明の第1実施形態に係るモータ1の構成について、図1を用い説明する。図1は、モータ1の構成を示す模式展開図である。
[First Embodiment]
1. Configuration The configuration of the motor 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic development view showing the configuration of the motor 1.
図1に示すように、モータ1は、ステータユニット2と、ロータユニット3と、モータケース4,5と、を備える。
As shown in FIG. 1, the motor 1 includes a
ステータユニット2は、リング状をしており、外周面から上方に向けて突出する冷却液供給口2aと、外周面から下方に向けて突出する冷却液排出口2bと、が設けられている。また、ステータユニット2には、スロット単位で独立した12個のコアコイルセット20が周方向に配列されている。また、本実施形態に係るステータユニット2には、これ以外にも複数のコアコイルセットを有する。ステータユニット2の詳しい構成については、後述する。
The
ロータユニット3は、2つのロータ30,31と、回転軸32と、を有する。ロータユニット3では、X方向において、第1ロータ30と第2ロータ31とがステータユニット2を挟むように配置されている。
The
また、ロータユニット3では、第1ロータ30及び第2ロータ31の係合孔31aに対して回転軸32が係合されている。これにより、ロータユニット3では、第1ロータ30及び第2ロータ31が、回転軸32と一体として、回転軸32の軸心回りに回転する。
In the
モータケース4,5のそれぞれは、リング状をした周壁4c、5cと、円板状をした端壁4d,5dと、が一体形成されてなり、全体として円形浅皿状をしている。モータケース4,5における端壁4d,5dの中央部分には、挿通孔4a,5aが開けられている。この挿通孔4a,5aは、ロータユニット3における回転軸32を外部に挿通させるための孔である。モータケース4,5は、例えば、アルミニウム合金などの金属材料から形成されている。
Each of the motor cases 4 and 5 is integrally formed with ring-shaped
また、モータケース4,5の内面側には、外縁部分に複数の凹部溝5bが設けられている。なお、モータケース4の凹部溝については、図示を省略している。モータケース4,5の凹部溝5bは、ステータユニット2におけるコアコイルセット20の各一部の嵌入を受け入れるための溝である。即ち、モータケース4,5の組み付けにより、ステータユニット2における複数のコアコイルセット20の正確な位置決めと確実な固定がなされる。
Further, on the inner surface side of the motor cases 4, 5, a plurality of recessed
なお、ステータユニット2における外周面(冷却液供給口2aと冷却液排出口2bとが突出された外周面)は、モータケース4とモータケース5との端辺同士の間で挟まれた状態で外部に露出する。
Note that the outer peripheral surface of the stator unit 2 (the outer peripheral surface from which the
2.ステータユニット2の構成
次に、モータ1におけるステータユニット2の構成について、図2及び図3を用い説明する。図2は、ステータユニット2の構成を示す模式斜視図であり、図3は、ステータユニット2における複数のコアコイルセット20及び複数のコアコイルセット21の配置形態を示す模式断面図である。
2. Configuration of
図2に示すように、ステータユニット2は、12個のコアコイルセット20と、12個のコアコイルセット21と、外周リング22と、内周リング23と、一対の内径側固定プレート24と、一対の外径側固定プレート26,27と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、12個のコアコイルセット20は、周方向に互いに間隔をあけた状態で配置されている。12個のコアコイルセット20の各々は、周方向からの側面視でU字状又はC字状をしたステータコア200とこれに巻回されてなるコイル203とを有する。
As shown in FIG. 3, the twelve core coil sets 20 are arranged in a state of being spaced apart from each other in the circumferential direction. Each of the twelve core coil sets 20 includes a
図2に戻って、12個のコアコイルセット21は、一対の内径側固定プレート24に開けられた窓部24aからステータコアの端面が露出している。なお、図2では、内径側固定プレート24に開けられた窓部24aから12個のコアコイルセット21のステータコアの端面が露出している形態を図示しているが、背面側における内径側固定プレートにも同様の窓部が開けられており、12個のコアコイルセット21のステータコアのもう一方の端面が露出するように構成されている。
Returning to FIG. 2, the end surfaces of the stator cores of the 12 core coil sets 21 are exposed from the
図3に示すように、12個のコアコイルセットは、周方向に並んだ状態で配置されており、X方向(軸方向)に直線状(I字状)に延伸するステータコア210とこれに巻回されてなるコイル213とを有する。
As shown in FIG. 3, the twelve core coil sets are arranged in a state of being arranged in the circumferential direction, and a
図2に戻って、外周リング22には、Z方向上向きに突出する冷却液供給口2aと、Z方向下向きに突出する冷却液排出口2bと、が設けられている。冷却液供給口2a及び冷却液排出口2bは、ともに筒状をしており、内孔(図示を省略。)が外周リング22の内外を挿通している。
Returning to FIG. 2, the outer
一対の内径側固定プレート24と、一対の外径側固定プレート26,27と、は、外周辺と内周辺とが液密状態で係合している。
In the pair of inner diameter
図3に示すように、ステータユニット2において、12個のコアコイルセット20と12個のコアコイルセット21とは、X方向に延伸する中心軸回りに、同心円状に配置されている。
As shown in FIG. 3, in the
3.ステータユニット2の形成方法
ステータユニット2の形成方法について、図4から図6を用い説明する。図4及び図5は、ステータユニット2の形成過程の一部の工程を抜き出して示す模式図である。図6は、形成されたステータユニット2の構成を示す模式断面図である。
3. Method for Forming Stator Unit 2 A method for forming the
図4に示すように、先ず、内径側固定プレート25に対し、12個のコアコイルセット21を取り付ける。12個のコアコイルセット21の各々は、ステータコア210がコイル213よりもX方向両側に延出されており、各先端部分が窓部に液密状態に係合するように内径側固定プレート25に取り付けられる。なお、接着剤の塗布などにより、窓部の縁とステータコア210の先端部分との液密状態を補強することとしてもよい。
As shown in FIG. 4, first, 12 core coil sets 21 are attached to the inner diameter
次に、円環状に配置された12個のコアコイルセット21に対し、その内周側に内周リング23を挿入し、その外周側に中間リング28を挿入する。なお、12個のコアコイルセット21の各コイル213に対し、内周リング23及び中間リング28の各々は、径方向に間隙をあけた状態で配される。
Next, with respect to the twelve core coil sets 21 arranged in an annular shape, the inner
次に、12個のコアコイルセット21に対し、内径側固定プレート25とはX方向の反対側より、内径側固定プレート24を取り付ける。内径側固定プレート24の取り付けに際しても、各コアコイルセット21のステータコア210の端面210aが、内径側固定プレート24に開けられた窓部24aから露出するようにする。なお、内径側固定プレート24においても、コアコイルセット21のステータコアの先端部分に対し液密状態で係合する。
Next, the inner diameter
また、内径側固定プレート24及び内径側固定プレート25と、内周リング23及び中間リング28の端面と、の各間は、例えば、接着剤を用い液密状態に接合されている。内周リング23及び中間リング28は、例えば、アルミニウム合金からなる。
Further, the inner diameter
なお、内径側固定プレート24,25は、例えば、セラミックス材料からなる。そして、内径側固定プレート24,25の各々は、リング状の円環部24bと、当該円環部24bから径方向外向きに突出した複数の歯部24c,25cとが一体形成されてなるものである。内径側固定プレート24,25における歯部24c,25cの数は、12本である。これは、各歯部24c,25cが周方向に隣接するコアコイルセット20間に挿入されるためである。円環部24b,25bの外周辺及び歯部24c,25cの側辺は、コアコイルセット20におけるステータコアに対して液密状態で係合する。ただし、接着剤を用い液密状態を補強することとしてもよい。
The inner diameter
図4の二点鎖線で囲んだ部分に示すように、内径側固定プレート24,25の各歯部24c,25cの先端部分には、片胴付状に板厚が一部薄い部分(片胴付部24d,25d)が設けられている。
As shown in a portion surrounded by a two-dot chain line in FIG. 4, at the tip portion of each
