JP2021141774A - 回転電機の固定子、回転電機、および車両駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、効率をEFF、力率をcosθとすると、モータの最大出力Pmaxは(2)式で表される。
つまり、回転電機の力率、または、効率を上げれば、同じ電力で出力を上げることができる。本発明の目的のひとつは、回転電機の力率を上げることにあり、そのためにインダクタンスLを下げるモータを提供することにある。これにより、駆動用モータの高出力密度化を可能にする。
本発明に係る第1の実施形態を図6を用いて説明する。図6は、第1実施形態に係る回転電機1と減速機3の断面図である。図6に示されるように、回転電機1は、固定子20と回転子30とハウジング12とにより構成される。回転子30は、回転子鉄心300と磁石4とからなる。固定子20は、固定子鉄心200、絶縁紙5及びコイル6を備える。回転子と固定子20は、ハウジング12の内部に収納される。ハウジング12は、回転子の回転軸方向の両端にエンドブラケット11を備える。エンドブラケット11は、ベアリング71を介してモータシャフト70を支えている。モータシャフト70には回転子30が取り付けられている。また、モータシャフト70は、減速機3の入力軸61と接続されている。
図11において、従来のコイル配置は、NL=4、NSPP=2、Ns=2である。一方で、本実施形態のコイル配置はNLとNSPPは従来構造と同じだあるが、Ns=5である点が異なる。
{2*cos(0°)+4*cos(30°)+2*cos(0°)}/8=0.808
となる。
この場合の巻線係数を考えると、2番3番スロットの中心がU相コイルの中心だから、2番と3番スロットはそれぞれ±15°、1番と4番スロットはそれぞれ±45°中心からずれているため、巻線係数kwは以下になる。
しかし、とくに自動車用モータのように高出力密度が求められるモータにおいて、巻線係数は少しでも高い方が望ましいため、図1のような巻線をあえて採用することはなかった。たとえば、図11のNSPP=2の場合、通常、コイル跨ぎスロット数5/6の短節巻で高調波が下がるため、その場合の巻線係数0.933よりも低い巻線をすることは無い。
L=1/P2*Srotor/gap*(Nturn*kw2) ・・・(4)
ここで、Pは極数、Sは回転子のギャップ部表面積、gapは固定子鉄心と回転子鉄心の距離、Nturnは1相当たりのコイル巻数、kwは巻線係数である。
一方、モータのトルクTqは以下に比例する。
ここで、Iはモータ電流である。
NSPP+NL/2<Ns≦3*NSPP ・・・・・・(6)
となる。
Claims (9)
- スロットを備える固定子コアと、
当該スロット内に挿入される複数のコイルと、を備える回転電機の固定子であって、
前記スロットは、前記回転電機の径方向に沿って配置された前記複数のコイルのそれぞれによって定義される複数のを有しており、
同相コイルが周方向に連続して並んだ所定数Nsのスロット内に配置され、
前記所定数Nsは、毎極毎相スロット数をNSPP、レイヤ数を2×NLとしたとき、
NSPP+NL<Ns≦3*NSPPに設定される回転電機の固定子。 - 請求項1に記載の回転電機の固定子であって、
前記複数のコイルは、前記固定子コアの両側においてスロットピッチがNSPP*3となるように配置される回転電機の固定子。 - 請求項1に記載の回転電機の固定子であって、
nを自然数とすると、
前記複数のコイルは、前記固定子コアの軸方向の一方側において、
スロットピッチがNSPP*3+nとなるように配置され、
前記固定子コアの軸方向の他方側において、スロットピッチがNSPP*3−nとなるように配置される
回転電機の固定子。 - 請求項1乃至3のいずれかひとつに記載の回転電機の固定子であって、
nを自然数としたときに、
第2nレイヤに配置される第1コイルと前記第1コイルと同相であって第2n+1レイヤに配置されるコイルとが、同スロット内に配置される
回転電機の固定子。 - 請求項1乃至3のいずれかひとつに記載の回転電機の固定子であって、
nを自然数としたときに、
第2n−1レイヤに配置される第1コイルと第2nレイヤに配置される前記第1コイルと同相である第2コイルとからなる第1コイル群と、
第2n+1レイヤに配置される前記第1コイルと同相である第3コイルと第2n+2レイヤに配置される前記第1コイルと同相である第4コイルとからなる第2コイル群と、を備え、
前記第1コイル群と前記第2コイル群とは、周方向に1以上ずれて配置される回転電機の固定子。 - 請求項1乃至5のいずれかひとつに記載の回転電機の固定子であって、
前記コイルは、矩形断面の形状を有しており、略U字状に形成され、
前記固定子コアの一方側から挿入され、他方側において他のコイルと接続される回転電機の固定子。 - 請求項1乃至5のいずれかひとつに記載の回転電機の固定子であって、
前記コイルは、矩形断面の形状を有しており、略U字状に形成され、
前記固定子コアの一方側から挿入され、前記スロット内において他のコイルと接続される回転電機の固定子。 - 請求項1乃至7のいずれかひとつに記載の回転電機の固定子と、
前記固定子に対して所定の空隙を介して対向する回転子と、を備える回転電機。 - 請求項8に記載の回転電機と、当該回転電機に所定の周波数の交流電力を供給する電力変換器と、前記回転電機の出力軸に減速機と、を備える車両駆動装置。
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