JP2023103617A - Rotary electric machine - Google Patents

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岳志 朝永
Takeshi Tomonaga
健祐 小森
Kensuke Komori
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
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Abstract

To improve the utilization efficiency of magnetic flux emitted from a magnet provided on a rotor.SOLUTION: A rotary electric machine includes an annular stator, and a rotor disposed radially inside the stator and facing the stator, the rotor includes a rotor core, and a magnet attached to the rotor core, and the stator includes a stator core having an extension projecting radially inward from a main body positioned around the rotor, where the magnet attached to the rotor core is positioned, and a coil attached to the stator core.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、回転電機に関する。 The present invention relates to rotating electric machines.

従来、ステータとロータとが径方向に対向配置された、いわゆる、ラジアルギャップ型モータが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、ロータ内部に埋め込まれた磁石の磁束を有効に活用すべく、ステータコアの軸方向両端部にオーバーハング部を形成し、ステータの軸方向長さをロータの軸方向長さよりも長くしたモータ(回転電機)が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called radial gap type motor is known in which a stator and a rotor are arranged to face each other in the radial direction (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, in order to effectively utilize the magnetic flux of the magnets embedded inside the rotor, overhangs are formed at both ends of the stator core in the axial direction, and the axial length of the stator is made longer than the axial length of the rotor. An elongated motor (rotating electrical machine) is disclosed.

特開2015-33244号公報JP 2015-33244 A

ところで、モータの出力を向上させるためには、磁石が放出する磁束をできるだけステータ側に流すことが有効である。特許文献1に開示されたモータが備えるオーバーハング部は、磁石から放出される磁束を捕捉し、捕捉した磁束をステータ内に流すことができる。しかしながら、磁石から放出される磁束はあらゆる方向に放出されている。特許文献1に開示されたモータは、あらゆる方向に放出される磁束をできるだけ捕捉し、磁束の利用効率を向上させるとの観点から、さらなる改善の余地があった。 By the way, in order to improve the output of the motor, it is effective to flow the magnetic flux emitted by the magnets to the stator side as much as possible. The overhang portion provided in the motor disclosed in Patent Document 1 can capture the magnetic flux emitted from the magnet and allow the captured magnetic flux to flow inside the stator. However, the magnetic flux emitted from the magnet is emitted in all directions. The motor disclosed in Patent Literature 1 has room for further improvement from the standpoint of capturing as much magnetic flux emitted in all directions as possible and improving the utilization efficiency of the magnetic flux.

そこで、本明細書開示の発明は、ロータに設けられた磁石から放出される磁束の利用効率を向上することを課題とする。 Accordingly, an object of the invention disclosed in this specification is to improve the utilization efficiency of the magnetic flux emitted from the magnets provided on the rotor.

本明細書開示の回転電機は、環状のステータと、当該ステータの径方向内側に当該ステータと対向配置されたロータと、を備えた回転電機であって、前記ロータは、ロータコアと、前記ロータコアに取り付けられた磁石と、を備え、前記ステータは、前記ロータの周囲に位置する本体部から前記ロータコアに取り付けられた前記磁石が位置する径方向内側に突出した延設部を有するステータコアと、当該ステータコアに装着されたコイルと、を備える。 A rotating electric machine disclosed in the present specification is a rotating electric machine that includes an annular stator and a rotor that is arranged radially inside the stator so as to face the stator, wherein the rotor includes a rotor core and a magnets attached to the stator core, the stator having extensions projecting radially inwardly from a body portion positioned around the rotor at which the magnets attached to the rotor core are located; a coil mounted on the

本明細書開示の発明は、ロータに設けられた磁石から放出される磁束の利用効率を向上することができる。 The invention disclosed in this specification can improve the utilization efficiency of the magnetic flux emitted from the magnets provided on the rotor.

図1は第1実施形態の回転電機の平面図である。FIG. 1 is a plan view of the rotary electric machine of the first embodiment. 図2は第1実施形態の回転電機が備えるステータを形成する分割ステータの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a split stator forming a stator included in the rotary electric machine of the first embodiment. 図3は第1実施形態の回転電機の一部を拡大して示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an enlarged part of the rotary electric machine of the first embodiment. 図4は分割ステータの平面図である。FIG. 4 is a plan view of the split stator. 図5はロータの一部を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing part of the rotor. 図6は第1実施形態の回転電機の軸方向断面の一部を模式的に示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a part of the axial cross section of the rotating electric machine of the first embodiment. 図7は変形例の回転電機の軸方向断面の一部を模式的に示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view schematically showing a part of an axial cross-section of a rotating electric machine of a modification. 図8は第2実施形態のロータの一部を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing part of the rotor of the second embodiment. 図9は第3実施形態の分割ステータの平面図である。FIG. 9 is a plan view of the split stator of the third embodiment.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。さらに、各図間に描かれている各要素の縮尺が異なっている場合がある。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, in the drawings, the dimensions, ratios, etc. of each part may not be illustrated so as to completely match the actual ones. In some drawings, details may be omitted. Furthermore, the scale of each element drawn between each drawing may be different.