次に、図5に示すように、コアコイルセット21などが組み付けられた一対の内径側固定プレート24,25の外周部に対して、12個のコアコイルセット20を配置する。コアコイルセット20の配置は、上述のように、内径側固定プレート24,25における歯部24c,25cの各間である。
Next, as shown in FIG. 5, twelve core coil sets 20 are arranged on the outer peripheral portions of the pair of inner diameter
そして、一対の内径側固定プレート24,25の外周部に配置されたコアコイルセット20に対し、外径側固定プレート26,27と、外周リング22(図5では図示を省略。)と、を取り付ける。
And with respect to the core coil set 20 arrange | positioned in the outer peripheral part of a pair of inner diameter
外径側固定プレート26,27も、例えば、セラミックス材料からなり、外径側固定プレート26,27の各々は、リング状の円環部26b,27bと、当該円環部26b,27bから径方向内向きに突出した複数の歯部26c,27cと、が一体形成されてなるものである。外径側固定プレート26,27における歯部26c,27cの数についても、12本である。上記同様に、外径側固定プレート26,27においても、各歯部25c,27cが周方向に隣接するコアコイルセット20間に挿入され、円環部26b,27bの内周辺及び歯部26c,27cの側辺は、コアコイルセット20におけるステータコアに対して液密状態で係合する。ここでも、接着剤を用いて液密状態を補強することもできる。
The outer diameter
図5の二点鎖線で囲んだ部分に示すように、外径側固定プレート26,27の各歯部26c,27cの先端部分には、片胴付状に板厚が一部薄い部分(片胴付部26d,27d)が設けられている。
As shown in a portion surrounded by a two-dot chain line in FIG. 5, a part (thin piece) with a partly thin plate thickness is formed at the tip of each
図6に示すように、ステータユニット2では、内径側固定プレート24,25の各片胴付部24d,25dと、外径側固定プレート26,27の各片胴付部26d,27dとは、相欠き状態で係合し、互いに液密状態で係合されることになる。接着剤を用いて液密状態を補強することができる点は上記同様である。
As shown in FIG. 6, in the
なお、外径側固定プレート26,27と外周リング22の端面とは、例えば、接着剤を用い接合されている。外周リング22についても、例えば、アルミニウム合金からなる。
In addition, the outer diameter
また、図6に示すように、コアコイルセット20におけるコイル203と、中間リング28及び外周リング22と、の各間には、間隙2c,2dが開けられており、冷却液の流通路となる。図示を省略しているが、間隙2c,2d,2eは互いに連通しており、冷却液供給口2aから供給された冷却液は、コアコイルセット20,21の各コイル203,213などを冷却できるようになっている。
Further, as shown in FIG. 6,
このようにコアコイルセット20,21の冷却を実行することにより、銅損、鉄損、及び機械損などによる熱からコイル203,213などを保護することができる。
By thus cooling the core coil sets 20 and 21, the
なお、内径側固定プレート24,25と外径側固定プレート26,27との接合には、接着剤を併用した接合や溶着(熱、超音波による溶着)による接合などを採用することもでき、また、内径側固定プレート24,25及び外径側固定プレート26,27と外周リング22及び内周リング23及び中間リング28との接合に、接着剤を用いた接合の他に、溶着(熱、超音波による溶着)を用いた接合法などを採用することもできる。
In addition, for the joining of the inner diameter
4.コアコイルセット20,21の構成
(1)コアコイルセット20の構成
コアコイルセット20の構成について、図7(a)を用い説明する。
4). Configuration of Core Coil Sets 20 and 21 (1) Configuration of
図7(a)に示すように、コアコイルセット20は、ステータコア200と、支持部材201と、ボビン202と、コイル203と、から構成されている。本実施形態に係るステータコア200は、Y方向からの側面視において、U字状又はC字状をしている。ステータコア200の両側の端面200a,200bは、それぞれZ方向に中心を有するY−Z面での曲面加工が施されている。これは、第1ロータ30及び第2ロータ31の外周面に沿うようにしたものであって、ステータコア200の端面200a,200bと第1ロータ30及び第2ロータ31の各永久磁石との間隔を狭くするためである。
As illustrated in FIG. 7A, the core coil set 20 includes a
支持部材201は、電気的絶縁性を有する材料(例えば、セラミックス材料)から構成されており、ステータコア200におけるX方向の中央部分(胴部200c)の上下主面に接合されている。ステータコア200への支持部材201の接合は、例えば、接着剤を用いなされている。
The
ボビン202は、ステータコア200の胴部に対して、四方の主面を被覆するように形成されている。ボビン202は、電気的絶縁性材料(例えば、電気絶縁性の樹脂材料)から構成されており、X方向において、支持部材201の端面と略面一の状態で設けられている。
The
なお、ボビン202の形成材料としては、放熱性及び機械的強度などを考慮して、ガラス繊維やフィラーを分散させた材料を使用することもできる。
As a material for forming the
コイル203は、ボビン202の周囲を巻回されている。本実施形態においては、平角線のエッジワイズ巻きで構成されてなるコイル203を採用している。ただし、円断面や長円断面のコイル線を用いたコイルを採用することも適宜可能である。
The
本実施形態において、ステータコア200は、アモルファス軟磁性材料からなる複数の薄板材が積層された積層体である。各薄板材の板厚は、0.05mm以下(例えば、0.025mm)である。薄板材の積層方向は、胴部200cでZ方向となっている。換言すると、薄板材同士の界面は、X方向及びZ方向の双方に直交する向きに延伸している。
In the present embodiment, the
そして、ステータコア200において、胴部200cの両側の腕部は、Z方向下向き(径方向内向き)に曲折され、端面200a,200bは、Z方向下側(径方向内側)を向くように形成されている。
In the
(2)コアコイルセット21の構成
コアコイルセット21の構成について、図7(b)を用い説明する。
(2) Configuration of
図7(b)に示すように、コアコイルセット21は、ステータコア210と、支持部材211と、ボビン212と、コイル213と、から構成されている。本実施形態に係るステータコア210は、X方向からの正面視において、逆台形状をしている。
As shown in FIG. 7B, the core coil set 21 includes a
ステータコア210は、X方向に延伸するとともに、その両端部分が、支持部材211、ボビン212、及びコイル213よりも突出した状態となっている。ステータコア210における端面は、Y−Z面に沿う仮想平面に平行な平面となっている。
The
支持部材211は、電気的絶縁性を有する材料(例えば、セラミックス材料)から構成されており、ステータコア210の上下主面に接合されている。ステータコア210に対する支持部材211の接合についても、例えば、接着剤を用いなされている。
The
ボビン212は、ステータコア210に対して、四方の主面を被覆するように形成されている。ボビン212は、電気的絶縁性材料(例えば、電気絶縁性の樹脂材料)から構成されており、X方向において、支持部材211の端面と略面一の状態で設けられている。
The
上記のコアコイルセット20と同様に、ボビン212の形成材料としては、放熱性及び機械的強度などを考慮して、ガラス繊維やフィラーを分散させた材料を使用することもできる。
Similar to the core coil set 20 described above, as a material for forming the
コイル213は、ボビン212の周囲を巻回されている。本実施形態においては、平角線のエッジワイズ巻きで構成されてなるコイル213を採用している。ただし、円断面や長円断面のコイル線を用いたコイルを採用することも適宜可能である。
The
ステータコア210についても、アモルファス軟磁性材料からなる複数の薄板材が積層された積層体である。各薄板材の板厚は、0.05mm以下(例えば、0.025mm)である。薄板材の積層方向は、胴部(X方向の中央部分)でZ方向(径方向)となっている。
The
4.コアコイルセット20,21の形成方法
コアコイルセット20,21の形成方法について、図8から図10を用い説明する。なお、以下では、コアコイルセット20の形成方法を説明する。コアコイルセット21の形成方法については、コアコイルセット20と略同様の方法で形成することができるので、以下での説明を省略する。
4). Method for Forming Core Coil Sets 20 and 21 A method for forming the core coil sets 20 and 21 will be described with reference to FIGS. Hereinafter, a method for forming the core coil set 20 will be described. About the formation method of the core coil set 21, since it can form by the method substantially the same as the core coil set 20, description below is abbreviate | omitted.
