JP2023049628A - Rotary electric machine - Google Patents

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学 矢▲崎▼
Manabu Yazaki
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

To provide a motor capable of obtaining sufficiently large running torque even in a case where a rotary shaft is rotated at a low speed, and suppressing generation of heat from a stator (especially an electromagnetic coil).SOLUTION: A stator 12 of a rotary electric machine 10 comprises a yoke 24 and a plurality of teeth 26. Each of the plurality of teeth includes a rod part 32 protruding radially inside of the yoke and a flange part 34 wider than the rod part. An expanded part 36 is provided between the rod part and the flange part. The expanded part becomes wider gradually in a direction from the rod part to the flange part. Crossing angles θ1 and θ2 of the rod part and the expanded part ranges from 108° to 130°. A distance T1 from an inner peripheral end to an outer peripheral end of the flange part ranges from 0.2 mm to 2.0 mm.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ステータとロータとを備える回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine that includes a stator and a rotor.

回転電機は、ステータとロータとを備える。ステータは、複数個のティース部を有する。隣接するティース部同士の間には、スロットが形成される。スロットには、電磁コイルが設けられる。その一方で、ロータは永久磁石を有する。 A rotating electrical machine includes a stator and a rotor. The stator has a plurality of teeth. A slot is formed between adjacent tooth portions. An electromagnetic coil is provided in the slot. On the other hand, the rotor has permanent magnets.

回転電機は、例えば、モータとして機能する。この場合、電磁コイルに通電がなされる。通電に伴い、電磁コイルが磁気を帯びて交番磁界が形成される。この交番磁界と、永久磁石による磁界とが互いに反発する。又は、前記2個の磁界同士が互いに引き合う。以上の反発及び引き合いにより、ロータが回転する。 A rotating electrical machine functions, for example, as a motor. In this case, the electromagnetic coil is energized. As the power is supplied, the electromagnetic coil becomes magnetized and an alternating magnetic field is formed. This alternating magnetic field and the magnetic field of the permanent magnet repel each other. Alternatively, the two magnetic fields attract each other. The rotor rotates due to the above repulsion and attraction.

モータは、例えば、回転体に回転駆動力を付与する。回転体が飛翔体のプロペラである場合、モータには、飛翔体の離陸時又はホバリング時等に低回転で高トルクを継続して出力できる性能が求められる。この性能を得るために、モータを大型にすることが考えられる。しかしながら、この場合、モータの重量が大きくなる。従って、飛翔体も大型となり且つ重量が大きくなる。 The motor, for example, imparts rotational driving force to the rotating body. When the rotating body is a propeller of a flying object, the motor is required to have a performance capable of continuously outputting high torque at low rotation when the flying object takes off or hovers. In order to obtain this performance, it is conceivable to increase the size of the motor. However, in this case, the weight of the motor increases. Therefore, the flying object also becomes large and heavy.

そこで、モータが大型となることを回避しながら、高トルクを得ることが試みられている。例えば、特許文献1には、永久磁石に面するティース部のアーク角度を規定した構造が提案されている。なお、特許文献1には、16個の永久磁石と、18個のティース部とを有するモータが例示されている。この場合、1個の永久磁石のN極又はS極に対面するティース部の個数は、略1個である。 Therefore, attempts have been made to obtain high torque while avoiding the need for a large motor. For example, Patent Literature 1 proposes a structure in which the arc angle of teeth facing a permanent magnet is defined. Note that Patent Document 1 exemplifies a motor having 16 permanent magnets and 18 tooth portions. In this case, the number of tooth portions facing the N pole or S pole of one permanent magnet is approximately one.

特許文献2及び特許文献3にも、モータにおいて高トルクを得るための構造が提案されている。 Patent document 2 and patent document 3 also propose a structure for obtaining high torque in a motor.

特開2005-80381号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-80381 特開2007-151332号公報JP 2007-151332 A 特開2007-209197号公報JP 2007-209197 A

飛翔体等の一層の小型化又は一層の軽量化を図るため、モータを一層小型化することが要請されている。しかしながら、小型のモータでは、高トルクを得ることが容易ではない。 In order to further reduce the size and weight of flying objects, there is a demand for further miniaturization of motors. However, it is not easy to obtain high torque with a small motor.

小型であっても高トルクを得るために、永久磁石の個数を多くすることが考えられる。しかしながら、この場合、永久磁石からの磁束量が大きくなる。ステータがこの磁束量を十分に受容できない場合、いわゆる漏れ磁束が生じる。漏れ磁束は、ステータ(特に電磁コイル)の発熱の一因となる。また、回転電機を発電機として機能させる場合には、発電量を低下させる可能性がある。このように、漏れ磁束は様々な不都合を招く。 In order to obtain high torque even with a small size, it is conceivable to increase the number of permanent magnets. However, in this case, the amount of magnetic flux from the permanent magnet increases. If the stator cannot sufficiently accommodate this amount of flux, a so-called leakage flux will occur. Leakage magnetic flux contributes to the heat generation of the stator (particularly the electromagnetic coil). Moreover, when the rotating electric machine is made to function as a generator, there is a possibility that the amount of power generation will be reduced. Thus, leakage magnetic flux causes various inconveniences.

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the problems described above.

本発明の一実施形態によれば、円環形状をなすヨーク部と、前記ヨーク部の内周縁から該ヨーク部の径方向内側に突出した複数個のティース部とを有し、前記複数個のティース部において互いに隣接するティース部同士の間にスロットが形成されたステータと、
前記ステータの内側に配置され、前記複数個のティース部に面するロータと、
を備える回転電機であって、
前記ロータは、極数が16極~32極である永久磁石を保持するロータコアと、前記ロータコアと一体的に回転する回転シャフトとを有し、
前記複数個のティース部の各々は、前記ヨーク部の内周縁から該ヨーク部の径方向内方に突出する棹部と、前記棹部よりも前記ロータに近接し且つ該棹部に比べて幅広な鍔部と、前記棹部と前記鍔部との間に介在し、前記棹部から前記鍔部に向かうにつれて幅広となる拡開部とを有し、
前記棹部と前記拡開部との交差角度が108°~130°であり、
前記鍔部の内周端から外周端に至るまでの距離が0.2mm~2.0mmである回転電機が提供される。
According to one embodiment of the present invention, a yoke portion having an annular shape and a plurality of tooth portions protruding radially inwardly of the yoke portion from an inner peripheral edge of the yoke portion are provided, and the plurality of tooth portions a stator in which slots are formed between tooth portions adjacent to each other in the tooth portions;
a rotor disposed inside the stator and facing the plurality of teeth;
A rotating electrical machine comprising
The rotor has a rotor core that holds permanent magnets with 16 to 32 poles, and a rotating shaft that rotates integrally with the rotor core,
Each of the plurality of teeth includes a rod portion protruding radially inwardly of the yoke portion from an inner peripheral edge of the yoke portion, and a rod portion closer to the rotor than the rod portion and wider than the rod portion. and a flared portion that is interposed between the neck portion and the collar portion and that widens from the neck portion toward the collar portion,
The crossing angle between the rod portion and the expanding portion is 108° to 130°,
A rotary electric machine is provided in which the distance from the inner peripheral end of the collar portion to the outer peripheral end thereof is 0.2 mm to 2.0 mm.

本発明では、ステータのティース部において、棹部に対する拡開部の交差角度を所定の範囲内とするようにしている。また、ティース部において、鍔部の厚みを所定の範囲内とするようにしている。ティース部の形状をこのように規定した場合、特に鍔部が永久磁石の磁束を十分に受容することができる。従って、極数が16極~32極と大きい場合であっても、ステータが永久磁石の磁束を十分に受容する。このため、例えば、回転シャフトが低速で回転する場合においても十分に大きな回転トルクが得られる。 In the present invention, in the tooth portion of the stator, the intersection angle of the expanded portion with respect to the rod portion is set within a predetermined range. Also, in the tooth portion, the thickness of the collar portion is set within a predetermined range. When the shape of the tooth portion is defined in this way, the collar portion can sufficiently receive the magnetic flux of the permanent magnet. Therefore, even if the number of poles is as large as 16 to 32, the stator can sufficiently receive the magnetic flux of the permanent magnets. Therefore, for example, a sufficiently large rotational torque can be obtained even when the rotating shaft rotates at a low speed.

しかも、ステータが永久磁石の磁束を十分に受容するので、漏れ磁束が低減する。その結果、電磁コイルの鎖交磁束及び渦電流が低減する。以上のような理由から、ステータ(特に電磁コイル)の発熱を抑制することができる。 Moreover, since the stator sufficiently receives the magnetic flux of the permanent magnet, leakage magnetic flux is reduced. As a result, the magnetic flux linkage and eddy currents in the electromagnetic coil are reduced. For the above reasons, the heat generation of the stator (especially the electromagnetic coil) can be suppressed.

図1は、本発明の実施形態に係る回転電機の要部概略水平断面図である。FIG. 1 is a schematic horizontal cross-sectional view of a main part of a rotating electric machine according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1の要部拡大図である。2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1. FIG. 図3は、ロータコアの全体概略平面図である。FIG. 3 is an overall schematic plan view of the rotor core. 図4は、ロータコアを形成する1個の電磁鋼板の全体概略平面図である。FIG. 4 is an overall schematic plan view of one electromagnetic steel sheet forming the rotor core. 図5は、ロータコアの要部分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of the main parts of the rotor core. 図6は、別のロータコアの要部分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of essential parts of another rotor core. 図7は、図1の要部拡大図である。7 is an enlarged view of a main part of FIG. 1. FIG. 図8は、本発明の別の実施形態に係る回転電機の要部概略水平断面図である。FIG. 8 is a schematic horizontal cross-sectional view of main parts of a rotating electric machine according to another embodiment of the present invention. 図9は、本発明のまた別の実施形態に係る回転電機の要部概略水平断面図である。FIG. 9 is a schematic horizontal cross-sectional view of a main part of a rotating electric machine according to still another embodiment of the present invention.

図1は、本実施形態に係る回転電機10の要部概略水平断面図である。回転電機10は、略円環形状をなすステータ12と、ステータ12の内方に配置されるロータ14とを備える。回転電機10は、例えば、U相、V相、W相を有する3相モータである。 FIG. 1 is a schematic horizontal cross-sectional view of a main part of a rotary electric machine 10 according to this embodiment. The rotating electric machine 10 includes a substantially annular stator 12 and a rotor 14 arranged inside the stator 12 . The rotating electrical machine 10 is, for example, a three-phase motor having U-phase, V-phase, and W-phase.

先ず、ステータ12につき説明する。ステータ12は、ステータコア20を有する。ステータコア20は、例えば、電磁鋼板等の磁性体が積層された積層体である。 First, the stator 12 will be explained. Stator 12 has a stator core 20 . The stator core 20 is, for example, a laminate in which magnetic bodies such as electromagnetic steel sheets are laminated.

