JP2018082600A - Double-rotor dynamoelectric machine - Google Patents

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慎司 若松
Shinji Wakamatsu
慎司 若松
浦田 信也
Shinya Urata
信也 浦田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain reduction in torque due to a coupling hole provided in the stator, in a double-rotor dynamoelectric machine.SOLUTION: A double-rotor dynamoelectric machine 10 includes as a stator 20, a stator core 22 having a center yoke 24, outer peripheral side teeth 26, and inner peripheral side teeth 28, an outer peripheral side coil 42 and an inner peripheral side coil 44. Furthermore, an outer rotor 50 and an inner rotor 60 are arranged, respectively, on the outer peripheral side and inner peripheral side of the stator 20. Fixing means 68 for fixing the stator 20 to an external attachment part by engaging with a fastening hole 70 is also provided. The outer peripheral side coil 42 and the inner peripheral side coil 44 are in-phase, and the insertion direction of the winding into an outer peripheral side slot 30 and the inner peripheral side slot 32 are same. The fastening hole 70 is provided on the outside of the width region in the center yoke 24, when the width of the outer peripheral side teeth 26, and the width of the inner peripheral side teeth 28 are extended.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、ダブルロータ型の回転電機に係り、特にそのステータ構造に関する。   The present disclosure relates to a double rotor type rotating electrical machine, and more particularly to a stator structure thereof.

従来のロータをステータの外周側と内周側とに同心状に配置したダブルロータ型の回転電機が知られている。例えば、特許文献1には、ステータコアの径方向内側と外側のそれぞれのティースに互いに独立の励磁コイルが巻回され、独立に駆動されるステータと、インナーロータと、アウターロータとを備える回転電機が開示されている。   2. Description of the Related Art A double rotor type rotating electrical machine in which a conventional rotor is concentrically disposed on an outer peripheral side and an inner peripheral side of a stator is known. For example, Patent Literature 1 discloses a rotating electrical machine including a stator, an inner rotor, and an outer rotor that are independently driven by winding independent exciting coils around the radially inner and outer teeth of the stator core. It is disclosed.

特許文献2には、回転電機として、同軸に配置されるアウターロータとインナーロータに挟まれてステータが配置される構成が開示されている。ステータは、複数のステータピースに分割され、それぞれのステータピースは、1つのコイルが巻回される1つのコアと、1つのコアからアウターロータ側ヨークとインナーロータ側ヨークとが突き出す。   Patent Document 2 discloses a configuration in which a stator is disposed as a rotating electrical machine between an outer rotor and an inner rotor that are disposed coaxially. The stator is divided into a plurality of stator pieces, and each stator piece has one core around which one coil is wound, and an outer rotor side yoke and an inner rotor side yoke project from one core.

ここで、複数のステータピースを円環状に配置して一体化するための締結用ボルトを通す穴は、インナーロータ側ヨークに、隣接するステータピースの接合面に半円ずつに分割されて設けられる。穴が配置される接合面は、各コアの中心軸の延長上でなく、隣接する2つのコアの中間位置に配置される。   Here, the holes for passing the fastening bolts for arranging and integrating the plurality of stator pieces in an annular shape are provided in the inner rotor side yoke divided into semicircles on the joint surfaces of the adjacent stator pieces. . The joint surface on which the hole is disposed is not located on the extension of the central axis of each core, but is disposed at an intermediate position between two adjacent cores.

特許文献3は、ステータの三相巻線について干渉が少ない配置とする発明に関するものであるが、その適用例の1つとして、外周側と内周側とにそれぞれモータを配置した複合モータが開示されている。この複合モータは、外周側のロータ、内周側のロータ、及び外周側のスロットと内周側のスロットとを有するステータを含む。ステータには、三相コイルがトロイダル巻で巻回され、外周側のスロットに挿入される巻線の方向と内周側のスロットに挿入される巻線の方向は互いに逆である。   Patent Document 3 relates to an invention in which the three-phase winding of the stator is arranged with less interference. As one of the application examples, a composite motor in which motors are arranged on the outer peripheral side and the inner peripheral side is disclosed. Has been. The composite motor includes an outer rotor, an inner rotor, and a stator having an outer slot and an inner slot. In the stator, a three-phase coil is wound by toroidal winding, and the direction of the winding inserted into the outer peripheral side slot and the direction of the winding inserted into the inner peripheral side slot are opposite to each other.

特開2016−119780号公報JP-A-2006-119780 特開2003−299329号公報JP 2003-299329 A 特開2010−124577号公報JP 2010-124577 A

ステータの外周側と内周側にそれぞれロータを配置するダブルロータ型の回転電機では、ステータを外部の取付部等に固定する手段が必要になる。ステータに締結用ボルトを通す穴を開けると、配置位置によっては、その穴がステータに流れる磁束に対する磁気抵抗となり、回転電機が出力できるトルクが低下することが生じる。そこで、ステータに設けられる締結用穴によるトルクの低下を抑制できるダブルロータ型の回転電機が要望される。   In a double rotor type rotating electrical machine in which a rotor is disposed on each of an outer peripheral side and an inner peripheral side of a stator, means for fixing the stator to an external mounting portion or the like is required. When a hole for passing a fastening bolt is formed in the stator, depending on the arrangement position, the hole becomes a magnetic resistance against the magnetic flux flowing through the stator, and the torque that can be output by the rotating electrical machine is reduced. Therefore, there is a demand for a double rotor type rotating electrical machine that can suppress a decrease in torque due to a fastening hole provided in the stator.