(1)ステータコア200の形成方法
先ず、図8(a)に示すように、平面視で角丸四角形の巻回型500の外周に対して、帯状の薄板材2000を巻回し、巻回体2001を形成する。ここで、帯状の薄板材2000は、アモルファス軟磁性材料からなり、板厚が0.05mm以下(例えば、0.025mm)である。
(1) Method of Forming
巻回された巻回体2001に対しては、真空含浸接着法を用い薄板材2000同士の間の接着を行う。このように真空含浸接着法を用いることにより、ステータコア200の機械的強度を高め、高トルクでのモータ回転に十分に耐えるステータコア200を形成するのに有効である。
The
次に、図8(b)に示すように、真空含浸接着法を用い固められた巻回体2001に対し、一の切断線に沿って切断して、2つのコア素体2002を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 8B, the
なお、本実施形態では、巻回体2001から2つのコア素体2002を切り出すこととしたが、1つのコア素体を切り出すこととしてもよいし、3つ以上のコア素体を切り出すこととすることもできる。
In this embodiment, the two
次に、図9(a)に示すように、コア素体2002の両端面に対して研削加工を施す。端面に対する研削加工は、Z方向に中心を有する曲率半径Rを有した曲面とするためのものである。曲率半径Rは、対応する第1ロータ30及び第2ロータ31の外径に対応する曲率である。具体的には、曲率半径Rは、第1ロータ30及び第2ロータ31の各半径に対して、互いのギャップを加えた値となる。
Next, as shown in FIG. 9A, grinding is performed on both end faces of the
以上の研削加工により、端面200a,200bが曲面のステータコア200が完成する。ここで、ステータコア1000については、Y方向からの側面視において、U字状又はC字状の外観形状を有している。
By the above grinding process, the
なお、ステータコア200について、X方向に沿った中央部分を胴部200c、胴部200cのX方向両側であって、側面視弧状の部分を腕部200d,200eと呼ぶ。換言すると、腕部200dは、胴部200cの一方からX方向に延伸し、Z方向下向きに曲折されてなる部分であり、腕部200eは、胴部200cの他方からX方向に延伸し、Z方向下向きに曲折されてなる部分である。
In addition, regarding the
(2)支持部材201及びボビン202の形成方法
完成したステータコア200への、支持部材201及びボビン202の形成方法について、図9(b)及び図10(a)を用い説明する。
(2) Method for Forming
図9(b)に示すように、ステータコア200における胴部200cに対して、そのZ方向上下面に支持部材201を貼り付ける。支持部材201は、電気絶縁性の材料(例えば、セラミックス材料)から構成されている。支持部材201の貼り付けには、上述のように、接着剤を用いることができる。なお、支持部材201については、ステータコア200における胴部200cのY方向両側にも貼り付けてもよい。これについては、後述する。
As shown in FIG. 9B, the
次に、図10(a)に示すように、ステータコア200における胴部200cに対して、四方を取り囲むようにボビン202を形成する。ボビン202の形成材料としては、電気絶縁性の樹脂材料を用いることができ、その形成方法としてインサート成形法を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 10A, the
ここで、インサート成形法によりボビン202を形成するのに際して、ステータコア200の他の露出表面に対しても、ボビン202の形成材料と同じ材料(樹脂材料)からなる皮膜が被覆されることになる。これにより、モータケース4,5などとの間での電気的な絶縁を図ることができる。
Here, when the
本実施形態では、ボビン202の形成にインサート成形法を用いることにより、ステータコア200に対するボビン202の接合強度を高めることができる。
In the present embodiment, the bonding strength of the
(3)コイル203の形成方法
ステータコア200に対するコイル203の形成方法について、図10(b)を用い説明する。
(3) Method for Forming Coil 203 A method for forming the
図10(b)に示すように、予め巻回用の金型などを用いコイル状に巻回したコイル線2030を準備する。
As shown in FIG.10 (b), the
次に、コイル線2030の巻回を緩ませながら、ステータコア200の端面200aからコイル線2030をボビン202の外周部分に移してゆき、コイル203の形成が完了する。
Next, while loosening the winding of the
なお、上述のように、本実施形態に係るコイル203は、平角線をエッジワイズ巻きしてなるコイルである。
Note that, as described above, the
ここで、本実施形態では、予め巻回加工を施したコイル線2030を緩ませてステータコア200に移してゆくこととしたが、これ以外にも、ボビン202の周りに直に平角線をエッジワイズ巻きしていってもよい。ただし、図10(b)に示すような方法を採用することにより、巻回の際の応力歪を低減することが可能となる。
Here, in this embodiment, the
本実施形態では、平角線をエッジワイズ巻きしてなるコイル203を用いることにより、コイル占積率を高めることができ、大型化を避けながら、モータ1の高トルク化を図るのに有効である。
In this embodiment, by using the
以上のようにして、コアコイルセット20が完成する。 As described above, the core coil set 20 is completed.
5.ロータ30,31の構成及び形成方法
次に、ロータユニット3における第1ロータ30及び第2ロータ31の構成及び形成方法について、図11を用い説明する。なお、以下では、第2ロータ31の形成方法について説明し、第1ロータ30の形成方法については、説明を省略するが、同様の方法で形成することができる。
5. Configuration and formation method of
Next, the configuration and forming method of the
(1)構成
図11(a)〜図11(e)に示すように、第2ロータ31は、ロータベース310と、バックヨーク311と、複数の永久磁石312と、バックヨーク313と、複数の永久磁石314と、複数のクリップ315と、を備える。
(1) Configuration As shown in FIGS. 11A to 11E, the
図11(a)に示すように、ロータベース310は、円板状の全体形状を有し、中央に回転軸32が係合する係合孔310aが開けられている。ロータベース310は、径方向の内側の内周部310bが、外周部310cに比べてX方向に厚肉となっている。
As shown in FIG. 11A, the
図11(b)に示すように、バックヨーク311は、円環状をしており、その厚みが、ロータベース310における内周部310bと外周部310cとの厚み差(段差)よりも、やや薄くなっている。
As shown in FIG. 11B, the
図11(c)に示すように、複数の永久磁石312の各々は、円環形状を8分割した板形状を有する。本実施形態では、4枚のS極と4枚のN極とで複数の永久磁石312が構成されている。
As shown in FIG. 11C, each of the plurality of
図11(d)に示すように、バックヨーク313は、円環形状を有し、ロータベース310、バックヨーク311、及び複数の永久磁石312の外周を覆うように接合されている。
As shown in FIG. 11D, the
図11(e)に示すように、複数の永久磁石314の各々は、バックヨーク313の外周面に沿った形状を有する。永久磁石314の数は、永久磁石312と同様に、S極が4枚、N極が4枚となっている。ここで、第2ロータ31において、外周に配された永久磁石314の磁極と、径方向の対応する箇所に配置された永久磁石312の磁極とは同一となっている。
As shown in FIG. 11E, each of the plurality of
(2)形成方法
先ず、図11(a)に示すように、円板状のロータベース310を準備する。
(2) Formation Method First, as shown in FIG. 11A, a disk-shaped
次に、ロータベース310の一方の主面における外周部310cに対し、円環状をしたバックヨーク311を接合する。このとき、上述のようにバックヨーク311の厚みが設定されているため、図11(b)に示すように、ロータベース310の内周部310bよりもバックヨーク311の主面がX方向に一段低くなった状態にある。
Next, an
続いて、バックヨーク311の主面に複数の永久磁石312を接合する。複数の永久磁石312は、周方向にS極とN極とが交互となるように配置し、接合する。
Subsequently, a plurality of
なお、複数の永久磁石312の主面は、ロータベース310の内周部310bの主面と略面一の状態となる。
The main surfaces of the plurality of
図11(d)に示すように、ロータベース310、バックヨーク311、及び複数の永久磁石312の外周を覆う状態で、バックヨーク313を接合する。そして、図11(e)に示すように、バックヨーク313の外周面に対し、複数の永久磁石314を固定する。複数の永久磁石314の固定には、クリップ315が用いられる。
As shown in FIG. 11 (d), the