ステータコア20は、ヨーク部24と、複数個のティース部26とを有する。本実施形態では、回転電機10の外径(回転シャフト50の中心Oからヨーク部24の外周縁までの距離Xの2倍)は、230mm~450mmの範囲内である。この外径は、飛翔体のプロペラを回転させる一般的なモータの外径に比べて小さい。すなわち、回転電機10は、小型である。 Stator core 20 has a yoke portion 24 and a plurality of teeth portions 26 . In this embodiment, the outer diameter of the rotating electric machine 10 (twice the distance X from the center O of the rotating shaft 50 to the outer peripheral edge of the yoke portion 24) is within the range of 230 mm to 450 mm. This outer diameter is smaller than the outer diameter of a general motor that rotates the propeller of a flying object. That is, the rotating electric machine 10 is small.

ヨーク部24は、円環形状をなす。ティース部26は、ヨーク部24の内周縁から、該ヨーク部24の径方向に沿って内方に突出する。 The yoke portion 24 has an annular shape. The teeth 26 protrude inward along the radial direction of the yoke portion 24 from the inner peripheral edge of the yoke portion 24 .

隣接するティース部26同士の間には、スロット28が形成される。回転電機10が3相モータである場合、スロット28の個数は、典型的には3の倍数である。図1に示した例では、ティース部26及びスロット28の個数はいずれも96個である。なお、極数(後述)は16極である。従って、回転電機10は、いわゆる16極96スロットとして構成されている。スロット28には、電磁コイル30が設けられる。電磁コイル30は、例えば、銅からなる線材である。線材がティース部26に巻回されることで、電磁コイル30が得られる。 Slots 28 are formed between adjacent tooth portions 26 . If the rotating electrical machine 10 is a three-phase motor, the number of slots 28 is typically a multiple of three. In the example shown in FIG. 1, the number of teeth portions 26 and slots 28 are both 96 pieces. The number of poles (described later) is 16 poles. Therefore, the rotating electric machine 10 is configured as a so-called 16-pole, 96-slot structure. An electromagnetic coil 30 is provided in the slot 28 . The electromagnetic coil 30 is, for example, a wire made of copper. The electromagnetic coil 30 is obtained by winding the wire around the teeth 26 .

図2は、図1の要部拡大図である。1個のティース部26は、棹部32と、鍔部34と、拡開部36とを有する。棹部32は、ステータコア20の径方向に沿って放射状に延在する。鍔部34は、ティース部26の内周先端に設けられる。拡開部36は、棹部32と鍔部34との間に介在する。 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1. FIG. One tooth portion 26 has a neck portion 32 , a flange portion 34 and a flared portion 36 . The rod portion 32 radially extends along the radial direction of the stator core 20 . The flange portion 34 is provided at the tip of the inner circumference of the tooth portion 26 . The expanding portion 36 is interposed between the rod portion 32 and the collar portion 34 .

棹部32は、第1平行辺40a及び第2平行辺40bを有する。第1平行辺40aと第2平行辺40bとの離間距離W1は、棹部32の幅寸法と言い換えられる。幅方向は、ステータコア20の径方向に対して略直交する。 The rod portion 32 has a first parallel side 40a and a second parallel side 40b. The separation distance W1 between the first parallel side 40a and the second parallel side 40b can be rephrased as the width dimension of the rod portion 32. As shown in FIG. The width direction is substantially orthogonal to the radial direction of stator core 20 .

拡開部36は、棹部32から鍔部34に向かうに従って漸次的に幅広となる。換言すれば、拡開部36は、棹部32に向かってテーパー状に形成される。拡開部36は、第1傾斜辺42a及び第2傾斜辺42bを有する。第1傾斜辺42aは、棹部32の第1平行辺40aに対して交差角度θ1で交差する。第2傾斜辺42bも同様に、第2平行辺40bに対して交差角度θ2で交差する。本実施形態において、交差角度θ1及び交差角度θ2は、108°~130°の範囲内である。一層好ましい交差角度θ1及び交差角度θ2は、120°~125°の範囲内である。交差角度θ1及び交差角度θ2をこのような範囲とすることにより、ステータ12における銅損及び鉄損の合計が小さくなる。交差角度θ1と交差角度θ2とは、同一であることが好ましい。ただし、交差角度θ1と交差角度θ2とは、異なっていてもよい。 The expanded portion 36 gradually widens from the neck portion 32 toward the collar portion 34 . In other words, the flared portion 36 tapers toward the rod portion 32 . The expanded portion 36 has a first inclined side 42a and a second inclined side 42b. The first inclined side 42a intersects the first parallel side 40a of the rod portion 32 at an intersection angle θ1. Similarly, the second inclined side 42b intersects the second parallel side 40b at an intersection angle θ2. In this embodiment, the intersection angle θ1 and the intersection angle θ2 are within the range of 108° to 130°. More preferably, the crossing angle θ1 and crossing angle θ2 are within the range of 120° to 125°. By setting the intersection angle θ1 and the intersection angle θ2 within such ranges, the total of copper loss and iron loss in the stator 12 is reduced. The intersection angle θ1 and the intersection angle θ2 are preferably the same. However, the intersection angle θ1 and the intersection angle θ2 may be different.

第1平行辺40aと第1傾斜辺42aとの交点をP1とする。第2平行辺40bと第2傾斜辺42bとの交点をP2とする。交点P1から交点P2に向かって引いた直線を、第1仮想直線LN1とする。第1仮想直線LN1は、棹部32の内周端を表す。同時に、第1仮想直線LN1は、拡開部36の外周端を表す。 Let P1 be the intersection of the first parallel side 40a and the first inclined side 42a. Let P2 be the intersection of the second parallel side 40b and the second inclined side 42b. A straight line drawn from the intersection point P1 toward the intersection point P2 is defined as a first imaginary straight line LN1. A first imaginary straight line LN1 represents the inner peripheral end of the rod portion 32 . At the same time, the first imaginary straight line LN1 represents the outer peripheral end of the expanding portion 36. As shown in FIG.

第1傾斜辺42aには、鍔部34の第1径方向辺44aが連なる。第2傾斜辺42bには、鍔部34の第2径方向辺44bが連なる。第1径方向辺44a及び第2径方向辺44bは略直線形状であり、且つ互いに平行に延在する。以下、第1径方向辺44aと第2径方向辺44bとの離間距離をW2とする。離間距離W2は、鍔部34の幅である。鍔部34の幅W2は、棹部32の幅W1よりも大きい。 A first radial side 44a of the flange portion 34 continues to the first inclined side 42a. A second radial side 44b of the flange portion 34 continues to the second inclined side 42b. The first radial side 44a and the second radial side 44b are substantially linear and extend parallel to each other. Hereinafter, the distance between the first radial side 44a and the second radial side 44b is W2. The separation distance W2 is the width of the collar portion 34 . The width W2 of the collar portion 34 is greater than the width W1 of the neck portion 32 .

隣接する鍔部34同士の離間間隔をGとする。電磁コイル30を形成する線材の直径をDMとする。幅W2は、例えば、離間間隔Gが直径DMよりも大きくなる範囲である。この場合、鍔部34での磁束飽和が低減する。その結果、棹部32が多くの磁束を受容できる。このため、回転シャフト50の回転トルクの向上を図ることができる。また、ステータコア20の素材(電磁鋼板等)として、飽和磁束密度が小さい磁性体を選定することが可能となる。このため、コスト低減を図ることもできる。 Let G be the interval between adjacent flanges 34 . Let DM be the diameter of the wire forming the electromagnetic coil 30 . The width W2 is, for example, the range in which the spacing G is larger than the diameter DM. In this case, magnetic flux saturation at the collar portion 34 is reduced. As a result, the rod portion 32 can receive a large amount of magnetic flux. Therefore, it is possible to improve the rotational torque of the rotating shaft 50 . Further, it is possible to select a magnetic material having a low saturation magnetic flux density as the material (such as an electromagnetic steel sheet) of the stator core 20 . Therefore, cost reduction can be achieved.

第1傾斜辺42aと第1径方向辺44aとの交点を、P3とする。交点P3は、第1径方向辺44aの外周端(第1傾斜辺42aの内周端)である。第2傾斜辺42bと第2径方向辺44bとの交点を、P4とする。交点P4は、第2径方向辺44bの外周端(第2傾斜辺42bの内周端)である。交点P3から交点P4に引いた直線を、第2仮想直線LN2とする。第2仮想直線LN2は、拡開部36の内周端を表し、且つ鍔部34の外周端を表す。 The intersection of the first inclined side 42a and the first radial side 44a is defined as P3. The intersection point P3 is the outer peripheral end of the first radial side 44a (the inner peripheral end of the first inclined side 42a). The intersection of the second inclined side 42b and the second radial side 44b is defined as P4. The intersection point P4 is the outer peripheral end of the second radial side 44b (the inner peripheral end of the second inclined side 42b). A straight line drawn from the intersection point P3 to the intersection point P4 is assumed to be a second virtual straight line LN2. A second imaginary straight line LN2 represents the inner peripheral end of the expanded portion 36 and the outer peripheral end of the collar portion 34 .

第1径方向辺44aの内周端から第2径方向辺44bの内周端に引いた直線を、第3仮想直線LN3とする。第3仮想直線LN3は、鍔部34の内周端である。第3仮想直線LN3と第2仮想直線LN2との離間距離を、T1とする。離間距離T1は、鍔部34の内周端から鍔部34の外周端までの距離を表す。以下、離間距離T1を、鍔部34の厚みと定義する。 A straight line drawn from the inner peripheral end of the first radial side 44a to the inner peripheral end of the second radial side 44b is defined as a third imaginary straight line LN3. The third imaginary straight line LN3 is the inner peripheral end of the collar portion 34 . The distance between the third imaginary straight line LN3 and the second imaginary straight line LN2 is assumed to be T1. The separation distance T1 represents the distance from the inner peripheral end of the collar portion 34 to the outer peripheral end of the collar portion 34 . The separation distance T1 is hereinafter defined as the thickness of the flange portion 34 .

鍔部34の厚みT1の好ましい範囲は、0.2mm~2.0mmである。厚みT1の一層好ましい範囲は、0.3mm~1.1mmである。厚みT1をこのような範囲にした場合、ステータ12における銅損及び鉄損の合計が小さくなる。 A preferable range of the thickness T1 of the collar portion 34 is 0.2 mm to 2.0 mm. A more preferable range for the thickness T1 is 0.3 mm to 1.1 mm. When the thickness T1 is set within such a range, the total of copper loss and iron loss in the stator 12 is reduced.

