JP6638202B2 - Axial gap type rotating electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、巻線界磁を利用するアキシャルギャップ型の回転電機に関する。   The present invention relates to an axial gap type rotating electric machine using a winding field.

回転電機は、ギャップを介してロータとステータとを対面させて、例えば、ステータ側に配置する電機子コイルで発生させる磁束をロータ側に鎖交させて磁気回路を形成することにより回転力(リラクタンストルク)を得るようになっており、その回転力を補助することを目的として、永久磁石や界磁巻線(電磁石)を配置してマグネットトルクを利用することも行われている。   The rotating electric machine faces the rotor and the stator via a gap, and, for example, links a magnetic flux generated by an armature coil disposed on the stator side to the rotor side to form a magnetic circuit, thereby forming a rotational force (reluctance). For the purpose of assisting the rotational force, permanent magnets and field windings (electromagnets) are used to utilize the magnet torque.

このような回転電機にあっては、ステータとロータとを軸方向に対面させるアキシャルタイプにすることも提案されており(特許文献1)、また、ステータ側のコア材に帯状の線材を巻線として巻き付けて電機子コイルとすることも提案されている(特許文献2)。   In such a rotating electric machine, it has been proposed to use an axial type in which a stator and a rotor face each other in an axial direction (Patent Document 1). Further, a band-shaped wire is wound around a core material on the stator side. (Patent Document 2).

しかしながら、永久磁石は、空間高調波磁束が鎖交すると、内部で発生する渦電流により発熱して保磁力が低下し、これによって磁力が不可逆に小さくなってしまう。これにより、例えば、特許文献1に記載のように、空間高調波磁束が鎖交するロータ側に永久磁石を埋め込むタイプの回転電機であると、その永久磁石の磁力が低下してしまい良好な駆動を実現できない、という問題がある。   However, when the spatial harmonic magnetic flux links the permanent magnet, the permanent magnet generates heat due to eddy current generated inside, and the coercive force is reduced, whereby the magnetic force is irreversibly reduced. Thereby, for example, as described in Patent Document 1, in the case of a rotating electric machine of a type in which a permanent magnet is embedded on the rotor side where spatial harmonic magnetic fluxes interlink, the magnetic force of the permanent magnet is reduced, resulting in good driving. Cannot be realized.

この問題を解消するためには、保磁力の高いジスプロシウム(Dy)やテルビウム(Tb)などの重希土類を多く添加した高価な磁石を用いることが考えられるが、コスト高になってしまう。   In order to solve this problem, it is conceivable to use an expensive magnet to which a heavy rare earth element such as dysprosium (Dy) or terbium (Tb) having a high coercive force is added, but the cost is increased.

また、特許文献2に記載のように、帯状の線材をコア材に巻き付けるには、巻線の接続用端部を巻線コイルの内側と外側とから引き出す必要があり、引き出すためのスペースを確保するためにコア材を削るなどすると、磁束の通過領域を少なくしてしまい、回転電機の駆動効率の低下を招いてしまう。さらに、コア材の端面側の縁から帯状の線材を引き出すと、コア材の上下に位置する部材との隙間ができてしまい、小型化の妨げにもなる。   Further, as described in Patent Document 2, in order to wind a strip-shaped wire around a core material, it is necessary to draw out connection ends of the winding from inside and outside of a winding coil, and secure a space for drawing out. For example, if the core material is shaved in order to reduce the magnetic flux passage area, the driving efficiency of the rotating electric machine is reduced. Further, when the strip-shaped wire is pulled out from the edge on the end face side of the core material, a gap is formed between members located above and below the core material, which hinders miniaturization.

特開2010−246171号公報JP 2010-246171 A 特開2012− 50312号公報JP 2012-50312 A

そこで、本発明は、永久磁石を用いることなく、電機子コイルで発生する空間高調波磁束を利用してマグネットトルクを得ることのできる、巻線界磁構造のアキシャルギャップ型の回転電機を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention provides an axial gap type rotary electric machine having a winding field structure, which can obtain a magnet torque by using a spatial harmonic magnetic flux generated in an armature coil without using a permanent magnet. It is intended to be.

