JP4539216B2 - Stator shape of switched reluctance motor - Google Patents
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Description
本発明は、車両等に用いられて好適なスイッチトリラクタンスモータのステータ形状に関するものである。 The present invention relates to a stator shape of a switched reluctance motor suitable for use in a vehicle or the like.
スイッチトリラクタンスモータは、ロータに設けた複数の突極部の磁気的な突極性を利用して、回転磁界によりロータを回転させるものであり、ロータに永久磁石を使用しないものであるため、ロータの構造が簡単で、永久磁石も使用しないことから、高速回転が可能であり、高温環境下での使用が可能で、安価であるといった優れた特徴を有する。
このようなスイッチトリラクタンスモータは、例えば特許文献1に示すようなものがあり、スイッチトリラクタンスモータのステータを構成するティースに凹部を設けて、ここに巻線が巻装されたボビン(絶縁体)を挿入する構成となっている。ボビンには前記凹部に該当する箇所に凸部が設けられていて、これらの凹部および凸部を相互に嵌合させることにより、ボビンを介して巻線がティースに固定される。
A switched reluctance motor uses a magnetic saliency of a plurality of salient pole portions provided on a rotor to rotate the rotor by a rotating magnetic field and does not use a permanent magnet for the rotor. Since this structure is simple and does not use a permanent magnet, it can be rotated at a high speed, can be used in a high temperature environment, and is inexpensive.
Such a switched reluctance motor is, for example, as shown in Patent Document 1. A bobbin (insulator) in which a recess is provided in a tooth constituting a stator of a switched reluctance motor and a winding is wound around the recess. ) Is inserted. The bobbin is provided with a convex portion at a position corresponding to the concave portion, and the winding is fixed to the tooth via the bobbin by fitting the concave portion and the convex portion to each other.
従来より、スイッチトリラクタンスモータのティースのバックヨーク部を除く部分の形状はストレート状、つまり、周方向に凹凸がなく、半径方向にその周方向幅が同一となるように直線的に延びる形状とするが、漏れ磁束を抑制し、磁気飽和を防ぐ上で、好ましいことが知られている。しかしながら、そのティースの周囲に巻装される巻線がその内周側に脱落しないよう固定するには、上述のようにティースの形状に凹部を設ける必要がある。
しかしながらこのような構造にあっては、ティースに凹部を設けることにより磁路幅が制限されてしまうので、巻線を通電することによって発生する磁束も制限されてしまい、ストレート状のティースをもつ従来からのスイッチトリラクタンスモータに比較して、発生トルクが小さくなってしまうという問題が生じる。
一方、永久磁石式同期モータでは、トルク増大のために、一般的にティースの最内周側端の周方向幅を巻線を施す部分に比して広げているので、巻線はこの部分で係止されて脱落することはないが、このような形状をスイッチトリラクタンスモータのティースに適用すると、以下の理由で発生トルクが減少する。
However, in such a structure, since the magnetic path width is limited by providing the recess in the teeth, the magnetic flux generated by energizing the winding is also limited, and the conventional structure having straight teeth. As compared with the switched reluctance motor, the problem arises that the generated torque becomes small.
On the other hand, in the permanent magnet type synchronous motor, in order to increase the torque, the circumferential width of the innermost end of the teeth is generally wider than the portion where the winding is applied. Although it is locked and does not fall off, when such a shape is applied to the teeth of a switched reluctance motor, the generated torque decreases for the following reasons.
図9(a)は一般的なスイッチトリラクタンスモータのストレート状のティースを示し、図9(b)は最内周側端の周方向幅W1を巻線を施す部分の周方向幅W2に比して広げた形状を有するティースを示す。ここで周方向幅とは、ティースの周方向中心C(ステータの半径方向に一致)に垂直な方向の長さを示すものとする。これらのティースをスイッチトリラクタンスモータに適用した場合に発生するトルクについて以下に説明する。 FIG. 9 (a) shows a straight tooth of a general switched reluctance motor, and FIG. 9 (b) shows that the circumferential width W1 of the innermost circumferential end is compared with the circumferential width W2 of the portion to be wound. The teeth having a widened shape are shown. Here, the circumferential width indicates the length in the direction perpendicular to the circumferential center C of the teeth (coincident with the radial direction of the stator). The torque generated when these teeth are applied to a switched reluctance motor will be described below.