(第1実施形態)
まず、図1を参照して、第1実施形態の回転電機1の概略構成について説明する。回転電機1は、U相、V相及びW相を有する三相交流モータであり、例えば、エンジンと走行用モータとを車両の駆動源として搭載したハイブリッド車両や、電気自動車、燃料電池車等の電動車両の走行モータとして用いられる。また、回転電機1は、後に詳細に説明するように、ロータコア8aの内部に永久磁石8bが埋め込まれた永久磁石同期型回転電機、いわゆるIPM(Interior Permanent Magnet)モータである。なお、回転電機は、IPMモータだけでなく、SPM(Surface Permanent Magnetic;表面磁石型)モータであってもよい。以下の説明において、「軸方向」、「径方向」、「周方向」とは、それぞれ、ロータ軸方向、ロータ径方向、ロータ周方向を意味するものとする。
(First embodiment)
First, referring to FIG. 1, a schematic configuration of a rotating electrical machine 1 according to the first embodiment will be described. The rotary electric machine 1 is a three-phase AC motor having a U phase, a V phase and a W phase, and is used in hybrid vehicles, electric vehicles, fuel cell vehicles, etc., which are equipped with an engine and a driving motor as driving sources of the vehicle, for example. It is used as a travel motor for electric vehicles. Further, the rotating electrical machine 1 is a permanent magnet synchronous rotating electrical machine in which permanent magnets 8b are embedded inside a rotor core 8a, that is, a so-called IPM (Interior Permanent Magnet) motor, as will be described later in detail. The rotating electric machine may be not only an IPM motor but also an SPM (Surface Permanent Magnetic) motor. In the following description, "axial direction", "radial direction", and "circumferential direction" mean the axial direction of the rotor, the radial direction of the rotor, and the circumferential direction of the rotor, respectively.

回転電機1は、ケース2内に設けられ、ティース部6にコイル部7が形成された環状のステータ3と、ステータ3の径方向内側にこのステータ3と同心とされると共に対向配置されたロータ8を備える。ステータ3は、ステータコア3aとコイル7を備えている。ロータ8は、ロータコア8aと、このロータコア8aに埋め込まれた永久磁石8bを備えている。ロータ8は、ステータ3内で回転可能に設けられている。ロータ8の中央部には、回転軸部材9が設けられており、この回転軸部材9は図示しない軸受部によって回転可能に支持されている。なお、回転電機1は、コイル部7から延びるU相リード線、V相リード線及びW相リード線を有するが、図1では、これらのリード線は省略されている。 The rotary electric machine 1 is provided in a case 2, and includes an annular stator 3 having teeth 6 formed with coil portions 7, and a rotor arranged radially inwardly of the stator 3 so as to be concentric with the stator 3 and opposed to the stator 3. 8. The stator 3 has a stator core 3 a and coils 7 . The rotor 8 includes a rotor core 8a and permanent magnets 8b embedded in the rotor core 8a. The rotor 8 is rotatably provided within the stator 3 . A rotary shaft member 9 is provided at the center of the rotor 8, and the rotary shaft member 9 is rotatably supported by a bearing (not shown). The rotating electric machine 1 has a U-phase lead wire, a V-phase lead wire, and a W-phase lead wire extending from the coil portion 7, but these lead wires are omitted in FIG.

ステータコア3aは、図2~図5に示す分割ステータコア4を繋ぎ合わせることで形成されている。ステータコア3aは、計16個の分割ステータコア4を組み合わせることで形成されている。一つ一つの分割ステータコア4は、中心角がθである扇形状を有している。本実施形態の回転電機1における一つの分割ステータ4の中心角θは、45°である。ステータコア3aは、8個の分割ステータ4を周方向に繋ぎ合わせて形成された二個の環状体を上下反転させた状態で接合させた形態を備えている(図6参照)。分割ステータコア4の中心角θや、分割ステータコア4の数は、これに限定されるものではない。分割ステータコア4の中心角θや分割ステータコア4の数は、環状を形成するために適宜選定することができる。 The stator core 3a is formed by connecting the split stator cores 4 shown in FIGS. The stator core 3a is formed by combining 16 divided stator cores 4 in total. Each split stator core 4 has a fan shape with a central angle of θ. A central angle θ of one divided stator 4 in the rotary electric machine 1 of this embodiment is 45°. The stator core 3a has a configuration in which two annular bodies formed by connecting eight divided stators 4 in the circumferential direction are joined together while being turned upside down (see FIG. 6). The central angle θ of the stator core segments 4 and the number of stator core segments 4 are not limited to these. The central angle θ of the stator core segments 4 and the number of stator core segments 4 can be appropriately selected to form an annular shape.

