JP6428684B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本開示は、回転電機に関する。 The present disclosure relates to a rotating electrical machine.
特許文献1には、回転磁界を発生させるステータと、ステータの内周側に配置され回転磁界に応じて回転するロータと、を備える回転電機が開示されている。ロータは、ロータの回転方向に並ぶ複数の永久磁石と、永久磁石同士の間に介在するロータコアと、を有している。 Patent Document 1 discloses a rotating electrical machine that includes a stator that generates a rotating magnetic field, and a rotor that is arranged on the inner peripheral side of the stator and rotates according to the rotating magnetic field. The rotor has a plurality of permanent magnets arranged in the rotation direction of the rotor, and a rotor core interposed between the permanent magnets.
本開示は、より出力の高い回転電機を提供することを目的とする。 An object of this indication is to provide a rotary electric machine with higher output.
本開示の一実施形態に係る回転電機は、回転磁界を発生させるステータと、ステータの内周側に配置され回転磁界に応じて回転するロータと、を備え、ステータは、スロットを含むステータコアと、スロットに配置されるコイルと、を有し、ステータコアの表面は、互いに交わる複数の平滑面を有し、コイルは、ステータコアのいずれか一つの平滑面に対向し、当該平滑面に倣う少なくとも一つの成形面を有し、ステータコア及びコイルの少なくとも一方は、後退面を有し、ステータコアが後退面を有する場合には、当該後退面は、成形面が倣うステータコアの平滑面に隣接し、当該平滑面に倣う成形面から当該平滑面と比べて離れており、コイルが後退面を有する場合には、当該後退面は、成形面に隣接し、当該成形面に比較して、当該成形面が倣う平滑面から離れている。 A rotating electrical machine according to an embodiment of the present disclosure includes a stator that generates a rotating magnetic field, and a rotor that is arranged on an inner peripheral side of the stator and rotates according to the rotating magnetic field, and the stator includes a stator core that includes a slot; A coil disposed in the slot, the surface of the stator core has a plurality of smooth surfaces intersecting each other, and the coil faces at least one smooth surface of the stator core and follows at least one of the smooth surfaces And at least one of the stator core and the coil has a receding surface, and when the stator core has a receding surface, the receding surface is adjacent to the smooth surface of the stator core that the molding surface follows, and the smooth surface When the coil has a receding surface, the receding surface is adjacent to the molding surface and compared to the molding surface. Away from the smooth surface in which the surface is follow.
本開示によれば、より出力の高い回転電機を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a rotating electrical machine with higher output.