ここで、詳細な図示を省略しているが、複数の永久磁石312、複数の永久磁石314、及びロータベース310の内周部310bには、クリップ315が嵌まり込む溝が形成されている。クリップ315は、各溝に嵌まり込むことにより、永久磁石312,314及びロータベース310の内周面310bと略面一の状態となる。
Here, although not shown in detail, grooves that fit the
6.磁束の流れ
上記のような構成を有するモータ1での磁束の流れについて、図12及び図13を用い説明する。
6). Magnetic flux flow The magnetic flux flow in the motor 1 having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
本実施形態に係るモータ1では、スロット単位で独立した状態で、周方向に12個のコアコイルセット20が配置され、また、同じくスロット単位で独立した状態で、周方向に12個のコアコイルセット21が配置されている。12個のコアコイルセット20においては、隣り合う3つのコイル203には、位相が互いにずれた電力が供給され、12個のコアコイルセット21においても、隣り合う3つのコイル213には、位相が互いにずれた電力が供給される。
In the motor 1 according to the present embodiment, twelve core coil sets 20 are arranged in the circumferential direction in an independent state in slot units, and twelve core coils in the circumferential direction in the same independent state in slot units. A set 21 is arranged. In the twelve core coil sets 20, the three
図12(a)に示すように、第1ロータ30と第2ロータ31とは、X方向において、コアコイルセット21を挟み、コアコイルセット21におけるステータコア210の端面210a,210bに対して、間隔をあけて配置されている。
As shown in FIG. 12A, the
また、コアコイルセット20は、コアコイルセット21及びロータ30,31に対して、径方向外側に配置されている。コアコイルセット20におけるステータコア200の端面200a,200bは、ロータ30,31の外周面に対して、間隔をあけて配置されている。
Further, the core coil set 20 is disposed on the radially outer side with respect to the core coil set 21 and the
モータ1においては、コアコイルセット20におけるステータコア200の端面200a,200bと、ロータ30,31の各永久磁石304,314とは、径方向に間隙をあけて配置されている。
In the motor 1, the end surfaces 200 a and 200 b of the
一方、コアコイルセット21におけるステータコア210の端面210a,210bと、ロータ30,31の永久磁石302,312とは、軸方向に間隔をあけて配置されている。即ち、本実施形態に係るモータ1は、ラジアルギャップ型とアキシャルギャップ型との複合タイプのモータということになる。
On the other hand, the
(1)コアコイルセット20のステータコア200を通る磁束MF1
図12(b)に示すように、任意のコアコイルセット20をコアコイルセットA20aとし、その隣のコアコイルセット20をコアコイルセットB20bとし、反対側に1つおいて隣接するコアコイルセット20をコアコイルセットC20cとする。
(1) Magnetic flux MF 1 passing through the
As shown in FIG. 12B, an arbitrary core coil set 20 is a core coil set A20a, an adjacent core coil set 20 is a core coil set B20b, and one adjacent core coil set 20 is placed on the opposite side. Is a core coil set C20c.
また、図12(b)に示すように、コアコイルセットA20aにおけるステータコア200の端面200aに対向する永久磁石304を永久磁石PA304aとし、コアコイルセットB20bにおけるステータコア200の端面に対向する永久磁石304を永久磁石PB304bとし、コアコイルセットC20cにおけるステータコア200の端面に対向する永久磁石304を永久磁石PC304cとする。
As shown in FIG. 12B, the
図12(b)に示すように、コアコイルセットA20aにおけるステータコア200を起点とする磁束MF1は、端面200aに対向する永久磁石PA304aを通り、バックヨーク303へと流れる。磁束MF1は、バックヨーク303において、周方向の前後へと分岐する。
As shown in FIG. 12 (b), the magnetic flux MF 1 originating
分岐した磁束MF1の一方は、永久磁石PB304bからコアコイルセットB20bにおけるステータコア200に流れ、他方は、永久磁石PC304cからコアコイルセットC20cにおけるステータコア200に流れる。
The one is branched magnetic flux MF 1, flows into the
磁束MF1の流れをX方向に見ると、図12(a)に示すように、第2ロータ31のバックヨーク313からの磁束MF1は、永久磁石314からコアコイルセット20におけるステータコア200を通り、第1ロータ30の永久磁石304を通って、バックヨーク303へと流れる。
As you see a flow of magnetic flux MF 1 in the X direction, as shown in FIG. 12 (a), the magnetic flux MF 1 from the
以上のような磁束MF1の流れがコイル203に供給される電流の方向及び位相に基づき、順次変化する。
The flow of the magnetic flux MF 1 as described above changes sequentially based on the direction and phase of the current supplied to the
(2)コアコイルセット21のステータコア210を通る磁束MF2
図13(a)、(b)に示すように、コアコイルセット21におけるステータコア210を起点とする磁束MF2は、第1ロータ30における永久磁石FA302aを通り、バックヨーク301へと流れる。磁束MF2も、バックヨーク301において、周方向の前後へと分岐する。
(2) Magnetic flux MF 2 passing through the
As shown in FIGS. 13A and 13B, the magnetic flux MF 2 starting from the
分岐した磁束MF2の一方は、永久磁石FB302bからコアコイルセット21におけるステータコア210に流れ、他方は、永久磁石FC302cからコアコイルセット21におけるステータコア210に流れる。
One of the branched magnetic flux MF 2, flows from the permanent magnet FB302b the
磁束MF2の流れをX方向に見ると、図12(a)に示すように、第2ロータ31のバックヨーク311からの磁束MF2は、永久磁石312からコアコイルセット21におけるステータコア210を通り、第1ロータ30の永久磁石302を通って、バックヨーク301へと流れる。
When the flow of the magnetic flux MF 2 is viewed in the X direction, the magnetic flux MF 2 from the
以上のような磁束MF2の流れがコイル213に供給される電流の方向及び位相に基づき、順次変化する。
The flow of the magnetic flux MF 2 as described above changes sequentially based on the direction and phase of the current supplied to the
7.効果
本実施形態に係るモータ1では、コアコイルセット20のステータコア200の端面200a,200bが、ロータ30,31の永久磁石304,314に対して径方向に対向し、コアコイルセット21のステータコア210の端面210a,210bが、ロータ30,31の永久磁石302,312に対して軸方向に対向する。即ち、モータ1は、ラジアルギャップ型とアキシャルギャップ型との複合タイプのモータであって、高トルク化を図るのに優位である。
7). Effect In the motor 1 according to the present embodiment, the
本実施形態に係るモータ1では、ステータコア200,210として、アモルファス軟磁性材料からなる薄板材2000の積層体を用いている。このような構成のステータコア200,210では、方向性電磁鋼板やケイ素鋼板を用いたステータコアに対して、鉄損(渦損)を大幅に小さくすることができる。
In the motor 1 according to this embodiment, as the
従って、モータ1では、従来技術に係る回転電機に対して、大型化を避けながら高トルク化を図ることができる。 Therefore, in the motor 1, it is possible to increase the torque while avoiding an increase in size relative to the rotating electrical machine according to the related art.