図10は上記のそれぞれのティースの巻線に相電流としてI[A]を通電したときの、巻線に鎖交する磁束Ψ[Vs]を示している。図10中◇は図9(a)に示したバックヨークを除く部分がストレート状のティースのデータを示し、黒塗り△は図9(b)に示した、最内周側端の周方向幅を広げたティースのデータを示す。また、傾きの小さい線分OAはロータの非対向位置、傾きの大きい線分OBはロータの対向位置における特性である。
ここで、ロータの対向位置とは、通電するティースの周方向中心に、ロータの突極部の周方向中心が完全に一致する場合を示す(後述する図6参照)。また、ロータの非対向位置とは、通電するティースの周方向中心に、ロータの隣接する二つの突極部の周方向中心が完全に一致する場合を示す。(後述する図4参照)
FIG. 10 shows the magnetic flux Ψ [Vs] interlinked with the windings when I [A] is supplied as a phase current to the windings of the respective teeth. In FIG. 10, ◇ indicates the data of the teeth having a straight shape excluding the back yoke shown in FIG. 9A, and black △ indicates the circumferential width of the innermost end shown in FIG. 9B. The data of the teeth which expanded is shown. A line segment OA having a small inclination is a characteristic at a non-opposing position of the rotor, and a line segment OB having a large inclination is a characteristic at the opposing position of the rotor.
Here, the facing position of the rotor indicates a case where the circumferential center of the salient pole portion of the rotor is completely coincident with the circumferential center of the tooth to be energized (see FIG. 6 described later). The non-opposing position of the rotor means a case where the circumferential center of two salient pole portions adjacent to the rotor completely coincides with the circumferential center of the tooth to be energized. (See Fig. 4 below)
ロータの非対向位置におけるI−Ψ特性(線分OA)は相電流の増加に伴って略線形に増加するが、その傾きは小さい。これは非対向位置においてはティースとロータの間のエアギャップが大きいため、相電流を大きくしてもエアギャップにおける磁気抵抗が大きく、磁束ができにくいからである。また、図9(b)に示した形状のティース(黒塗り△)におけるI−Ψ特性(線分OA)の傾きが、図9(a)に示した形状のティース(◇)のI−Ψ特性に比較して大きいのは、ティースの最内周側端の周方向幅が広いため、ここから対向していないロータの突極部に向けて漏れ磁束が多く発生するためである。 The I-Ψ characteristic (line segment OA) at the non-opposing position of the rotor increases substantially linearly with the increase of the phase current, but its inclination is small. This is because the air gap between the teeth and the rotor is large at the non-facing position, so that even if the phase current is increased, the magnetic resistance in the air gap is large and it is difficult to generate magnetic flux. Further, the slope of the I-Ψ characteristic (line segment OA) in the tooth (black line Δ) having the shape shown in FIG. 9B is the I-Ψ of the tooth (◇) having the shape shown in FIG. The larger characteristic is that the circumferential width of the innermost peripheral end of the teeth is wide, and a large amount of leakage magnetic flux is generated toward the salient pole portion of the rotor that is not opposed thereto.