分割ステータコア4は、図2に示すように、ブロック状の本体部4aと、この本体部4aの軸方向の一端部側に上層部4bを備えている。 As shown in FIG. 2, the split stator core 4 includes a block-shaped main body portion 4a and an upper layer portion 4b on one axial end side of the main body portion 4a.

本体部4aは、絶縁被覆された磁性体粉末を圧縮して成形した圧粉磁心とされているが、電磁鋼板を積層して形成してもよい。上層部4bは、板状の部材を本体部4aの一端部に積層することで設けられている。この上層部4bは電磁鋼板を成形して設けられている。本体部4aは、分割ステータコア4が接合されてステータコア3aが形成された状態となるときに、ステータコア3aの本体部3a1(図6参照)を形成する。本体部3a1は、環状に成形され、ロータ8の周囲に位置する。分割ステータコア4の内周壁面4cは、ステータコア3aを形成している状態において、ロータ8の外周壁面8a1と対向している。内周壁面4cと外周壁面8a1との間には、隙間10(図4参照)が形成されている。これにより、ロータ8は、ステータ3の内側で回転可能な状態とされている。また、図6を参照すると本体部3a1の軸方向高さは、ロータ8の軸方向高さよりも高くなるように設定されており、本体部3a1の両端部は、それぞれ、ロータ8の両端部よりも突出した状態とされている。 The main body 4a is a powder magnetic core formed by compressing and molding magnetic powder coated with insulation, but it may be formed by stacking electromagnetic steel sheets. The upper layer portion 4b is provided by stacking a plate-like member on one end portion of the main body portion 4a. The upper layer portion 4b is provided by molding an electromagnetic steel plate. The main body portion 4a forms the main body portion 3a1 (see FIG. 6) of the stator core 3a when the stator core segments 4 are joined to form the stator core 3a. The body portion 3 a 1 is formed in an annular shape and positioned around the rotor 8 . The inner peripheral wall surface 4c of the split stator core 4 faces the outer peripheral wall surface 8a1 of the rotor 8 in the state where the stator core 3a is formed. A gap 10 (see FIG. 4) is formed between the inner peripheral wall surface 4c and the outer peripheral wall surface 8a1. This allows the rotor 8 to rotate inside the stator 3 . Further, referring to FIG. 6, the axial height of the main body portion 3a1 is set to be higher than the axial height of the rotor 8, and both ends of the main body portion 3a1 are higher than both ends of the rotor 8. is also in a prominent state.

分割ステータコア4は、径方向外側にヨーク部5を備えている。分割ステータコア4は、ヨーク部5から径方向内側に向かって延びるティース部6を備えている。各ティース部6の間には、径方向内側に開口するとともに軸方向両側において開口する溝状に形成されたスロットが設けられている。スロットには、図1や図3に示すように、コイル7が設けられている。コイル7は、U相、V相及びW相を形成するように、所定のティース部6を跨ぐように設けられている。 The split stator core 4 has a yoke portion 5 on the radially outer side. The split stator core 4 includes tooth portions 6 extending radially inward from the yoke portion 5 . A groove-like slot is provided between each tooth portion 6 and is open radially inward and is open on both sides in the axial direction. A coil 7 is provided in the slot as shown in FIGS. Coils 7 are provided so as to straddle predetermined tooth portions 6 so as to form U-phase, V-phase and W-phase.

分割ステータコア4が備える上層部4bは、本体部4aと共にヨーク部5とティース部6の一部を形成している。そして、上層部4bは、ティース部6を径方向内側に突出させた延設部6aを備えている。この延設部6aについては、後に詳細に説明する。 The upper layer portion 4b provided in the split stator core 4 forms part of the yoke portion 5 and the teeth portion 6 together with the main body portion 4a. The upper layer portion 4b includes extension portions 6a in which the tooth portions 6 protrude radially inward. The extended portion 6a will be described later in detail.