また、本実施形態に係るモータ1では、ステータコア200,210を構成する薄板材2000の板厚を、0.05mm以下(例えば、0.025mm)と極薄にしている。これにより、0.2mmが板厚の下限であったケイ素鋼板を用いる従来技術に比べて、渦損の低減を図ることができ、大型化を避けながら高トルク化を図ることができるモータ1を実現可能となる。
Further, in the motor 1 according to the present embodiment, the plate thickness of the
また、本実施形態に係るモータ1では、ステータコア200の形状を図7(a)などに示す形状とすることで、延伸方向の長さを長くとりながら、モータ全体としてのサイズの大型化を避けることができる。よって、コイル203の巻回領域を広くとることができるとともに、モータ全体としてのサイズの大型化を避けることが可能となる。
Further, in the motor 1 according to the present embodiment, by making the shape of the
また、本実施形態に係るモータ1では、1つのステータユニット2に対して、2つのロータ30,31を備える構成としている。これにより、磁気飽和の発生を抑制し、ステータコア200,210の端面200a,200b,210a,210bと、ロータ30,31の永久磁石302,304,312,314との対向面積を増やすことができる。よって、モータ1において、大型化を避けながら、更なる高トルク化を図ることができる。
Further, the motor 1 according to the present embodiment has a configuration in which two
また、本実施形態に係るモータ1では、コアコイルセット20におけるコイル203は、図7(a)に示すように、ステータコア200における胴部200cに巻回形成されている。このような構成を採用することにより、コイル203とロータ30,31の永久磁石304,314との間に腕部200d,200eの分だけコイル203と永久磁石304,314との間の距離を離すことができ、良好な磁束MF1の流れを形成する上で好適である。
Further, in the motor 1 according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係るモータ1では、コアコイルセット20,21におけるコイル203,213として、平角線のエッジワイズ巻きで構成されてなるコイルを採用した。このように平角線をエッジワイズ巻きして構成されたコイル203,213を採用することにより、高いコイル占積率を実現することができ、高トルク化を図るのに好適である。
Further, in the motor 1 according to the present embodiment, coils configured by rectangular wire edgewise winding are employed as the
また、本実施形態に係るモータ1では、ステータコア200の端面200a,200bを、曲面で構成することとした。このように、ステータコア200の端面200a,200bを、ロータ30,31の外周面に沿うように曲面とすることによって、ステータコア200の端面200a,200bとロータ30,31の永久磁石304,314との間のギャップを小さく抑えることができ、モータ1のサイズの大型化を避けながら高トルク化を図るのに好適である。
In the motor 1 according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係るモータ1では、ステータコア200の露出表面が、ボビン202を構成する材料と同じ材料からなる皮膜により被覆されているので、ステータコア200における薄板材同士の間の接着力を補強することができるとともに、ボビン202を構成する材料は絶縁材料であるので、ステータコア200とモータケース4,5などの外部部材との間の電気的な絶縁性を確保することもできる。
Further, in the motor 1 according to the present embodiment, the exposed surface of the
また、本実施形態に係るモータ1では、ステータコア200,210とコイル203,213との間の一部領域に、支持部材201,211を挿設することとしたので、ステータコア200,210に対してコイル203,213を巻回する際にステータコア200,210にかかる応力を緩和することができる。
Further, in the motor 1 according to the present embodiment, since the
また、本実施形態に係るステータコア200,210の形成方法では、帯状の薄板材2000を巻回してから、一部を切り出してステータコア200を形成しているので、先に短冊状に切り出した鋼板を積層する場合に比べて、板厚の薄い薄板材2000を用いることができる。即ち、従来では製造上の制約などから0.2mmが下限であったケイ素鋼板の板厚に対し、本実施形態に係る形成方法では、0.05mm以下(例えば、0.025mm)の非常に薄い板厚の薄板材2000を用いることが可能である。よって、大幅な鉄損(渦損)の低減を図ることが可能となり、大型化を避けながら高トルクなモータ1を製造することができる。
Further, in the method of forming the
さらに、本実施形態に係るモータ1では、12個のコアコイルセット20と12個のコアコイルセット21とを、内径側固定プレート24,25と外径側固定プレート26,27と、で一体的に固定することとしている。このため、部品点数の増加を抑制しながら、高い位置精度を以ってコアコイルセット20,21を固定することができる。
Furthermore, in the motor 1 according to the present embodiment, the twelve core coil sets 20 and the twelve core coil sets 21 are integrated with the inner diameter
[第2実施形態]
1.ステータユニット6の構成
本発明の第2実施形態に係るモータの構成の内、ステータユニット6の構成について、図14を用い説明する。図14は、本実施形態に係るステータユニット6の一部構成を示す模式断面図である。
[Second Embodiment]
1. Configuration of Stator Unit 6 Of the configuration of the motor according to the second embodiment of the present invention, the configuration of the stator unit 6 will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a partial configuration of the stator unit 6 according to the present embodiment.
図14に示すように、本実施形態に係るステータユニット6は、複数のコアコイルセット60と、複数のコアコイルセット61と、バックヨーク62と、を備える。なお、図14では、コアコイルセット60及びコアコイルセット61を、各1つずつ図示しているが、上記第1実施形態と同様に、それぞれが周方向に複数個(例えば、12個ずつ)配置されている。
As shown in FIG. 14, the stator unit 6 according to this embodiment includes a plurality of core coil sets 60, a plurality of core coil sets 61, and a
複数のコアコイルセット60の各々は、ステータコア600と、支持部材(図示を省略。)と、ボビン602と、コイル603と、から構成されている。本実施形態に係るステータコア600は、胴部600cの一方からX方向に延伸された腕部600dが、弧状をしており、周方向からの側面視でJ字状又はL字状をしている。ステータコア600における腕部600dの先端の端面600aは、Z方向に中心を有する曲面加工が施されている。これは、ロータ30の外周面に沿うようにしたものであって、ステータコア600の端面600aとロータ30の各永久磁石304との間隔を狭くするためである。
Each of the plurality of core coil sets 60 includes a
なお、ステータコア600の胴部600cの他方から延出された接続部600eは、バックヨーク62の接続されている。
Note that a connecting
複数のコアコイルセット61の各々は、ステータコア610と、支持部材(図示を省略。)と、ボビン612と、コイル613と、から構成されている。ステータコア610は、胴部610cの一方からX方向に延伸された腕部610dの端面610aが、ロータ30の主面に接合された永久磁石302に対向する。
Each of the plurality of core coil sets 61 includes a
ステータコア610の胴部610cの他方から延伸された接続部600eは、バックヨーク62に接続されている。
A
バックヨーク62は、全体として円環状をしており、複数のステータコア600及び複数のステータコア610の全ての接続部600e,610eが接続されている。そして、バックヨーク62は、アモルファス軟磁性材料からなる薄板材を巻回して形成されたものであって、用いる薄板材の板厚などに関しては、ステータコア200,210などと同様である。
The
なお、本実施形態に係るステータユニット6について、特に説明していない構成については、上記第1実施形態と同様の構成を有する。例えば、本実施形態においても、内径側固定プレート及び外径側固定プレートと、外周リング及び内周リング及び中間リングと、の組み合わせにより、ステータコア60,61のコイル603,613が囲繞されており、内部に冷却液が流通されるようになっている。
In addition, about the structure which is not demonstrated especially about the stator unit 6 which concerns on this embodiment, it has the structure similar to the said 1st Embodiment. For example, also in this embodiment, the
2.磁束の流れ
図14に示すように、本実施形態に係るモータにおいては、スロット単位で独立した状態で、周方向に12個のコアコイルセット60と、同じく、スロット単位で独立した状態で、周方向に12個のコアコイルセット61と、が配置されている。隣り合う3つのコイル603,613には、位相が互いにずれた電力が供給される。
2. As shown in FIG. 14, in the motor according to the present embodiment, in the state independent of each slot, 12 core coil sets 60 are arranged in the circumferential direction. Twelve core coil sets 61 are arranged in the direction. The three
磁束の流れをX方向に見ると、図14に示すように、バックヨーク62からステータコア600を通った磁束MF3は、永久磁石304を通ってロータ30のバックヨーク303へと流れる。磁束MF3は、バックヨーク303で周方向に分岐し、隣接する永久磁石304を通って、ステータコア600からバックヨーク62へと流れる。
When the flow of the magnetic flux is viewed in the X direction, as shown in FIG. 14, the magnetic flux MF 3 passing through the
一方、バックヨーク62からステータコア610を通った磁束MF4は、永久磁石302を通ってロータ30のバックヨーク301へと流れる。磁束MF4は、バックヨーク301で周方向に分岐し、隣接する永久磁石302を通って、ステータコア610からバックヨーク62へと流れる。
On the other hand, the magnetic flux MF 4 that has passed through the
以上のような磁束MF3,MF4の流れがコイル603,613に供給される電流の方向及び位相に基づき、順次変化することにより、モータの回転駆動がなされる。
The flow of the magnetic fluxes MF 3 and MF 4 as described above is sequentially changed based on the direction and phase of the current supplied to the
3.効果
本実施形態に係るモータでは、ステータコア600の形状を側面視でJ字状又はL字状とする点において、上記第1実施形態と差異を有する。このような差異により、本実施形態に係るモータでは、更なる小型化を図りながら、上述と同様に、渦損の低減を図ることで高トルク化を実現することができる。
3. Effect The motor according to the present embodiment differs from the first embodiment in that the shape of the
また、本実施形態では、ステータコア600,610における各接続部600e,610eをバックヨーク62に接続することとしており、これにより、モータの大型化を避けながら、良好な磁束MF3,MF4の流れを形成することができる。
In the present embodiment, the connecting
なお、他の構成については、上記第1実施形態と差異はないので、上記第1実施形態に係るモータ1の効果をそのまま得ることができる。 In addition, since there is no difference from the said 1st Embodiment about another structure, the effect of the motor 1 which concerns on the said 1st Embodiment can be acquired as it is.