一方、ロータの対向位置においては、ロータとティースとのエアギャップが最小となるので、I−Ψ特性(線分OB)は、小電流の領域で傾きが大きくなる。そして、磁束Ψがティース及びロータに使用する電磁鋼板の飽和磁束密度に達すると、それ以上の相電流においては、I−Ψ特性(線分OB)の傾きはより小さくなる。図9(b)に示した形状のティース(黒塗り△)における磁束は、図9(a)に示した形状のティース(◇)における磁束に比較して、ティースから対向していないロータの突極部に向かう漏れ磁束が発生するため多少大きめであるが、その差は、非対向位置における差に比べると無視し得る程度である。 On the other hand, since the air gap between the rotor and the teeth is minimized at the position facing the rotor, the slope of the I-Ψ characteristic (line segment OB) increases in a small current region. When the magnetic flux Ψ reaches the saturation magnetic flux density of the electrical steel sheet used for the teeth and the rotor, the slope of the I-Ψ characteristic (line segment OB) becomes smaller at higher phase currents. The magnetic flux in the teeth (black triangle) having the shape shown in FIG. 9B is larger than the magnetic flux in the teeth (◇) having the shape shown in FIG. Although the leakage magnetic flux toward the pole portion is generated, it is somewhat larger, but the difference is negligible compared to the difference at the non-opposing position.
さて、このティースに最大電流Imaxを通電したとき、スイッチトリラクタンスモータの発生するトルクは変則三角形OABの面積に比例することが知られている。したがって、この図から明らかなように、スイッチトリラクタンスモータには、当然ながら、図9(a)に示したスイッチトリラクタンスモータに一般的に使用されるストレート状のティース(◇)を採用することが発生トルクの確保の点で望ましく、ティースの最内周側端の周方向幅が広いと発生トルクは減少してしまうことが分かる。(誘引するロータの突極部以外に発生するトルク、つまり漏れ磁束は小さければ小さいほど良い) Now, it is known that when the maximum current Imax is applied to this tooth, the torque generated by the switched reluctance motor is proportional to the area of the irregular triangle OAB. Therefore, as is apparent from this figure, the switched reluctance motor, of course, should adopt straight teeth (◇) generally used for the switched reluctance motor shown in FIG. This is desirable in terms of securing the generated torque, and it can be seen that the generated torque decreases when the circumferential width of the innermost peripheral end of the tooth is wide. (The smaller the torque generated at the rotor other than the salient pole part of the attracting rotor, that is, the smaller the leakage flux, the better)
なお、図9(b)に示したティースについては、永久磁石式同期モータに一般的に用いられる形状のティースに較べて、最内周側端の周方向幅を巻線が係止可能な最低限の幅まで狭めており、実際に一般的に永久磁石同期モータに用いられているティースは図示の幅より広い。このティースをスイッチトリラクタンスモータにそのまま適用した場合はさらに発生トルクが減少することになる。 Note that the tooth shown in FIG. 9 (b) is the smallest width that the winding can lock the circumferential width of the innermost end compared to the tooth generally used in the permanent magnet type synchronous motor. The teeth are narrowed to the limit, and the teeth generally used for permanent magnet synchronous motors are actually wider than the illustrated width. When this tooth is applied to a switched reluctance motor as it is, the generated torque is further reduced.
以上の理由より、ティースのバックヨーク部を除く部分に凹部が存在すると磁束を制限してしまい、凸部が存在すると漏れ磁束が発生して好ましくないことがわかる。また、磁束を最大とし、かつ漏れ磁束が少ないティースの形状は、ストレート形状であり、ティースの周方向幅はロータ突極の周方向幅と等しいことが好ましいことがわかる。 For the above reasons, it can be seen that if there is a recess in the portion other than the back yoke portion of the teeth, the magnetic flux is limited, and if there is a projection, leakage magnetic flux is generated, which is not preferable. It can also be seen that the shape of the teeth that maximizes the magnetic flux and has little leakage magnetic flux is a straight shape, and the circumferential width of the teeth is preferably equal to the circumferential width of the rotor salient poles.
本発明の目的は、上述した課題を以上述べた知見をもとに解決することであり、ティースの最内周側に巻線を係止しうる構造を設けても、漏れ磁束を生じてトルクを減少させることのない、スイッチトリラクタンスモータのステータ形状を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-described problems based on the knowledge described above, and even if a structure that can lock the winding is provided on the innermost peripheral side of the teeth, a leakage magnetic flux is generated to generate torque. It is to provide a stator shape of a switched reluctance motor without reducing the above.