以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same elements or elements having the same functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態に係るモータ(回転電機)1は、例えば永久磁石内蔵型の同期電動機である。モータ1は、例えば電動装置の動力源として利用可能である。 A motor (rotary electric machine) 1 according to the present embodiment is a synchronous motor with a built-in permanent magnet, for example. The motor 1 can be used as a power source of an electric device, for example.
図1及び図2に示されるように、モータ1は、モータケース10と、ステータ20と、ロータ30と、を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the motor 1 includes a
〔モータケース〕
モータケース10は、ステータ20及びロータ30を収容する。例えば、モータケース10は、筒状のフレーム11と、フレーム11の両端部をそれぞれ塞ぐ第一ブラケット12及び第二ブラケット13と、を有する。第一ブラケット12は、駆動対象のモータマウントに取り付けられる。
[Motor case]
The
〔ステータ〕
ステータ20は、回転磁界を発生させる。ステータ20は、例えば複数のコイル21と、ステータコア24と、を有する。
[Stator]
The
(ステータコア)
ステータコア24は、ヨーク24aと、複数のティース24bと、を含む。ヨーク24aは、環状であり、その中心軸線Ax1がフレーム11の中心軸線に沿った状態で、フレーム11の内面に固定される。複数のティース24bは、ヨーク24aの中心軸線Ax1を取り囲むように配置され、それぞれヨーク24aの内周面24eから中心軸線Ax1側に突出している。ヨーク24a及びティース24bは、電磁鋼板を積層したものであってもよいし、軟磁性複合材料(SMC:Soft Magnetic Composites)を圧縮成形したものであってもよい。
(Stator core)
ステータコア24が上述の形状を有することにより、図2及び図3に示されるように、ステータコア24の表面24cは、互いに交差する複数の平滑面24dを有する。平滑面とは、折れ曲がりなく連続した面を意味する。ここでの「折れ曲がり」は、実質的な「折れ曲がり」を意味し、微少な丸みをもって折れ曲がっている場合を含む。
Since the
具体的には、複数の平滑面24dは、ヨーク24aの内周面24eと、ヨーク24aの端面24f,24gとティース24bの端面24h(ヨーク24aからの突出方向における端面)と、ティース24bの側面24j(端面24hに交差する面)と、を含む。ヨーク24aの端面24fは第一ブラケット12側に位置する。ヨーク24aの端面24gは第二ブラケット13側に位置する。ティース24bの側面24jは、中心軸線Ax1まわりの周方向(以下、単に周方向と記載する場合がある)においてティース24bの両側に位置する、中心軸線Ax1まわりの径方向(以下、単に径方向と記載する場合がある)に沿う側面である。ティース24bの端面24hは、ティース24bの内周側に位置し、ロータ30に対向する、周方向に沿う面である。
Specifically, the plurality of
ステータコア24は、中心軸線Ax1を取り囲む複数のブロック25に分かれていてもよく、ティース24bはブロック25ごとに設けられていてもよい。ステータコア24の周方向において、ティース24bのそれぞれはブロック25の中央部に位置していてもよい。
The
(コイル)
複数のコイル21は、複数のティース24bにそれぞれ装着されている。コイル21の素線は、ティース24bを包囲した状態で、隣り合うティース24b同士の間に収容される。即ち、ティース24b同士の間はコイル21を収容するためのスロット26となり、ティース24bにはコイル21が巻回される。このように、ステータコア24は、スロット26を含んでおり、コイル21は、スロット26に配置される。コイル21は、例えば樹脂材料を用いたモールディングにより、ステータコア24と一体化されていてもよい。
(coil)
The plurality of
コイル21の表面は、例えば内周面21aと、外周面21bと、第一端面21cと、第二端面21dと、を含む。内周面21aは、コイル21の内周側に位置する面であり、インシュレータ27を挟んで側面24jに対向する。外周面21bは、コイル21の外周側に位置する面である。隣り合う二つのティース24bの各々に装着されたコイル21の外周面21b同士は、互いに対向する。第一端面21cは、ステータコア24の内周側に位置する面であり、ロータ30に対向する。第二端面21dは、ステータコア24の外周側に位置する面であり、インシュレータ27を挟んでヨーク24aの内周面24eに対向する。
The surface of the
複数のコイル21には、結線部22を介して駆動電力(例えば三相交流電力)が供給される。複数のコイル21は、駆動電力の供給に応じて中心軸線Ax1まわりの回転磁界を発生させる。結線部22は、例えばコイル21と第二ブラケット13との間に設けられる。
Driving power (for example, three-phase AC power) is supplied to the plurality of
(インシュレータ)