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態に係るモータの構成の内、ステータユニット7の構成について、図15(a)を用い説明する。
[Third Embodiment]
Of the configuration of the motor according to the third embodiment of the present invention, the configuration of the stator unit 7 will be described with reference to FIG.
ステータユニット7は、複数のコアコイルセット20と、複数のコアコイルセット21と、複数のコアコイルセット70と、バックヨーク71と、複数のコアコイルセット72と、バックヨーク73と、を備える。この内、複数のコアコイルセット20と複数のコアコイルセット21との構成については、上記第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
The stator unit 7 includes a plurality of core coil sets 20, a plurality of core coil sets 21, a plurality of core coil sets 70, a
複数のコアコイルセット70の各々は、ステータコア700と、支持部材(図示を省略。)と、ボビン702と、コイル703と、から構成されている。複数のコアコイルセット70は、互いに間隔をあけて周方向に配置されている。
Each of the plurality of core coil sets 70 includes a
各コアコイルセット70におけるステータコア700の端面700aは、第1ロータ80を挟んでステータコア210の端面と対向するようになっている。また、ステータコア700の端面700aは、X方向に間隙をあけて、第1ロータ80の永久磁石806と対向している。永久磁石806は、ロータベース800に対してバックヨーク805を介して接合されている。
The
複数のコアコイルセット70は、各ステータコア700の他方の端部が、バックヨーク71に接続されている。バックヨーク71は、円環状をしており、アモルファス軟磁性材料からなる薄板材を巻回して形成されたものである。
In the plurality of core coil sets 70, the other end of each
次に、複数のコアコイルセット72の各々は、ステータコア720と、支持部材(図示を省略。)と、ボビン722と、コイル723と、から構成されている。複数のコアコイルセット72は、互いに間隔をあけて周方向に配置されている。
Next, each of the plurality of core coil sets 72 includes a
各コアコイルセット72におけるステータコア720の端面720aは、第2ロータ81を挟んでステータコア210の端面と対向するようになっている。また、ステータコア720の端面720aは、X方向に間隙をあけて、第2ロータ81の永久磁石816と対向している。永久磁石816は、ロータベース810に対してバックヨーク815を介して接合されている。
The
複数のコアコイルセット72は、各ステータコア720の他方の端部が、バックヨーク73に接続されている。バックヨーク73も、円環状をしており、アモルファス軟磁性材料からなる薄板材を巻回して形成されたものである。
In the plurality of core coil sets 72, the other end of each
ステータユニット7と第1ロータ80及び第2ロータ81との間では、磁束MF1,MF2に加えて、磁束MF5,MF6が流れる。具体的には、磁束MF1は、上記第1実施形態と同様に、第2ロータ81のバックヨーク813から永久磁石814を介して、ステータコア200に流れ、第1ロータ80の永久磁石804を介してバックヨーク803に流れる。磁束MF1は、バックヨーク803において、周方向に分岐する。分岐した磁束MF1は、周方向に隣接する永久磁石804を介してステータコア200に流れ、永久磁石814を介して、バックヨーク813に流れる。
In addition to the magnetic fluxes MF 1 and MF 2 , magnetic fluxes MF 5 and MF 6 flow between the stator unit 7 and the
磁束MF2は、第2ロータ81のバックヨーク811から永久磁石812を介して、ステータコア210に流れ、第1ロータ80の永久磁石802を介してバックヨーク801に流れる。磁束MF1は、バックヨーク801において、周方向に分岐する。分岐した磁束MF2は、周方向に隣接する永久磁石802を介して、ステータコア210に戻り、永久磁石812を介してバックヨーク811に流れる。
The magnetic flux MF 2 flows from the
磁束MF5は、バックヨーク71からステータコア700を通り、対向する第1ロータ80の永久磁石806を介してバックヨーク805に流れる。磁束MF5は、バックヨーク805において、周方向に分岐する。分岐した磁束MF5は、周方向に隣接する永久磁石806を介してステータコア700へと戻り、バックヨーク71へと流れる。
The magnetic flux MF 5 flows from the
磁束MF6は、第2ロータ81のバックヨーク815から永久磁石816を介して、ステータコア720へと流れ、バックヨーク73へと流れる。バックヨーク73に流れた磁束MF6は、周方向に隣接するステータコア720へと流れ、対向する永久磁石816を介してバックヨーク815へと流れる。
The magnetic flux MF 6 flows from the
なお、第1ロータ80における永久磁石802,804,806は、図15(a)に示すような所定の断面位置で、全て同じ磁極となっており、第2ロータにおける永久磁石812,814,816は、図15(a)に示すような所定の断面位置で、全て同じ磁極であって、且つ、永久磁石802,804,806とは異なる磁極である。具体的に、図15(a)のような断面位置において、永久磁石802,804,806がN極であるときには、永久磁石812,814,816がS極である。逆に、永久磁石802,804,806がS極であるときには、永久磁石812,814,816がN極である。
The
本実施形態に係るモータでは、図15(a)に示すような構成を採用することで、ステータコア200,210,700,720と永久磁石804,802,806,814,812,816との対向面積を増やすことができ、上記第1実施形態に係るモータ1よりも更に高トルク化を図ることができる。
In the motor according to the present embodiment, by adopting the configuration as shown in FIG. 15A, the facing area between the
また、他の構成については、上記第1実施形態と同様であるので、同様の効果を得ることができる。 Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the same effects can be obtained.
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態に係るモータの構成の内、ステータユニット9の構成について、図15(b)を用い説明する。
[Fourth Embodiment]
Of the configuration of the motor according to the fourth embodiment of the present invention, the configuration of the stator unit 9 will be described with reference to FIG.
