JP5593787B2 - Rotating electrical machine - Google Patents
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Description
本発明は、ロータコア及びステータコアの少なくとも一方が積層構造を有し、これらのコア間に立体ギャップが形成された、モータ等の回転電気機械に関するものである。 The present invention relates to a rotating electric machine such as a motor in which at least one of a rotor core and a stator core has a laminated structure, and a three-dimensional gap is formed between these cores.
モータなどの回転電気機械では、ロータとステータの間のギャップを、いわゆる立体ギャップ構造とすることで、等価的にギャップ長を短縮したのと同等の特性となる効果（等価狭ギャップ効果）を期待でき、この等価狭ギャップ効果によって、トルクを代表とする、モータの各種特性の改善を期待できることが知られている。（例えば非特許文献１を参照）。 In rotating electrical machines such as motors, the gap between the rotor and the stator has a so-called three-dimensional gap structure, so the effect equivalent to shortening the gap length (equivalent narrow gap effect) is expected. It is known that this equivalent narrow gap effect can be expected to improve various characteristics of the motor, represented by torque. (For example, refer nonpatent literature 1).
しかしながら、回転電気機械のロータやステータを構成するコアには電磁鋼板を積層した積層構造を有しているものがあり、積層構造のコアに上記文献に記載されたような立体ギャップ構造を採用すると次の点が懸念される。すなわち、立体ギャップ構造では、電磁鋼板（積層板）の積層方向にロータとステータとが対向しあう部分があり、この対向部分では積層方向に磁気吸引力が作用する。そのため、この部分では電磁鋼板が剥離したり、変形したりする可能性がある。そして、その剥離や変形が大きくなると、回転時にロータとステータが互いに接触する可能も考えられる。これに対しては、コアを一体構造とすることも考えられるが、一体構造では渦電流損が増大する場合がある。 However, some cores constituting rotors and stators of rotating electrical machines have a laminated structure in which electromagnetic steel sheets are laminated. When a three-dimensional gap structure as described in the above document is adopted for the laminated structure core, I am concerned about the following points. That is, in the three-dimensional gap structure, there is a portion where the rotor and the stator face each other in the stacking direction of the electromagnetic steel plates (laminated plates), and a magnetic attractive force acts in the stacking direction in this facing portion. Therefore, there is a possibility that the electromagnetic steel sheet peels off or deforms at this portion. And if the peeling and deformation become large, it is conceivable that the rotor and the stator may contact each other during rotation. On the other hand, it is conceivable that the core has an integral structure, but the integral structure may increase eddy current loss.
本発明は前記の点に着目してなされたものであり、ロータコアとステータコアとの間に立体ギャップを採用した回転電気機械において、渦電流損の増大を抑えつつ、ロータコアもしくはステータコアの積層方向の磁気吸引力による積層板の剥離や変形を防止することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above points, and in a rotating electric machine employing a three-dimensional gap between the rotor core and the stator core, while suppressing an increase in eddy current loss, the magnetism in the stacking direction of the rotor core or the stator core. The object is to prevent peeling and deformation of the laminate due to suction force.
前記の課題を解決するため、積層構造のロータコア（41）において、所定の積層板（43）同士を部分的に固定するようにした。 In order to solve the above problems, predetermined laminated plates (43) are partially fixed to each other in the rotor core (41) having a laminated structure.
例えば、第１の発明は、
ステータ（20）を形成するステータコア（30）及びロータ（40）を形成するロータコア（41）が、互いに対向して両コア（30,41）間に径方向及び軸方向のギャップ（G）を形成する凹凸部（38,46）をそれぞれ有した回転電気機械において、
前記ロータコア（41）は、複数の積層板（33,43）が積層された積層構造を有し、かつ所定の積層板（33,43）同士を固定する固定部（W）が設けられ、
前記ロータコア（41）は、磁石（42）がそれぞれ挿入される複数の磁石用スロット（44）が形成され、
前記固定部（W）は、前記凹凸部（38,46）の頂面（46a,46b）に周方向に飛び飛びに設けられて、少なくとも積層側表面側の２つの積層板（33,43）同士を積層方向に固定するものであって、該固定部（W）の周方向の位置は、前記磁石（42）の磁極中心（L）と、該磁極中心（L）を基準に見て前記ロータ（40）の回転方向側となる前記磁石用スロット（44）の端のブリッジ部（44a）との間に設けられていることを特徴とする。
For example, the first invention
The stator core (30) forming the stator (20) and the rotor core (41) forming the rotor (40) face each other to form a radial and axial gap (G) between the cores (30, 41). In rotating electric machines each having uneven parts (38, 46)
The rotor core (41 ) has a laminated structure in which a plurality of laminated plates (33, 43) are laminated, and a fixing portion (W) for fixing predetermined laminated plates (33, 43) to each other is provided.
The rotor core (41) has a plurality of magnet slots (44) into which the magnets (42) are respectively inserted.
The fixed portion (W) is provided on the top surface (46a, 46b) of the uneven portion (38, 46) so as to jump in the circumferential direction, and at least two laminated plates (33, 43) on the surface side of the laminated side In the laminating direction , and the position of the fixing portion (W) in the circumferential direction is such that the rotor is viewed from the magnetic pole center (L) of the magnet (42) and the magnetic pole center (L). It is provided between the bridge portion (44a) at the end of the magnet slot (44) on the rotation direction side of (40) .