本開示に係るダブルロータ型の回転電機は、円環状のセンターヨーク、センターヨークから外周側と内周側とにそれぞれ同数で突き出す外周側ティースと内周側ティース、及び、外周側ティースに巻回される外周側コイルと内周側ティースに巻回される内周側コイルを有するステータと、ステータの外周側に所定の間隔を隔てて配置されたアウターロータと、ステータの内周側に所定の間隔を隔てて配置されたインナーロータと、隣接する外周側ティースの間の外周側スロット、及び、隣接する内周側ティースの間の内周側スロットの間に設けられた締結用穴に係合してステータを外部の取付部に固定する固定手段と、を備え、センターヨークを挟んで一対として配置された外周側コイルと内周側コイルは、同相のコイルであり、それぞれに印加される駆動電流の方向は、対応する外周側ティースと内周側ティースに同方向の磁束が流れるように設定され、締結用穴は、外周側ティースの幅と内周側ティースの幅のそれぞれを延長したときのセンターヨークにおける幅領域の外側に設けられる。   A double rotor type rotating electrical machine according to the present disclosure includes an annular center yoke, outer peripheral teeth and inner peripheral teeth protruding from the center yoke to the outer peripheral side and the inner peripheral side, respectively, and the outer peripheral teeth. A stator having an outer peripheral side coil and an inner peripheral side coil wound around an inner peripheral side tooth, an outer rotor disposed at a predetermined interval on the outer peripheral side of the stator, and a predetermined on the inner peripheral side of the stator Engage with the fastening holes provided between the inner rotors spaced apart and the outer peripheral slots between the adjacent outer peripheral teeth and the inner peripheral slots between the adjacent inner peripheral teeth. Fixing means for fixing the stator to the external mounting portion, and the outer peripheral coil and the inner peripheral coil arranged as a pair across the center yoke are in-phase coils, The direction of the applied drive current is set so that the magnetic flux in the same direction flows through the corresponding outer peripheral side teeth and inner peripheral side teeth, and the fastening holes are respectively the widths of the outer peripheral side teeth and the inner peripheral side teeth. Is provided outside the width region of the center yoke when the is extended.

上記構成によれば、ステータを外部の取付部に固定するための固定手段を配置する締結用穴は、コイルが巻回される外周側ティース及び内周側ティースの幅を延長した領域を外してセンターヨークに設けられる。これによって、外周側ティースと内周側ティースにおける磁束の流れを妨げず、ステータに設けられる締結用穴によるトルクの低下を抑制できる。   According to the above configuration, the fastening holes for disposing the fixing means for fixing the stator to the external mounting portion remove the region where the widths of the outer peripheral side teeth and the inner peripheral side teeth around which the coils are wound are extended. Provided in the center yoke. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in torque due to a fastening hole provided in the stator without hindering the flow of magnetic flux in the outer peripheral side teeth and the inner peripheral side teeth.

上記構成のダブルロータ型の回転電機によれば、ステータに設けられる締結用穴によるトルクの低下を抑制する。   According to the double rotor type rotating electrical machine having the above-described configuration, torque reduction due to a fastening hole provided in the stator is suppressed.

実施の形態に係るダブルロータ型の回転電機の構成図である。It is a block diagram of the double rotor type rotary electric machine which concerns on embodiment. 実施の形態に係るダブルロータ型の回転電機の作用効果を、図1の磁極P1の部分のステータについての拡大図を用いて示す図である。It is a figure which shows the effect of the double rotor type rotary electric machine which concerns on embodiment using the enlarged view about the stator of the part of the magnetic pole P1 of FIG. 図2と同様の図で、比較例を示す図である。It is a figure similar to FIG. 2, and is a figure which shows a comparative example. 図2と同様の図で、他の比較例を示す図である。It is a figure similar to FIG. 2, and is a figure which shows another comparative example.

以下に図面を用いて実施の形態につき詳細に説明する。以下では、ステータコイルの巻回方法として分布巻を述べるが、ステータコイルによって生成される磁束がティースを流れる例示であって、場合によっては、集中巻であってもよい。以下で述べる形状、寸法、ティース及びスロットの数、ロータの磁極数等は、説明のための例示であって、回転電機の仕様に合わせ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In the following, distributed winding is described as a winding method of the stator coil. However, magnetic flux generated by the stator coil is an example of flowing through the teeth, and concentrated winding may be used in some cases. The shape, dimensions, the number of teeth and slots, the number of magnetic poles of the rotor, and the like described below are examples for explanation, and can be appropriately changed according to the specifications of the rotating electrical machine. Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、ダブルロータ型の回転電機10の構成を示す図である。以下では、特に断らない限り、ダブルロータ型の回転電機10を、回転電機10と呼ぶ。回転電機10は、固定子であるステータ20と、ステータ20の外周側に所定の間隔を隔てて配置されるアウターロータ50と、ステータ20の内周側に所定の間隔を隔てて配置されるインナーロータ60とを含んで構成される。アウターロータ50とインナーロータ60は回転子である。回転電機10は、図示しない駆動回路の制御によって駆動され、ステータ20を挟んで、アウターロータ50とインナーロータ60とが一体となって回転する三相同期型の回転電機である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a double rotor type rotating electrical machine 10. Hereinafter, unless otherwise specified, the double rotor type rotating electrical machine 10 is referred to as the rotating electrical machine 10. The rotating electrical machine 10 includes a stator 20 that is a stator, an outer rotor 50 that is disposed on the outer peripheral side of the stator 20 with a predetermined interval, and an inner that is disposed on the inner peripheral side of the stator 20 with a predetermined interval. And the rotor 60. The outer rotor 50 and the inner rotor 60 are rotors. The rotating electrical machine 10 is a three-phase synchronous rotating electrical machine that is driven by control of a drive circuit (not shown) and that rotates the outer rotor 50 and the inner rotor 60 together with the stator 20 interposed therebetween.