ロータ8は、永久磁石8aを備える。永久磁石8bは、図6に示すように、ロータコア8aを軸方向に貫通する孔に埋め込まれている。永久磁石8bは、図5等に示すように、軸方向視において概ね長方形の外形形状を有しており、長手方向を概ね周方向に一致させ、短手方向を概ね径方向に一致させて埋め込まれている。永久磁石8bは、短手方向に沿って磁化されている。具体的に、永久磁石8bは、図6に示すように、径方向外側がN極となり、径方向内側がS極となるように、磁化されている。 The rotor 8 comprises permanent magnets 8a. As shown in FIG. 6, the permanent magnets 8b are embedded in holes axially penetrating the rotor core 8a. As shown in FIG. 5 and the like, the permanent magnet 8b has a substantially rectangular outer shape when viewed in the axial direction, and is embedded with the longitudinal direction substantially aligned with the circumferential direction and the short side direction substantially aligned with the radial direction. is The permanent magnet 8b is magnetized along the short direction. Specifically, as shown in FIG. 6, the permanent magnet 8b is magnetized so that the radially outer side is the north pole and the radially inner side is the south pole.

ここで、延設部6aについて詳細に説明する。図2や図6を参照すると、延設部6aは、上層部4bに形成されている。延設部6aは、ティース部6を径方向内側に突出させることで形成されている。延設部6aの先端部は、内周壁面4cよりも内側4bに位置している。これにより、延設部6aの先端部は、ロータ8に埋め込まれた永久磁石8bの近傍まで迫り出した状態とされている。延設部6aは、ステータコア3aの本体部3a1の一端部に設けられた上層部4bに形成されている。そして、本体部3a1の軸方向高さは、ロータ8の軸方向高さよりも高い。このため、延設部6aは、ロータ8に覆い被さるような状態で配置されている。 Here, the extended portion 6a will be described in detail. Referring to FIGS. 2 and 6, the extended portion 6a is formed in the upper layer portion 4b. The extension portions 6a are formed by causing the teeth portions 6 to protrude radially inward. The tip of the extended portion 6a is located inside 4b of the inner peripheral wall surface 4c. As a result, the distal end of the extended portion 6a protrudes to the vicinity of the permanent magnet 8b embedded in the rotor 8. As shown in FIG. The extension portion 6a is formed in an upper layer portion 4b provided at one end portion of the main body portion 3a1 of the stator core 3a. The axial height of the main body portion 3 a 1 is higher than the axial height of the rotor 8 . For this reason, the extended portion 6 a is arranged in such a manner as to cover the rotor 8 .

延設部6aのロータ8と対向する先端部には、図6に示すように中心部に近づくに従って永久磁石8bから遠ざかる斜面6a1が形成されている。斜面6a1が形成されていることで、延設部6aは、永久磁石8bのN極に近く、S極から遠い状態とされている。 As shown in FIG. 6, a slope 6a1 is formed at the tip of the extended portion 6a facing the rotor 8 so as to recede from the permanent magnet 8b as it approaches the center. By forming the inclined surface 6a1, the extended portion 6a is close to the N pole of the permanent magnet 8b and far from the S pole.

延設部6aは、永久磁石8bのN極から放出される磁束を捕捉することができる。永久磁石8bは、あらゆる方向、つまり、ロータ8の軸方向、径方向、周方向及びこれらが複合した方向に磁束を放出している。永久磁石8bが放出する磁束のうち、矢示20aで示す磁束は、ロータコア8aを通じてステータ3側に流れる。また、永久磁石8bが放出する磁束のうち、矢示20bで示すような永久磁石8bの上面や下面から放出される磁束は、傾斜面6a1から延設部6aに捕捉される。延設部6aに捕捉された磁束は、矢示20cで示すように、ステータ3側に流れる。ステータ3側に流れた磁束は、回転電機1の出力に寄与する。仮に、延設部6aが設けられていないと、矢示20bで示すような磁束は、空間に放出されることになり、回転電機1の出力に寄与することがない。本実施形態のように、延設部6aを設けることで、永久磁石8bの軸方向端面から放出された磁束を捕捉し、回転電機1の出力に寄与させることができる。 The extension 6a can capture the magnetic flux emitted from the north pole of the permanent magnet 8b. The permanent magnet 8b emits magnetic flux in all directions, that is, in the axial direction, radial direction, circumferential direction of the rotor 8, and combined directions thereof. Of the magnetic flux emitted by the permanent magnet 8b, the magnetic flux indicated by an arrow 20a flows toward the stator 3 through the rotor core 8a. Of the magnetic flux emitted by permanent magnet 8b, the magnetic flux emitted from the upper and lower surfaces of permanent magnet 8b as indicated by arrow 20b is captured by extending portion 6a from inclined surface 6a1. The magnetic flux captured by the extended portion 6a flows toward the stator 3 as indicated by an arrow 20c. The magnetic flux flowing to the stator 3 side contributes to the output of the rotating electric machine 1 . If the extended portion 6a were not provided, the magnetic flux as indicated by the arrow 20b would be released into space and would not contribute to the output of the rotary electric machine 1. FIG. By providing the extended portion 6 a as in the present embodiment, the magnetic flux emitted from the axial end face of the permanent magnet 8 b can be captured and contributed to the output of the rotary electric machine 1 .