棹部32の外周端は、ヨーク部24の内周縁に連結された箇所である。棹部32の外周端から鍔部34の内周端までの距離は、ティース部26の全長LO(図2参照)として定義される。典型例では、全長LOは40mm~45mmの範囲内である。また、典型例では、全長LOを100%とするとき、棹部32の全長は96%以上である。この場合、鍔部34の内周端から棹部32の内周端までの距離は、ティース部26の全長LOの4%以下である。 The outer peripheral end of the rod portion 32 is a portion connected to the inner peripheral edge of the yoke portion 24 . The distance from the outer peripheral end of the rod portion 32 to the inner peripheral end of the collar portion 34 is defined as the total length LO of the tooth portion 26 (see FIG. 2). Typically, the total length LO is in the range 40mm-45mm. Further, in a typical example, when the total length LO is 100%, the total length of the neck portion 32 is 96% or more. In this case, the distance from the inner peripheral end of the collar portion 34 to the inner peripheral end of the rod portion 32 is 4% or less of the total length LO of the teeth portion 26 .

本実施形態では、電磁コイル30は、銅等の金属導体からなる。上記したように、線材がティース部26に巻回されることによって、電磁コイル30が形成される。本実施形態では、分布巻が行われている。図1では、いわゆる2回巻の場合を例示している。 In this embodiment, the electromagnetic coil 30 is made of a metal conductor such as copper. As described above, the electromagnetic coil 30 is formed by winding the wire around the tooth portion 26 . Distributed winding is performed in this embodiment. FIG. 1 illustrates a so-called two-turn case.

図2に示すように、回転シャフト50の軸方向に垂直な方向の断面において、電磁コイル30の内周端はスロット28内に位置する。電磁コイル30の内周端は、鍔部34の内周端と棹部32の外周端との間に位置する。従って、電磁コイル30の内周端は、ヨーク部24(ステータコア20の外周)に向かってオフセットされている。図2において、電磁コイル30の内周端は、拡開部36の外周端(棹部32の内周端)と、棹部32の外周端との間に位置する。鍔部34の内周端から電磁コイル30の内周端までの距離は、オフセット量OFとして定義される。オフセット量OFの好ましい範囲は、ティース部26の全長LOの5%~11%である。例えば、全長LOが40mmであるとき、好適なオフセット量OFは2mm~4.4mmである。オフセット量OFの一層好ましい範囲は、ティース部26の全長LOの5.6%~10.3%である。 As shown in FIG. 2 , the inner peripheral end of the electromagnetic coil 30 is positioned within the slot 28 in a cross section perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 50 . The inner peripheral end of the electromagnetic coil 30 is positioned between the inner peripheral end of the collar portion 34 and the outer peripheral end of the rod portion 32 . Therefore, the inner peripheral end of the electromagnetic coil 30 is offset toward the yoke portion 24 (the outer periphery of the stator core 20). In FIG. 2 , the inner peripheral end of the electromagnetic coil 30 is located between the outer peripheral end of the expanded portion 36 (the inner peripheral end of the rod portion 32 ) and the outer peripheral end of the rod portion 32 . A distance from the inner peripheral end of the collar portion 34 to the inner peripheral end of the electromagnetic coil 30 is defined as an offset amount OF. A preferable range of the offset amount OF is 5% to 11% of the total length LO of the tooth portion 26 . For example, when the total length LO is 40 mm, a suitable offset amount OF is 2 mm to 4.4 mm. A more preferable range of the offset amount OF is 5.6% to 10.3% of the total length LO of the tooth portion 26. FIG.

オフセット量OFがティース部26の全長LOの5%未満であると、電磁コイル30の巻回量が多くなる。このため、電磁コイル30の体積が大きくなる。その結果、ロータ14の永久磁石54から受ける磁束の量が多くなる。従って、電磁コイル30の発熱量が高くなる懸念がある。また、銅損が大きくなる。オフセット量OFが11%を超えると、銅損が小さくなる。しかしながら、棹部32の露出面積が大きくなるので鉄損が大きくなる。その結果、発熱量が高くなる。また、電磁コイル30の巻回量が少なくなるので、該電磁コイル30の体積が小さくなる。従って、回転電機10の、モータとしての出力が低下する。 If the offset amount OF is less than 5% of the total length LO of the tooth portion 26, the winding amount of the electromagnetic coil 30 increases. Therefore, the volume of the electromagnetic coil 30 is increased. As a result, the amount of magnetic flux received from the permanent magnets 54 of the rotor 14 increases. Therefore, there is concern that the amount of heat generated by the electromagnetic coil 30 will increase. Also, the copper loss increases. When the offset amount OF exceeds 11%, the copper loss becomes small. However, since the exposed area of the rod portion 32 increases, iron loss increases. As a result, the calorific value increases. Also, since the amount of winding of the electromagnetic coil 30 is reduced, the volume of the electromagnetic coil 30 is reduced. Therefore, the output of the rotating electric machine 10 as a motor is reduced.

ティース部26の全長LOが40mm~45mmであるとき、第1仮想直線LN1から電磁コイル30の内周端までの具体的な距離は、典型的には1~3mmである。上記したように、第1仮想直線LN1は、棹部32の内周端であり且つ拡開部36の外周端である。 When the total length LO of the tooth portion 26 is 40 mm to 45 mm, the specific distance from the first imaginary straight line LN1 to the inner peripheral end of the electromagnetic coil 30 is typically 1 to 3 mm. As described above, the first imaginary straight line LN1 is the inner peripheral end of the rod portion 32 and the outer peripheral end of the expansion portion 36 .

ロータ14につき説明する。図1に示すように、ロータ14は、ティース部26の内方に配置される。 The rotor 14 will be explained. As shown in FIG. 1 , the rotor 14 is arranged inside the teeth 26 .

ロータ14は、回転シャフト50と、ロータコア52と、複数個(図1の例では32個)の永久磁石54とを有する。ロータコア52は、回転シャフト50と一体的に回転する。永久磁石54は、ロータコア52に保持されている。従って、回転シャフト50が回転したとき、永久磁石54は、ロータコア52の外周縁に沿って移動する。 The rotor 14 has a rotating shaft 50, a rotor core 52, and a plurality of permanent magnets 54 (32 in the example of FIG. 1). The rotor core 52 rotates integrally with the rotating shaft 50 . A permanent magnet 54 is held by the rotor core 52 . Therefore, when the rotating shaft 50 rotates, the permanent magnets 54 move along the outer peripheral edge of the rotor core 52 .

図3に示すように、ロータコア52は、複数個の電磁鋼板60を有する。ロータコア52は、複数個の電磁鋼板60が積層されることで形成される。すなわち、ロータコア52は、複数個の電磁鋼板60の積層体である。 As shown in FIG. 3, the rotor core 52 has a plurality of electromagnetic steel plates 60. As shown in FIG. The rotor core 52 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets 60 . That is, the rotor core 52 is a laminate of a plurality of electromagnetic steel plates 60 .

図4に示すように、1個の電磁鋼板60は、薄肉の円環形状体である。電磁鋼板60は、内周に位置する内円環部62と、外周に位置する外円環部64とを有する。内円環部62及び外円環部64は略円環形状であり、且つ同心円である。内円環部62と外円環部64とは、複数個(図4の例では、10個)の連結部66を介して連結される。このように、連結部66は、内円環部62の外周縁と、外円環部64の内周縁とを連結する。 As shown in FIG. 4, one electromagnetic steel sheet 60 is a thin annular body. The electromagnetic steel sheet 60 has an inner ring portion 62 positioned on the inner circumference and an outer ring portion 64 positioned on the outer circumference. The inner annular portion 62 and the outer annular portion 64 are substantially annular and concentric. The inner annular portion 62 and the outer annular portion 64 are connected via a plurality of (10 in the example of FIG. 4) connecting portions 66 . Thus, the connecting portion 66 connects the outer peripheral edge of the inner annular portion 62 and the inner peripheral edge of the outer annular portion 64 .

内円環部62には、円形状の第1挿入孔70が形成される。図1に示される回転シャフト50は、第1挿入孔70に通される。回転シャフト50の中心Oは、第1挿入孔70の中心に一致する。 A circular first insertion hole 70 is formed in the inner annular portion 62 . The rotary shaft 50 shown in FIG. 1 is passed through the first insertion hole 70 . A center O of the rotating shaft 50 coincides with the center of the first insertion hole 70 .

中心Oから内円環部62の内周縁までの距離をRin(図3参照)とするとき、Rinの2倍は、ロータコア52の内径である。中心Oから外円環部64の外周縁までの距離をRoutとするとき、Routの2倍は、ロータコア52の外径である。以下、ロータコア52の内径を「ロータ内径」と表記し、且つロータコア52の外径を「ロータ外径」と表記する。ロータ外径は、ロータ内径よりも大きい。 When the distance from the center O to the inner peripheral edge of the inner annular portion 62 is Rin (see FIG. 3), twice Rin is the inner diameter of the rotor core 52 . When the distance from the center O to the outer peripheral edge of the outer annular portion 64 is Rout, twice Rout is the outer diameter of the rotor core 52 . Hereinafter, the inner diameter of the rotor core 52 is referred to as "rotor inner diameter", and the outer diameter of the rotor core 52 is referred to as "rotor outer diameter". The rotor outer diameter is larger than the rotor inner diameter.

ロータ外径は、ロータ内径の1.5倍~3.5倍であることが好ましい。すなわち、ロータ内径とロータ外径との比が1:1.5~1:3.5の範囲内であることが好ましい。この場合、Rin:Rout=1:1.5~3.5が成り立つ。 The rotor outer diameter is preferably 1.5 to 3.5 times the rotor inner diameter. That is, the ratio of the rotor inner diameter to the rotor outer diameter is preferably within the range of 1:1.5 to 1:3.5. In this case, Rin:Rout=1:1.5-3.5.

隣接する連結部66同士の間には、貫通孔72が形成される。外円環部64には、複数個の第2挿入孔74(図4の例では32個)が形成される。1個の第2挿入孔74は、長方形をなす。2個の第2挿入孔74は互いに近接し、1組となっている。以下、1組の第2挿入孔74(互いに近接する2個の第2挿入孔74)を、「孔群76」と表記する。隣接する孔群76同士の離間距離は、1個の孔群76中の第2挿入孔74同士の離間距離よりも大きい。隣接する孔群76同士の離間角度(位相差)αは、この場合、22.5°である。 A through-hole 72 is formed between adjacent connecting portions 66 . A plurality of second insertion holes 74 (32 in the example of FIG. 4) are formed in the outer annular portion 64 . One second insertion hole 74 is rectangular. The two second insertion holes 74 are close to each other and form a set. A set of second insertion holes 74 (two second insertion holes 74 adjacent to each other) is hereinafter referred to as a "hole group 76". The distance between adjacent hole groups 76 is greater than the distance between second insertion holes 74 in one hole group 76 . A separation angle (phase difference) α between adjacent hole groups 76 is 22.5° in this case.