ステータ20は円環状の磁性体部品で、ステータコア22と、ステータコイル40とを含む。図1に、径方向と周方向と軸方向とを示す。径方向は、ステータ20の中心位置Cとステータ20の外周側とを結ぶ放射状の方向で、中心位置C側が内周側の方向で、ステータ20の外周側が外周側の方向である。周方向は、中心位置Cを中心に円周方向に沿った方向である。軸方向は、中心位置Cに設けられるインナーロータ60の中心穴66に取り付けられるロータ軸が延びる方向で、図1における紙面に垂直な方向である。   The stator 20 is an annular magnetic part, and includes a stator core 22 and a stator coil 40. FIG. 1 shows the radial direction, the circumferential direction, and the axial direction. The radial direction is a radial direction connecting the center position C of the stator 20 and the outer peripheral side of the stator 20, the central position C side is the inner peripheral direction, and the outer peripheral side of the stator 20 is the outer peripheral direction. The circumferential direction is a direction along the circumferential direction around the center position C. The axial direction is a direction in which the rotor shaft attached to the center hole 66 of the inner rotor 60 provided at the center position C extends, and is a direction perpendicular to the paper surface in FIG.

ステータコア22は、円環状のセンターヨーク24、センターヨーク24から外周側と内周側とにそれぞれ同数で突き出す外周側ティース26と内周側ティース28とを有する。隣接する外周側ティース26の間の空間が外周側スロット30であり、隣接する内周側ティース28の間の空間が内周側スロット32である。   The stator core 22 has an annular center yoke 24, and an outer peripheral side tooth 26 and an inner peripheral side tooth 28 that protrude from the center yoke 24 to the outer peripheral side and the inner peripheral side, respectively. A space between adjacent outer peripheral teeth 26 is an outer peripheral slot 30, and a space between adjacent inner peripheral teeth 28 is an inner peripheral slot 32.

外周側ティース26と内周側ティース28とは、センターヨーク24を挟んで一対として配置され、同様に、外周側スロット30と内周側スロット32もセンターヨーク24を挟んで一対として配置される。センターヨーク24を挟んで一対として配置される、とは、中心位置Cを通る同じ径方向上に一対として配置されることを意味する。外周側ティース26の数と外周側スロット30の数と、内周側ティース28の数と内周側スロット32の数は、同数で、3の倍数の24である。   The outer peripheral side teeth 26 and the inner peripheral side teeth 28 are arranged as a pair with the center yoke 24 interposed therebetween. Similarly, the outer peripheral side slots 30 and the inner peripheral side slots 32 are arranged as a pair with the center yoke 24 interposed therebetween. The phrase “arranged as a pair across the center yoke 24” means that the center yoke 24 is disposed as a pair on the same radial direction passing through the center position C. The number of the outer peripheral side teeth 26, the number of the outer peripheral side slots 30, the number of the inner peripheral side teeth 28, and the number of the inner peripheral side slots 32 are the same number, 24, which is a multiple of three.

ステータコア22は、センターヨーク24と外周側ティース26と内周側ティース28とを一体として含み、外周側スロット30と内周側スロット32とが形成される所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板を所定枚数で軸方向に積み重ねた積層体である。磁性体薄板の両面には電気的な絶縁処理が施される。磁性体薄板の材質としては、珪素鋼板の一種である電磁鋼板を用いることができる。磁性体薄板の積層体に代えて、磁性粉末を一体化成形したものをステータコア22としてもよい。   The stator core 22 integrally includes a center yoke 24, an outer peripheral side tooth 26, and an inner peripheral side tooth 28, and is formed in a predetermined shape in which an outer peripheral side slot 30 and an inner peripheral side slot 32 are formed. It is a laminated body in which body thin plates are stacked in the axial direction in a predetermined number. Both surfaces of the magnetic thin plate are electrically insulated. As a material of the magnetic thin plate, an electromagnetic steel plate which is a kind of silicon steel plate can be used. Instead of the laminated body of magnetic thin plates, the stator core 22 may be formed by integrally molding magnetic powder.