図3に示されるように、ステータ20は、インシュレータ27を更に有してもよい。インシュレータ27は電気絶縁性を有し、ステータコア24とコイル21との間に介在する。インシュレータ27は、例えば樹脂性の薄肉部材である。例えばインシュレータ27は、ティース24bの周囲に装着される筒状部27aと、ヨーク24a側において筒状部27aの端部から外周側に張り出したフランジ部27bとを含む。筒状部27aは、コイル21の内周面21aとティース24bの側面24jとの間に配置される。フランジ部27bは、コイル21の第二端面21dとヨーク24aの内周面24eとの間に配置される。インシュレータ27の形状は、ステータコア24の形状に応じて適宜変更可能である。また、インシュレータ27の厚み及び材質は、コイル21とステータコア24との間において確保すべき電気絶縁性能に応じて適宜設定可能である。インシュレータ27は、例えば樹脂材料を用いたモールディングにより、コイル21及びステータコア24と一体化されていてもよい。
(Insulator)
As shown in FIG. 3, the
(コイルの成形面)
コイル21は、ステータコア24のいずれか一つの表面24cに倣う少なくとも一つの成形面(以下、「第一成形面」という。)を有してもよい。例えば、コイル21の内周面21aが、ティース24bの側面24jに倣う第一成形面となっており、コイル21の第二端面21dが、ヨーク24aの内周面24eに倣う第一成形面となっており、コイル21の内周面21aが、ティース24bの端面24f,24gに倣う第一成形面となっていてもよい。図4に示されるように、コイル21は、第一ブラケット12の内面(第二ブラケット13側の面)12aに倣う成形面(以下、「第二成形面」という。)を更に有してもよい。例えば、コイルの外周面21bのうち、第一ブラケット12に対向する部分が第二成形面となっていてもよい。
(Coil forming surface)
The
これらの成形面は、例えばコイル21をプレス成形することにより成形される。コイル21のプレス成形は、例えば図5に示されるように、素線51を巻いて形成したコイル21を矢印Aで示されるように成形型(例えば金型)50により圧縮し、成形型50の内面50aをコイル21の外面に押し付けることで形成される。このため、成形型50の内面形状を上記表面24c及び内面12aに一致させておくことで、上記表面24c及び内面12aにそれぞれ倣う成形面としての内周面21a及び外周面21bが形成される。
These molding surfaces are formed by, for example, press-molding the
なお、成形面が表面(内面)に倣うとは、当該表面(内面)との間に一定の間隔をなす基準面に対して所定の範囲内に収まっていることを意味する。所定の範囲とは、例えば基準面に対して表面(内面)側に第一基準間隔で離間した面と、基準面に対して表面(内面)の逆側に第二基準間隔で離間した面との間の範囲を意味する。第一基準間隔及び第二基準間隔は、例えばコイル21の素線の外径と同等である。第一基準間隔及び第二基準間隔は、素線の半径と同等であってもよい。換言すると、成形面は微視的な凹凸を有していてもよく、当該凹凸の高さは素線の外径の2倍以下であってもよく、素線の外径以下であってもよい。
In addition, that the molding surface follows the surface (inner surface) means that the molding surface is within a predetermined range with respect to a reference surface having a certain distance from the surface (inner surface). The predetermined range is, for example, a surface spaced from the reference surface on the surface (inner surface) side at a first reference interval, and a surface separated from the reference surface on the opposite side of the surface (inner surface) at a second reference interval. Means a range between. The first reference interval and the second reference interval are, for example, equal to the outer diameter of the wire of the
図6に示すように、コイル21の素線51の断面(素線51が延びる方向に直交する断面)が非円形となっていてもよい。例えば、素線51の断面は、多角形状(角の丸い多角形状を含む。)となっていてもよい。このような構成は上記プレス成形によって得られる。例えば、プレス成形前の素線51が丸線(断面形状が円形の線)であった場合に、素線51の外周面が隣り合う別の素線51又は成形型50によって押圧されることにより、素線51の断面形状が非円形となり得る。
As shown in FIG. 6, the cross section of the
素線51の断面が非円形である場合に、素線51の断面同士が互いにかみ合っていてもよい。かみ合うとは、隣り合う素線51の断面の外周により形成される凹部52に、他の素線51の断面の角部53がはまり込んでいる状態を意味する。
When the cross section of the
素線51の断面が非円形である場合に、コイル21の周面は、少なくとも一つの平坦面54を含んでいてもよい。平坦面54とは、コイル21と断面積が等しい丸線の外周面に比べ、平面に近い面を意味する。即ち、平坦面54は、上記丸線の断面の半径に比べ大きい曲率半径で湾曲した曲面を含む。コイル21の第一成形面において、各素線51の平坦面54は、当該第一成形面に対して略面一となっていてもよい。第二成形面において、各素線51の平坦面54は、当該第二成形面に対して略面一となっていてもよい。コイル21の内側においては、隣り合う素線51の平坦面54同士が互いに対向していてもよい。