ステータユニット9は、複数のコアコイルセット60と、複数のコアコイルセット61と、複数のコアコイルセット90と、バックヨーク62と、バックヨーク91と、を備える。この内、複数のコアコイルセット60と複数のコアコイルセット61とバックヨーク62の構成については、上記第2実施形態と同様であるので、説明を省略する。
The stator unit 9 includes a plurality of core coil sets 60, a plurality of core coil sets 61, a plurality of core coil sets 90, a
複数のコアコイルセット90の各々は、ステータコア900と、支持部材(図示を省略。)と、ボビン902と、コイル903と、から構成されている。複数のコアコイルセット90は、互いに間隔をあけて周方向に配置されている。
Each of the plurality of core coil sets 90 includes a
各コアコイルセット90におけるステータコア900の端面900aは、ロータ80を挟んでステータコア610の端面と対向するようになっている。また、ステータコア900の端面900aは、X方向に間隙をあけて、ロータ80の永久磁石806と対向している。永久磁石806は、ロータベース800に対してバックヨーク805を介して接合されている。
The
複数のコアコイルセット90は、各ステータコア900の他方の端部が、バックヨーク91に接続されている。バックヨーク91は、円環状をしており、アモルファス軟磁性材料からなる薄板材を巻回して形成されたものである。
In the plurality of core coil sets 90, the other end of each
ステータユニット9とロータ80との間では、磁束MF3,MF4に加えて、磁束MF7が流れる。具体的には、磁束MF3は、上記第2実施形態と同様に、バックヨーク62からステータコア600を通り、永久磁石804を介して、ロータ80のバックヨーク803に流れる。磁束MF3は、バックヨーク803において、周方向に分岐する。分岐した磁束MF3は、周方向に隣接する永久磁石804を介してステータコア600に戻り、バックヨーク62へと流れる。
In addition to the magnetic fluxes MF 3 and MF 4 , a magnetic flux MF 7 flows between the stator unit 9 and the
磁束MF4は、バックヨーク62からステータコア610を通り、永久磁石802を介して、ロータ80のバックヨーク801に流れる。磁束MF4は、バックヨーク801において、周方向に分岐する。そして、分岐した磁束MF4は、周方向に隣接する永久磁石802を介してステータコア610へと戻り、バックヨーク62へと流れる。
The magnetic flux MF 4 flows from the
磁束MF7は、バックヨーク91からステータコア900を通り、対向するロータ80の永久磁石806を介してバックヨーク805に流れる。磁束MF7は、バックヨーク805において、周方向に分岐する。分岐した磁束MF7は、周方向に隣接する永久磁石806を介してステータコア900に戻り、バックヨーク91へと流れる。
The magnetic flux MF 7 flows from the
本実施形態に係るモータでは、図15(b)に示すような構成を採用することで、上記第2実施形態に係るモータよりも、ステータコア600,610,900の端面と永久磁石804,802,806との対向面積を増やすことができ、上記第2実施形態に係るモータよりも更に高トルク化を図ることができる。
In the motor according to the present embodiment, by adopting the configuration as shown in FIG. 15B, the end surfaces of the
また、他の構成については、上記第2実施形態と同様であるので、同様の効果を得ることができる。 Since other configurations are the same as those in the second embodiment, the same effects can be obtained.
[第5実施形態]
本発明の第5実施形態に係るモータの構成の内、コアコイルセットの構成の一部について、図16(a)、(b)を用い説明する。図16(a)、(b)では、ステータコア200と支持部材201,204とを抜き出して図示している。
[Fifth Embodiment]
Of the configuration of the motor according to the fifth embodiment of the present invention, a part of the configuration of the core coil set will be described with reference to FIGS. 16A and 16B, the
図16(a)、(b)に示すように、本実施形態に係るステータコア200に対しては、胴部200cの四方の主面の全てに支持部材201,204が貼り付けられている。支持部材204は、支持部材201などと同様に、セラミックス材料などから構成されている。
As shown in FIGS. 16A and 16B,
このように四方の全てに支持部材201,204を貼り付けた形態を採用する場合には、上記第1実施形態から上記第4実施形態に比べて、コイルを巻回する際のステータコア200にかかる応力をさらに緩和することが可能となる。従って、コイル巻回に際しての、ステータコア200への応力歪をさらに軽減することができる。
Thus, when employ | adopting the form which affixed the
[変形例]
上記第1実施形態から上記第5実施形態では、回転電機の一例として、モータを採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、本発明は、発電機や発電機兼モータに対して適用することも可能である。
[Modification]
In the first to fifth embodiments, the motor is employed as an example of the rotating electrical machine, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a generator or a generator / motor.
また、上記第1実施形態などでは、ステータコア200の形成方法の一例として、薄板材2000を巻回して、一部を切り出す方法を採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、本発明は、打ち抜き加工等により予め短冊状に形成された薄板材を厚み方向に積層してなるステータコアを採用することも可能である。
Moreover, in the said 1st Embodiment etc., the method of winding the
また、上記第1実施形態から上記第5実施形態では、ステータコア200の横断面形状として正方形又は長方形としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、横断面形状が台形や平行四辺形などのステータコアを採用することもできる。
In the first to fifth embodiments, the cross-sectional shape of the
なお、上記第1実施形態から上記第5実施形態では、ステータコア200,210,600,700,720,900をアモルファス軟磁性材料からなる薄板材を複数積層して形成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、アモルファス状態ではないナノ結晶化させた軟磁性材料からなる薄板材を複数積層してステータコアを構成することとしてもよい。
In the first to fifth embodiments, the
また、ステータコア200,210,600,610,700,720,900とボビン202,212,602,612,702,722,902との間に介挿される支持部材201,204の材料としてセラミックスを採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、樹脂材料などを採用することもできる。
Further, ceramics is adopted as a material for the
また、上記第1実施形態から上記第5実施形態では、全てのステータコア200,210,600,610,700,720,900をアモルファス軟磁性材料からなる薄板材2000の積層体としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、一部のステータコアについて、ケイ素鋼板を用いることとしてもよい。
In the first to fifth embodiments, all the
また、上記第1実施形態から上記第5実施形態では、コアコイルセット20,21,60,61,70,72,90のそれぞれについて、12個配置することとし、ロータ30,31,80,81のそれぞれにおける永久磁石を8極としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、6個のコアコイルセットに対して8極の永久磁石を対向させる形態とすることや、18個のコアコイルセットに対して8極の永久磁石を対向させる構成、21個のコアコイルセットに対して8極の永久磁石を対向させる構成、12個のコアコイルセットに対して16極の永久磁石を対向させる構成とすることなど、種々の組み合わせに係る態様を採用することも可能である。
In the first to fifth embodiments, twelve core coil sets 20, 21, 60, 61, 70, 72, and 90 are arranged, and the
また、上記第1実施形態では、複数のコアコイルセット20と複数のコアコイルセット21との冷却を、同じ冷却液の流通を以って行うこととしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、複数のコアコイルセット20の冷却系統と、複数のコアコイルセット21の冷却系統と、を別系統とし、各系統ごとに温度制御することとしてもよい。 In the first embodiment, the plurality of core coil sets 20 and the plurality of core coil sets 21 are cooled by the same coolant flow. However, the present invention is limited to this. It is not something to receive. For example, the cooling system of the plurality of core coil sets 20 and the cooling system of the plurality of core coil sets 21 may be separate systems, and temperature control may be performed for each system.