上記課題を解決する回転電機の発明の一態様は、回転軸を中心にして回転駆動するロータと、前記回転軸の軸方向において前記ロータが対面しているステータと、前記ステータの前記回転軸の軸周りに配置される複数の電機子コイルと、前記ロータの前記回転軸の軸周りに配置される複数の誘導コイルおよび複数の界磁コイルと、前記誘導コイルで発生する誘導電流を整流して前記界磁コイルに供給する整流素子と、を有しており、前記電機子コイル、前記誘導コイルおよび前記界磁コイルのうちの少なくとも1つは、帯状の平角線で形成されており、前記平角線は、前記回転軸の軸方向において前記平角線の幅広面がコア材の径方向外周面に接触するように前記コア材に2段で周回して巻かれており、前記コア材に前記2段で周回して巻かれた前記平角線は、前記コア材に周回される1段目と2段目とが同一のコイルからなる単一のコイルであり、前記単一のコイルそれぞれが有する2つ端部は、前記コア材から径方向側に引き出されているものである。
One embodiment of the invention of a rotating electric machine that solves the above-described problems includes a rotor that is driven to rotate around a rotating shaft, a stator that faces the rotor in an axial direction of the rotating shaft, and a rotating shaft of the stator. A plurality of armature coils arranged around an axis, a plurality of induction coils and a plurality of field coils arranged around the axis of the rotation axis of the rotor, and rectifying an induction current generated in the induction coil. A rectifying element for supplying to the field coil, wherein at least one of the armature coil, the induction coil and the field coil is formed of a strip-shaped rectangular wire, line, said has wide sides of the flat wire in the axial direction of the rotary shaft is wound with laps in two stages in the core material to be in contact with the radially outer peripheral surface of the core material, the said core material 2 Wrap around It said flat wire is a single coil first stage which is circulating in the core material and the second stage consists of the same coil, two ends of each of the single coil has, the core It is drawn radially from the material.

本発明の一態様によれば、永久磁石を用いることなく、電機子コイルで発生する空間高調波磁束を利用してマグネットトルクを得ることのできる、巻線界磁構造のアキシャルギャップ型の回転電機を提供することができる。   According to one embodiment of the present invention, an axial gap type rotating electric machine having a winding field structure capable of obtaining a magnet torque using a spatial harmonic magnetic flux generated in an armature coil without using a permanent magnet. Can be provided.