この構成では、ロータコア（41）あるいはステータコア（30）において、少なくとも積層側表面側の２つの積層板（33,43）同士が積層方向に固定されるので、軸方向のギャップ（G）部分で、軸方向の磁気吸引力が作用しても、積層板（33,43）の剥離や変形が起こらないようにすることが可能になる。また、溶接部（W）は、上記のように部分的、より詳しくは頂面（38a,38b,46a,46b）毎に周方向に飛び飛びに設けてあるので、積層板（33,43）同士が電気的に繋がることによる渦電流の増大を最小限にとどめることができる。 In this configuration, in the rotor core (41) or the stator core (30), at least two laminated plates (33, 43) on the surface side of the laminated side are fixed in the laminating direction, so in the gap (G) portion in the axial direction, Even when an axial magnetic attractive force acts, it is possible to prevent the laminated plates (33, 43) from being peeled off or deformed. In addition, the welded portion (W) is partially provided as described above, and more specifically, the top surface (38a, 38b, 46a, 46b) is provided so as to jump in the circumferential direction. The increase in eddy current due to electrical connection between the two can be minimized.
また、第２の発明は、
第１の発明の回転電気機械において、
それぞれの固定部（W）は、直近の頂面（38a,38b,46a,46b）の固定部（W）とは、周方向位置が互いに異なっていることを特徴とする。
In addition, the second invention,
In the rotary electric machine of the first invention,
Each fixing portion (W) is characterized in that the circumferential position is different from the fixing portion (W) of the nearest top surface (38a, 38b, 46a, 46b).
この構成では、渦電流が流れる流路がより長くなり、渦電流流路の電気抵抗がより大きくなる。 In this configuration, the flow path through which the eddy current flows becomes longer, and the electric resistance of the eddy current flow path becomes larger.
また、第３の発明は、
第１又は第２の発明の回転電気機械において、
前記固定部（W）は、溶接であることを特徴とする。
In addition, the third invention,
In the rotary electric machine of the first or second invention,
The fixed part (W) is welded.
また、第４の発明は、
第３の発明の回転電気機械において、
前記溶接は線状であり、溶接方向が前記コア（30,41）の軸方向から傾斜していることを特徴とする。
In addition, the fourth invention is
In the rotating electrical machine of the third invention,
The welding is linear, and the welding direction is inclined from the axial direction of the core (30, 41).
この構成では、渦電流流路をより長くすることが可能になる。 In this configuration, the eddy current flow path can be made longer.
また、第５の発明は、
第１又は第２の発明の回転電気機械において、
前記固定部（W）は、カシメであることを特徴とする。
In addition, the fifth invention,
In the rotary electric machine of the first or second invention,
The fixing part (W) is a caulking.
第１の発明によれば、渦電流損の増大を抑えつつ、積層方向の磁気吸引力による積層板の剥離や変形を防止することが可能になる。 According to the first invention, it is possible to prevent peeling and deformation of the laminated plate due to the magnetic attractive force in the laminating direction while suppressing an increase in eddy current loss.
また、第２の発明によれば、渦電流流路の電気抵抗がより大きくなるので、この回転電気機械では渦電流損の増大を抑えることが可能になる。 Further, according to the second invention, since the electric resistance of the eddy current flow path becomes larger, this rotating electric machine can suppress an increase in eddy current loss.
また、第３の発明によれば、積層板（33,43）同士を容易に固定することが可能になる。 Moreover, according to 3rd invention, it becomes possible to fix laminated board (33,43) easily.
また、第４の発明によれば、渦電流流路の電気抵抗をより大きくし、渦電流の影響を低減させることが可能になる。 Further, according to the fourth invention, it is possible to increase the electric resistance of the eddy current flow path and reduce the influence of the eddy current.
また、第５の発明によれば、積層板（33,43）同士を容易に固定することが可能になる。 Moreover, according to 5th invention, it becomes possible to fix laminated board (33,43) easily.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
《概要》
図１は、本発明の実施形態に係るモータ（1）を適用した電動圧縮機（100）の構成を模式的に示す縦断面図である。このモータ（1）は、同図に示すように、ステータ（20）、ロータ（40）、及び駆動軸（60）を備え、空気調和機に用いる電動圧縮機（100）のケーシング（70）に収容されている。モータ（1）は、いわゆるＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータであり、この例では電動圧縮機（100）内の圧縮機構機（80）を駆動する。
"Overview"
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of an electric compressor (100) to which a motor (1) according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, the motor (1) includes a stator (20), a rotor (40), and a drive shaft (60). The motor (1) is attached to a casing (70) of an electric compressor (100) used for an air conditioner. Contained. The motor (1) is a so-called IPM (Interior Permanent Magnet) motor. In this example, the motor (1) drives a compression mechanism (80) in the electric compressor (100).