1 モータ(回転電機)
2,6,7、9 ステータユニット
2c,2d,2e 間隙
3 ロータユニット
4,5 モータケース
5b 凹部溝
20,21,60,61,70,72,90 コアコイルセット
22 外周リング
23 内周リング
24,25 内径側固定プレート
26,27 外径側固定プレート
28 中間リング
30,80 第1ロータ
31,81 第2ロータ
32 回転軸
62,71,73,91 バックヨーク
200,210,600,610,700,720,900 ステータコア
200a,200b,210a,210b,600a.610a,700a,720a,900a 端面
200c,600c 胴部
200d,200e,600d 腕部
201,204,211 支持部材
202,212,602,612,702,722,902 ボビン
203,213,603,613,703,723,903 コイル
300,310,800,810 ロータベース
301,303,311,313,801,803,805,811,813,815 バックヨーク
302,302a,302b,302c,304a,304b,304c,312,314,802,804,806,812,814,816 永久磁石
2000 薄板材
1 Motor (Rotating electric machine)
2, 6, 7, 9
Claims (12)
前記ステータは、
互いに間隔をあけた状態で周方向に配置された複数の第1ステータコアと、前記複数の第1ステータコアの各々に巻回されてなる複数の第1コイルと、
前記複数の第1ステータコアよりも径方向内側に、互いに間隔をあけた状態で周方向に配置された複数の第2ステータコアと、前記複数の第2ステータコアの各々に巻回されてなる複数の第2コイルと、
を有し、
前記複数の第1ステータコアの各々は、これを周方向から側面視するとき、軸方向に沿った第1胴部と、当該第1胴部の一方から軸方向に延伸し、径方向に曲折されてなる第1腕部と、を有し、当該第1腕部の端面である第1端面が径方向内側を向いており、
前記複数の第1コイルの各々は、前記複数の第1ステータコアの各々における前記第1胴部に巻回されてなり、
前記複数の第2ステータコアの各々は、これを周方向から側面視するとき、軸方向に沿った第2胴部と、当該第2胴部の一方から軸方向に延伸してなる第2腕部と、を有し、前記第2腕部の端面である第2端面が軸方向外側を向いており、
前記複数の第2コイルの各々は、前記複数の第2ステータコアの各々における前記第2胴部に巻回されてなり、
前記ロータは、
回転軸と、
前記回転軸と一体に回転し、前記複数の第1ステータコアの前記第1端面に対して、径方向に間隙をあけた状態で対向配置されてなる複数の第1永久磁石と、
前記回転軸と一体に回転し、前記複数の第2ステータコアの前記第2端面に対して、軸方向に間隙をあけた状態で対向配置されてなる複数の第2永久磁石と、
を有する
ことを特徴とする回転電機。 A stator and a rotor,
The stator is
A plurality of first stator cores arranged in the circumferential direction at intervals, a plurality of first coils wound around each of the plurality of first stator cores;
A plurality of second stator cores arranged in a circumferential direction in a state of being spaced from each other radially inward of the plurality of first stator cores, and a plurality of second stator cores wound around each of the plurality of second stator cores. Two coils,
Have
Each of the plurality of first stator cores extends in the axial direction from one of the first body portion and the first body portion along the axial direction and is bent in the radial direction when viewed from the circumferential direction. And a first end surface that is an end surface of the first arm portion is directed radially inward,
Each of the plurality of first coils is wound around the first body portion of each of the plurality of first stator cores,
Each of the plurality of second stator cores has a second body portion extending in the axial direction and a second arm portion extending in the axial direction from one of the second body portions when viewed from the circumferential side. And the second end surface, which is the end surface of the second arm portion, faces outward in the axial direction,
Each of the plurality of second coils is wound around the second body portion of each of the plurality of second stator cores,
The rotor is
A rotation axis;
A plurality of first permanent magnets that rotate integrally with the rotary shaft and are opposed to the first end faces of the plurality of first stator cores with a gap in a radial direction;
A plurality of second permanent magnets that rotate integrally with the rotation shaft and are opposed to the second end surfaces of the plurality of second stator cores with a gap in the axial direction;
A rotating electrical machine characterized by comprising:
請求項1記載の回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1, wherein each of the plurality of first stator cores is a laminated body in which a plurality of thin plate materials made of an amorphous soft magnetic material are laminated.
請求項2記載の回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 2, wherein a thickness of the thin plate material made of the amorphous soft magnetic material is 0.05 mm or less.
請求項2又は請求項3記載の回転電機。 In each of the plurality of first stator cores, the stacking direction of the stacked body is the radial direction at the first body portion, and the stacking interface at the first end surface is orthogonal to both the axial direction and the radial direction. The rotating electrical machine according to claim 2 or 3, wherein the rotating electrical machine is extended.
前記ロータは、前記複数の第1ステータコアの第3端面に対して、径方向に間隙をあけた状態で対向配置されてなる複数の第3永久磁石を、更に有する
請求項1から請求項4の何れか記載の回転電機。 Each of the plurality of first stator cores further includes a third arm portion extending in the axial direction from the other of the first body portions and bent in the radial direction, and is an end surface of the third arm portion. The third end face faces radially inward,
5. The rotor according to claim 1, further comprising a plurality of third permanent magnets arranged to face the third end surfaces of the plurality of first stator cores with a gap therebetween in a radial direction. Any of the rotating electrical machines.
前記複数の第1永久磁石が前記第1ロータの外周面に並んだ状態で設けられており、
前記複数の第3永久磁石が前記第2ロータの外周面に並んだ状態で設けられており、
前記複数の第1ステータコアの各々において、前記第1端面が、前記回転軸を中心とし、前記第1ロータの外周面に沿う曲面で構成され、前記第3端面が、前記回転軸を中心とし、前記第2ロータの外周面に沿う曲面で構成されている
請求項5記載の回転電機。 The rotor has a first rotor and a second rotor that rotate integrally with the rotating shaft,
The plurality of first permanent magnets are provided in a state of being arranged on the outer peripheral surface of the first rotor,
The plurality of third permanent magnets are provided in a state aligned with the outer peripheral surface of the second rotor,
In each of the plurality of first stator cores, the first end surface is formed of a curved surface along the outer peripheral surface of the first rotor, with the rotation axis as the center, and the third end surface is centered on the rotation axis, The rotating electrical machine according to claim 5, comprising a curved surface along an outer peripheral surface of the second rotor.
請求項1から請求項6の何れか記載の回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the plurality of second stator cores is a laminated body in which a plurality of thin plate materials made of an amorphous soft magnetic material are laminated.
前記複数の第3ステータコアの各々は、一方の端面である第5端面が前記第2端面と間隙をあけて対向しており、
前記ロータは、前記複数の第3ステータコアの前記第5端面に対して、間隙をあけた状態で対向配置されてなる複数の第5永久磁石を、更に有する
請求項7記載の回転電機。 The stator is radially inward of the plurality of first stator cores and axially outside the second stator core, and a plurality of third stator cores arranged circumferentially in a state of being spaced apart from each other; A plurality of third coils wound around each of the plurality of third stator cores,
Each of the plurality of third stator cores has a fifth end surface, which is one end surface, facing the second end surface with a gap therebetween,
The rotating electrical machine according to claim 7, wherein the rotor further includes a plurality of fifth permanent magnets arranged to face the fifth end surfaces of the plurality of third stator cores with a gap therebetween.
前記ロータは、前記複数の第2ステータコアの前記第4端面に対して、間隙をあけた状態で対向配置されてなる複数の第4永久磁石を、更に有する
請求項7又は請求項8記載の回転電機。 Each of the plurality of second stator cores has a fourth arm portion extending in the axial direction from the other of the second body portions, and a fourth end surface that is an end surface of the fourth arm portion is the second arm portion. Facing outward in the axial direction opposite the end face,
The rotation according to claim 7 or 8, wherein the rotor further includes a plurality of fourth permanent magnets arranged to face the fourth end surfaces of the plurality of second stator cores with a gap therebetween. Electric.
前記複数の第4ステータコアの各々は、一方の端面である第6端面が前記第4端面と間隙をあけて対向しており、
前記ロータは、前記複数の第3ステータコアの前記第6端面に対して、間隙をあけた状態で対向配置されてなる複数の第6永久磁石を、更に有する
請求項9記載の回転電機。 The stator is radially inward of the plurality of first stator cores and axially outward from the second stator core, and a plurality of fourth stator cores arranged circumferentially in a state of being spaced apart from each other. A plurality of fourth coils wound around each of the plurality of fourth stator cores,
Each of the plurality of fourth stator cores has a sixth end surface, which is one end surface, facing the fourth end surface with a gap therebetween,
The rotating electrical machine according to claim 9, wherein the rotor further includes a plurality of sixth permanent magnets arranged to face the sixth end surfaces of the plurality of third stator cores with a gap therebetween.
前記複数の第1ステータコアの各々は、前記第1胴部の他方から軸方向に延伸し、前記バックヨークに接続された第1接続部を、更に有し、
前記複数の第2ステータコアの各々は、前記第2胴部の他方から軸方向に延伸し、前記バックヨークに接続された第2接続部を、更に有する
請求項1から請求項4の何れか記載の回転電機。 The stator further includes a back yoke having a ring shape with the rotation axis as a center,
Each of the plurality of first stator cores further includes a first connection portion extending in the axial direction from the other of the first body portions and connected to the back yoke,
5. Each of the plurality of second stator cores further includes a second connection portion that extends in the axial direction from the other of the second body portions and is connected to the back yoke. Rotating electric machine.
請求項1から請求項11の何れか記載の回転電機。 The rotating electric machine according to any one of claims 1 to 11, wherein each of the plurality of first coils is a coil configured by edgewise winding of a rectangular wire.
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