When the cross section of the
一例として、コイル21の断面においては、多角形状(例えば六角形状)の複数の素線51が略最密に配列されていてもよい。
As an example, in the cross section of the
コイル21は、同径の丸線を最密配置した場合の占積率よりも占積率の高い部分を有してもよい。最密配置とは、空間内において、配置対象の物を最も密集させた配置、言い換えれば配置対象の物同士の間の空隙の割合が最も小さくなる配置を意味する。コイル21の占積率は、隣り合う素線51の中心同士を結んで形成される多角形内において、素線51が占める割合(当該多角形の面積を分母とし、当該多角形内の素線51の面積を分子とした値)を意味する。一例として、コイル21の占積率は、素線51が中心軸線Ax1に沿っている部分の断面(中心軸線Ax1に直交する断面)において90.7%より高くなっていてもよい。
The
コイル21が成形面を有することで、コイル21及びステータコア24の間の隙間を削減し、限られたスペース内でコイル21の断面積を拡大できる。外周面21bを成形面として形成することで、コイル21及び第一ブラケット12の間の隙間も削減し、コイル21の断面積を更に拡大できる。内周面21a及び外周面21bを成形面として形成する際のプレス成形により、素線51同士が近接し、コイル21の占積率が向上する。素線51の断面が非円形であり、素線51同士が互いにかみ合っている場合、コイル21の占積率は更に向上し、丸素線を最密配置した場合の占積率よりも高くなる。コイル21の断面積の拡大及び占積率の向上により、例えば、コイル21の巻き数を変更することなく素線51を太くし、素線51の電気抵抗に起因する発熱を抑制し、コイル21の温度上昇を抑制できる。コイル21及びステータコア24の間の隙間を削減し、コイル21及び第一ブラケット12の間の隙間を削減することにより、コイル21からの放熱性向上も期待される。これにより、コイル21の温度上昇を更に抑制できる。コイル21の温度上昇を抑制することにより、モータ1を肥大化させることなくコイル21に対する入力電流を増やし、モータ1の出力を向上させることが可能となる。
Since the
ステータコア24及びコイル21の少なくとも一方は、後退面23を有していてもよい。例えば、コイル21が後退面23を有していてもよい。この場合、後退面23は、成形面に隣接し、当該成形面に比較して、当該成形面が倣う平滑面24dから離れている。一例として、後退面23は、コイル21の内周面21aに隣接する。後退面23は、内周面21aが倣うティース24bの側面24jから、内周面21aと比べて離れている。コイル21の後退面23は、上述したプレス成形により形成可能である。なお、コイル21の第二端面21dが成形面である場合には、図3に示されるように、後退面23は、第二端面21dに隣接していてもよい。
At least one of the
図7に示すように、ステータコア24が後退面23を有していてもよい。この場合、後退面23は、例えば成形面である内周面21aが倣うティース24bの側面24jに隣接する。後退面23は、内周面21aから、ティース24bの側面24jと比べて離れている。なお、コイル21の第二端面21dが成形面である場合には、図7に示されるように、後退面23は、第二端面21dが倣うヨーク24aの内周面24eに隣接していてもよい。以下では、コイル21が後退面23を有する場合について詳細に説明する。
As shown in FIG. 7, the
図3及び図4に示すように、後退面23は、インシュレータ27の縁部に対応する位置に設けられていてもよい。例えば、後退面23は、筒状部27aの先端(中心軸線Ax1側の端)の周縁部27cの少なくとも一部に対応する位置に設けられていてもよい。なお、周縁部27cに対応する位置とは、後退面23及びインシュレータ27の間の空間が周縁部27cに形成される位置を意味する。以下においても同様である。後退面23は、フランジ部27bの周縁部27dの少なくとも一部に対応する位置に設けられていてもよい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the receding
後退面23は、中心軸線Ax1に沿って延びていてもよい。例えば、後退面23は、周縁部27c,27dのうち、中心軸線Ax1に沿う部分に設けられていてもよい。図3及び図4に示すように、後退面23は、周縁部27c,27dの全周に亘って設けられていてもよい。
The receding
後退面23とステータコア24の表面24cとの間に形成される空間Sには、樹脂が充填されていてもよい。即ち、ステータ20は、後退面23に対応する位置において、ステータコア24及びコイル21の間に形成された樹脂部28を更に有していてもよい。この樹脂は、上述したモールディング用の樹脂であってもよい。なお、空間Sは、樹脂が充填されていない空洞となっていてもよい。
The space S formed between the receding
後退面23とステータコア24の間の空間Sの大きさは、中心軸線Ax1に垂直な方向におけるコイル21の断面積と比較して十分に小さいことが好ましい。この空間Sの大きさは、例えば次の二つの条件に応じて決定される。第一の条件は、コイル21とステータコア24との間のインシュレータ27に沿う沿面距離が、コイル21とステータコア24との間の電気絶縁性を保つために十分な程度に確保できることである。第二の条件は、上記モールディングにおいて、空間S内に樹脂を充填できることである。