図1は、本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型の回転電機を示す図であり、その概略全体構成を示す軸心を中心に切断した縦断面斜視図である。FIG. 1 is a view showing an axial gap type rotating electric machine according to an embodiment of the present invention, and is a longitudinal sectional perspective view showing a schematic entire configuration and cut around an axis. 図2は、要部構成のステータとロータとを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a stator and a rotor having a main configuration. 図3は、ステータの構造を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the stator. 図4は、ステータコアと電機子コイルを示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a stator core and an armature coil. 図5は、ステータの構造を示す分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view showing the structure of the stator. 図6は、ステータコアの電機子コイルの結線接続を説明する分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating the connection of the armature coils of the stator core. 図7は、ステータコアの電機子コイルの結線接続状態を説明する一部拡大分解斜視図である。FIG. 7 is a partially enlarged exploded perspective view for explaining the connection and connection state of the armature coils of the stator core. 図8は、ステータの組み立て状態を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing an assembled state of the stator. 図9は、ステータ内の樹脂モールドを示す分解斜視図である。FIG. 9 is an exploded perspective view showing the resin mold in the stator. 図10は、ロータコアと誘導コイルおよび界磁コイルを示す一部分解斜視図である。FIG. 10 is a partially exploded perspective view showing a rotor core, an induction coil, and a field coil. 図11は、誘導コイルと界磁コイルとをダイオードを介して接続する閉回路の回路構成図である。FIG. 11 is a circuit configuration diagram of a closed circuit that connects an induction coil and a field coil via a diode. 図12は、図11に示す閉回路の実機での搭載形態を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a mounting form of the closed circuit shown in FIG. 11 in an actual machine. 図13は、誘導コイルと界磁コイルとをダイオードに接続する結線用基盤の構造を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a structure of a connection base for connecting an induction coil and a field coil to a diode. 図14は、ロータの構造を示す分解斜視図である。FIG. 14 is an exploded perspective view showing the structure of the rotor. 図15は、ロータ内の樹脂モールドを示す分解斜視図である。FIG. 15 is an exploded perspective view showing a resin mold in the rotor. 図17は、シャフトの構造を示す正面図である。FIG. 17 is a front view showing the structure of the shaft. 図17は、シャフトへのロータコアとヨークの取り付けを説明する斜視図である。FIG. 17 is a perspective view illustrating attachment of the rotor core and the yoke to the shaft. 図18は、シャフトにステータとロータとを取り付けた状態を説明する一部拡大切断斜視図である。FIG. 18 is a partially enlarged perspective view illustrating a state where a stator and a rotor are attached to a shaft. 図19は、電機子コイル、誘導コイルおよび界磁コイルのコア材への巻き付けを説明するモデル図である。FIG. 19 is a model diagram illustrating winding of an armature coil, an induction coil, and a field coil around a core material. 図20は、電機子コイル、誘導コイルおよび界磁コイルで発生して鎖交する磁束を説明する磁力線図である。FIG. 20 is a magnetic field diagram illustrating magnetic fluxes generated and linked in the armature coil, the induction coil, and the field coil. 図21は、回転座標系における3次の空間高調波磁束の磁束密度および磁束ベクトルを示す磁束特性図である。FIG. 21 is a magnetic flux characteristic diagram showing a magnetic flux density and a magnetic flux vector of a third spatial harmonic magnetic flux in the rotating coordinate system. 図22は、補極のないラジアルギャップ型の場合における電機子コイル、誘導コイルおよび界磁コイルで発生して鎖交する磁束を説明する磁力線図である。FIG. 22 is a magnetic field diagram illustrating magnetic fluxes generated and interlinked in the armature coil, the induction coil, and the field coil in the case of the radial gap type having no auxiliary pole. 図23は、補極のあるラジアルギャップ型の場合における電機子コイル、誘導コイルおよび界磁コイルで発生して鎖交する磁束を説明する磁力線図である。FIG. 23 is a magnetic field diagram illustrating magnetic fluxes generated and interlinked in the armature coil, the induction coil, and the field coil in the case of the radial gap type having the auxiliary pole. 図24は、電機子コイルを集中巻きまたは分布巻きとして、ギャップを介して鎖交させた場合に回転角に応じて変化する磁束密度を示すグラフである。FIG. 24 is a graph showing the magnetic flux density that changes in accordance with the rotation angle when the armature coils are concentratedly wound or distributedly wound and linked via a gap. 図25は、図24に示す磁束に重畳されている空間高調波磁束の次数毎の磁束密度を示すグラフである。FIG. 25 is a graph showing the magnetic flux density for each order of the spatial harmonic magnetic flux superimposed on the magnetic flux shown in FIG. 図26は、IPMSMと、補極なしのラジアルギャップ型と、補極ありのラジアルギャップ型と、比較するために、それぞれで得られるトルク波形を示すグラフである。FIG. 26 is a graph showing torque waveforms obtained respectively for comparison between the IPMSM, the radial gap type without auxiliary poles, and the radial gap type with auxiliary poles. 図27は、ステータに回転自在に支持される回転体のシャフトとロータの外観を示す斜視図である。FIG. 27 is a perspective view showing the appearance of a rotor and a shaft of a rotating body rotatably supported by a stator.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1〜図27は本発明の一実施形態に係るアキシャルギャップ型の回転電機を説明する図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 27 are diagrams illustrating an axial gap type rotating electric machine according to an embodiment of the present invention.

図1および図2において、回転電機100は、外形が概略円盤形状になるように形成されているステータ110と2つのロータ120、130とを備えており、後述するように、外部からロータ120、130に、スリップリングなどを用いた接触式でエネルギー入力する必要のない構造を有して、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載するのに好適な性能を有している。   1 and 2, the rotating electric machine 100 includes a stator 110 and two rotors 120 and 130, each of which is formed to have a substantially disk-shaped outer shape. 130 has a structure that does not require a contact-type energy input using a slip ring or the like, and has performance suitable for mounting on a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example.