なお、以下の説明において、軸方向とは駆動軸（60）の軸心の方向をいい、径方向とは前記軸心と直交する方向をいう。また、外周側とは前記軸心からより遠い側をいい、内周側とは前記軸心により近い側をいう。また、積層位置とは、積層板（後述）の軸方向の位置をいう。 In the following description, the axial direction refers to the direction of the axis of the drive shaft (60), and the radial direction refers to the direction orthogonal to the axis. Further, the outer peripheral side means a side farther from the axis, and the inner peripheral side means a side closer to the axis. Moreover, a lamination position means the position of the axial direction of a laminated board (after-mentioned).
《ステータ（20）》
図２は、本実施形態のロータ（40）及びステータ（20）の構成を示す平面図である。ステータ（20）は、図２に示すように、円筒状のステータコア（30）と、コイル（32）を備えている。本実施形態のステータコア（30）は、３つの分割ステータコア（31）で形成されている。図３は、分割ステータコア（31）の構成を示す斜視図である。それぞれの分割ステータコア（31）は、複数の電磁鋼板（積層板（33））を軸方向に積層した積層コアである。分割ステータコア（31）では、積層板（33）同士が互いに部分的に固定されている。積層板（33）の固定部位、固定方法については後述する。
<< Stator (20) >>
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the rotor (40) and the stator (20) of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the stator (20) includes a cylindrical stator core (30) and a coil (32). The stator core (30) of the present embodiment is formed by three divided stator cores (31). FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the split stator core (31). Each divided stator core (31) is a laminated core obtained by laminating a plurality of electromagnetic steel plates (laminated plates (33)) in the axial direction. In the split stator core (31), the laminated plates (33) are partially fixed to each other. The fixing part and fixing method of the laminate (33) will be described later.
それぞれの分割ステータコア（31）は、図３に示すように、複数のティース部（34）、コアバック部（35）、及び歯先部（36）を備えている。それぞれのティース部（34）は、分割ステータコア（31）において径方向に伸びる部分である。これらのティース部（34）には、コイル（32）が巻回される。また、コアバック部（35）は、円弧状をしていて、各ティース部（34）を該ティース部（34）の外周側で連結している。なお、各ティース部（34）の間の空間が、コイル（32）が収容されるコイル用スロット（37）である。この例では、１つの分割ステータコア（31）には、１２個のコイル用スロット（37）がある。 As shown in FIG. 3, each divided stator core (31) includes a plurality of tooth portions (34), a core back portion (35), and a tooth tip portion (36). Each tooth portion (34) is a portion extending in the radial direction in the split stator core (31). A coil (32) is wound around these teeth portions (34). Moreover, the core back part (35) is carrying out circular arc shape, and has connected each teeth part (34) on the outer peripheral side of this teeth part (34). In addition, the space between each tooth | gear part (34) is the slot (37) for coils in which a coil (32) is accommodated. In this example, one split stator core (31) has 12 coil slots (37).
また、歯先部（36）は、それぞれのティース部（34）の内周側に連なる部分である。それぞれの歯先部（36）は、平面視が四辺形であり、ティース部（34）よりも幅が広い。これらの歯先部（36）は、図３に示すように、軸方向断面が、３条の凹部（38d）を有した凹凸構造である。以下では分割ステータコア（31）の凹凸構造部分をステータ側凹凸部（38）と呼び、このステータ側凹凸部（38）の外面のうち、最も外周側の面を底面、その他の面を頂面と呼ぶ。具体的には、このステータ側凹凸部（38）は、第１頂面（38a）、第２頂面（38b）、及び底面（38c）を有している。このような凹凸部（38）は、積層板（33）の積層位置に応じて、積層板（33）の歯先部（36）の形状（径方向の長さ）を変化させることで形成できる。 Further, the tooth tip portion (36) is a portion connected to the inner peripheral side of each tooth portion (34). Each tooth tip (36) has a quadrilateral shape in plan view and is wider than the tooth portion (34). As shown in FIG. 3, these tooth tip portions (36) have a concavo-convex structure in which the axial cross section has three recesses (38 d). Hereinafter, the uneven structure portion of the divided stator core (31) is referred to as a stator-side uneven portion (38), and among the outer surfaces of the stator-side uneven portion (38), the outermost surface is the bottom surface, and the other surface is the top surface. Call. Specifically, the stator side uneven portion (38) has a first top surface (38a), a second top surface (38b), and a bottom surface (38c). Such a concavo-convex part (38) can be formed by changing the shape (the length in the radial direction) of the tooth tip part (36) of the laminated board (33) according to the lamination position of the laminated board (33). .
コイル（32）は、いわゆる分布巻きにより、各ティース部（34）に巻回されている（図２を参照）。このコイル（32）に所定の電力を供給することで、ステータ（20）に回転磁界を発生させることができる。 The coil (32) is wound around each tooth portion (34) by so-called distributed winding (see FIG. 2). By supplying predetermined power to the coil (32), a rotating magnetic field can be generated in the stator (20).