ここで、延設部6aの内側への突出量や形状について図7に示す変形例と比較しつつ、考察する。図7に示す変形例も本明細書開示の発明の範囲に含まれるものであり、従来であれば空間に放出される磁束を捕捉することができ、その磁束を回転電機1の出力に寄与させることができる。図7において、第1実施形態と共通する構成要素については、同一の参照番号が付されている。図7に示す変形例は、図6に示す第1実施形態が備えるステータ3(ステータコア3a)に代えてステータ13(ステータコア13a)を備える。ステータコア13aは、本体部13a1と上層部41bを備える。本体部13a1は、内周壁面14cがロータ8aの外周面8a1と径方向に対向する点、ティース部16が設けられている点において第1実施形態と共通するが、以下の点で、第1実施形態と異なっている。上層部14bには、延設部16aが設けられているが、延設部16aの先端は、永久磁石8bのS極を超えてさらに内側にまで到達している。また、延設部16aの先端部は、延設部6aと異なり、傾斜面を備えていない。傾斜面6a1は、延設部6aを永久磁石8bのN極と対向させるために設けられているものであるが、延設部16aの先端部は、N極を超えてさらに内側まで延び、延設部16aは、N極上を通過している。このため、延設部16aはその下面においてN極と対向していることから、傾斜面は不要である。 Here, the inward projection amount and shape of the extended portion 6a will be considered while comparing with the modified example shown in FIG. The modified example shown in FIG. 7 is also included in the scope of the invention disclosed in this specification. Conventionally, the magnetic flux released into the space can be captured, and the magnetic flux can contribute to the output of the rotating electric machine 1. be able to. In FIG. 7, the same reference numerals are given to the components common to the first embodiment. The modification shown in FIG. 7 includes a stator 13 (stator core 13a) instead of the stator 3 (stator core 3a) provided in the first embodiment shown in FIG. The stator core 13a includes a body portion 13a1 and an upper layer portion 41b. The main body portion 13a1 is common to the first embodiment in that the inner peripheral wall surface 14c faces the outer peripheral surface 8a1 of the rotor 8a in the radial direction and that the tooth portions 16 are provided. It differs from the embodiment. An extending portion 16a is provided in the upper layer portion 14b, and the tip of the extending portion 16a reaches further inside beyond the S pole of the permanent magnet 8b. Further, unlike the extension portion 6a, the distal end portion of the extension portion 16a does not have an inclined surface. The inclined surface 6a1 is provided to face the extension 6a to the N pole of the permanent magnet 8b. The installation portion 16a passes over the N pole. Therefore, since the extended portion 16a faces the N pole on its lower surface, no inclined surface is required.

延設部16aは、第1実施形態の延設部6aと同様に、図7中、矢示21a、21b、21cで示すように、磁束をステータ13に流すことができる。しかしながら、その一方で、矢示21bのように、延設部16aが捕捉した磁束が、矢示21dで示すように、延設部16aのさらに先端側に向かって流れる。延設部16aの先端側に流れた磁束は、矢示21eで示すように、永久磁石8bのS極に戻ってしまう。このように、永久磁石8bのS極に戻ってしまう磁束は回転電機1の出力に寄与しない。 The extending portion 16a can flow magnetic flux to the stator 13 as indicated by arrows 21a, 21b, and 21c in FIG. 7, similarly to the extending portion 6a of the first embodiment. However, on the other hand, as indicated by arrow 21b, the magnetic flux captured by extension 16a flows further toward the distal end of extension 16a, as indicated by arrow 21d. The magnetic flux that has flowed to the tip side of the extended portion 16a returns to the S pole of the permanent magnet 8b as indicated by an arrow 21e. Thus, the magnetic flux that returns to the S pole of the permanent magnet 8b does not contribute to the output of the rotary electric machine 1.

そこで、延設部の突出量や、形状は、永久磁石8bが放出する磁束が、効率よくステータ側に流れるように設定することが望ましい。つまり、延設部の突出量や形状は、一旦捕捉した磁束がステータ3側に流れることなく永久磁石8bに戻ってくる現象が生じることがないように設定されることが望ましい。延設部は、ロータ8側に覆い被さるように内側に向かって突出しているが、その突出量や形状は、永久磁石との位置関係に応じて種々変更することができる。 Therefore, it is desirable to set the amount of protrusion and the shape of the extended portion so that the magnetic flux emitted by the permanent magnet 8b efficiently flows to the stator side. In other words, it is desirable that the projection amount and shape of the extended portion be set so as not to cause a phenomenon in which the once captured magnetic flux returns to the permanent magnet 8b without flowing to the stator 3 side. The extension protrudes inward so as to cover the rotor 8 side, but the amount and shape of the protrusion can be changed in various ways according to the positional relationship with the permanent magnets.