本発明のスイッチトリラクタンスモータのステータ形状は、複数のティースを有するステータと、ステータの内周側に位置して、複数の突極部を有するロータとを備えるスイッチトリラクタンスモータにおいて、前記ティースは、バックヨーク部と、巻線巻装部と、巻線巻装部の内周側に位置する巻線係止部とから形成され、この巻線係止部は巻線を係止可能とする周方向に突出する凸部を有するとともに、隣り合う複数の前記ロータの突極部の対向するそれぞれの周方向側面の間の周方向中心が、前記周方向側面の間と対向する前記ティースの周方向中心に一致しているときに、前記巻線係止部における凸部を、前記ティースの最内周側端面の周方向端それぞれを通り、当該周方向端それぞれが対向する前記周方向側面に平行な平面より前記ティース側の範囲となるように形成することを特徴とする。 The stator shape of the switched reluctance motor of the present invention is a switched reluctance motor including a stator having a plurality of teeth and a rotor having a plurality of salient pole portions located on the inner peripheral side of the stator. The back yoke portion, the winding winding portion, and the winding locking portion located on the inner peripheral side of the winding winding portion, and this winding locking portion can lock the winding. A circumferential portion of the teeth having a convex portion protruding in the circumferential direction and having a circumferential center between the opposed circumferential side surfaces of the salient pole portions of the plurality of adjacent rotors facing each other between the circumferential side surfaces. When it coincides with the center of the direction, the projecting portion of the winding locking portion passes through the circumferential end of the innermost circumferential end surface of the teeth, and the circumferential side end faces the circumferential end. Before parallel plane And forming so that the range of the tooth side.
上述のスイッチトリラクタンスモータのステータ形状によれば、ティースの最内周側に巻線を係止可能とする周方向に突出する凸部を有する巻線係止部を形成するものの、ティースの巻線係止部の最内周側端においては、その周方向幅を前記凸部を含む巻線係止部の周方向幅より狭くするようにしたので、ロータの非対向位置における漏れ磁束の増加および、それに起因する、発生トルクの減少を極力抑制することができる。 According to the stator shape of the switched reluctance motor described above , although the winding locking portion having the projecting portion protruding in the circumferential direction enabling locking of the winding is formed on the innermost peripheral side of the tooth, At the innermost peripheral end of the line locking portion, the circumferential width is made narrower than the circumferential width of the winding locking portion including the convex portion, so that the leakage magnetic flux increases at the non-opposing position of the rotor. And the reduction of the generated torque resulting from it can be suppressed as much as possible.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係るスイッチトリラクタンスモータのステータ形状を示す、模式断面図である。
ここでは、それぞれのティースに集中巻きにより巻線の施された三相(U相、V相、W相)のスイッチトリラクタンスモータを示す。
ステータ1は、同一相につき四個つまりは十二個のティース、U1〜U4、V1〜V4、W1〜W4をそのバックヨーク部の周方向側面を相互に接触させて配置することよって構成されている。また、各ティースU1〜U4、V1〜V4、W1〜W4にはそれぞれ巻線、U1c〜U4c、V1c〜V4c、W1c〜W4cが集中巻きにより巻回されていて、同一相の巻線間は直列もしくは並列に結線される。一方、ロータ2は八個の突極部を備えるとともに、シャフト3に連結され、突極部に発生したトルクが出力される。また、ステータ1の各ティースU1〜U4、V1〜V4、W1〜W4及びロータ2は、例えば0.35mm厚の電磁鋼板を図示の形状にプレスで打ち抜き、ステータの中心軸線方向に積層して形成されている。なお、電磁鋼板の厚みはこれに限定されるものではない。
以下、U相のティースを用いてその形状および作用効果について説明する。(V相、W相のティースについても形状および作用効果は同様であるため説明は割愛する。)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a stator shape of a switched reluctance motor according to the present invention.
Here, a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) switched reluctance motor in which windings are applied to each tooth by concentrated winding is shown.