The size of the space S between the receding
〔ロータ〕
図8は、ロータ30の斜視図である。ロータ30は、ステータ20の内周側に配置され、ステータ20により発生する回転磁界に応じて回転する。例えばロータ30は、中心軸線Ax1に沿って延びるシャフト31と、複数(本実施形態では10個)の永久磁石35と、ロータコア36と、プレート38と、を有する。
[Rotor]
FIG. 8 is a perspective view of the
(シャフト)
シャフト31は、ステータ20の中心軸線Ax1に沿うように配置されている。シャフト31は、第一ブラケット12に設けられた第一軸受14と、第二ブラケット13に設けられた第二軸受15とにより、中心軸線Ax1まわりに回転自在に保持されている。これにより、ロータ30は、中心軸線Ax1まわりに回転自在となっている。すなわち、中心軸線Ax1がロータ30の回転軸となっている。第一軸受14及び第二軸受15としては、転がり軸受及び滑り軸受等が挙げられる。
(shaft)
The
シャフト31の一端部31aは、第一ブラケット12を貫通している。一端部31aは、モータ1の出力軸として機能する。シャフト31の他端部31bは、第二ブラケット13を貫通している。他端部31bは、回転角度等の検出に利用可能である。具体例として、他端部31bは、第二ブラケット13の外側(第一ブラケット12の逆側)に設けられたロータリーエンコーダ41の回転軸に接続されていてもよい。
One
(永久磁石及びロータコア)
複数の永久磁石35は、シャフト31の外周においてロータ30の回転方向に並ぶように配置されている。換言すると、複数の永久磁石35は、シャフト31を取り囲むように配置されている。永久磁石35は、それぞれ中心軸線Ax1に沿って延びた平板形状を有し、中心軸線Ax1の延長線上から見て放射状に配置されている。
(Permanent magnet and rotor core)
The plurality of
永久磁石35は、その磁化方向がロータ30の回転方向に沿うように配置されている。即ち、永久磁石35のN極及びS極は、ロータ30の回転方向に沿って並んでいる。また、ロータ30の回転方向において隣り合う永久磁石35同士の磁化方向は、互いに逆向きである。即ち、隣り合う永久磁石35同士の間では、N極同士又はS極同士が対向している。
The
ロータコア36は、永久磁石35同士の間に介在する。ロータコア36は、シャフト31に固定され、永久磁石35の磁束をステータ20側に導く。一例として、ロータコア36は、ロータ30の回転方向において永久磁石35と交互に並ぶ複数(本実施形態では10個)のコアブロック37を有してもよい。複数のコアブロック37は互いに分かれていてもよく、それぞれシャフト31の外周に固定されていてもよい。
The
このような構成により、永久磁石35及びロータコア36は、磁束をステータ20側に出す磁極(N極)と、磁束をステータ20側から受け入れる磁極(S極)とが交互に並ぶ界磁を形成する。
With such a configuration, the
ロータコア36は、例えば軟磁性材料等の磁性材料により構成される。ロータコア36は、電磁鋼板の積層体であってもよい。例えばロータコア36は、電磁鋼板を中心軸線Ax1に沿う方向に積層し、カシメ部36a(図9参照)におけるカシメ加工により一体化することで構成されていてもよい。電磁鋼板同士の固定方法は、カシメ加工に限られない。例えば、中心軸線Ax1に沿うピンを各電磁鋼板に貫通させることで、電磁鋼板同士を固定してもよい。ロータコア36が複数のコアブロック37に分かれている場合、各コアブロック37は、例えば扇形の電磁鋼板を中心軸線Ax1に沿う方向に積層することで構成される。
The
ロータコア36は、永久磁石35の外周(ステータ20側の側面35a)に掛からないように構成されている。換言すれば、ロータコア36は、永久磁石35の外周側では、ロータ30の径方向において永久磁石35と重ならないように構成されている。例えば、図9に示されるように、ロータコア36は、ロータ30の回転方向における永久磁石35の厚さに対して同等以上の間隔でステータ20側に開口している。すなわち、コアブロック37同士の間は、ロータ30の回転方向における永久磁石35の厚さに対して同等以上の間隔でステータ20側に開口している。これにより、永久磁石35の外周は、ロータコア36により覆われることなくステータ20側に露出している。なお、ロータコア36が永久磁石35のステータ20側の側面35aの一部に掛かり、側面35aの一部のみがステータ20側に露出していてもよい。
The
ロータコア36は、永久磁石35の内周(中心軸線Ax1側の側面35b)にも掛からないように構成されていてもよい。換言すれば、ロータコア36は、永久磁石35の内周側では、ロータ30の径方向において永久磁石35と重ならないように構成されていてもよい。例えば、ロータコア36は、ロータ30の回転方向における永久磁石35の厚さに対して同等以上の間隔でシャフト31側に開口している。すなわち、コアブロック37同士の間は、ロータ30の回転方向における永久磁石35の厚さに対して同等以上の間隔でシャフト31側に開口している。これにより、永久磁石35の内周は、ロータコア36により覆われることなくシャフト31側に露出している。なお、ロータコア36が永久磁石35の中心軸線Ax1側の側面35bの一部に掛かり、側面35bの一部のみが中心軸線Ax1側に露出していてもよい。