ステータコイル40は、外周側スロット30に挿入されて外周側ティース26に巻回される外周側コイル42と、内周側スロット32に挿入されて内周側ティース28に巻回される内周側コイル44とを有する。   The stator coil 40 is inserted into the outer peripheral side slot 30 and wound around the outer peripheral side tooth 26, and the inner peripheral side inserted into the inner peripheral side slot 32 and wound around the inner peripheral side tooth 28. And a coil 44.

外周側コイル42と内周側コイル44とは、共に、三相の分布巻コイルである。外周側コイル42は、1つの相巻線が複数の外周側ティース26に跨って巻回されて形成され、内周側コイル44は、1つの相巻線が複数の内周側ティース28に跨って巻回されて形成される。   Both the outer peripheral coil 42 and the inner peripheral coil 44 are three-phase distributed winding coils. The outer peripheral coil 42 is formed by winding one phase winding across a plurality of outer teeth 26, and the inner coil 44 has one phase winding straddling a plurality of inner teeth 28. It is formed by winding.

外周側ティース26と内周側ティース28、外周側スロット30と内周側スロット32は、共にセンターヨーク24を挟んで一対として配置されるので、外周側コイル42と内周側コイル44もセンターヨーク24を挟んで一対として配置される。   Since the outer peripheral side teeth 26 and the inner peripheral side teeth 28, and the outer peripheral side slots 30 and the inner peripheral side slots 32 are arranged as a pair with the center yoke 24 interposed therebetween, the outer peripheral side coil 42 and the inner peripheral side coil 44 are also arranged in the center yoke. 24 are arranged as a pair.

図1にステータコイル40の一部の巻回を示す。外周側スロット30と内周側スロット32の対について付したU,V,Wは、外周側スロット30と内周側スロット32に挿入される巻線の相を示す。このように、センターヨーク24を挟んで対を成す外周側スロット30と内周側スロット32には、同相の巻線が挿入される。   FIG. 1 shows a part of the winding of the stator coil 40. U, V, W attached to the pair of the outer peripheral side slot 30 and the inner peripheral side slot 32 indicate phases of windings inserted into the outer peripheral side slot 30 and the inner peripheral side slot 32. In this way, windings of the same phase are inserted into the outer peripheral side slot 30 and the inner peripheral side slot 32 that form a pair with the center yoke 24 interposed therebetween.

外周側コイル42のU相巻線を例とすると、Uと付された外周側スロット30に挿入され、その挿入された外周側スロット30から周方向に沿って延びて3スロット分隔てた次のUと付された外周側スロット30に挿入され、これを繰り返して形成される。外周側コイル42と対を成す内周側コイル44のU相巻線も同様に、Uと付された内周側スロット32に挿入された後、周方向に沿って延びて3スロット分隔てた次のUと付された内周側スロット32に挿入され、これを繰り返して形成される。挿入の方向は、対となる外周側コイル42と内周側コイル44とで同方向である。図1では、挿入の方向として、紙面の向こう側から手前側に挿入される方向を丸印の中に黒丸を入れたマークで示し、紙面の手前側から向こう側に挿入される方向を丸印の中にX印を入れたマークで示す。V相巻線、W相巻線も同様の巻回方法で形成される。   Taking the U-phase winding of the outer peripheral coil 42 as an example, it is inserted into the outer peripheral slot 30 labeled U, and extends along the circumferential direction from the inserted outer peripheral slot 30 and separated by three slots. It is inserted into the outer peripheral side slot 30 labeled U and formed repeatedly. Similarly, the U-phase winding of the inner peripheral coil 44 paired with the outer peripheral coil 42 was inserted into the inner peripheral slot 32 labeled U, and then extended along the circumferential direction and separated by three slots. It is inserted into the inner peripheral side slot 32 marked with the next U, and this is repeated. The direction of insertion is the same for the outer peripheral side coil 42 and the inner peripheral side coil 44 that form a pair. In FIG. 1, as the insertion direction, the direction of insertion from the far side of the paper to the near side is indicated by a black circle in the circle, and the direction of insertion from the near side of the paper to the far side is indicated by a round mark. This is indicated by a mark with an X mark in it. The V-phase winding and the W-phase winding are formed by the same winding method.

センターヨーク24を挟んで対を成す外周側コイル42と内周側コイル44は同相のコイルであり、さらに、外周側スロット30と内周側スロット32に巻線が挿入される方向も同方向である。巻線に対するこの巻回設定により、対を成す外周側ティース26と内周側ティース28とに、同方向の磁束が流れる。その詳細については、図2を用いて後述する。   The outer peripheral coil 42 and the inner peripheral coil 44 that form a pair with the center yoke 24 in between are in-phase coils, and the direction in which the winding is inserted into the outer peripheral slot 30 and the inner peripheral slot 32 is also the same direction. is there. With this winding setting for the winding, magnetic flux in the same direction flows through the pair of outer peripheral side teeth 26 and inner peripheral side teeth 28. Details thereof will be described later with reference to FIG.

アウターロータ50は、ステータ20の外周側に所定の磁気ギャップ34を隔てて同心状に配置される円環状の外周側の回転子である。アウターロータ50は、アウターロータコア52と、磁極54とを有する。磁極54は、N極またはS極で、周方向に沿い、N.S,N,S・・・と交互に配置される。   The outer rotor 50 is an annular outer rotor disposed concentrically with a predetermined magnetic gap 34 on the outer periphery of the stator 20. The outer rotor 50 has an outer rotor core 52 and a magnetic pole 54. The magnetic pole 54 is an N pole or S pole along the circumferential direction. S, N, S... Are alternately arranged.