《ロータ（40）》
図４は、ロータ（40）の斜視図である。このロータ（40）は、同図に示すように、ロータコア（41）と、複数の磁石（42）（この例では６つ）を備えている。ロータコア（41）は、複数の電磁鋼板（積層板（43））を軸方向に積層した積層コアであり、円筒状の形態を有している。このロータコア（41）では、積層板（43）同士が互いに部分的に固定されている。積層板（43）の固定部位、固定方法については後述する。
《Rotor (40)》
FIG. 4 is a perspective view of the rotor (40). As shown in the figure, the rotor (40) includes a rotor core (41) and a plurality of magnets (42) (six in this example). The rotor core (41) is a laminated core obtained by laminating a plurality of electromagnetic steel plates (laminated plates (43)) in the axial direction, and has a cylindrical shape. In the rotor core (41), the laminated plates (43) are partially fixed to each other. The fixing part and fixing method of the laminate (43) will be described later.
このロータコア（41）の中心には、駆動軸（60）を挿入する軸穴（47）が形成されている。また、ロータコア（41）には、磁石（42）をそれぞれ収容する、複数の磁石用スロット（44）が形成されている。それぞれの磁石用スロット（44）は、軸穴（47）の軸心回りに６０°ピッチで配置されている。そして、それぞれの磁石用スロット（44）は、平面視（軸穴（47）の軸方向視）で略Ｕ字状をしていて、このロータコア（41）を軸方向に貫通している。また、それぞれの磁石用スロット（44）の両端は、ロータコア（41）の外周付近まで延びている。なお、ロータコア（41）では、磁石用スロット（44）の端の部分（外周で細くなった部分。図４参照）をブリッジ部（44a）と呼ぶことにする。 A shaft hole (47) for inserting the drive shaft (60) is formed at the center of the rotor core (41). The rotor core (41) is formed with a plurality of magnet slots (44) for accommodating the magnets (42), respectively. Each of the magnet slots (44) is arranged at a 60 ° pitch around the axis of the shaft hole (47). Each magnet slot (44) is substantially U-shaped in a plan view (viewed in the axial direction of the shaft hole (47)), and penetrates the rotor core (41) in the axial direction. Further, both ends of each magnet slot (44) extend to the vicinity of the outer periphery of the rotor core (41). In the rotor core (41), the end portion of the magnet slot (44) (the portion narrowed on the outer periphery, see FIG. 4) is referred to as a bridge portion (44a).
図５は、ロータ（40）における磁石用スロット（44）付近の平面図である。磁石（42）は、図５に示すように、磁石用スロット（44）の中央付近に保持されている。この磁石（42）の全長は、磁石用スロット（44）の全長よりも短く、各磁石用スロット（44）の両端部分には、磁石（42）を収容した状態で空隙（45）がそれぞれ形成されている。なお、図５に示した一点鎖線は、磁石（42）の磁極中心（L）を示すラインである。 FIG. 5 is a plan view of the vicinity of the magnet slot (44) in the rotor (40). As shown in FIG. 5, the magnet (42) is held near the center of the magnet slot (44). The total length of the magnet (42) is shorter than the total length of the magnet slot (44), and a gap (45) is formed at each end of each magnet slot (44) with the magnet (42) accommodated. Has been. In addition, the dashed-dotted line shown in FIG. 5 is a line which shows the magnetic pole center (L) of a magnet (42).
図６は、ロータコア（41）の側面図である。ロータコア（41）には、図６に示すように、軸方向断面が、３条の凸部（46d）を有した凹凸構造である。以下ではロータコア（41）の凹凸構造部分をロータ側凹凸部（46）と呼び、このロータコア（41）の周方向側外面のうち、最も内周側の面を底面、その他の面を頂面と呼ぶ。具体的には、このロータ側凹凸部（46）は、図６に示すように、第１頂面（46a）、第２頂面（46b）、及び底面（46c）を有している。このような凹凸部（46）は、積層板（43）の積層位置に応じて、積層板（43）の形状（直径）を変化させることで形成できる。 FIG. 6 is a side view of the rotor core (41). As shown in FIG. 6, the rotor core (41) has a concavo-convex structure in which an axial cross section has three protrusions (46 d). Hereinafter, the concavo-convex structure portion of the rotor core (41) is referred to as the rotor-side concavo-convex portion (46), and among the outer circumferential side outer surfaces of the rotor core (41), the innermost surface is the bottom surface and the other surfaces are the top surfaces. Call. Specifically, as shown in FIG. 6, the rotor-side uneven portion (46) has a first top surface (46a), a second top surface (46b), and a bottom surface (46c). Such an uneven | corrugated | grooved part (46) can be formed by changing the shape (diameter) of a laminated board (43) according to the lamination position of a laminated board (43).
このロータ側凹凸部（46）は、ロータ（40）をステータ（20）に組み合わせた際に、ステータ（20）のステータ側凹凸部（38）とそれぞれ対向するようになっている。図７は、ステータ（20）とロータ（40）とを組み合わせた状態の断面図である。図７に示すように、ロータコア（41）の第１頂面（46a）と分割ステータコア（31）の底面（38c）、ロータコア（41）の第２頂面（46b）と分割ステータコア（31）の第２頂面（38b）、ロータコア（41）の底面（46c）と分割ステータコア（31）の第１頂面（38a）がそれぞれ対向する。これにより、ステータ（20）（ステータコア（30））とロータ（40）（ロータコア（41））との間には、径方向及び軸方向のギャップ（立体ギャップ）が形成される。この例では、ギャップ（G）の大きさは、径方向、軸方向ともに０．３ｍｍである。 The rotor-side uneven portion (46) faces the stator-side uneven portion (38) of the stator (20) when the rotor (40) is combined with the stator (20). FIG. 7 is a cross-sectional view of a state in which the stator (20) and the rotor (40) are combined. As shown in FIG. 7, the first top surface (46a) of the rotor core (41) and the bottom surface (38c) of the split stator core (31), the second top surface (46b) of the rotor core (41), and the split stator core (31). The second top surface (38b), the bottom surface (46c) of the rotor core (41), and the first top surface (38a) of the split stator core (31) face each other. As a result, radial and axial gaps (solid gaps) are formed between the stator (20) (stator core (30)) and the rotor (40) (rotor core (41)). In this example, the size of the gap (G) is 0.3 mm in both the radial direction and the axial direction.