永久磁石と延設部との相対的な位置関係、永久磁石の延設部に対する相対的な姿勢は刻々と変化する。延設部の突出量や形状を決定する際は、これらの事項が考慮されることが望ましい。永久磁石8bが埋め込まれているロータ8は、ステータ3(13)に対して回転している。そのため、永久磁石9bと延設部6a(16a)との相対的な位置関係、相対的な姿勢は、変化する。延設部は、ある時点では、N極に近く、磁束を効果的に捕捉することができるが、他の時点では、S極が近くなり、図7における矢示21eで示したように、S極に戻される磁束が増加する。このように、延設部と永久磁石8bとの関係は、刻々と変化するため、延設部の突出量や形状は、ある一定の期間において、回転電機1の出力を効率よく向上させることができるように設定されることが望ましい。基本的な考え方として、延設部は、S極から遠くN極に近ければ、効率よく磁束を捕捉し、その磁束を回転電機1の出力に寄与させることができる。 The relative positional relationship between the permanent magnet and the extended portion and the relative attitude of the permanent magnet to the extended portion change every moment. These matters should be taken into consideration when determining the projection amount and shape of the extended portion. The rotor 8 in which the permanent magnets 8b are embedded rotates with respect to the stator 3 (13). Therefore, the relative positional relationship and relative posture between the permanent magnet 9b and the extension portion 6a (16a) change. At some times the extension is close to the north pole and can effectively trap the magnetic flux, but at other times it is close to the south pole and is shown by arrow 21e in FIG. The magnetic flux returned to the pole increases. As described above, the relationship between the extension portion and the permanent magnet 8b changes from moment to moment, so that the amount and shape of protrusion of the extension portion can efficiently improve the output of the rotary electric machine 1 for a certain period of time. It should be set so that As a basic idea, if the extended portion is far from the S pole and close to the N pole, it can efficiently capture the magnetic flux and contribute the magnetic flux to the output of the rotating electric machine 1 .

本実施形態の回転電機1は、ステータコア3aの軸方向端部に上層部4bを備えているが、この最上層4bは、図6に示すように、ステータコア3aの本体部3a1とコイル7との間に配置されている。元々、ステータコア3aとコイル7との間には、隙間11が形成されている。最上層4bは、この隙間11に配置されている。このため、回転電機1は、最上層4bが設けられた状態であっても、回転電機1全体としての躯体の大きさが大きくなることはない。つまり、軸方向両端部にそれぞれ形成されているコイルエンド部間の距離が大きくなることが回避されている。 The rotary electric machine 1 of the present embodiment includes the upper layer portion 4b at the axial end portion of the stator core 3a. As shown in FIG. placed in between. A gap 11 is originally formed between the stator core 3 a and the coil 7 . The uppermost layer 4 b is arranged in this gap 11 . Therefore, even if the rotating electrical machine 1 is provided with the uppermost layer 4b, the size of the frame of the rotating electrical machine 1 as a whole does not increase. That is, an increase in the distance between the coil end portions formed at both ends in the axial direction is avoided.

また、最上層4bを設置し、延設部6aを設けることで、ステータ3全体の体積が増加する。これにより、コイルから放出される磁束や永久磁石8bから出る磁束を効率よく捕捉することができる。この結果、回転電機1の出力を向上させることができる。 Moreover, the volume of the stator 3 as a whole is increased by providing the uppermost layer 4b and providing the extended portion 6a. Thereby, the magnetic flux emitted from the coil and the magnetic flux emitted from the permanent magnet 8b can be efficiently captured. As a result, the output of the rotary electric machine 1 can be improved.

なお、本実施形態では、最上層4bは、図6に示すように軸方向(上下方向)の両端に設けられているが、どちら一方にのみ設けた態様とすることもできる。その際、製造工程を考慮して、最上層4bをどちらか一方のみ設ける態様を選択することができる。本実施形態では、圧粉磁心を採用しているが圧粉磁心を採用する場合、全体の組み立て工程を考慮すると、両側に上層部4bを設けることが煩雑となることがある。このような場合には、上層部4bをどちらか一方のみに設けるようにしてもよい。 In this embodiment, the uppermost layer 4b is provided on both ends in the axial direction (vertical direction) as shown in FIG. In that case, considering the manufacturing process, it is possible to select a mode in which only one of the uppermost layers 4b is provided. In the present embodiment, a powder magnetic core is used. However, when a powder magnetic core is used, it may be complicated to provide the upper layer portions 4b on both sides in consideration of the entire assembly process. In such a case, the upper layer portion 4b may be provided on only one of them.