The
なお、ロータコア36が複数のコアブロック37に分かれている場合、ロータコア36が永久磁石35の外周及び内周の両方に掛からない状態を容易に構成可能である。
When the
(低磁性部分)
シャフト31のうち少なくともロータコア36に固定される部分31cは、ロータコア36の透磁率に比べ透磁率の低い低磁性材料により構成されていてもよい。低磁性材料の比透磁率は、例えば500以下、好ましくは100以下、さらに好ましくは50以下である。低磁性材料としては、例えば非磁性のステンレス材料が挙げられる。以下、部分31cを「低磁性部分31c」という。
(Low magnetic part)
At least a
低磁性部分31cは、ロータコア36に嵌め込まれる少なくとも一箇所の凸部31dを有していてもよい。この場合、ロータコア36には、凸部31dに対応する形状の凹部36bが設けられ、この凹部36bに凸部31dが嵌合する。凸部31dは、例えば中心軸線Ax1に沿って延びている。凸部31dは、隣り合う永久磁石35同士の間に配置されていてもよい。凸部31dは、外周側に向かうにつれて広がる形状を有していてもよい。低磁性部分31cは、ロータ30の回転方向において永久磁石35と交互に並ぶ複数箇所の凸部31dを有してもよい。なお、凸部31dの頂部を基準とした場合、凸部31d同士の間が凹部31eとなる。すなわち、シャフト31が凸部31dを有することは、シャフト31が凹部31eを有することと同義である。
The low
シャフト31のうち低磁性部分31c以外の部分は、上述の低磁性材料により構成されていてもよいし、ロータコア36と同様の軟磁性材料により構成されていてもよい。
Portions other than the low
シャフト31は、シャフト本体32と、シャフト本体32の外周に装着された低磁性パイプ33とに分かれていてもよい。シャフト本体32及び低磁性パイプ33は、例えば焼嵌め又は圧入により互いに固定される。シャフト本体32の構成材料は、強度等の観点により適宜選択可能である。低磁性パイプ33は、上述した低磁性材料により構成され、その外周に上記低磁性部分31cを含む。すなわち、ロータコア36は低磁性パイプ33の外周に固定される。
The
(プレート)
プレート38は、中心軸線Ax1に沿ってロータコア36に重なるように配置されている。図2、図8及び図10に示されるように、プレート38は、永久磁石35の外周(ステータ20側の側面35a)に掛かるように構成されている。この構成により、プレート38は、永久磁石35の中心軸線Ax1まわりの径方向への移動を規制し、永久磁石35を固定する。プレート38は、永久磁石35の内周(中心軸線Ax1側の側面35b)にも掛かるように構成されていてもよい。
(plate)
The
例えば、プレート38は、シャフト31と同心の円形の外形を有する。プレート38は、その中心部に孔38aを有する。プレート38は、孔38aを取り囲む複数の孔38bを更に有する。孔38aにはシャフト31が通され、複数の孔38bには複数の永久磁石35がそれぞれ通される。この構成により、孔38bに対してステータ20側に隣接する部分が永久磁石35の外周に掛かり、孔38bに対して中心軸線Ax1側に隣接する部分が永久磁石35の内周に掛かる。
For example, the
プレート38の外径は、ロータコア36の外径と同等であってもよい。これに応じ、永久磁石35の外周は、ロータコア36の外周に比べ中心軸線Ax1側に位置していてもよい。プレート38の内径は、ロータコア36の内径と同等であってもよい。これに応じ、永久磁石35の内周は、ロータコア36の外周に比べステータ20側に位置していてもよい。すなわち、永久磁石35の内周は、シャフト31の外周面から離れていてもよい。
The outer diameter of the
ロータ30は、複数のプレート38を有していてもよい。この場合、複数のプレート38は、中心軸線Ax1の延びる方向においてロータコア36を挟むように配置されていてもよい。複数のプレート38は、中心軸線Ax1の延びる方向におけるロータコア36の両端に配置された2枚のプレート38を含んでいてもよい。プレート38は、中心軸線Ax1に沿う方向においてティース24bと重ならない位置に配置されていてもよい(図2参照)。なお、ロータ30は必ずしも複数のプレート38を有していなくてもよい。また、プレート38は、中心軸線Ax1の延びる方向におけるロータコア36の両端に代えて、ロータコア36の両端間のいずれの位置に配置されていてもよい。プレート38の枚数は、1枚であってもよく、複数枚であってもよい。図2に示した例の変形例として、図11に示すように、3枚のプレート38が、中心軸線Ax1に沿う方向においてロータコア36の両端、中央部に設けられていてもよい。
The
プレート38を構成する材料は、ロータコア36を構成する材料よりも低い透磁率を有していてもよい。例えば、プレート38は、上述の低磁性材料により構成されていてもよい。
The material constituting the
図10に示されるように、凸部31dは、ロータコア36に加えてプレート38にも嵌め込まれていてもよい。この場合、プレート38には、凸部31dに対応する形状の凹部38cが設けられ、この凹部38cに凸部31dが嵌合する。
As shown in FIG. 10, the
ロータコア36が複数のコアブロック37に分かれている場合、コアブロック37同士は、プレート38を介して一体化されていてもよい。換言すれば、複数のコアブロック37は、プレート38に取り付けられることにより、ひとまとめとされていてもよい。
When the