インナーロータ60は、ステータ20の内周側に所定の磁気ギャップ36を隔てて同心状に配置される円環状の内周側の回転子である。磁気ギャップ36は、アウターロータ50の磁気ギャップ34と同じ隙間間隔であってもよく、異なる隙間間隔であってもよい。インナーロータ60は、インナーロータコア62と、磁極64と、中心穴66とを有する。中心穴66には、回転電機10の出力軸であるロータ軸が取り付けられ固定される。中心穴66の中心位置Cは、ステータ20の中心位置Cでもある。磁極64は、N極またはS極で、周方向に沿い、N,S,N,S・・・と交互に配置される。   The inner rotor 60 is an annular inner peripheral rotor arranged concentrically with a predetermined magnetic gap 36 on the inner peripheral side of the stator 20. The magnetic gap 36 may be the same gap interval as the magnetic gap 34 of the outer rotor 50 or may be a different gap interval. The inner rotor 60 has an inner rotor core 62, a magnetic pole 64, and a center hole 66. A rotor shaft that is an output shaft of the rotating electrical machine 10 is attached and fixed to the center hole 66. The center position C of the center hole 66 is also the center position C of the stator 20. The magnetic poles 64 are N poles or S poles, and are arranged alternately with N, S, N, S... Along the circumferential direction.

アウターロータ50と、インナーロータ60とは、共に磁極数が8で、アウターロータ50の磁極54とインナーロータ60の磁極64とは、中心位置Cについて対を成して配置され、磁極54と磁極64とについて周方向の配置に関する位相差はゼロである。磁極数が8であるので、中心位置Cから見た1磁極分の周方向に沿った見込み角度φは45度である。図1において、8個の磁極にそれぞれP1からP8を付した。P1〜P8の各磁極は、配置位置と極性とが異なるのみで、構成は同じである。   The outer rotor 50 and the inner rotor 60 both have eight magnetic poles, and the magnetic pole 54 of the outer rotor 50 and the magnetic pole 64 of the inner rotor 60 are arranged in pairs with respect to the center position C. The phase difference regarding the arrangement in the circumferential direction with respect to 64 is zero. Since the number of magnetic poles is 8, the expected angle φ along the circumferential direction of one magnetic pole as viewed from the center position C is 45 degrees. In FIG. 1, P1 to P8 are assigned to the eight magnetic poles, respectively. Each of the magnetic poles P1 to P8 has the same configuration except for the arrangement position and polarity.

磁極54,64の形成方法は、永久磁石を用いてもよく、突極やスリットによるリラクタンスの異方性を用いてもよく、これらを組み合わせた埋込磁石型としてもよい。   The magnetic poles 54 and 64 may be formed using permanent magnets, reluctance anisotropy due to salient poles or slits, or an embedded magnet type combining these.

上記では、アウターロータ50とインナーロータ60の磁極数を8とし、ステータ20において外周側スロット30と内周側スロット32の数を24としたが、これは説明のための例示であり、回転電機10の仕様により適宜変更が可能である。   In the above description, the number of magnetic poles of the outer rotor 50 and the inner rotor 60 is set to 8, and the number of the outer peripheral side slots 30 and the inner peripheral side slots 32 in the stator 20 is set to 24. Changes can be made as appropriate according to the ten specifications.

ここで、ステータ20を外部の取付部に固定する固定方法について述べる。ステータ20は、外周側にアウターロータ50、内周側にインナーロータ60が配置される。アウターロータ50とインナーロータ60とは回転体であるので、一般的な回転電機のように、ステータコアをそのままモータケースに取り付けることが困難である。そこで、ステータ20のセンターヨーク24に締結用穴70を設ける。締結用穴70は、センターヨーク24を軸方向に貫通する穴である。この締結用穴70の一方側から、固定手段68としての締結用ボルトを挿入し、他方側におねじ部を突出させ、突出させたおねじ部を外部の取付部に設けためねじ部にねじ込んで係合させる。図1では、一部の締結用穴70に、それぞれ配置された固定手段68を図示した。これによって、ステータ20は、外部の取付部に固定される。固定手段68を締結用穴70に係合する方法は、ねじ機構に代えて、圧入軸等を用いてもよい。図1では、外周側スロット30及び内周側スロット32と同数の締結用穴70としたが、固定が十分に行える範囲で、これより少ない数とできる。   Here, a fixing method for fixing the stator 20 to an external mounting portion will be described. The stator 20 includes an outer rotor 50 on the outer peripheral side and an inner rotor 60 on the inner peripheral side. Since the outer rotor 50 and the inner rotor 60 are rotating bodies, it is difficult to attach the stator core as it is to the motor case as in a general rotating electric machine. Therefore, a fastening hole 70 is provided in the center yoke 24 of the stator 20. The fastening hole 70 is a hole that penetrates the center yoke 24 in the axial direction. From one side of the fastening hole 70, a fastening bolt as a fixing means 68 is inserted, the threaded portion is projected on the other side, and the projecting male threaded portion is screwed into the threaded portion so as to be provided in the external mounting portion. Engage with. In FIG. 1, the fixing means 68 arranged in some of the fastening holes 70 are illustrated. As a result, the stator 20 is fixed to the external mounting portion. As a method of engaging the fixing means 68 with the fastening hole 70, a press-fit shaft or the like may be used instead of the screw mechanism. In FIG. 1, the number of fastening holes 70 is the same as the number of the outer peripheral side slots 30 and the inner peripheral side slots 32, but the number can be smaller than that within a range where the fixing can be sufficiently performed.