The stator 1 is configured by arranging four teeth, that is, twelve teeth, U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4 for the same phase so that the circumferential side surfaces of the back yoke portion are in contact with each other. Yes. Also, windings U1c to U4c, V1c to V4c, and W1c to W4c are wound by concentrated winding on each of the teeth U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4, and the same phase windings are connected in series. Or they are connected in parallel. On the other hand, the
In the following, the shape and operational effects of the U-phase teeth will be described. (The shape and operational effects of the V-phase and W-phase teeth are the same, and the description is omitted.)
図2は、図1に示したU相のティースU1について示す模式断面図である。
ティースU1は、バックヨーク部4と、巻線巻装部5と、巻線巻装部5の内周側に位置する巻線係止部6とから形成され、この巻線係止部6は巻線U1cを係止可能とする周方向に突出する凸部7を有するとともに、巻線係止部6の最内周側端の周方向幅W1を、当該巻線係止部6の凸部7を設けた部分の周方向幅W2より狭くすることを特徴とする。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the U-phase tooth U1 shown in FIG.
The teeth U1 are formed of a
バックヨーク部4は巻線U1cによって発生する磁束の外周磁路となる部位であり、また、隣り合うティースを機械的に接続する役目も果たす。巻線巻装部5はその周方向幅が径方向のどの位置でも同一であり、この周囲に巻線U1cが巻回される。巻線U1cは巻線の占積率を向上させるため、ここでは、断面が四角形を為す平角エナメル被覆銅線が使用される。次に、巻線係止部6には周方向に突出する凸部7が設けられている。この凸部7を設けた巻き線係止部6の周方向幅W2は巻線巻装部6の周方向幅W3より広くして、巻線U1cが内周側に抜け落ちることが無いよう係止している。また、この凸部7はティースU1の最内周側端に向かうに従って、その周方向幅が狭くなるように形成される。
ここで周方向幅とは、ティースの周方向中心C1(ステータの半径方向に一致)に垂直な方向の長さを示すものとする。
The
Here, the circumferential width indicates the length in the direction perpendicular to the circumferential center C1 of the teeth (coincident with the radial direction of the stator).
図3(a)(b)は、図2に示したティースU1の形態を詳細に示す模式斜視図である。ティースU1は、ここでは0.35mm厚の電磁鋼板8をステータの中心軸線方向に積層して形成され、図3(b)に示すように、巻線係止部6における凸部は巻線U1cを、半径方向内方から外方に向けて係止する役目を果たす。
図1〜3に示したように、略T字形状を為すティースをそのバックヨーク部を相互に接触させて配列してステータを構成する分割コア型のステータでは、ティースU1に直接巻線U1cを整列巻きすることが可能なため、巻線の占積率を向上できるという利点がある。なお、巻線U1cを巻回する前に、ティースU1の巻線巻装部5の周囲に、図示しない絶縁紙を巻回あるいは貼着することにより、巻装後の巻線U1cとティースU1との電気的絶縁を確保している。
FIGS. 3A and 3B are schematic perspective views showing in detail the form of the teeth U1 shown in FIG. Here, the teeth U1 are formed by laminating the
As shown in FIGS. 1 to 3, in a split core type stator in which teeth having a substantially T-shape are arranged with their back yoke portions in contact with each other to form a stator, the winding U1c is directly connected to the teeth U1. Since aligned winding is possible, there is an advantage that the space factor of the winding can be improved. Before winding the winding U1c, by winding or sticking insulating paper (not shown) around the winding winding
つぎに、本実施例における巻線係止部における凸部形状について説明する。
図4は巻線係止部における凸部の形成範囲について示す、ステータの中心軸線に垂直な平面における模式断面図である。
図4において、ティースU1とロータ2の突極部9との関係は非対向位置となっている。非対向位置とは、ティースU1の周方向中心C1が、ロータ2の突極部9からもっとも遠い位置、つまり隣接する二つの突極部9の周方向中心C2とティースU1の周方向中心C1が一致している状態を示すものとする。
さらに、ロータ2の突極部9の周方向側面とは、図4中aに示す突極部9の外周面の周方向端と、bに示す突極部9の最内周側端を結んだ平面abである。なお、ロータ2の突極部9はロータの半径方向外方にその周方向幅を同一として突出させる形状に形成されているものとする。
Next, the shape of the convex portion in the winding locking portion in this embodiment will be described.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view in a plane perpendicular to the central axis of the stator, showing the range of formation of the convex portion in the winding locking portion.