この回転電機100は、ステータ110の両面にギャップGを介して対面して挟み込む形態になるように、軸心を貫通するシャフト(回転軸)101に2つのロータ120、130がそれぞれ取り付けられており、ステータ110がシャフト101を回転自在に支持して、ロータ120、130がそのシャフト101に固定されている。すなわち、回転電機100は、シャフト101の軸方向にステータ110を2つのロータ120、130で挟み込んで対面するアキシャルギャップのダブルロータ型モータに構築されている。   In the rotating electric machine 100, two rotors 120 and 130 are respectively attached to a shaft (rotating shaft) 101 that penetrates an axis so that the rotating electric machine 100 is sandwiched between both surfaces of a stator 110 with a gap G therebetween. , The stator 110 rotatably supports the shaft 101, and the rotors 120 and 130 are fixed to the shaft 101. That is, the rotating electric machine 100 is constructed as an axial gap double rotor type motor that faces the stator 110 sandwiched between the two rotors 120 and 130 in the axial direction of the shaft 101.

ステータ110は、図3に示すように、短尺な棒状で断面が概略台形となる複数のステータコア15(コア材)を備えており、そのステータコア15に3相の交流電源(例えば、不図示の車載バッテリなどの外部電源)が接続される電機子コイル11が、それぞれ巻き付けられてシャフト101の軸周りに位置するように配置されている。   As shown in FIG. 3, the stator 110 includes a plurality of stator cores 15 (core materials) each having a short rod shape and a substantially trapezoidal cross section, and the stator core 15 has a three-phase AC power supply (for example, an unillustrated vehicle-mounted vehicle). An armature coil 11 to which an external power supply such as a battery is connected is wound around the armature coil 11 and disposed so as to be positioned around the axis of the shaft 101.

ステータコア15は、高透磁率の磁性材料で作製されており、シャフト101と平行方向に延伸されて3相各相の電機子コイル11(11u、11v、11w)がそれぞれ6極ずつ隙間なく並列状態になるように集中巻きされている。   The stator core 15 is made of a magnetic material having a high magnetic permeability, and is extended in a direction parallel to the shaft 101 so that the armature coils 11 (11u, 11v, 11w) of each of the three phases are arranged in a parallel state without gaps by six poles each. It is concentrated winding so that it becomes.

すなわち、電機子コイル11は、ステータコア15間の18箇所のステータスロット17を利用してシャフト101の延伸方向と平行な中心線を有する巻線コイルとして形成することにより、シャフト101周りに18極(磁極数18)が均等配置されている。要するに、電機子コイル11は、回転軸の軸方向と平行な方向を中心として巻線が巻かれており、その回転軸の周りにそれぞれ均等配置されている。   That is, the armature coil 11 is formed as a winding coil having a center line parallel to the extending direction of the shaft 101 using the 18 status slots 17 between the stator cores 15, so that 18 poles ( The number of magnetic poles 18) is evenly arranged. In short, the armature coils 11 have windings wound around a direction parallel to the axial direction of the rotation axis, and are equally arranged around the rotation axis.

このステータコア15は、図2に示すように、ロータ120、130との間に介在するように挟み込まれている2枚の円盤形状の保持枠(保持板、枠部材)16に両端側が保持されており、保持枠16は、開口する保持穴16a内にステータコア15の端部15a(図3、図4を参照)を差し込んで端面15bを露出させる状態(所謂、オフセット状態)で保持するようになっている。なお、保持枠16は、磁気回路の形成を妨げないように非磁性体材料、例えば、後述のPPS樹脂で作製されており、中心部に取り付けられているベアリング108により、貫通するシャフト101を回転自在に支持している。   As shown in FIG. 2, both ends of the stator core 15 are held by two disk-shaped holding frames (holding plates, frame members) 16 sandwiched between the rotors 120 and 130. The holding frame 16 holds the end 15a of the stator core 15 (see FIGS. 3 and 4) in a holding hole 16a that is opened to expose the end face 15b (so-called offset state). ing. The holding frame 16 is made of a non-magnetic material, for example, a PPS resin described later so as not to hinder the formation of the magnetic circuit, and rotates the shaft 101 passing therethrough by a bearing 108 attached to the center. It is freely supported.