本実施形態の回転電機によれば、ステータコア3aは、永久磁石8bが位置する径方向内側に突出した延設部6aを備えるので、ロータ8に設けられた永久磁石8bから放出される磁束の利用効率を向上させることができる。 According to the rotating electric machine of the present embodiment, the stator core 3a includes the extending portion 6a projecting inward in the radial direction where the permanent magnet 8b is positioned. Efficiency can be improved.

(第2実施形態)
つぎに、図8を参照して、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態のロータ8に代えて、ロータ18を備えている。ロータ18は、ロータコア18aに外側永久磁石18b1と、内側永久磁石18b2を備えている。内側永久磁石18b2は、外側永久磁石18b1の内側に配置されている。外側永久磁石18b1は、外側永久磁石18b1の両側にそれぞれ設けられている。一つの外側永久磁石18b1と、二つの内側永久磁石18b2は、これらが一組となり、ロータ18の周方向に沿って所定の間隔を空けて設けられている。本実施形態にあっては、45°毎に外側永久磁石18b1と内側永久磁石18b2の組が設けられている。なお、第1実施形態と第2実施形態とにおいて、共通する構成要素については、図面中、同一の参照番号を用いている。
(Second embodiment)
A second embodiment will now be described with reference to FIG. The second embodiment has a rotor 18 instead of the rotor 8 of the first embodiment. The rotor 18 includes outer permanent magnets 18b1 and inner permanent magnets 18b2 in a rotor core 18a. The inner permanent magnet 18b2 is arranged inside the outer permanent magnet 18b1. The outer permanent magnets 18b1 are provided on both sides of the outer permanent magnets 18b1. One outer permanent magnet 18b1 and two inner permanent magnets 18b2 form a set and are provided along the circumferential direction of the rotor 18 at predetermined intervals. In this embodiment, a set of an outer permanent magnet 18b1 and an inner permanent magnet 18b2 is provided every 45 degrees. In the drawings, the same reference numerals are used for common components in the first embodiment and the second embodiment.

第2実施形態では、このようなロータ18にステータ3を組み合わせている。ステータ3は、第1実施形態と同一であり、ステータ3を形成している分割ステータコア4には、延設部6aが設けられている。延設部6aは、外側永久磁石18b1や内側永久磁石18b2に向かって突出している。このため、外側永久磁石18b1や内側永久磁石18b2から放出される磁束を効果的に捕捉し、捕捉した磁束を回転電機1の出力に寄与させることができる。 In the second embodiment, such a rotor 18 is combined with the stator 3 . The stator 3 is the same as that of the first embodiment, and the split stator core 4 forming the stator 3 is provided with an extension portion 6a. The extending portion 6a protrudes toward the outer permanent magnet 18b1 and the inner permanent magnet 18b2. Therefore, the magnetic flux emitted from the outer permanent magnet 18b1 and the inner permanent magnet 18b2 can be effectively captured, and the captured magnetic flux can contribute to the output of the rotating electric machine 1.

なお、第1実施形態で説明したように、延設部の突出量や、形状は、永久磁石8bが放出する磁束が、効率よくステータ側に流れるように設定することが望ましい。本実施形態にあっては、外側永久磁石18b1と内側永久磁石18b2とでは、延設部6aに対する距離や姿勢が異なっている。このため、外側永久磁石18b1と内側永久磁石18b2との配置を考慮して、効果的に磁束を捕捉することができる延設部の突出量や形状を設定することが望ましい。例えば、外側永久磁石18b1から効果的に磁束を捕捉する設定としたり、外側永久磁石18b1と内側永久磁石18b2の双方から効果的に磁束を捕捉する設定としたりすることが考えられ、これらは、適宜選択することができる。 As described in the first embodiment, it is desirable to set the amount of protrusion and the shape of the extended portion so that the magnetic flux emitted by the permanent magnet 8b efficiently flows to the stator side. In this embodiment, the outer permanent magnets 18b1 and the inner permanent magnets 18b2 are different in distance and orientation with respect to the extending portion 6a. For this reason, it is desirable to set the projection amount and shape of the extended portion that can effectively capture the magnetic flux in consideration of the arrangement of the outer permanent magnet 18b1 and the inner permanent magnet 18b2. For example, it is conceivable to set the magnetic flux to be effectively captured from the outer permanent magnet 18b1, or to set the magnetic flux to be effectively captured from both the outer permanent magnet 18b1 and the inner permanent magnet 18b2. can be selected.

永久磁石の配置は、種々変更されることがある。そのため、延設部の突出量や、形状は、永久磁石の配置を考慮して適宜選定することが望ましい。 The arrangement of permanent magnets may be changed in various ways. Therefore, it is desirable to appropriately select the amount of projection and the shape of the extension part in consideration of the arrangement of the permanent magnets.