締結用穴70は、センターヨーク24を挟んで対を成す外周側スロット30と内周側スロット32との間に設けられる。締結用穴70は、分布巻された巻線に駆動電流を流すことで生成される磁束がステータ20を流れるときに、磁気抵抗とならない位置に配置される。具体的には、外周側ティース26の周方向に沿った幅と、内周側ティース28の周方向に沿った幅のそれぞれを径方向に延長したときのセンターヨーク24における幅領域72(図2参照)の外側に設けられる。その詳細については後述する。   The fastening hole 70 is provided between the outer peripheral slot 30 and the inner peripheral slot 32 that form a pair with the center yoke 24 interposed therebetween. The fastening hole 70 is arranged at a position where the magnetic resistance generated when the drive current flows through the distributed windings does not become a magnetic resistance when flowing through the stator 20. Specifically, a width region 72 in the center yoke 24 when the width along the circumferential direction of the outer peripheral side tooth 26 and the width along the circumferential direction of the inner peripheral side tooth 28 are extended in the radial direction (FIG. 2). Provided outside the reference). Details thereof will be described later.

上記構成の作用効果、特に、締結用穴70の配置の作用効果について、2つの比較例との比較を含め、図2から図4を用いて詳細に説明する。   The operational effects of the above-described configuration, particularly the operational effects of the arrangement of the fastening holes 70 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4 including comparison with two comparative examples.

図2は、磁極P1の部分のステータ20についての拡大図である。図2に示すように、外周側ティース26の径方向に沿った長さは、内周側ティース28の径方向に沿った長さよりも短い。これは、ステータコイル40において、対を成す外周側コイル42の外周側ティース26への巻数と、内周側コイル44の内周側ティース28への巻数を同じとするために、外周側スロット30の空間と内周側スロット32の空間とを同じとするためである。   FIG. 2 is an enlarged view of the stator 20 in the portion of the magnetic pole P1. As shown in FIG. 2, the length along the radial direction of the outer peripheral side teeth 26 is shorter than the length along the radial direction of the inner peripheral side teeth 28. This is because, in the stator coil 40, the number of turns on the outer peripheral side teeth 26 of the outer peripheral side coil 42 and the number of turns on the inner peripheral side teeth 28 of the inner peripheral side coil 44 are the same. This is because the space of the inner slot 32 and the space of the inner slot 32 are the same.

締結用穴70は、センターヨーク24を挟んで対をなす外周側スロット30と内周側スロット32の間に設けられる。換言すれば、外周側ティース26の周方向に沿った幅と、内周側ティース28の周方向に沿った幅のそれぞれを延長したときのセンターヨーク24における幅領域72の外側に締結用穴70が設けられる。これは、締結用穴70の配置位置のみならず、締結用穴70の外径が、幅領域72の内部に侵入しないことを含む。   The fastening hole 70 is provided between the outer peripheral slot 30 and the inner peripheral slot 32 that are paired with the center yoke 24 interposed therebetween. In other words, the fastening hole 70 is formed outside the width region 72 in the center yoke 24 when the width along the circumferential direction of the outer peripheral side tooth 26 and the width along the circumferential direction of the inner peripheral side tooth 28 are extended. Is provided. This includes not only the arrangement position of the fastening hole 70 but also that the outer diameter of the fastening hole 70 does not enter the width region 72.

図2において、ステータコイル40に駆動電流を流すことでステータ20に生成される磁束80,82を示す。磁束80,82は、外周側ティース26と内周側ティース28に同方向の磁束が連続するように流れる。これは、外周側スロット30に挿入される巻線と内周側スロット32に挿入される巻線とが同相であって、かつ、挿入方向が同じであるためである。磁束80,82は、締結用穴70に全く懸らないので、締結用穴70は、磁束80,82に対する磁気抵抗とならない。これによって、回転電機10が出力できるトルクが締結用穴70に起因する磁気抵抗によって低下することを抑制できる。   In FIG. 2, magnetic fluxes 80 and 82 generated in the stator 20 by passing a drive current through the stator coil 40 are shown. The magnetic fluxes 80 and 82 flow so that magnetic fluxes in the same direction continue to the outer peripheral side teeth 26 and the inner peripheral side teeth 28. This is because the winding inserted in the outer peripheral side slot 30 and the winding inserted in the inner peripheral side slot 32 have the same phase and the same insertion direction. Since the magnetic fluxes 80 and 82 do not hang around the fastening hole 70, the fastening hole 70 does not become a magnetic resistance with respect to the magnetic fluxes 80 and 82. Thereby, it is possible to suppress the torque that can be output from the rotating electrical machine 10 from being reduced by the magnetic resistance caused by the fastening hole 70.