具体的に、ステータコア15は、図4に示すように、帯状の平角線11Lを、所謂、α巻きに巻き付けることにより電機子コイル11が形成されている。
ここで、平角線11Lのα巻きは、例えば、ステータコア15の断面台形における幅の狭い先端部(軸心側に近傍の箇所)15cに、平角線11Lの長さ方向における中心付近を密接させる状態にしつつ襷掛けにして巻き始める巻き方であり、平角線11Lの長さ方向の中心付近に対する一方側を、ステータコア15の一方の端部15a側の端面15b(例えば、図4の上面側)の平面方向に沿うように同一箇所を周回させて巻き付けるとともに、平角線11Lの長さ方向の中心付近に対する他方側を、ステータコア15の他方の端部15a側の端面15b(例えば、図4の下面側)の平面方向に沿うように同一箇所を周回させて巻き付ける巻き方である。すなわち、電機子コイル11は、回転軸の軸方向において2段となるように平角線11Lが巻き付けられており、平角線11Lの2段の端部は同じ側(ステータ110の外周側)に引き出されている。
Specifically, in the stator core 15, as shown in FIG. 4, the armature coil 11 is formed by winding a strip-shaped rectangular wire 11L into a so-called α winding.
Here, the α-winding of the flat wire 11L is, for example, in a state in which the vicinity of the center in the length direction of the flat wire 11L is brought into close contact with the narrow end portion (location near the axis side) 15c in the trapezoidal cross section of the stator core 15. In this manner, one side of the rectangular wire 11L near the center in the longitudinal direction is connected to an end surface 15b (for example, the upper surface in FIG. 4) of the stator core 15 at one end 15a. 4 is wound around the same location along the plane direction, and the other side of the flat wire 11L with respect to the vicinity of the center in the length direction is connected to the end face 15b of the other end 15a of the stator core 15 (for example, the lower face side in FIG. 4). ) Is a winding method in which the same portion is wound around and wound along the plane direction of (2). That is, the armature coil 11 is wound with the flat wire 11L wound in two stages in the axial direction of the rotating shaft, and the two-stage end of the flat wire 11L is drawn out to the same side (outer peripheral side of the stator 110). Have been.

これにより、ステータ110は、平角線11Lを巻線としてステータコア15にα巻きして電機子コイル11が形成されることによって、後述するロータコア25に鎖交させる磁束に直交する巻線の断面積を小さくすることができ、その巻線内で発生する渦電流損を低減することができる。   As a result, the stator 110 forms the armature coil 11 by winding the flat wire 11L as a winding around the stator core 15 to form the armature coil 11, thereby reducing the cross-sectional area of the winding orthogonal to the magnetic flux linked to the rotor core 25 described later. The eddy current loss generated in the winding can be reduced.

また、ステータ110は、ステータコア15の端面15bと電機子コイル11の周回端面(軸方向における端面)とはオフセット状態にあることから、ステータコア15の端面15b付近から直接電機子コイル11に鎖交する高調波磁束を低減することができる。このため、巻線コイルに発生する渦電流損(高調波銅損)を軽減して発熱分布の発生を制限することができ、巻線における温度分布の発生に起因する抵抗値の均一性低下により銅損が発生するなどの悪循環を抑制することができる。   Further, since the end face 15b of the stator core 15 and the orbiting end face (the end face in the axial direction) of the armature coil 11 are in an offset state, the stator 110 is linked directly to the armature coil 11 from near the end face 15b of the stator core 15. Higher harmonic flux can be reduced. For this reason, eddy current loss (harmonic copper loss) generated in the winding coil can be reduced to limit the generation of heat distribution, and the uniformity of the resistance value due to the occurrence of the temperature distribution in the winding decreases. A vicious cycle such as occurrence of copper loss can be suppressed.