第2挿入孔74には、永久磁石54が挿入される。第2挿入孔74の個数が32個であるので、永久磁石54の個数も32個である。1組の孔群76には、同一の磁極が外周を向くようにして、2個の永久磁石54が挿入される。図3においては、永久磁石54のN極を、メッシュを付して表している。これに対し、S極にはメッシュを付していない。以降の図面においても同様である。 A permanent magnet 54 is inserted into the second insertion hole 74 . Since the number of second insertion holes 74 is 32, the number of permanent magnets 54 is also 32. As shown in FIG. Two permanent magnets 54 are inserted into one set of hole groups 76 such that the same magnetic poles face the outer periphery. In FIG. 3, the north pole of the permanent magnet 54 is shown with a mesh. On the other hand, the south pole is not meshed. The same applies to subsequent drawings.

図3から理解されるように、任意の1組の孔群76では、2個の永久磁石54におけるN極が外周を向く。この場合、該孔群76に隣接する孔群76では、2個の永久磁石54におけるS極が外周を向く。以下の説明において、単に「N極」又は「S極」と表記するときは、外周を向く磁極を示す。ステータ12では、2個のN極と、別の2個のN極との間に、2個のS極が介在する。 As can be seen from FIG. 3, in any one set of holes 76, the north poles of the two permanent magnets 54 face the outer circumference. In this case, in the hole group 76 adjacent to the hole group 76, the S poles of the two permanent magnets 54 face the outer circumference. In the following description, simply referring to "N pole" or "S pole" indicates a magnetic pole facing the outer circumference. In stator 12, two south poles are interposed between two north poles and another two north poles.

以下、1組の孔群76に収容された2個の永久磁石54の、外周を向く同一磁極を1極と数える。すなわち、1組の孔群76において隣接する2個のN極は1極である。同様に、別の1組の孔群76において隣接する2個のS極も1極である。本実施形態では、16組の孔群76が形成されている。従って、磁極の個数は16個である。このように、回転電機10は、16極の3相モータである。本明細書では、このようにして求められる磁極の個数を「極数」と定義する。 Hereinafter, the same magnetic pole facing the outer periphery of the two permanent magnets 54 housed in one set of hole groups 76 is counted as one pole. That is, two adjacent N poles in one set of hole groups 76 are one pole. Similarly, two adjacent south poles in another set of hole groups 76 are also single poles. In this embodiment, 16 groups of holes 76 are formed. Therefore, the number of magnetic poles is 16 pieces. Thus, the rotary electric machine 10 is a 16-pole, three-phase motor. In this specification, the number of magnetic poles obtained in this manner is defined as "the number of poles".

1個の連結部66は、内円環部62の外周縁から外円環部64の内周縁にわたって延在する。連結部66の延在方向は、電磁鋼板60の直径に対して傾斜する方向である。図示例(図4)において、連結部66の個数は10個である。従って、隣接する連結部66同士の交差角度βは36°である。 One connecting portion 66 extends from the outer peripheral edge of the inner annular portion 62 to the inner peripheral edge of the outer annular portion 64 . The extending direction of the connecting portion 66 is a direction that is inclined with respect to the diameter of the electromagnetic steel plate 60 . In the illustrated example (FIG. 4), the number of connecting portions 66 is ten. Therefore, the intersection angle β between adjacent connecting portions 66 is 36°.

ただし、連結部66の個数は10個に限定されない。従って、交差角度βも36°に限定されない。連結部66の好ましい個数は、10個~30個である。交差角度βの好ましい範囲は、12°~36°である。交差角度βがこのような範囲内であると、連結部66が十分な剛性を示す。従って、連結部66が、外円環部64及び永久磁石54の総重量を受けて曲がることが回避される。 However, the number of connecting portions 66 is not limited to ten. Therefore, the intersection angle β is not limited to 36° either. A preferable number of connecting portions 66 is 10 to 30. A preferred range for the crossing angle β is 12° to 36°. When the intersection angle β is within such a range, the connecting portion 66 exhibits sufficient rigidity. Therefore, the connecting portion 66 is prevented from bending under the total weight of the outer annular portion 64 and the permanent magnets 54 .

特に、永久磁石54の個数(又は極数)が多くなるほど、連結部66の個数を多くすることが好ましい。例えば、極数が32極であるときには、連結部66の個数を30個とすると好適である。この場合、隣接する連結部66同士の交差角度βは12°である。極数が24極であるときには、連結部66の個数を18個とすると好適である。この場合、隣接する連結部66同士の交差角度βは20°である。 In particular, it is preferable to increase the number of connecting portions 66 as the number of permanent magnets 54 (or the number of poles) increases. For example, when the number of poles is 32, it is preferable to set the number of connecting portions 66 to 30. In this case, the crossing angle β between adjacent connecting portions 66 is 12°. When the number of poles is 24, it is preferable to set the number of connecting portions 66 to 18. In this case, the crossing angle β between adjacent connecting portions 66 is 20°.

図5は、ロータコア52の要部分解斜視図である。この図5では、4個の電磁鋼板60を示している。理解を容易にするために、図5における最下の電磁鋼板60を第1電磁鋼板601とする。第1電磁鋼板601の孔群76を第1孔群761とし、且つ第1電磁鋼板601の連結部66を第1連結部661とする。第1電磁鋼板601の直上に積層される電磁鋼板60を第2電磁鋼板602とする。第2電磁鋼板602の孔群76を第2孔群762とし、且つ第2電磁鋼板602の連結部66を第2連結部662とする。第2電磁鋼板602の直上に積層される電磁鋼板60を第3電磁鋼板603とする。第3電磁鋼板603の孔群76を第3孔群763とし、且つ第3電磁鋼板603の連結部66を第3連結部663とする。第3電磁鋼板603の直上に積層される電磁鋼板60を第4電磁鋼板604とする。第4電磁鋼板604の孔群76を第4孔群764とし、且つ第4電磁鋼板604の連結部66を第4連結部664とする。 FIG. 5 is an exploded perspective view of the main parts of the rotor core 52. As shown in FIG. In FIG. 5, four electromagnetic steel sheets 60 are shown. To facilitate understanding, the lowermost magnetic steel sheet 60 in FIG. 5 is referred to as the first magnetic steel sheet 601. The hole group 76 of the first electromagnetic steel sheet 601 is referred to as the first hole group 761 , and the connecting portion 66 of the first electromagnetic steel plate 601 is referred to as the first connecting portion 661 . The electromagnetic steel sheet 60 laminated directly above the first electromagnetic steel sheet 601 is referred to as a second electromagnetic steel sheet 602 . The hole group 76 of the second electromagnetic steel sheet 602 is referred to as a second hole group 762 and the connecting portion 66 of the second electromagnetic steel plate 602 is referred to as a second connecting portion 662 . The electromagnetic steel sheet 60 laminated directly above the second electromagnetic steel sheet 602 is referred to as a third electromagnetic steel sheet 603 . The hole group 76 of the third electromagnetic steel sheet 603 is referred to as the third hole group 763 , and the connecting portion 66 of the third electromagnetic steel plate 603 is referred to as the third connecting portion 663 . The electromagnetic steel sheet 60 laminated directly above the third electromagnetic steel sheet 603 is referred to as a fourth electromagnetic steel sheet 604 . The hole group 76 of the fourth electromagnetic steel sheet 604 is referred to as the fourth hole group 764 , and the connecting portion 66 of the fourth electromagnetic steel plate 604 is referred to as the fourth connecting portion 664 .

第2電磁鋼板602は、第1電磁鋼板601に対して45°回転された状態で、第1電磁鋼板601に積層される。この場合、第1連結部661と第2連結部662との間に9°の位相差が生じる。且つ、第1孔群761と第2孔群762とが重なり合う。換言すれば、第1孔群761と第2孔群762とが互いに連なる。 The second electromagnetic steel sheet 602 is laminated on the first electromagnetic steel sheet 601 while being rotated by 45° with respect to the first electromagnetic steel sheet 601 . In this case, a phase difference of 9° is generated between the first connecting portion 661 and the second connecting portion 662 . Moreover, the first hole group 761 and the second hole group 762 overlap. In other words, the first hole group 761 and the second hole group 762 are connected to each other.

第3電磁鋼板603は、第2電磁鋼板602に対して45°回転され、且つ第1電磁鋼板601に対して90°回転された状態で、第2電磁鋼板602に積層される。この場合、第2連結部662と第3連結部663との間に9°の位相差が生じ、且つ第1連結部661と第3連結部663との間に18°の位相差が生じる。また、第3孔群763が、第1孔群761及び第2孔群762に連なる。 The third electromagnetic steel sheet 603 is laminated on the second electromagnetic steel sheet 602 while being rotated by 45 degrees with respect to the second electromagnetic steel sheet 602 and rotated by 90 degrees with respect to the first electromagnetic steel sheet 601 . In this case, a phase difference of 9° is generated between the second connecting portion 662 and the third connecting portion 663 and a phase difference of 18° is generated between the first connecting portion 661 and the third connecting portion 663 . A third hole group 763 continues to the first hole group 761 and the second hole group 762 .

第4電磁鋼板604は、第3電磁鋼板603に対して45°回転され、第2電磁鋼板602に対して90°回転され、且つ第1電磁鋼板601に対して135°回転された状態で、第3電磁鋼板603に積層される。この場合、第3連結部663と第4連結部664との間に9°の位相差が生じ、第2連結部662と第4連結部664との間に18°の位相差が生じ、且つ第1連結部661と第4連結部664との間に27°の位相差が生じる。また、第4孔群764が、第1孔群761、第2孔群762及び第3孔群763に連なる。 The fourth electromagnetic steel sheet 604 is rotated by 45 degrees with respect to the third electromagnetic steel sheet 603, rotated by 90 degrees with respect to the second electromagnetic steel sheet 602, and rotated by 135 degrees with respect to the first electromagnetic steel sheet 601. It is laminated on the third electromagnetic steel plate 603 . In this case, a phase difference of 9° occurs between the third connecting portion 663 and the fourth connecting portion 664, a phase difference of 18° occurs between the second connecting portion 662 and the fourth connecting portion 664, and A phase difference of 27° is generated between the first connecting portion 661 and the fourth connecting portion 664 . A fourth hole group 764 is connected to the first hole group 761 , the second hole group 762 and the third hole group 763 .

第1~第4電磁鋼板601~604の組み合わせを、1組の板群80とする。1組の板群80には、別の1組の板群80が積層される。従って、1組の板群80中の第4電磁鋼板604の直上には、別の1組の板群80中の第1電磁鋼板601が積層される。ロータ14の軸方向にロータ14を見たとき、下方の板群80中の第1電磁鋼板601における第1孔群761及び第1連結部661の位置は、上方の板群80中の第1電磁鋼板601における第1孔群761及び第1連結部661の位置に対応する(互いに重なり合う)。 A combination of the first to fourth electromagnetic steel plates 601 to 604 is defined as one set of plate group 80 . Another set of plate groups 80 is stacked on one set of plate groups 80 . Therefore, the first electromagnetic steel sheet 601 in another set of plate group 80 is laminated directly above the fourth electromagnetic steel sheet 604 in one set of plate group 80 . When the rotor 14 is viewed in the axial direction of the rotor 14, the positions of the first hole group 761 and the first connecting portion 661 in the first electromagnetic steel plate 601 in the plate group 80 below are the first positions in the plate group 80 above. It corresponds to the position of the first hole group 761 and the first connecting portion 661 in the electromagnetic steel sheet 601 (overlaps each other).