プレート38は、例えば上記カシメ部36aに対応するカシメ部38dにおいてカシメ加工を施すことで、ロータコア36に固定されていてもよい。ロータコア36を構成する電磁鋼板同士がピンにより固定されている場合、プレート38は、当該ピンをプレート38にも貫通させることでロータコア36に固定されていてもよい。
For example, the
(ロータコアにより形成される磁路)
このように構成されたロータ30においては、図12に示されるように、永久磁石35からの磁束は、ロータコア36によってステータ20側に向かう磁路R1に導かれ、コイル21に鎖交する。これにより、この磁束と、コイル21により発生する回転磁界とが相互作用し、中心軸線Ax1まわりの回転トルクが発生し、ロータ30が回転する。上述したように、ロータコア36が永久磁石35の外周に掛からないように構成されている場合、ステータ20を経ずに永久磁石35の外周側を循環する磁路R2を通る磁束が削減される。また、シャフト31の外周に低磁性部分31cが形成されている場合、ステータ20を経ずに永久磁石35の内周側を循環する磁路R3を通る磁束が削減される。更に、ロータコア36が永久磁石35の内周に掛からないように構成されている場合、磁路R3を通る磁束が更に削減される。これらのことは、ステータ20側に向かう磁路R1への磁束集中に寄与する。磁路R1への磁束集中により、モータ1の出力を更に向上させることが可能となる。
(Magnetic path formed by the rotor core)
In the
〔本実施形態の効果〕
実施形態に係るモータ1が奏する作用及び効果について説明する。モータ1は、回転磁界を発生させるステータ20と、ステータ20の内周側に配置され回転磁界に応じて回転するロータ30と、を備え、ステータ20は、スロット26を含むステータコア24と、スロット26に配置されるコイル21と、を有する。ステータコア24の表面24cは、互いに交わる複数の平滑面24dを有する。コイル21は、ステータコア24のいずれか一つの平滑面24dに倣う成形面である内周面21aを有し、ステータコア24及びコイル21の少なくとも一方は、後退面23を有する。ステータコア24が後退面23を有する場合には、後退面23は、内周面21aが倣うステータコア24のティース24bの側面24jに隣接し、側面24jに倣う内周面21aから側面24jと比べて離れている。コイル21が後退面23を有する場合には、後退面23は、内周面21aに隣接し、内周面21aに比較して、内周面21aが倣うティース24bの側面24jから離れている。このモータ1によれば、成形面である内周面21aを設けることでコイル21をステータコア24に近接させつつ、絶縁性を強化すべき部分においては後退面23を設けることでコイル21とステータコア24とを離すことで、信頼性を保ちながらコイル21の断面積を大きくすることができる。したがって、コイル21に大きな電流を流すことができる。また、コイル21とステータコア24とが近接することで、コイル21の放熱性が向上する。したがって、コイル21の温度上昇を抑制しつつコイル21に大きな電流を流すことができる。これらにより、モータ1の出力を向上させることができる。
[Effect of this embodiment]
The operation and effect of the motor 1 according to the embodiment will be described. The motor 1 includes a
ステータ20は、後退面23に対応する位置において、ステータコア24及びコイル21の間に形成された樹脂部28をさらに有していてもよい。この場合、後退面23に対応する位置においてコイル21とステータコア24との間に樹脂を介在させることで、ステータコア24とコイル21との間の電気絶縁性を高めることができる。
The
コイル21が後退面23を有していてもよい。この場合、プレスにより内周面21aを形成するための成形型50により後退面23を容易に形成できる。
The
ステータ20は、ステータコア24とコイル21との間に介在し電気絶縁性を有するインシュレータ27を更に有し、後退面23は、インシュレータ27の縁部(周縁部27c,27d)に対応する位置に設けられていてもよい。この場合、コイル21とステータコア24とインシュレータ27の周縁部27c,27dに対応する位置においてコイル21とステータコア24との間の距離が広がるため、コイル21とステータコア24との間のインシュレータ27に沿う沿面距離が小さい当該位置においても上記沿面距離を十分に確保でき、コイル21とステータコア24との間の電気絶縁性を高めることができる。
The
後退面23は、ロータ30の中心軸線Ax1に沿って延びていてもよい。この場合、ロータ30の中心軸線Ax1方向に沿って樹脂の流路が形成されるので、後退面23に対応する位置においてコイル21とステータコア24との間に樹脂を充填しやすい。このため、上記樹脂部28を形成しやすい。また、コイル21及びステータコア24をモールディングにより一体化する場合、モールディング用の樹脂により上記樹脂部28を形成することも容易となる。
The receding
以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。 Although the embodiments have been described above, the present disclosure is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the disclosure.