《積層板同士の固定》
既述の通り、ロータコア（41）及び分割ステータコア（31）では、積層板（33,43）同士が互いに部分的に固定されている。本実施形態では、積層板（33,43）の固定方法はロータコア（41）と分割ステータコア（31）では概ね同様であるので代表でロータコア（41）での固定方法を説明する。
<Fixing between laminated plates>
As described above, in the rotor core (41) and the split stator core (31), the laminated plates (33, 43) are partially fixed to each other. In the present embodiment, the method of fixing the laminated plates (33, 43) is substantially the same for the rotor core (41) and the split stator core (31), so the method of fixing the rotor core (41) will be described as a representative.
図８は、（Ａ）が図５に対応したロータコア（41）の縦断面図、（Ｂ）が側面図であり、後述の溶接部（W）位置を示している。図８（Ｂ）では、段差部分の積層板（43）同士の境界（合わせ面）を実線で示し、その他の積層板（43）同士の境界を破線で示してある。ロータコア（41）では、図８に示すように、少なくとも積層側表面側の２つの積層板（43）同士を積層方向に固定する溶接部（W）が設けられている。この溶接部（W）は、本発明の固定部の一例である。
8A is a longitudinal sectional view of the
この溶接部（W）は、より詳しくは、ロータ側凹凸部（46）の頂面（46a,46b）の単位で設けられ、それぞれの溶接部（W）は、各頂面（46a,46b）上において、軸方向の端から端まで線状に一直線に伸びている（溶接部（W）は図８では太線で示してある。以下同様）。また、溶接部（W）の周方向位置は、種々に選択可能であるが、各コア（30,41）間に働く磁気吸引力に応じて定めるのが好ましい。この例では、溶接部（W）の周方向の位置は、磁石（42）の磁極中心（L）と、該磁極中心（L）を基準に見て回転方向側（図５参照。図５では磁極中心（L）の右側）となるブリッジ部（44a）との間としている。これは、磁石（42）の磁極中心（L）と、回転方向側のブリッジ部（44a）との間にトルクを発生させるための磁束が集中し、軸方向に作用する磁力がより大きくなると考えられるからである。この例では、各段の溶接部（W）は一直線に並んでいる（図８を参照）。この溶接方法に限定はないが、例えばレーザー溶接を採用できる。 More specifically, the welded portion (W) is provided in units of the top surface (46a, 46b) of the rotor side uneven portion (46), and each welded portion (W) is provided on each top surface (46a, 46b). Above, it extends in a straight line from end to end in the axial direction (the weld (W) is indicated by a thick line in FIG. 8, the same applies hereinafter). The circumferential position of the welded portion (W) can be variously selected, but is preferably determined according to the magnetic attractive force acting between the cores (30, 41). In this example, the position in the circumferential direction of the welded portion (W) is the rotation direction side (see FIG. 5, seeing the magnetic pole center (L) of the magnet (42) and the magnetic pole center (L) as a reference. It is between the bridge portion (44a) which is the right side of the magnetic pole center (L). This is because the magnetic flux for generating torque is concentrated between the magnetic pole center (L) of the magnet (42) and the bridge portion (44a) on the rotational direction side, and the magnetic force acting in the axial direction becomes larger. Because it is. In this example, the welds (W) at each stage are aligned (see FIG. 8). Although there is no limitation in this welding method, for example, laser welding can be employed.
なお、図９は、分割ステータコア（31）における溶接部（W）の位置を示す図であり、（Ａ）が歯先部（36）の平面図、（Ｂ）が（Ａ）に対応した側面図、（Ｃ）が縦断面図である。図９(Ａ）の一点鎖線はティース部（34）の中心線（L2）である。また、図９（Ｂ）では、段差部分の積層板（33）同士の境界（合わせ面）を実線で示し、その他の積層板（33）同士の境界を破線で示してある。分割ステータコア（31）でも、溶接部（W）は、ステータ側凹凸部（38）の頂面（38a,38b）の単位で設けられ、それぞれの溶接部（W）は、各頂面（38a,38b）上において、軸方向の端から端まで線状に一直線に伸びている。 FIG. 9 is a view showing the position of the welded portion (W) in the split stator core (31), (A) is a plan view of the tooth tip portion (36), and (B) is a side view corresponding to (A). FIG. 4C is a longitudinal sectional view. The dashed line in FIG. 9A is the center line (L2) of the tooth portion (34). In FIG. 9B, the boundary (mating surface) between the laminated plates (33) in the stepped portion is indicated by a solid line, and the boundary between the other laminated plates (33) is indicated by a broken line. In the split stator core (31), the welded portion (W) is provided in units of the top surfaces (38a, 38b) of the stator side uneven portion (38), and each welded portion (W) 38b) On the top, it extends in a straight line from end to end in the axial direction.