図3の比較例において、図2との相違は、センターヨーク24において、外周側ティース26と内周側ティース28を結ぶ領域に締結用穴71が配置されることである。この場合、外周側ティース26と内周側ティース28に流れる磁束81,83は、締結用穴71の磁気抵抗によって流れが阻害される。このため、回転電機10が出力できるトルクが締結用穴71に起因する磁気抵抗によって低下する。   In the comparative example of FIG. 3, the difference from FIG. 2 is that a fastening hole 71 is arranged in a region connecting the outer peripheral side tooth 26 and the inner peripheral side tooth 28 in the center yoke 24. In this case, the magnetic fluxes 81 and 83 flowing in the outer peripheral side teeth 26 and the inner peripheral side teeth 28 are hindered by the magnetic resistance of the fastening holes 71. For this reason, the torque that the rotating electrical machine 10 can output is reduced by the magnetic resistance caused by the fastening hole 71.

図4の比較例においては、図2と異なり、ステータコイルの巻回方法が分布巻でなく、センターヨーク24に巻回されるトロイダル巻である。トロイダル巻の場合、外周側スロット30に挿入される巻線と内周側スロット32に挿入される巻線とは同相であるが、挿入方向が互いに逆方向となる。図4に示すように、トロイダル巻によって生成される磁束84,86,88は、センターヨーク24を通って流れる。締結用穴70は、図2と同じ配置で、センターヨーク24を挟んで対をなす外周側スロット30と内周側スロット32の間に設けられる。したがって、トロイダル巻によって生成される磁束84,86,88は、締結用穴70の磁気抵抗によって流れが阻害される。このため、回転電機10が出力できるトルクが締結用穴70に起因する磁気抵抗によって低下する。   In the comparative example of FIG. 4, unlike FIG. 2, the winding method of the stator coil is not distributed winding but toroidal winding wound around the center yoke 24. In the case of toroidal winding, the winding inserted in the outer circumferential slot 30 and the winding inserted in the inner circumferential slot 32 have the same phase, but the insertion directions are opposite to each other. As shown in FIG. 4, the magnetic fluxes 84, 86, 88 generated by the toroidal winding flow through the center yoke 24. The fastening holes 70 are provided between the outer peripheral side slot 30 and the inner peripheral side slot 32 that are paired with the center yoke 24 sandwiched in the same arrangement as in FIG. Therefore, the flow of the magnetic fluxes 84, 86, and 88 generated by the toroidal winding is hindered by the magnetic resistance of the fastening hole 70. For this reason, the torque that the rotating electrical machine 10 can output is reduced by the magnetic resistance caused by the fastening hole 70.

図3、図4の比較例と異なり、図1の構成の回転電機10によれば、図2に示すように、締結用穴70は、磁束80,82に対する磁気抵抗とならない。   Unlike the comparative example of FIGS. 3 and 4, according to the rotating electrical machine 10 having the configuration of FIG. 1, the fastening hole 70 does not become a magnetic resistance with respect to the magnetic fluxes 80 and 82 as shown in FIG. 2.

本実施の形態に係るダブルロータ型の回転電機10は、ステータ20を備える。ステータ20は、円環状のセンターヨーク24、センターヨーク24から外周側と内周側とにそれぞれ同数で突き出す外周側ティース26と内周側ティース28とを有するステータコア22を含む。また、ステータ20は、外周側ティース26に巻回される外周側コイル42と内周側ティース28に巻回される内周側コイル44を含む。回転電機10は、さらに、ステータ20の外周側に所定の間隔を隔てて配置されたアウターロータ50と、ステータ20の内周側に所定の間隔を隔てて配置されたインナーロータ60とを備える。回転電機10は、さらに、隣接する外周側ティース26の間の外周側スロット30、及び、隣接する内周側ティース28の間の内周側スロット32の間に設けられた締結用穴70に係合してステータ20を外部の取付部に固定する固定手段68を備える。ここで、センターヨーク24を挟んで一対として配置された外周側コイル42と内周側コイル44は、同相のコイルであり、それぞれに印加される駆動電流の方向は、対応する外周側ティース26と内周側ティース28に同方向の磁束が流れるように設定される。また、締結用穴70は、外周側ティース26の幅と内周側ティース28の幅のそれぞれを延長したときのセンターヨーク24における幅領域72の外側に設けられる。   The double rotor type rotating electrical machine 10 according to the present embodiment includes a stator 20. The stator 20 includes an annular center yoke 24 and a stator core 22 having an outer peripheral side tooth 26 and an inner peripheral side tooth 28 that protrude from the center yoke 24 to the outer peripheral side and the inner peripheral side, respectively. The stator 20 includes an outer coil 42 wound around the outer teeth 26 and an inner coil 44 wound around the inner teeth 28. The rotating electrical machine 10 further includes an outer rotor 50 disposed on the outer peripheral side of the stator 20 with a predetermined interval, and an inner rotor 60 disposed on the inner peripheral side of the stator 20 with a predetermined interval. The rotating electrical machine 10 is further engaged with a fastening hole 70 provided between an outer peripheral slot 30 between adjacent outer peripheral teeth 26 and an inner peripheral slot 32 between adjacent inner peripheral teeth 28. In addition, a fixing means 68 for fixing the stator 20 to the external mounting portion is provided. Here, the outer peripheral coil 42 and the inner peripheral coil 44 disposed as a pair with the center yoke 24 interposed therebetween are in-phase coils, and the direction of the drive current applied to each of the coils is the same as that of the corresponding outer peripheral teeth 26. It is set so that the magnetic flux in the same direction flows through the inner peripheral side teeth 28. The fastening hole 70 is provided outside the width region 72 in the center yoke 24 when the width of the outer peripheral tooth 26 and the width of the inner peripheral tooth 28 are extended.