ロータ14の軸方向にロータ14を見たとき、第1孔群761、第2孔群762、第3孔群763及び第4孔群764は全て連なっている。永久磁石54は、電磁鋼板60の積層方向に沿って、全ての孔群76に通される。また、第1~第4電磁鋼板601~604の内円環部62同士が全て重なる。 When the rotor 14 is viewed in the axial direction of the rotor 14, the first hole group 761, the second hole group 762, the third hole group 763 and the fourth hole group 764 are all continuous. The permanent magnets 54 pass through all the hole groups 76 along the stacking direction of the electromagnetic steel plates 60 . In addition, the inner ring portions 62 of the first to fourth electromagnetic steel plates 601 to 604 all overlap.

これに対し、ロータ14の軸方向にロータ14を見たとき、隣接する第1連結部661同士の間に、第2連結部662、第3連結部663及び第4連結部664が介在する。第1連結部661と第2連結部662との間には、クリアランスが形成される。第2連結部662と第3連結部663との間にも、クリアランスが形成される。第3連結部663と第4連結部664との間にも、クリアランスが形成される。第4連結部664と第1連結部661との間にも、クリアランスが形成される。従って、隣接する第1連結部661同士の間の貫通孔72が、第2連結部662、第3連結部663及び第4連結部664で閉塞されることはない。 On the other hand, when the rotor 14 is viewed in the axial direction of the rotor 14 , the second connecting portion 662 , the third connecting portion 663 and the fourth connecting portion 664 are interposed between the adjacent first connecting portions 661 . A clearance is formed between the first connecting portion 661 and the second connecting portion 662 . A clearance is also formed between the second connecting portion 662 and the third connecting portion 663 . A clearance is also formed between the third connecting portion 663 and the fourth connecting portion 664 . A clearance is also formed between the fourth connecting portion 664 and the first connecting portion 661 . Therefore, the through holes 72 between the adjacent first connecting portions 661 are not blocked by the second connecting portion 662, the third connecting portion 663 and the fourth connecting portion 664. FIG.

従って、ロータコア52においては、電磁鋼板60の積層方向に沿って貫通孔72の一部が互いに重なる。このように貫通孔72が連なることに基づき、ロータコア52に、図3に示すように、電磁鋼板60の積層方向に沿った流通路82(貫通孔72)が形成されている。 Therefore, in the rotor core 52 , the through holes 72 partially overlap each other along the stacking direction of the electromagnetic steel plates 60 . Based on the series of through holes 72 in this way, flow paths 82 (through holes 72) are formed in the rotor core 52 along the stacking direction of the electromagnetic steel sheets 60, as shown in FIG.

図6に示すように、複数個の電磁鋼板60を、全ての連結部66同士が重なる位相で積層して1群の板群81を設けてもよい。この場合、板群81の直上に別の板群81を積層するとき、下方の板群81の連結部66と、上方の板群81の連結部66とが重ならない位相とする。例えば、下方の板群81の連結部66と、上方の板群81の連結部66との間に9°の位相差を設ける。次に積層する板群81も、該板群81の連結部66が、既に積層された2個の板群81の連結部66に重ならない位相(9°の位相差)とする。次に積層する板群81も、該板群81の連結部66が、既に積層された3個の板群81の連結部66に重ならない位相(9°の位相差)とする。以上の積層を、繰り返してもよい。いずれの場合においても、ロータ14の軸方向にロータ14を見たとき、図3に示す形状となる。すなわち、ロータコア52が得られる。 As shown in FIG. 6, a group of plate groups 81 may be provided by stacking a plurality of electromagnetic steel plates 60 in phases in which all the connecting portions 66 overlap each other. In this case, when another plate group 81 is stacked directly above the plate group 81, the connecting portion 66 of the lower plate group 81 and the connecting portion 66 of the upper plate group 81 are in phases that do not overlap. For example, a phase difference of 9° is provided between the connecting portion 66 of the lower plate group 81 and the connecting portion 66 of the upper plate group 81 . The plate group 81 to be laminated next is also set to a phase (a phase difference of 9°) in which the connecting portion 66 of the plate group 81 does not overlap the connecting portion 66 of the two plate groups 81 already laminated. The plate group 81 to be laminated next is also set to a phase (a phase difference of 9°) in which the connection portions 66 of the plate group 81 do not overlap the connection portions 66 of the three plate groups 81 already laminated. The above lamination may be repeated. In either case, when the rotor 14 is viewed in the axial direction of the rotor 14, the shape shown in FIG. 3 is obtained. That is, the rotor core 52 is obtained.

1組の孔群76に設けられた2個の永久磁石54は、上記したようにN極又はS極のいずれかである。すなわち、1組の孔群76における永久磁石54の極数は1極である。2個の永久磁石54は、鍔部34を介して棹部32に対面する。本実施形態では、極数が16極であり、且つティース部26の個数が96個である。従って、1極(本実施形態では、1組の孔群76に設けられた2個の永久磁石54)の磁極に対するティース部26の平均個数は、6個である。 The two permanent magnets 54 located in one set of holes 76 are either north poles or south poles as described above. That is, the number of poles of the permanent magnet 54 in one set of hole groups 76 is one. The two permanent magnets 54 face the rod portion 32 via the collar portion 34 . In this embodiment, the number of poles is 16 and the number of tooth portions 26 is 96. As shown in FIG. Therefore, the average number of tooth portions 26 for one magnetic pole (in this embodiment, two permanent magnets 54 provided in one set of hole groups 76) is six.

ティース部26の個数が96個であるので、スロット28の個数も96個である。従って、1極の磁極に対するスロット28の平均個数も6個である(図7参照)。このように、1極の磁極に対するティース部26又はスロット28の平均個数は、計算によって求められる。 Since the number of tooth portions 26 is 96, the number of slots 28 is also 96. As shown in FIG. Therefore, the average number of slots 28 for one magnetic pole is also six (see FIG. 7). Thus, the average number of teeth 26 or slots 28 for one magnetic pole can be calculated.

図7では、1個のN極(1組の孔群76に設けられた2個の永久磁石54)が6個のスロット28に対面した瞬間を示している。この場合、下方のS極にティース部26の約半分が対面し、且つ上方のS極に別のティース部26の約半分が対面する。その他、5個のティース部26の全体が2個のS極に対面している。従って、この場合においても、2個のS極に対面するティース部26の平均個数は6個である。 7 shows the moment when one N pole (two permanent magnets 54 provided in one set of hole groups 76) faces six slots 28. FIG. In this case, about half of the tooth portion 26 faces the lower S pole, and about half of another tooth portion 26 faces the upper S pole. In addition, all five teeth 26 face two S poles. Therefore, even in this case, the average number of tooth portions 26 facing two S poles is six.

なお、ロータ14が図7から若干回転したとき、1組の孔群76に設けられた2個の永久磁石54の間に、6個のティース部26の全体が対面する。また、下方のS極にスロット28の約半分が対面し、且つ上方のS極に別のスロット28の約半分が対面する。その他、5個のスロット28の全体が2個のS極に対面する。従って、この場合においても、2個のS極に対面するスロット28の平均個数は6個である。 It should be noted that when the rotor 14 rotates slightly from FIG. 7, the six teeth 26 as a whole face each other between the two permanent magnets 54 provided in one set of hole groups 76 . Also, about half of the slots 28 face the lower south pole, and about half of the slots 28 face the upper south pole. In addition, all five slots 28 face two south poles. Therefore, even in this case, the average number of slots 28 facing two south poles is six.

ロータ14は、回転シャフト50を有する。この回転シャフト50は、図示しない支持部材に対し、回転可能に支持されている。回転シャフト50には、不図示のベアリングが設けられる。該ベアリングは、回転シャフト50と前記支持部材との間に介在する。 The rotor 14 has a rotating shaft 50 . The rotary shaft 50 is rotatably supported by a support member (not shown). The rotating shaft 50 is provided with bearings (not shown). The bearing is interposed between the rotating shaft 50 and the support member.

回転シャフト50の先端には、図示しない回転体が取り付けられる。回転シャフト50と回転体とを、ギア等を介して連結してもよい。いずれの場合においても、電磁コイル30に通電が行われて回転シャフト50が回転することに伴い、回転体が回転する。回転体は、例えば、プロペラ等である。 A rotating body (not shown) is attached to the tip of the rotating shaft 50 . The rotating shaft 50 and the rotating body may be connected via a gear or the like. In either case, the rotor rotates as the electromagnetic coil 30 is energized and the rotating shaft 50 rotates. The rotating body is, for example, a propeller or the like.

本実施形態に係る回転電機10は、基本的には以上のように構成される。次に、この回転電機10の作用効果につき説明する。 The rotary electric machine 10 according to this embodiment is basically configured as described above. Next, the effects of this rotating electric machine 10 will be described.

上記したように、複数個の電磁鋼板60が積層されることでロータコア52が形成される。個々の電磁鋼板60には、貫通孔72が形成されている。このため、個々の電磁鋼板60は軽量である。従って、ロータコア52が軽量となる。このため、回転電機10も軽量となる。 As described above, the rotor core 52 is formed by stacking a plurality of electromagnetic steel sheets 60 . A through hole 72 is formed in each electromagnetic steel sheet 60 . Therefore, each electromagnetic steel sheet 60 is lightweight. Therefore, the rotor core 52 becomes lightweight. Therefore, the rotating electric machine 10 also becomes lightweight.

また、上記したように、本実施形態では、回転電機10の外径は最大で450mmである。すなわち、回転電機10は比較的小型である。このように、本実施形態によれば、回転電機10の小型化及び軽量化を図ることができる。 Further, as described above, in the present embodiment, the maximum outer diameter of the rotating electric machine 10 is 450 mm. That is, the rotating electric machine 10 is relatively small. Thus, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size and weight of the rotary electric machine 10 .

回転電機10は、例えば、飛翔体のプロペラの回転駆動源として用いられる。この場合、回転電機10は、3相モータとして用いられる。 The rotary electric machine 10 is used, for example, as a rotational drive source for a propeller of a flying object. In this case, rotating electric machine 10 is used as a three-phase motor.

回転電機10を3相モータとして駆動させるために、電磁コイル30に通電を行う。通電に伴い、電磁コイル30が交番磁界を形成する。交番磁界は、永久磁石54の磁界に対して反発し合うか、又は引き寄せ合う。これに伴い、回転シャフト50とロータコア52とが一体的に回転する。従って、永久磁石54は、ロータコア52の外縁に沿って円を描くように移動する。 In order to drive the rotary electric machine 10 as a three-phase motor, the electromagnetic coils 30 are energized. The electromagnetic coil 30 forms an alternating magnetic field as it is energized. The alternating magnetic field repels or attracts the magnetic field of permanent magnet 54 . Accordingly, the rotating shaft 50 and the rotor core 52 rotate integrally. Therefore, the permanent magnets 54 move in a circle along the outer edge of the rotor core 52 .