また、分割ステータコア（31）でも、溶接部（W）の周方向側の位置は種々に選択可能であるが、ティース中心線（L2）よりもロータ回転方向反対側（図９ではティース中心線（L2）よりも右側）に溶接部（W）を設けるのが好ましい。これは、ステータコア（30）ではロータ回転方向反対側の歯先部（36）にトルク発生のための磁束が集中し、軸方向（積層板（33）の剥離方向）に作用する磁力がより大きくなるからである。 Also, in the split stator core (31), the position on the circumferential side of the welded portion (W) can be variously selected, but the rotor rotation direction opposite side to the tooth center line (L2) (in FIG. 9, the tooth center line ( It is preferable to provide a weld (W) on the right side of L2). This is because in the stator core (30), the magnetic flux for generating torque concentrates on the tooth tip (36) on the opposite side of the rotor rotation direction, and the magnetic force acting in the axial direction (lamination direction of the laminated plate (33)) is larger. Because it becomes.
《モータ（1）における効果》
このモータ（1）では、コイル（32）に電力を供給して運転状態にすると、ステータ（20）とロータ（40）との軸方向対向部分において、軸方向に磁気吸引力が発生する。これにより、モータ（1）では、分割ステータコア（31）の積層板（33）同士、及びロータコア（41）の積層板（43）同士を、それぞれ剥離もしくは変形させる方向に力が作用する。図１０は、ロータコア（41）における磁気吸引力の作用部位を示す図である。図１０において、ロータコア（41）には太線（F）で示した面に磁気吸引力が作用し、ステータコア（30）も太線（F）の部位に対応した面に磁気吸引力作用する。
<< Effect in motor (1) >>
In the motor (1), when electric power is supplied to the coil (32) and the motor (1) is in an operating state, a magnetic attractive force is generated in the axial direction at the axially opposed portion between the stator (20) and the rotor (40). Thereby, in the motor (1), a force acts in a direction in which the laminated plates (33) of the divided stator core (31) and the laminated plates (43) of the rotor core (41) are peeled or deformed, respectively. FIG. 10 is a diagram showing the action site of the magnetic attractive force in the rotor core (41). In FIG. 10, a magnetic attraction force acts on the surface indicated by the thick line (F) on the rotor core (41), and the stator core (30) also acts on the surface corresponding to the portion indicated by the thick line (F).
しかしながら、本実施形態では、ロータコア（41）の積層板（43）同士が溶接部（W）で固定され、ステータコア（30）でも積層板（33）同士が溶接部（W）で固定されている。したがって、本実施形態によれば、軸方向に磁気吸引力が作用しても、ステータ（20）やロータ（40）において、積層板（33,43）の剥離や変形が起こらないようにすることが可能になる。 However, in this embodiment, the laminated plates (43) of the rotor core (41) are fixed by the welded portion (W), and the laminated plates (33) are also fixed by the welded portion (W) of the stator core (30). . Therefore, according to the present embodiment, even if a magnetic attractive force acts in the axial direction, the laminate (33, 43) is prevented from peeling or deforming in the stator (20) or the rotor (40). Is possible.
また、溶接部（W）は、前記のように部分的、より詳しくは頂面（38a,38b,46a,46b）毎に制限してあるので、積層板（33,43）同士が電気的に繋がることによる渦電流損の増大を最小限にとどめることができる。このように、本実施形態によれば、渦電流損の増大を抑えつつ、積層方向の磁気吸引力による積層板の剥離や変形を防止することが可能になる。すなわち、本実施形態では、溶接部（W）（固定部）を設ける位置を工夫することで、機械的な信頼性と、モータとしての特性確保の両立を図っているのである。 Further, since the welded portion (W) is partially limited as described above, more specifically, for each top surface (38a, 38b, 46a, 46b), the laminated plates (33, 43) are electrically connected to each other. The increase in eddy current loss due to the connection can be minimized. Thus, according to the present embodiment, it is possible to prevent peeling and deformation of the laminated plate due to the magnetic attractive force in the laminating direction while suppressing an increase in eddy current loss. That is, in this embodiment, the position where the welded portion (W) (fixed portion) is provided is devised to achieve both mechanical reliability and ensuring the characteristics as a motor.
しかも、各段の溶接部（W）は一直線なので、溶接作業が容易であり、製造コストの増大も小さい。 Moreover, since the welds (W) at each stage are in a straight line, the welding operation is easy and the increase in manufacturing cost is small.