(第3実施形態)
つぎに、第3実施形態について、図9を参照して説明する。第3実施形態では、第1実施形態における分割ステータコア4に代えて、分割ステータコア24が採用されている。分割ステータコア24は、第1実施形態の分割ステータコア4と同様に、ティース部26を備えているが、ティース部26から延びる延設部が第1実施形態と異なっている。本実施形態における延設部は、第1延設部26aと、第2延設部26bが含まれている。第1延設部26aと第2延設部26bとは、内側への突出量が異なっており、第1延設部26aの突出量が第2延設部26bの突出量よりも多い。第1延設部26aと第2延設部26bは、周方向に交互に設けられている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, a split stator core 24 is employed instead of the split stator core 4 in the first embodiment. The stator core segments 24 have teeth portions 26 in the same manner as the stator core segments 4 of the first embodiment, but extension portions extending from the tooth portions 26 are different from those of the first embodiment. The extension part in this embodiment includes a first extension part 26a and a second extension part 26b. The first extension portion 26a and the second extension portion 26b have different inward projection amounts, and the projection amount of the first extension portion 26a is larger than the projection amount of the second extension portion 26b. The first extending portions 26a and the second extending portions 26b are provided alternately in the circumferential direction.

このように、延設部の突出量を異ならせることで、永久磁石の配置や、ロータが回転することで延設部との相対的な位置関係、姿勢が変化すること対応させることができる。例えば、永久磁石8bの位置が矢示27のように移動してもそれぞれの時点における位置、姿勢に対して、磁束を効果的に捕捉することができるように延設部を設定する。第1延設部26aと第2延設部26bの突出量は、このような観点から適宜選定することができる。 In this way, by varying the amount of protrusion of the extensions, it is possible to accommodate changes in the relative positional relationship and attitude with respect to the extensions due to the arrangement of the permanent magnets and the rotation of the rotor. For example, even if the position of the permanent magnet 8b moves as indicated by the arrow 27, the extension part is set so that the magnetic flux can be effectively captured with respect to the position and attitude at each point in time. The amount of projection of the first extension portion 26a and the second extension portion 26b can be appropriately selected from such a viewpoint.

突出量が異なる延設部を設けることで、永久磁石から放出される磁束の利用効率を向上させ、回転電機の出力を向上させることができる。 By providing the extension portions with different protrusion amounts, it is possible to improve the utilization efficiency of the magnetic flux emitted from the permanent magnets and improve the output of the rotary electric machine.

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to these. Various modifications of these examples are within the scope of the present invention, and furthermore, the present invention can be modified. It is self-evident from the above description that many other embodiments are possible within the scope.

1 回転電機 2 ケース
3、13 ステータ 3a、13a ステータコア
3a1 本体部 4、24 分割ステータコア
4a、14a 本体部 4b、14b 上層部
4c、14c 内周壁面 5 ヨーク部
6、16 ティース部 6a、16a 延設部
6a1 斜面 7 コイル
8、18 ロータ 8a ロータコア
8a1 外周壁面 8b 永久磁石
9 回転軸部材 10 隙間
18b1 外側永久磁石 18b2 内側永久磁石
26a 第1延設部 26b 第2延設部
1 rotating electric machine 2 case 3, 13 stator 3a, 13a stator core 3a1 body portion 4, 24 divided stator cores 4a, 14a body portion 4b, 14b upper layer portion 4c, 14c inner peripheral wall surface 5 yoke portion 6, 16 tooth portion 6a, 16a extension Part 6a1 Slope 7 Coil 8, 18 Rotor 8a Rotor core 8a1 Outer peripheral wall surface 8b Permanent magnet 9 Rotating shaft member 10 Gap 18b1 Outer permanent magnet 18b2 Inner permanent magnet 26a First extension 26b Second extension

Claims (1)

環状のステータと、当該ステータの径方向内側に当該ステータと対向配置されたロータと、を備えた回転電機であって、
前記ロータは、ロータコアと、前記ロータコアに取り付けられた磁石と、を備え、
前記ステータは、前記ロータの周囲に位置する本体部から前記ロータコアに取り付けられた前記磁石が位置する径方向内側に突出した延設部を有するステータコアと、当該ステータコアに装着されたコイルと、を備えた、
回転電機。
A rotating electric machine comprising a ring-shaped stator and a rotor disposed facing the stator radially inside the stator,
the rotor comprises a rotor core and magnets attached to the rotor core;
The stator includes a stator core having an extension portion radially inwardly projecting from a body portion positioned around the rotor, where the magnets attached to the rotor core are located, and a coil mounted on the stator core. rice field,
rotating electric machine.
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