In FIG. 4, the relationship between the teeth U1 and the
Further, the circumferential side surface of the
巻線係止部6における凸部7の形成範囲は、ティースU1の最内周側端面の周方向端eを通りこの周方向端e側の前記周方向側面に平行な平面deよりティース側U1の範囲とする。つまり、巻線係止部6における凸部7は平面ceと平面deに囲まれる図4のハッチングの範囲内に形成される。ここで平面ceはティースU1における巻線巻装部5の周方向側面をティースU1の最内周側端まで延長した平面である。
上記構成によれば、ティースU1からロータ2の突極9の周方向側面たる平面abに向かって漏れる漏れ磁束を減じることができ、発生トルクの減少傾向を極力抑えるとともに、巻線を確実にティースに係止することができる。
Formation range of the
According to the above configuration, the leakage magnetic flux that leaks from the teeth U1 toward the plane ab that is the circumferential side surface of the
さらに、図2に示した、巻線係止部6の最内周側端の周方向幅W1を、巻線巻装部5の周方向幅W3と同一にする。
これによれば、巻線巻装部5における磁路断面積とティースU1の最内周側端の磁路断面積とが同一になり、巻線磁束を有効にロータへ鎖交させて、トルクが減少することを抑制することができる。
Furthermore, the circumferential width W1 of the innermost circumferential end of the winding
According to this, the magnetic path cross-sectional area in the winding
図5は、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの効果を示すグラフである。
以下、本実施例の効果を図5を用いて説明する。
□で示すのが本実施例のI−Ψ特性である。その効果を示すため、上述した巻線係止部の凸部を含む周方向幅が、巻線巻装部に隣接する位置からティースの最内周側端まで同一である、図9(b)に示した形状のティースのI−Ψ特性を黒塗り△で示してある。
まず、ロータの非対向位置におけるI−Ψ特性である線分OAについて説明する。これはステータ1とロータ2との位置関係が図1に示す場合、つまり、U相のティースU1〜U4とロータ2の突極とが非対向位置の関係にあるときに、U相の巻線U1c〜U4cに相電流Iを通電したときの相電流Iと、そのとき巻線に鎖交する磁束Ψとの関係を示すものである。
FIG. 5 is a graph showing the effect of the switched reluctance motor according to the present invention.
Hereinafter, the effect of the present embodiment will be described with reference to FIG.
A square indicates the I-Ψ characteristic of the present embodiment. In order to show the effect, the circumferential width including the convex portion of the winding locking portion described above is the same from the position adjacent to the winding portion to the innermost peripheral end of the tooth, FIG. 9B. The I-Ψ characteristics of the teeth having the shape shown in FIG.
First, the line segment OA which is the I-Ψ characteristic at the non-opposing position of the rotor will be described. This is because when the positional relationship between the stator 1 and the
本実施例によると、巻線係止部の最内周側端の周方向幅を、当該巻線係止部の凸部を設けた部分の周方向幅より狭くすることにより、図9(b)に示した形状のティースに比べて、漏れ磁束を少なくすることができ、I−Ψの傾きを小さくすることができることが確認できる。
つぎに、ロータの対向位置におけるI−Ψ特性である線分OBについて説明する。これはステータ1とロータ2との位置関係が図6に示す場合、つまり、U相のティースU1〜U4とロータ2の突極とが対向位置の関係にあるときに、U相の巻線U1c〜U4cに相電流Iを通電したときの相電流Iと、そのとき巻線に鎖交する磁束Ψとの関係を示すものである。
According to the present embodiment, the circumferential width of the innermost peripheral end of the winding latching portion is made narrower than the circumferential width of the portion where the convex portion of the winding latching portion is provided. It can be confirmed that the leakage magnetic flux can be reduced and the inclination of I-Ψ can be reduced as compared with the teeth having the shape shown in FIG.