上記構成によれば、ステータ20を外部の取付部に固定するための固定手段68が係合する締結用穴70は、外周側ティース26及び内周側ティース28の幅を延長した幅領域72を外してセンターヨーク24に設けられる。これによって、外周側ティース26と内周側ティース28における磁束80,82の流れを妨げない。これによって、ステータ20に設けられる締結用穴70によるトルクの低下を抑制でき、回転電機の小型化を図ることができる。   According to the above configuration, the fastening hole 70 with which the fixing means 68 for fixing the stator 20 to the external mounting portion is engaged has the width region 72 obtained by extending the widths of the outer peripheral side teeth 26 and the inner peripheral side teeth 28. The center yoke 24 is removed. Accordingly, the flow of the magnetic fluxes 80 and 82 in the outer peripheral teeth 26 and the inner peripheral teeth 28 is not hindered. As a result, a reduction in torque due to the fastening hole 70 provided in the stator 20 can be suppressed, and the rotating electrical machine can be reduced in size.

10 (ダブルロータ型の)回転電機、20 ステータ、22 ステータコア、24 センターヨーク、26 外周側ティース、28 内周側ティース、30 外周側スロット、32 内周側スロット、34,36 磁気ギャップ、40 ステータコイル、42 外周側コイル、44 内周側コイル、50 アウターロータ、52 アウターロータコア、54,64 磁極、60 インナーロータ、62 インナーロータコア、66 中心穴、68 固定手段、70,71 締結用穴、72 幅領域、80,81,82,83,84,86,88 磁束。   10 (double rotor type) rotating electrical machine, 20 stator, 22 stator core, 24 center yoke, 26 outer peripheral side teeth, 28 inner peripheral side teeth, 30 outer peripheral side slots, 32 inner peripheral side slots, 34, 36 magnetic gap, 40 stator Coil, 42 Outer coil, 44 Inner coil, 50 Outer rotor, 52 Outer rotor core, 54, 64 Magnetic pole, 60 Inner rotor, 62 Inner rotor core, 66 Center hole, 68 Fixing means, 70, 71 Fastening hole, 72 Width region, 80, 81, 82, 83, 84, 86, 88 Magnetic flux.

Claims (1)

円環状のセンターヨーク、前記センターヨークから外周側と内周側とにそれぞれ同数で突き出す外周側ティースと内周側ティース、及び、前記外周側ティースに巻回される外周側コイルと前記内周側ティースに巻回される内周側コイルを有するステータと、
前記ステータの外周側に所定の間隔を隔てて配置されたアウターロータと、
前記ステータの内周側に所定の間隔を隔てて配置されたインナーロータと、
隣接する前記外周側ティースの間の外周側スロット、及び、隣接する前記内周側ティースの間の内周側スロットの間に設けられた締結用穴に係合して前記ステータを外部の取付部に固定する固定手段と、
を備え、
前記センターヨークを挟んで一対として配置された前記外周側コイルと前記内周側コイルは、同相のコイルであり、それぞれに印加される駆動電流の方向は、対応する前記外周側ティースと前記内周側ティースに同方向の磁束が流れるように設定され、
前記締結用穴は、前記外周側ティースの幅と前記内周側ティースの幅のそれぞれを延長したときの前記センターヨークにおける幅領域の外側に設けられる、ダブルロータ型の回転電機。
An annular center yoke, outer peripheral teeth and inner peripheral teeth projecting from the center yoke to the outer peripheral side and the inner peripheral side, respectively, and an outer peripheral coil and the inner peripheral side wound around the outer peripheral teeth A stator having an inner peripheral coil wound around the teeth;
An outer rotor disposed at a predetermined interval on the outer peripheral side of the stator;
An inner rotor disposed at a predetermined interval on the inner circumferential side of the stator;
Engaging the outer peripheral side slot between the adjacent outer peripheral side teeth and the fastening hole provided between the inner peripheral side slots between the adjacent inner peripheral side teeth to attach the stator to the external mounting portion Fixing means for fixing to,
With
The outer peripheral coil and the inner peripheral coil arranged as a pair with the center yoke interposed therebetween are in-phase coils, and the direction of the drive current applied to each of them is the corresponding outer peripheral tooth and the inner peripheral coil. It is set so that magnetic flux in the same direction flows through the side teeth,
The fastening hole is a double rotor type rotating electrical machine provided outside the width region of the center yoke when the width of the outer peripheral teeth and the width of the inner peripheral teeth are extended.
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