《その他の実施形態（変形例）》
図１１は、ロータコア（41）における溶接部（W）の他の一例を示す図であり、（Ａ）が側面図、（Ｂ）が縦断面図である。図１１でも、段差部分の積層板（43）同士の境界（合わせ面）を実線で示し、その他の積層板（43）同士の境界を破線で示してある（以下同様）。図１１の例では、ロータコア（41）や分割ステータコア（31）のそれぞれの溶接部（W）は、直近の頂面（46a,46b）の溶接部（W）とは、周方向の位置が互いに異なるようにしてある。このようにすることで、渦電流が流れる流路がより長くなり、渦電流流路の電気抵抗がより大きくなる。その結果、モータ（1）では渦電流損の増大を抑えることが可能になる。
<< Other Embodiments (Modifications) >>
FIG. 11 is a view showing another example of the welded portion (W) in the rotor core (41), in which (A) is a side view and (B) is a longitudinal sectional view. Also in FIG. 11, the boundary (mating surface) between the laminated plates (43) in the step portion is indicated by a solid line, and the boundary between the other laminated plates (43) is indicated by a broken line (the same applies hereinafter). In the example of FIG. 11, the respective welded portions (W) of the rotor core (41) and the split stator core (31) are positioned in the circumferential direction with respect to the welded portions (W) of the nearest top surfaces (46a, 46b). It is different. By doing so, the flow path through which the eddy current flows becomes longer, and the electric resistance of the eddy current flow path becomes larger. As a result, the motor (1) can suppress an increase in eddy current loss.
また、ロータコア（41）や分割ステータコア（31）の各溶接部（W）は、必ずしも、前記のように頂面の端から端まで設ける必要はない。両コア（30,41）間に働く磁気吸引力に応じて、固定する範囲を適宜定めればよいのである。そのため、ロータコア（41）や分割ステータコア（31）では、頂面の一部に溶接部（W）を設ければよい場合もある。例えば、図１２は、ロータコア（41）における溶接部（W）のさらに他の一例を示す図であり、（Ａ）が縦断面図、（Ｂ）が側面図である。これは、積層側表面の２枚の積層板に溶接部（W）を設けた例である。この例のように、用途によっては、積層側表面の２枚の積層板（43）（図１２を参照）を互いに固定するようにして、何れの積層板（43）とも溶接（固定）されていない積層板（43）があってもよい。 Further, the welded portions (W) of the rotor core (41) and the split stator core (31) are not necessarily provided from the end of the top surface to the end as described above. The fixing range may be appropriately determined according to the magnetic attractive force acting between both cores (30, 41). Therefore, in the rotor core (41) and the split stator core (31), a welded portion (W) may be provided on a part of the top surface. For example, FIG. 12 is a view showing still another example of the welded portion (W) in the rotor core (41), (A) is a longitudinal sectional view, and (B) is a side view. This is an example in which a welded portion (W) is provided on two laminated plates on the laminated side surface. As in this example, depending on the application, two laminated plates (43) on the laminated side surface (see FIG. 12) are fixed to each other so that they are fixed to each other. There may be no laminate (43).
また、図１３は、ロータコア（41）における溶接部（W）のさらに他の一例を示す図であり、（Ａ）が縦断面図、（Ｂ）が側面図である。この例では、溶接部（W）は、軸方向から傾斜している。こうすることで、渦電流流路を長くして電気抵抗をより大きくし、渦電流の影響を低減させることが可能になる。分割ステータコア（31）でもこのような傾斜した溶接部（W）とすることで、同様の効果を得ることが可能になる。 Moreover, FIG. 13 is a figure which shows another example of the welding part (W) in a rotor core (41), (A) is a longitudinal cross-sectional view, (B) is a side view. In this example, the weld (W) is inclined from the axial direction. By doing so, it is possible to lengthen the eddy current flow path to increase the electric resistance and reduce the influence of the eddy current. The split stator core (31) can have the same effect by using such an inclined welded portion (W).
また、ステータコア（30）側には、固定部（溶接部（W））が不要な場合もある。これは、ステータコア（30）は、ロータコア（41）のブリッジ部（44a）のような強度が小さくなる箇所がないので、強度の観点からは、磁気吸引力による影響がロータコア（41）よりも小さいと考えられるからである。すなわち、ステータコア（30）側の固定部（W）の要否は、ステータコア（30）に作用する磁気吸引力の大きさに応じて適宜判断すればよいのである。 In some cases, a fixed portion (welded portion (W)) is not required on the stator core (30) side. This is because the stator core (30) has no portion where the strength is reduced like the bridge portion (44a) of the rotor core (41), so that the influence of the magnetic attractive force is smaller than the rotor core (41) from the viewpoint of strength. Because it is considered. That is, the necessity of the fixing portion (W) on the stator core (30) side may be appropriately determined according to the magnitude of the magnetic attractive force acting on the stator core (30).
また、ステータコア（30）及びロータコア（41）の一方を、例えば圧粉で形成することも可能である。 Moreover, it is also possible to form one of the stator core (30) and the rotor core (41) with, for example, powder.