Next, the line segment OB which is the I-Ψ characteristic at the position facing the rotor will be described. This is because, when the positional relationship between the stator 1 and the
ロータの対向位置においてはU相のティースとロータとのエアギャップが最小となるので、相電流が小さい領域で傾きが大きい。そして、ティース及びロータに使用する電磁鋼板の飽和磁束密度に達すると、それ以上の相電流においては傾きが小さくなる。本実施例におけるI−Ψ特性(□)は、漏れ磁束が少ないことから磁束Ψが多少小さくなるが、非対向位置における差に比べると無視し得る程度である。
上述したように、最大電流Imaxを通電したときのスイッチトリラクタンスモータの発生トルクは変則三角形OABの面積に比例することが知られているので、図5より本実施例による発生トルクの向上が確認できる。
尚、本実施例では巻線として断面形状が長方形の平角線を使用したが、より一般的な断面形状が丸形の丸線を使用することも可能であり、凸部周辺の隅、もしくは角に小さいR部分を設けても構わない。
Since the air gap between the U-phase teeth and the rotor is minimized at the position facing the rotor, the inclination is large in the region where the phase current is small. And when the saturation magnetic flux density of the electrical steel sheet used for the teeth and the rotor is reached, the slope becomes smaller at a phase current higher than that. The I-Ψ characteristic (□) in the present embodiment has a small magnetic flux Ψ due to a small amount of leakage magnetic flux, but is negligible compared to the difference at the non-opposing position.
As described above, it is known that the torque generated by the switched reluctance motor when the maximum current Imax is applied is proportional to the area of the irregular triangle OAB. Therefore, it is confirmed from FIG. it can.
In this embodiment, a rectangular wire having a rectangular cross-sectional shape is used as the winding, but a round wire having a more general cross-sectional shape can also be used. A small R portion may be provided.
図7は、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータのステータ形状の他の実施形態を示す模式斜視図である。
図3(a)に示したティースU1は、巻線係止部の凸部を構成する凸形状を有するように、プレスにより打ち抜き加工した電磁鋼板をステータ中心軸線方向に必要枚数積層して構成したものであるが、図7に示す実施形態のティースは、ティースU1を複数の電磁鋼板を積層して構成するとともに、前記ティースを構成する複数の電磁鋼板のうち、一部の電磁鋼板8aには前記凸部7を形成する凸形状8cを設け、その他の電磁鋼板8bには当該凸形状を設けないとともに、前記一部の電磁鋼板8aをステータの中心軸線方向の両端部に配置する。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing another embodiment of the stator shape of the switched reluctance motor according to the present invention.
The teeth U1 shown in FIG. 3A are configured by laminating a required number of electromagnetic steel plates punched by pressing in the stator central axis direction so as to have a convex shape constituting the convex portion of the winding locking portion. However, in the teeth of the embodiment shown in FIG. 7, the teeth U1 are formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, and among the plurality of electromagnetic steel plates constituting the teeth, some of the
このように、巻線係止部の凸部7を、一部の電磁鋼板8aに設けた凸形状8cのみで構成して、その他の電磁鋼板8bには凸形状を設けないことにより、凸形状8cを設ける電磁鋼板8aの電磁鋼板全体に占める割合を減らして、ティースから非対向位置のロータの突極部への漏れ磁束をさらに効果的に低減して、漏れ磁束によるトルクの低減を抑制することができる。もちろん、当該凸部7が巻線を係止するにあたり必要な強度を有することが必要であることは言うまでもない。
In this way, the
また、当該一部の凸形状8cを有する電磁鋼板8aをティースの前記中心軸線方向の両端部に配することにより、凸部7はティースU1の前記中心軸線方向の両端部に設けられることになり、巻線U1cを係止するにあたって、その係止する点のスパン長をなるべく大きくすることができ、係止する点を中心軸線方向の中間部分に設けることに比して、巻線をバランスよくより強固に係止することができる。
尚、以上の実施例ではティースを電磁鋼板を積層して構成したが、粉末磁性体によりティースを一体成形して、図3あるいは図7に示すティースと、同等の形状を成形することによっても、同様の効果が得ることができる。
Further, by disposing the
In the above embodiment, the teeth are configured by laminating magnetic steel sheets, but by integrally forming the teeth with a powder magnetic material and forming the same shape as the teeth shown in FIG. 3 or FIG. Similar effects can be obtained.