回転シャフト50の回転速度が小さいときに高トルクを得るためには、直径が大きなベアリングを用いる必要がある。ロータ内径は、直径が大きなベアリングを支持することが可能な大きさに定められる。ここで、ロータ内径とロータ外径との比が1:1.5~1:3.5の範囲内であると、電磁鋼板60の直径(ロータ14の直径)が大きくなることが抑制される。従って、この場合、ロータ14は、小型でありながら、直径が大きなベアリングを支持することができる。 In order to obtain high torque when the rotational speed of the rotating shaft 50 is low, it is necessary to use a bearing with a large diameter. The inner diameter of the rotor is sized to support a large diameter bearing. Here, if the ratio of the rotor inner diameter to the rotor outer diameter is within the range of 1:1.5 to 1:3.5, the diameter of the electromagnetic steel plate 60 (the diameter of the rotor 14) is suppressed from increasing. . Therefore, in this case, the rotor 14 can support bearings with a large diameter while being compact.

ロータコア52の個々の電磁鋼板60は、連結部66を有する。隣接する連結部66同士の交差角度βは、12°~36°の範囲内である。これにより、連結部66が適切な個数に定められる。従って、外円環部64が内円環部62に連結部66を介して十分に支持される。これにより、ロータコア52によって多数個の永久磁石54を保持することが可能となる。すなわち、極数を大きくすることができる。従って、回転シャフト50の回転トルクを大きくすることができる。 Each electromagnetic steel plate 60 of the rotor core 52 has a connecting portion 66 . The crossing angle β between adjacent connecting portions 66 is within the range of 12° to 36°. As a result, the appropriate number of connecting portions 66 is determined. Therefore, the outer annular portion 64 is sufficiently supported by the inner annular portion 62 via the connecting portion 66 . This allows the rotor core 52 to hold a large number of permanent magnets 54 . That is, the number of poles can be increased. Therefore, the rotational torque of the rotating shaft 50 can be increased.

図1の例においては、磁極の極数は16極であり、且つスロット28の個数は96個である。従って、1極の磁極(1組の孔群76に挿入された2個の永久磁石54)に対面するスロット28の個数は6個である。このように、本実施形態では、1極の磁極に対面するスロット28の個数が適切に定められる。これにより、回転電機10の直径が比較的小さいにも拘わらず、回転シャフト50の回転トルクが大きくなる。すなわち、回転電機10は、小型且つ軽量な3相モータであるにも拘わらず、プロペラ等の回転体に大きな回転駆動力を付与することができる。 In the example of FIG. 1, the number of magnetic poles is 16 and the number of slots 28 is 96. Therefore, the number of slots 28 facing one magnetic pole (two permanent magnets 54 inserted in one set of hole groups 76) is six. Thus, in this embodiment, the number of slots 28 facing one magnetic pole is appropriately determined. As a result, the rotational torque of the rotary shaft 50 is increased even though the diameter of the rotary electric machine 10 is relatively small. That is, the rotary electric machine 10 can impart a large rotational driving force to a rotating body such as a propeller, although it is a small and lightweight three-phase motor.

しかも、この場合、漏れ磁束が低減する。その結果、電磁コイル30の鎖交磁束が低減する。従って、電磁コイル30の渦電流が低減して該電磁コイル30の発熱が抑制される。 Moreover, in this case, leakage magnetic flux is reduced. As a result, the interlinking magnetic flux of the electromagnetic coil 30 is reduced. Therefore, the eddy current of the electromagnetic coil 30 is reduced, and the heat generation of the electromagnetic coil 30 is suppressed.

さらに、ティース部26において、棹部32と拡開部36の交差角度θ1、θ2が108°~130°の範囲内である。鍔部34の厚みT1が0.2mm~2.0mmの範囲内である。電磁コイル30のティース部26に対するオフセット量OFが5~11%の範囲内である。交差角度θ、厚みT1及びオフセット量OFをこのような範囲内とすることにより、ステータ12における鉄損と銅損との合計を小さくすることができる。従って、ステータ12の発熱が抑制される。 Further, in the tooth portion 26, the crossing angles θ1 and θ2 between the rod portion 32 and the widening portion 36 are within the range of 108° to 130°. A thickness T1 of the flange portion 34 is within a range of 0.2 mm to 2.0 mm. The offset amount OF of the electromagnetic coil 30 with respect to the tooth portion 26 is within the range of 5 to 11%. By setting the intersection angle θ, the thickness T1, and the offset amount OF within such ranges, the total iron loss and copper loss in the stator 12 can be reduced. Therefore, heat generation of the stator 12 is suppressed.

また、オフセット量OFが適切に設定されることにより、漏れ磁束が小さくなる。これにより、例えば、ティース部26又は電磁コイル30等が局所的に温度上昇を起こすことが回避される。従って、この温度上昇に起因してステータコア20の素材(電磁鋼板60等)又は電磁コイル30の素材(銅等)が劣化することが抑制される。 Also, by appropriately setting the offset amount OF, the leakage magnetic flux is reduced. As a result, for example, the teeth 26, the electromagnetic coil 30, or the like can be prevented from locally increasing in temperature. Therefore, deterioration of the material of the stator core 20 (such as the electromagnetic steel sheet 60) or the material of the electromagnetic coil 30 (such as copper) due to this temperature rise is suppressed.

以上のように、本実施形態によれば、回転電機10の小型化及び軽量化を図りながら、回転シャフト50の回転トルクを向上させることができる。従って、回転電機10をモータとしたときには、高トルクを継続して出力することができる。しかも、上記したように、回転電機10においては発熱が抑制される。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to improve the rotational torque of the rotating shaft 50 while reducing the size and weight of the rotary electric machine 10 . Therefore, when the rotary electric machine 10 is used as a motor, it is possible to continuously output high torque. Moreover, as described above, heat generation in the rotating electric machine 10 is suppressed.

回転電機10に対しては、冷却媒体(例えば、冷却風)が供給される。冷却媒体の一部は、ステータコア20とロータコア52との間を通過する。冷却媒体の別の一部は、ロータコア52に形成された流通路82(貫通孔72)を通過する。以上のようにして、回転電機10が冷却される。 A cooling medium (for example, cooling air) is supplied to the rotating electric machine 10 . A portion of the cooling medium passes between stator core 20 and rotor core 52 . Another part of the cooling medium passes through flow passages 82 (through holes 72 ) formed in rotor core 52 . As described above, the rotating electric machine 10 is cooled.

ロータコア52では、1個の電磁鋼板60と、直上に積層された電磁鋼板60との間に位相差が設けられている。従って、積層された2個の電磁鋼板60では、貫通孔72同士の間にも位相差が生じている。このため、ロータコア52において、1個の流通路82に冷却媒体が集中又は滞留することが回避される。換言すれば、冷却媒体が複数個の流通孔に略均等に分配され、その後、分配された冷却媒体が個々の流通孔を容易に流通する。従って、回転電機10の全体が効率よく且つ略均等に冷却される。 In the rotor core 52, a phase difference is provided between one electromagnetic steel sheet 60 and the electromagnetic steel sheets 60 stacked directly above. Therefore, in the two laminated electromagnetic steel sheets 60, a phase difference is generated between the through holes 72 as well. Therefore, in the rotor core 52, the cooling medium is prevented from concentrating or remaining in one flow passage 82. FIG. In other words, the cooling medium is substantially evenly distributed to the plurality of circulation holes, and then the distributed cooling medium easily flows through the individual circulation holes. Therefore, the entire rotary electric machine 10 is efficiently and substantially evenly cooled.

ロータコア52が回転する最中には、該ロータコア52に応力が作用する。ここで、積層された2個の電磁鋼板60では、連結部66同士の間にも位相差が生じている。このため、位相差が生じた連結部66同士に応力が分散される。従って、任意の連結部66に応力が集中することが回避される。このような理由から、連結部66の耐久性が向上する。 Stress acts on the rotor core 52 while the rotor core 52 is rotating. Here, in the two laminated electromagnetic steel sheets 60, a phase difference is also generated between the connecting portions 66. As shown in FIG. Therefore, the stress is dispersed between the connecting portions 66 having a phase difference. Therefore, concentration of stress on any connecting portion 66 is avoided. For this reason, the durability of the connecting portion 66 is improved.

以上説明したように、本実施形態は、円環形状をなすヨーク部(24)と、前記ヨーク部の内周縁から該ヨーク部の径方向内側に突出した複数個のティース部(26)とを有し、前記複数個のティース部において互いに隣接するティース部同士の間にスロット(28)が形成されたステータ(12)と、
前記ステータの内側に配置され、前記複数個のティース部に面するロータ(14)と、
を備える回転電機(10)であって、
前記ロータは、極数が16極~32極である永久磁石(54)を保持するロータコア(52)と、前記ロータコアと一体的に回転する回転シャフト(50)とを有し、
前記複数個のティース部の各々は、前記ヨーク部の内周縁から該ヨーク部の径方向内方に突出する棹部(32)と、前記棹部よりも前記ロータに近接し且つ該棹部に比べて幅広な鍔部(34)と、前記棹部と前記鍔部との間に介在し、前記棹部から前記鍔部に向かうにつれて幅広となる拡開部(36)とを有し、
前記棹部と前記拡開部との交差角度(θ1、θ2)が108°~130°であり、
前記鍔部の内周端から外周端に至るまでの距離が0.2mm~2.0mmである回転電機を開示する。
As described above, in this embodiment, the yoke portion (24) having an annular shape and a plurality of teeth portions (26) protruding radially inwardly of the yoke portion from the inner peripheral edge of the yoke portion. a stator (12) having a slot (28) formed between adjacent tooth portions among the plurality of tooth portions;
a rotor (14) disposed inside the stator and facing the plurality of teeth;
A rotating electric machine (10) comprising:
The rotor has a rotor core (52) holding a permanent magnet (54) having 16 to 32 poles, and a rotating shaft (50) that rotates integrally with the rotor core,
Each of the plurality of teeth includes a rod portion (32) protruding radially inwardly of the yoke portion from the inner peripheral edge of the yoke portion, and a rod portion closer to the rotor than the rod portion and close to the rod portion. and a widened portion (36) that is interposed between the neck portion and the collar portion and that widens from the neck portion toward the collar portion,
crossing angles (θ1, θ2) between the rod portion and the expanding portion are 108° to 130°;
A rotating electrical machine is disclosed in which the distance from the inner peripheral end of the collar portion to the outer peripheral end thereof is 0.2 mm to 2.0 mm.