また、溶接部（W）は固定部の一例であり、他の方法で積層板（33,43）同士を固定してもよい。例えば、積層板（33,43）同士は、溶接部（W）の代わりに、接着によって固定してもよし、カシメによって積層板（33,43）同士を固定することも可能である。カシメ構造を採用する場合にも、その位置や範囲は溶接部（W）と同様の観点で定めればよい。ただし、上記実施形態で説明した溶接部（W）の位置や範囲（数）は例示である。すなわち、溶接部（W）やカシメの位置などは、種々の選択が可能である。渦電流損の観点からは、積層板（33,43）の固定箇所が部分的であることが重要である。 Further, the welded portion (W) is an example of a fixing portion, and the laminated plates (33, 43) may be fixed by other methods. For example, the laminated plates (33, 43) may be fixed by adhesion instead of the welded portion (W), or the laminated plates (33, 43) may be fixed by caulking. Even when the caulking structure is adopted, the position and range may be determined from the same viewpoint as the welded portion (W). However, the position and range (number) of the welded portion (W) described in the above embodiment are merely examples. That is, various selections are possible for the position of the welded portion (W), caulking, and the like. From the viewpoint of eddy current loss, it is important that the fixing points of the laminated plates (33, 43) are partial.
また、ギャップ（G）の大きさも例示である。また、ギャップ（G）は、軸方向と径方向が異なる大きさでもよい。 The size of the gap (G) is also an example. The gap (G) may have a size different in the axial direction and the radial direction.
また、上記実施形態や変形例で説明したロータやステータの構造は、発電機に採用してもよい。 Moreover, you may employ | adopt the structure of the rotor and stator demonstrated by the said embodiment and modification in a generator.
また、コイル（32）は集中巻きにしてもよい。 The coil (32) may be concentrated.
また、上記固定部（W）を設ける構造は、例えばリラクタンスモータに適用することも可能である。 Moreover, the structure which provides the said fixing | fixed part (W) is also applicable to a reluctance motor, for example.
本発明は、ロータコア及びステータコアの少なくとも一方が積層構造を有し、これらのコア間に立体ギャップが形成された、モータ等の回転電気機械として有用である。 The present invention is useful as a rotary electric machine such as a motor in which at least one of a rotor core and a stator core has a laminated structure and a three-dimensional gap is formed between these cores.
１ モータ（回転電気機械）
２０ ステータ
３１ ステータコア
３３ 積層板
３８ ステータ側凹凸部（凹凸部）
３８ａ 第１頂面（頂面）
３８ｂ 第２頂面（頂面）
４０ ロータ
４１ ロータコア
４３ 積層板
４６ ロータ側凹凸部
４６ａ 第１頂面（頂面）
４６ｂ 第２頂面（頂面）
Ｗ 溶接部（固定部）
1 Motor (rotary electric machine)
20
38a First top surface (top surface)
38b Second top surface (top surface)
40
46b Second top surface (top surface)
W Welded part (fixed part)
Claims (5)
前記ロータコア（41）は、複数の積層板（33,43）が積層された積層構造を有し、かつ所定の積層板（33,43）同士を固定する固定部（W）が設けられ、
前記ロータコア（41）は、磁石（42）がそれぞれ挿入される複数の磁石用スロット（44）が形成され、
前記固定部（W）は、前記凹凸部（38,46）の頂面（46a,46b）に周方向に飛び飛びに設けられて、少なくとも積層側表面側の２つの積層板（33,43）同士を積層方向に固定するものであって、該固定部（W）の周方向の位置は、前記磁石（42）の磁極中心（L）と、該磁極中心（L）を基準に見て前記ロータ（40）の回転方向側となる前記磁石用スロット（44）の端のブリッジ部（44a）との間に設けられていることを特徴とする回転電気機械。 The stator core (30) forming the stator (20) and the rotor core (41) forming the rotor (40) face each other to form a radial and axial gap (G) between the cores (30, 41). In rotating electric machines each having uneven parts (38, 46)
The rotor core (41 ) has a laminated structure in which a plurality of laminated plates (33, 43) are laminated, and a fixing portion (W) for fixing predetermined laminated plates (33, 43) to each other is provided.
The rotor core (41) has a plurality of magnet slots (44) into which the magnets (42) are respectively inserted.
The fixed portion (W) is provided on the top surface (46a, 46b) of the uneven portion (38, 46) so as to jump in the circumferential direction, and at least two laminated plates (33, 43) on the surface side of the laminated side In the laminating direction , and the position of the fixing portion (W) in the circumferential direction is such that the rotor is viewed from the magnetic pole center (L) of the magnet (42) and the magnetic pole center (L). A rotating electrical machine, characterized in that it is provided between the end of the magnet slot (44) on the rotation direction side of (40) and a bridge portion (44a) .
それぞれの固定部（W）は、直近の頂面（38a,38b,46a,46b）の固定部（W）とは、周方向位置が互いに異なっていることを特徴とする回転電気機械。 The rotating electrical machine of claim 1,
Each rotating part (W) has a circumferential position different from that of the fixing part (W) of the nearest top surface (38a, 38b, 46a, 46b).
前記固定部（W）は、溶接であることを特徴とする回転電気機械。 The rotary electric machine according to claim 1 or 2,
The rotating electric machine, wherein the fixed portion (W) is welding.
前記溶接は線状であり、溶接方向が前記コア（30,41）の軸方向から傾斜していることを特徴とする回転電気機械。 The rotary electric machine according to claim 3,
The rotary electric machine according to claim 1, wherein the welding is linear, and the welding direction is inclined from the axial direction of the core (30, 41).
前記固定部（W）は、カシメであることを特徴とする回転電気機械。 The rotary electric machine according to claim 1 or 2,
The rotating electrical machine is characterized in that the fixing portion (W) is a crimp.
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