図8は、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータのステータ形状のさらに他の実施形態を示す模式断面図である。
図8に示すように、ティースU1は、バックヨーク部4と、巻線巻装部5と、巻線巻装部5の内周側に位置する巻線係止部6とから形成され、この巻線係止部6は巻線U1cを係止可能とする周方向に突出する凸部7を有するとともに、巻線係止部6の最内周側端の周方向幅W1を、当該巻線係止部6の凸部7を設けた部分の周方向幅W2より狭くしている。
巻線係止部6における凸部7の形成範囲は、ティースU1の最内周側端面の周方向端eを通りこの周方向端e側の前記周方向側面に平行な平面deよりティース側U1の範囲として、その範囲内で最小限の大きさのものとする。
さらに、巻線係止部6の最内周側端の周方向幅W1を、巻線巻装部5の周方向幅W3と同一にする。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing still another embodiment of the stator shape of the switched reluctance motor according to the present invention.
As shown in FIG. 8, the teeth U1 are formed of a
Formation range of the
Furthermore, the circumferential width W1 of the innermost circumferential side end of the winding latching
図8に示したように、図4で示したハッチングの範囲内であれば凸部形状を任意に形成可能であり、巻き線を係止するための強度が担保できれば、漏れ磁束を抑制してトルクの低減を抑制するために、凸部7はできるだけ小さくすることが好ましい。
As shown in FIG. 8, the convex shape can be arbitrarily formed within the hatched range shown in FIG. 4, and if the strength for locking the winding can be secured, the leakage flux is suppressed. In order to suppress a reduction in torque, it is preferable to make the
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Many deformation | transformation or a change is possible.
本発明のスイッチトリラクタンスモータのステータ形状は、巻線の係止および固定に関して、より信頼性を高めたスイッチトリラクタンスモータに用いて好適なものである。 The stator shape of the switched reluctance motor of the present invention is suitable for use in a switched reluctance motor with higher reliability with respect to locking and fixing of the winding.
1 ステータ
2 ロータ
3 シャフト
U1 ティース
4 バックヨーク部
5 巻線巻装部
6 巻線係止部
7 凸部
8 電磁鋼板
9 突極部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記ティースは、バックヨーク部と、巻線巻装部と、巻線巻装部の内周側に位置する巻線係止部とから形成され、この巻線係止部は巻線を係止可能とする周方向に突出する凸部を有するとともに、
隣り合う複数の前記ロータの突極部の対向するそれぞれの周方向側面の間の周方向中心が、前記周方向側面の間と対向する前記ティースの周方向中心に一致しているときに、前記巻線係止部における凸部を、前記ティースの最内周側端面の周方向端それぞれを通り、当該周方向端それぞれが対向する前記周方向側面に平行な平面より前記ティース側の範囲となるように形成することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータのステータ形状。 In a switched reluctance motor comprising a stator having a plurality of teeth and a rotor having a plurality of salient pole portions located on the inner peripheral side of the stator,
The teeth are formed of a back yoke portion, a winding winding portion, and a winding locking portion located on the inner peripheral side of the winding winding portion. The winding locking portion locks the winding. While having a projecting portion protruding in the circumferential direction to enable,
When the circumferential center between the respective circumferential side surfaces facing each other of the salient pole portions of the plurality of adjacent rotors coincides with the circumferential center of the teeth facing between the circumferential side surfaces, The convex portion of the winding locking portion passes through the circumferential end of the innermost circumferential end surface of the teeth, and is in the range on the teeth side from a plane parallel to the circumferential side surface facing each circumferential end. A stator shape of a switched reluctance motor characterized by being formed as follows.
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