このように、本実施形態では、ステータのティース部において、棹部に対する拡開部の交差角度が所定の範囲内に定められる。また、ティース部において、鍔部の厚みが所定の範囲内に定められる。ティース部の形状をこのように規定することにより、特に鍔部が永久磁石の磁束を十分に受容することができる。従って、極数が大きい(永久磁石の個数が多い)場合であっても、漏れ磁束が低減する。その結果、電磁コイルの鎖交磁束及び渦電流が低減する。以上のような理由から、ステータ(特に電磁コイル)の発熱を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, in the tooth portion of the stator, the intersection angle of the expanded portion with respect to the rod portion is set within a predetermined range. Also, in the tooth portion, the thickness of the collar portion is set within a predetermined range. By defining the shape of the tooth portion in this manner, the collar portion can sufficiently receive the magnetic flux of the permanent magnet. Therefore, even when the number of poles is large (the number of permanent magnets is large), leakage magnetic flux is reduced. As a result, the magnetic flux linkage and eddy currents in the electromagnetic coil are reduced. For the above reasons, the heat generation of the stator (especially the electromagnetic coil) can be suppressed.

また、極数が大きい場合であっても鍔部が永久磁石の磁束を十分に受容することが可能であるので、極数を16極~32極と大きくすることができる。これにより、例えば、回転シャフトが低速で回転する場合においても十分に大きな回転トルクが得られる。 Moreover, even when the number of poles is large, the flange can sufficiently receive the magnetic flux of the permanent magnet, so the number of poles can be increased to 16 to 32 poles. Thereby, for example, even when the rotating shaft rotates at a low speed, a sufficiently large rotating torque can be obtained.

本実施形態は、前記ステータの軸方向に前記ステータ及び前記ロータを見たとき、1極の磁極に対する前記スロットの平均個数が6個である回転電機を開示する。 This embodiment discloses a rotary electric machine in which the average number of slots per magnetic pole is six when the stator and the rotor are viewed in the axial direction of the stator.

この場合、1極の磁極に対面するスロット及びティース部の平均個数が適切に定められる。これにより、回転電機の直径が比較的小さい場合であっても、回転シャフトの回転トルクが大きくなる。従って、回転電機を3相モータとして用いた場合、小型且つ軽量であるにも拘わらず、回転シャフトに設けられた回転体に対して大きな回転駆動力を付与することができる。すなわち、回転電機は、高トルクを継続して出力することが可能である。 In this case, the average number of slots and teeth facing one magnetic pole is determined appropriately. As a result, even if the diameter of the rotating electrical machine is relatively small, the rotating torque of the rotating shaft is increased. Therefore, when the rotating electrical machine is used as a three-phase motor, it is possible to apply a large rotational driving force to the rotating body provided on the rotating shaft in spite of its small size and light weight. That is, the rotating electric machine can continuously output high torque.

しかも、この場合、漏れ磁束が低減する。その結果、電磁コイルの鎖交磁束が低減する。従って、電磁コイルの渦電流が低減して該電磁コイルの発熱が抑制される。 Moreover, in this case, leakage magnetic flux is reduced. As a result, the magnetic flux linkage of the electromagnetic coil is reduced. Therefore, eddy currents in the electromagnetic coil are reduced, and heat generation of the electromagnetic coil is suppressed.

加えて、極数と、スロットの個数とを上記のように定めている。この場合、回転電機の直径が過度に大きくなることを回避しながら、回転シャフトに大きな回転トルクを得ることができる。従って、小型でありながら高出力のモータを得ることが可能である。 In addition, the number of poles and the number of slots are defined as above. In this case, a large rotational torque can be obtained in the rotating shaft while avoiding an excessive increase in the diameter of the rotating electric machine. Therefore, it is possible to obtain a small-sized motor with high output.

本実施形態は、前記ロータコアに、前記回転シャフトが配置される第1挿入孔(70)と、前記第1挿入孔の径方向外側に形成された複数個の貫通孔(72)と、前記複数個の貫通孔の径方向外側に形成され且つ前記永久磁石が挿入される複数個の第2挿入孔(74)とが形成され、
且つ前記ロータコアは、前記複数個の貫通孔と前記第1挿入孔との間に位置する内円環部(62)と、前記複数個の貫通孔の径方向外側に位置し且つ前記複数個の第2挿入孔が形成された外円環部(64)と、前記内円環部と前記外円環部とを連結する複数個の連結部(66)とを有する、回転電機を開示する。
In this embodiment, the rotor core includes a first insertion hole (70) in which the rotating shaft is arranged, a plurality of through holes (72) formed radially outside the first insertion hole, and the plurality of through holes (72). a plurality of second insertion holes (74) formed radially outward of the through holes and into which the permanent magnets are inserted;
The rotor core includes an inner annular portion (62) positioned between the plurality of through holes and the first insertion hole, and a plurality of rotor cores positioned radially outwardly of the plurality of through holes. Disclosed is a rotating electric machine having an outer ring portion (64) formed with a second insertion hole and a plurality of connecting portions (66) connecting the inner ring portion and the outer ring portion.

隣接する連結部同士の間は、貫通孔である。すなわち、ロータコアには複数個の貫通孔が形成されている。ロータコアは、貫通孔が形成されたことに基づいて軽量である。従って、回転電機の軽量化を図ることができる。 A through hole is provided between the adjacent connecting portions. That is, the rotor core is formed with a plurality of through holes. The rotor core is lightweight due to the through holes. Therefore, the weight of the rotary electric machine can be reduced.

本実施形態は、前記ロータコアは、複数個の電磁鋼板(60)の積層体であり、前記複数個の電磁鋼板の各々に、前記第1挿入孔、前記複数個の貫通孔及び前記複数個の第2挿入孔が形成され、且つ前記複数個の電磁鋼板の各々が前記内円環部、前記外円環部及び前記連結部を有する回転電機を開示する。 In this embodiment, the rotor core is a laminate of a plurality of electromagnetic steel sheets (60), and each of the plurality of electromagnetic steel sheets has the first insertion hole, the plurality of through holes and the plurality of through holes. A rotating electric machine is disclosed in which a second insertion hole is formed, and each of the plurality of electromagnetic steel plates has the inner annular portion, the outer annular portion, and the connecting portion.

厚みの大きな単一部材のロータコアを得るには、例えば、円柱体形状のワークに対して穿孔加工を施すことにより、第1挿入孔、貫通孔及び第2挿入孔を形成する必要がある。しかしながら、厚みの大きなワークに対して穿孔加工を施すことは容易ではない。これに対し、上記した形状の電磁鋼板を積層してロータコアを得る場合、電磁鋼板を積層するのみで、第1挿入孔、貫通孔及び第2挿入孔が形成される。 In order to obtain a single-member rotor core having a large thickness, for example, it is necessary to form a first insertion hole, a through hole, and a second insertion hole by punching a cylindrical workpiece. However, it is not easy to perforate a thick work. On the other hand, when the rotor core is obtained by laminating the magnetic steel sheets having the above-described shape, the first insertion hole, the through hole, and the second insertion hole are formed only by laminating the magnetic steel sheets.

個々の電磁鋼板は、例えば、薄肉な円板形状のワークに対して打ち抜き加工を行い、第1挿入孔、貫通孔及び第2挿入孔を形成することで得られる。薄肉な円板形状のワークに対する打ち抜き加工は、厚みの大きなワークに対する穿孔加工よりも容易に実施することができる。従って、ロータコアを容易に作製することが可能である。 Individual electromagnetic steel sheets are obtained, for example, by punching a thin disk-shaped workpiece and forming a first insertion hole, a through hole, and a second insertion hole. Punching a thin disk-shaped work can be performed more easily than punching a thick work. Therefore, it is possible to easily manufacture the rotor core.

本実施形態は、前記複数個の電磁鋼板が第1の態様又は第2の態様で積層された回転電機を開示する。 This embodiment discloses a rotating electrical machine in which the plurality of magnetic steel sheets are laminated in the first mode or the second mode.

第1の態様は、前記複数個の電磁鋼板において互いに隣接する一方の電磁鋼板(601)の前記複数個の連結部(661)と、前記複数個の電磁鋼板において互いに隣接する他方の電磁鋼板(602)の前記複数個の連結部(662)とが、前記ロータの軸方向に前記ロータを見たときに重ならない位置となるように積層される態様である。 In a first aspect, the plurality of connecting portions (661) of one of the plurality of electromagnetic steel plates (601) adjacent to each other and the other of the plurality of electromagnetic steel plates adjacent to each other ( 602) are laminated so that they do not overlap when the rotor is viewed in the axial direction of the rotor.

第2の態様は、各々が前記複数個の電磁鋼板を有する複数の板群(81)が前記軸方向に積層され、且つ前記複数の板群において互いに隣接する一方の板群の前記複数個の連結部(661)と、前記複数の板群において互いに隣接する他方の板群の前記複数個の連結部(662)とが、前記ロータを前記軸方向に見たときに重ならない位置となるように積層される態様である。 In a second aspect, a plurality of plate groups (81) each having the plurality of electromagnetic steel sheets are laminated in the axial direction, and the plurality of the plurality of plate groups in one of the plurality of plate groups adjacent to each other The connecting portion (661) and the plurality of connecting portions (662) of the other plate group adjacent to each other in the plurality of plate groups are positioned so as not to overlap each other when the rotor is viewed in the axial direction. It is a mode in which it is laminated on.

上下に積層される2個(又は2群の板群)の電磁鋼板において連結部同士が重なっていないので、任意の位相の連結部に応力が集中することが回避される。すなわち、位相が相違する連結部の各々に対し、応力が適切に分散される。このため、連結部の耐久性が向上する。 Since the connecting portions of two (or two groups of) electromagnetic steel plates stacked vertically do not overlap each other, concentration of stress on a connecting portion of an arbitrary phase can be avoided. That is, the stress is appropriately distributed for each of the coupling portions that are out of phase. As a result, the durability of the connecting portion is improved.

本実施形態は、前記ステータの外径が230~450mmの範囲内である回転電機を開示する。なお、「ステータの外径」は、「回転シャフトの中心からステータコアの外縁までの距離の2倍」と同義である。従って、「ステータの外径」は「回転電機の外径」と言い換えられる。 This embodiment discloses a rotating electric machine in which the outer diameter of the stator is within the range of 230-450 mm. The "outer diameter of the stator" is synonymous with "twice the distance from the center of the rotating shaft to the outer edge of the stator core". Therefore, the "outer diameter of the stator" can be rephrased as the "outer diameter of the rotating electric machine".

このような外径の回転電機は、比較的小型である。すなわち、回転電機は、小型でありながら、高トルクを継続して出力することが可能である。 A rotating electrical machine with such an outer diameter is relatively small. That is, the rotary electric machine can continuously output high torque while being small.