本開示は、回転電機に利用可能である。 The present disclosure is applicable to rotating electrical machines.
1…モータ(回転電機)、20…ステータ、21…コイル、21a…内周面(成形面)、21b…外周面(成形面)、23…後退面、24…ステータコア、24c…表面、24d…平滑面、26…スロット、27…インシュレータ、27c,27d…周縁部(縁部)、28…樹脂部、30…ロータ、Ax1…中心軸線(回転軸)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor (rotary electric machine), 20 ... Stator, 21 ... Coil, 21a ... Inner peripheral surface (molding surface), 21b ... Outer peripheral surface (molded surface), 23 ... Retraction surface, 24 ... Stator core, 24c ... Surface, 24d ... Smooth surface, 26 ... slot, 27 ... insulator, 27c, 27d ... peripheral edge (edge), 28 ... resin part, 30 ... rotor, Ax1 ... central axis (rotation axis).
Claims (3)
前記ステータは、スロットを含むステータコアと、前記スロットに配置されるコイルと、を有し、
前記ステータコアの表面は、互いに交わる第1の面及び第2の面を有し、
前記コイルは、丸線を最密配置した場合よりも占積率の高い成形部分を有し、
前記成形部分の表面は、前記第1の面に対向する第3の面と、前記第2の面に対向する第4の面と、前記第1の面の反対側に面する第5の面と、前記第2の面の反対側に面する第6の面とを含み、前記第3の面と比べて前記第1の面から離れるように前記第3の面及び前記第6の面の間に形成された後退面、及び前記第4の面と比べて前記第2の面から離れるように前記第4の面及び前記第5の面の間に形成された後退面の少なくとも一方を更に含み、
前記ステータは、前記ステータコアと前記コイルとの間に介在し電気絶縁性を有するインシュレータを更に有し、前記後退面は、前記インシュレータの縁部に対応する位置において、前記インシュレータから離れるように設けられる回転電機。 A stator that generates a rotating magnetic field, and a rotor that is arranged on the inner peripheral side of the stator and rotates according to the rotating magnetic field,
The stator has a stator core including a slot, and a coil disposed in the slot,
The surface of the stator core has a first surface and a second surface that intersect each other,
The coil has a molded portion with a higher space factor than when the round wires are arranged in a close-packed manner,
The surface of the molded portion includes a third surface facing the first surface, a fourth surface facing the second surface, and a fifth surface facing the opposite side of the first surface. And a sixth surface facing the opposite side of the second surface, and the third surface and the sixth surface are separated from the first surface as compared to the third surface. And at least one of a receding surface formed between the fourth surface and the fifth surface so as to be separated from the second surface as compared to the fourth surface. Including
The stator further comprises an insulator having an interposed electrically insulating between the stator core and the coil, the retraction plane is Oite a position corresponding to the edge of the insulator, away from the insulator provided that the rotating electrical machine.
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