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

上述の実施形態では、16極96スロットの回転電機10を例示している。しかしながら、極数又はスロット28の個数は、特にこれに限定されない。例えば、図8に示すように、24極144スロットの回転電機90であってもよい。又は、図9に示すように、32極192スロットの回転電機100であってもよい。いずれの場合も、1極に対するスロット28の個数は6個である。なお、図8及び図9では電磁コイル30を省略している。 In the above-described embodiment, the rotary electric machine 10 with 16 poles and 96 slots is exemplified. However, the number of poles or slots 28 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 8, a rotating electrical machine 90 with 24 poles and 144 slots may be used. Alternatively, as shown in FIG. 9, a rotating electrical machine 100 with 32 poles and 192 slots may be used. In both cases, the number of slots 28 per pole is six. 8 and 9, the electromagnetic coil 30 is omitted.

極数及びスロット28の個数が多くなるほど、ロータ14の回転中心(回転シャフト50の中心O)からステータコア20の外周縁までの距離Xが大きくなる傾向がある。距離Xの2倍が回転電機10の外径であるから、この場合、外径が大きくなる。しかしながら、各部位の寸法又は交差角度等を図1に例示した回転電機10と同様の数値範囲とすることにより、回転電機90、100の外径を最大でも450mmとすることが可能となる。従って、回転電機90、100においても、小型化及び軽量化を図ることができる。 As the number of poles and the number of slots 28 increase, the distance X from the center of rotation of the rotor 14 (the center O of the rotating shaft 50) to the outer peripheral edge of the stator core 20 tends to increase. Since twice the distance X is the outer diameter of the rotary electric machine 10, the outer diameter is increased in this case. However, by setting the dimensions of each part, the intersection angle, etc., to the same numerical range as that of the rotating electrical machine 10 illustrated in FIG. Therefore, the rotating electrical machines 90 and 100 can also be reduced in size and weight.

しかも、各部位の寸法又は交差角度等を図1に例示した回転電機10と同様の数値範囲とすることにより、回転シャフト50の回転トルクを向上させることができる。従って、回転電機90、100によれば、高トルクを継続して出力することが可能である。すなわち、回転電機90、100においても、回転電機10の作用効果と同様の作用効果が得られる。 Moreover, the rotational torque of the rotary shaft 50 can be improved by setting the dimensions of each part, the crossing angle, etc. within the same numerical range as the rotary electric machine 10 illustrated in FIG. Therefore, according to the rotary electric machines 90 and 100, it is possible to continuously output high torque. That is, in rotating electric machines 90 and 100, the same effects as those of rotating electric machine 10 can be obtained.

線材をティース部26に巻回することに代替し、特開2020-39207号公報の図1に示される金属導体を用いてもよい。この金属導体は、2本の脚部を有する。所定個数の金属導体の脚部をスロット28に挿入することにより、電磁コイルが形成される。 Instead of winding a wire around the tooth portion 26, the metal conductor shown in FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-39207 may be used. This metal conductor has two legs. By inserting a predetermined number of metal conductor legs into slots 28, an electromagnetic coil is formed.

回転電機10、90、100を発電機として機能させてもよい。この場合、電磁コイル30に対して外部電源から交流電流を付与する。 The rotary electric machine 10, 90, 100 may function as a generator. In this case, an alternating current is applied to the electromagnetic coil 30 from an external power source.

10、90、100…回転電機 12…ステータ
14…ロータ 20…ステータコア
24…ヨーク部 26…ティース部
28…スロット 30…電磁コイル
32…棹部 34…鍔部
36…拡開部 40a…第1平行辺
40b…第2平行辺 42a…第1傾斜辺
42b…第2傾斜辺 44a…第1径方向辺
44b…第2径方向辺 50…回転シャフト
52…ロータコア 54…永久磁石
60、601~604…電磁鋼板 62…内円環部
64…外円環部 66、661~664…連結部
70…第1挿入孔 72…貫通孔
74…第2挿入孔 76、761~764…孔群
80、81…板群 82…流通路
LN1…第1仮想直線 LN2…第2仮想直線
LN3…第3仮想直線 LO…ティース部の全長
OF…オフセット量 α…位相差
β、θ1、θ2…交差角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 90, 100... Rotary electric machine 12... Stator 14... Rotor 20... Stator core 24... Yoke part 26... Teeth part 28... Slot 30... Electromagnetic coil 32... Neck part 34... Flange part 36... Expansion part 40a... First parallel Side 40b Second parallel side 42a First inclined side 42b Second inclined side 44a First radial side 44b Second radial side 50 Rotating shaft 52 Rotor core 54 Permanent magnets 60, 601 to 604 Electromagnetic steel plate 62 Inner annular portion 64 Outer annular portion 66, 661 to 664 Connecting portion 70 First insertion hole 72 Through hole 74 Second insertion hole 76, 761 to 764 Hole group 80, 81 Plate group 82... Distribution path LN1... First imaginary straight line LN2... Second imaginary straight line LN3... Third imaginary straight line LO... Total length of tooth portion OF... Offset amount α... Phase difference β, θ1, θ2... Crossing angle

Claims (6)

円環形状をなすヨーク部と、前記ヨーク部の内周縁から該ヨーク部の径方向内側に突出した複数個のティース部とを有し、前記複数個のティース部において互いに隣接するティース部同士の間にスロットが形成されたステータと、
前記ステータの内側に配置され、前記複数個のティース部に面するロータと、
を備える回転電機であって、
前記ロータは、極数が16極~32極である永久磁石を保持するロータコアと、前記ロータコアと一体的に回転する回転シャフトとを有し、
前記複数個のティース部の各々は、前記ヨーク部の内周縁から該ヨーク部の径方向内方に突出する棹部と、前記棹部よりも前記ロータに近接し且つ該棹部に比べて幅広な鍔部と、前記棹部と前記鍔部との間に介在し、前記棹部から前記鍔部に向かうにつれて幅広となる拡開部とを有し、
前記棹部と前記拡開部との交差角度が108°~130°であり、
前記鍔部の内周端から外周端に至るまでの距離が0.2mm~2.0mmである回転電機。
A yoke portion having an annular shape and a plurality of tooth portions protruding radially inwardly of the yoke portion from an inner peripheral edge of the yoke portion, wherein the plurality of tooth portions are adjacent to each other. a stator with a slot formed therebetween;
a rotor disposed inside the stator and facing the plurality of teeth;
A rotating electrical machine comprising
The rotor has a rotor core that holds permanent magnets with 16 to 32 poles, and a rotating shaft that rotates integrally with the rotor core,
Each of the plurality of teeth includes a rod portion protruding radially inwardly of the yoke portion from an inner peripheral edge of the yoke portion, and a rod portion closer to the rotor than the rod portion and wider than the rod portion. and a flared portion that is interposed between the neck portion and the collar portion and that widens from the neck portion toward the collar portion,
The crossing angle between the rod portion and the expanding portion is 108° to 130°,
The rotary electric machine, wherein the distance from the inner peripheral end of the collar portion to the outer peripheral end thereof is 0.2 mm to 2.0 mm.
請求項1記載の回転電機において、前記ステータの軸方向に前記ステータ及び前記ロータを見たとき、1個の磁極に対する前記スロットの平均個数が6個である回転電機。 2. The electric rotating machine according to claim 1, wherein the average number of said slots for one magnetic pole is six when said stator and said rotor are viewed in the axial direction of said stator. 請求項1又は2記載の回転電機において、前記ロータコアに、前記回転シャフトが配置される第1挿入孔と、前記第1挿入孔の径方向外側に形成された複数個の貫通孔と、前記複数個の貫通孔の径方向外側に形成され且つ前記永久磁石が挿入される複数個の第2挿入孔とが形成され、
且つ前記ロータコアは、前記複数個の貫通孔と前記第1挿入孔との間に位置する内円環部と、前記複数個の貫通孔の径方向外側に位置し且つ前記複数個の第2挿入孔が形成された外円環部と、前記内円環部と前記外円環部とを連結する複数個の連結部とを有する、回転電機。
3. The rotary electric machine according to claim 1, wherein the rotor core includes a first insertion hole in which the rotating shaft is arranged, a plurality of through holes formed radially outward of the first insertion hole, and the plurality of a plurality of second insertion holes formed radially outside the through holes and into which the permanent magnets are inserted;
The rotor core includes an inner annular portion positioned between the plurality of through holes and the first insertion hole, and a plurality of second insertion holes positioned radially outside the plurality of through holes. A rotating electric machine, comprising: an outer annular portion formed with a hole; and a plurality of connecting portions that connect the inner annular portion and the outer annular portion.
請求項3に記載の回転電機において、前記ロータコアは、複数個の電磁鋼板の積層体であり、前記複数個の電磁鋼板の各々に、前記第1挿入孔、前記複数個の貫通孔及び前記複数個の第2挿入孔が形成され、且つ前記複数個の電磁鋼板の各々が前記内円環部、前記外円環部及び前記連結部を有する回転電機。 4. The rotary electric machine according to claim 3, wherein the rotor core is a laminate of a plurality of electromagnetic steel sheets, and each of the plurality of electromagnetic steel sheets has the first insertion hole, the plurality of through holes and the plurality of through holes. second insertion holes are formed, and each of the plurality of electromagnetic steel plates has the inner annular portion, the outer annular portion, and the connecting portion. 請求項4記載の回転電機において、前記複数個の電磁鋼板は、第1の態様又は第2の態様で積層されており、
前記第1の態様は、前記複数個の電磁鋼板において互いに隣接する一方の電磁鋼板の前記複数個の連結部と、前記複数個の電磁鋼板において互いに隣接する他方の電磁鋼板の前記複数個の連結部とが、前記ロータの軸方向に前記ロータを見たときに重ならない位置となるように積層される態様であり、
前記第2の態様は、各々が前記複数個の電磁鋼板を有する複数の板群が前記軸方向に積層され、且つ前記複数の板群において互いに隣接する一方の板群の前記複数個の連結部と、前記複数の板群において互いに隣接する他方の板群の前記複数個の連結部とが、前記ロータを前記軸方向に見たときに重ならない位置となるように積層される態様である回転電機。
5. The rotating electric machine according to claim 4, wherein the plurality of electromagnetic steel sheets are laminated in a first mode or a second mode,
In the first aspect, the plurality of connecting portions of one of the plurality of electromagnetic steel sheets adjacent to each other and the plurality of connecting portions of the other of the plurality of electromagnetic steel sheets adjacent to each other. and are laminated so that they do not overlap when the rotor is viewed in the axial direction of the rotor,
In the second aspect, a plurality of plate groups each having the plurality of electromagnetic steel sheets are laminated in the axial direction, and the plurality of connecting portions of one of the plate groups adjacent to each other in the plurality of plate groups and the plurality of connecting portions of the other plate group adjacent to each other in the plurality of plate groups are stacked so that they do not overlap when the rotor is viewed in the axial direction. electric machine.
請求項1~5のいずれか1項に記載の回転電機において、前記ステータの外径が230~450mmの範囲内である回転電機。 The rotating electric machine according to any one of claims 1 to 5, wherein said stator has an outer diameter within a range of 230 to 450 mm.
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