さらに、ステータ110では、ステータコア15にα巻きする平角線11Lの長さ方向の中心付近に対する一方側の端部11Laと他方側の端部11Lbを周回面内で引き出すことができる。このため、電機子コイル11の平角線11Lの巻き付け量をできるだけ大きくすることができる。また、平角線11Lの端部11La、11Lbをステータコア15の端面15b側から引き出して保持枠16を設置する場合と比較して、本実施形態の回転電機100では、保持枠16の設置の邪魔になってしまうことを回避することができ、さらに、その保持枠16が振動などした場合でも保持枠16と平角線11Lやステータコア15などの部材とが互いに接触して損傷してしまうことを抑制することができる。なお、本実施形態では、平角線11Lの端部11La、11Lbを先端部15cの反対側、すなわちステータ110の外周側から引き出しているが、その先端部15c側から引き出しても良い。   Further, in the stator 110, the one end 11La and the other end 11Lb with respect to the vicinity of the center in the length direction of the rectangular wire 11L wound around the stator core 15 by α can be drawn out in the circumferential plane. Therefore, the winding amount of the flat wire 11L of the armature coil 11 can be increased as much as possible. Also, in the rotating electric machine 100 according to the present embodiment, the ends 11La and 11Lb of the flat wire 11L are pulled out from the end face 15b side of the stator core 15 and the holding frame 16 is installed. Can be avoided, and furthermore, even when the holding frame 16 is vibrated or the like, the holding frame 16 and members such as the flat wire 11L and the stator core 15 are prevented from contacting each other and being damaged. be able to. In the present embodiment, the ends 11La and 11Lb of the rectangular wire 11L are drawn from the opposite side of the tip 15c, that is, from the outer periphery of the stator 110, but may be drawn from the tip 15c.

また、ステータコア15は、両端部15aの台形の幅広となる外周側に切欠15k(凹部)が形成されており、この切欠15kに対応するよう保持枠16の保持穴16aの幅広側の外周縁には、突起16t(凸部、図5を参照)が形成されている。そして、保持穴16aの突起16tをステータコア15の切欠15kに嵌め込んで軸方向に位置決め保持するようになっている。ここで、保持枠16は、保持穴16a内にステータコア15の両端部15aを嵌め込む状態で内部に収容する空間を形成する短尺な有底の円筒形状に作製されており、外周側の肉厚部16dを突き合わせてネジ穴16hを利用してネジ止めすることにより、ステータコア15を位置決め保持するようになっている。   Further, the stator core 15 has a notch 15k (recess) formed at the trapezoidal wide end of both end portions 15a, and is formed on the wide outer peripheral edge of the holding hole 16a of the holding frame 16 so as to correspond to the notch 15k. Is formed with a protrusion 16t (convex portion, see FIG. 5). Then, the projection 16t of the holding hole 16a is fitted into the notch 15k of the stator core 15, and is positioned and held in the axial direction. Here, the holding frame 16 is formed in a short, bottomed cylindrical shape that forms a space for accommodating therein both ends 15a of the stator core 15 in a state of being fitted into the holding holes 16a. The stator core 15 is positioned and held by abutting the portions 16d and screwing them using the screw holes 16h.

これによっても、ステータ110は、保持枠16が振動などにより平角線11Lに強く当たってしまうことを未然に防止することができ、損傷してしまうことを抑制することができる。   Thus, the stator 110 can prevent the holding frame 16 from strongly hitting the flat wire 11L due to vibration or the like, and can prevent the holding frame 16 from being damaged.

また、ステータ110は、図5に示すように、ステータコア15の電機子コイル11が3相のU相、V相、W相毎に並列接続されており、車載バッテリの直流電流をインバータにより変換した3相の交流電流が相毎の入力線19から通電されるようになっている。例えば、図6に示すように、その3相の電機子コイル11u、11v、11w毎の一方側の平角線11Lの端部11Laは、3相のU相、V相、W相毎に準備されている全体でリング形状となる円弧形状のバスバー12u、12v、12wがカシメクリップ13により作業性良く容易に締結されて並列に導通接続されている。また、その他方側の平角線11Lの端部の11Lbは、同様に、3相の中性点とするバスバー12aがカシメクリップ13により締結されて並列に導通接続されている。なお、本実施形態では、バスバー12u、12v、12w、12aをステータ110の外周側に配置するが、これに限らず、内周側に設置しても良い。   Further, as shown in FIG. 5, the stator 110 has the armature coils 11 of the stator core 15 connected in parallel for each of the three phases U, V, and W, and the DC current of the vehicle-mounted battery is converted by the inverter. Three-phase alternating current is supplied from the input line 19 for each phase. For example, as shown in FIG. 6, the end 11La of the rectangular wire 11L on one side for each of the three-phase armature coils 11u, 11v, and 11w is prepared for each of the three-phase U, V, and W phases. The bus bars 12u, 12v, and 12w in the shape of a ring that are formed into a ring shape as a whole are easily fastened by the caulking clip 13 with good workability and are electrically connected in parallel. Similarly, a bus bar 12a, which is a neutral point of three phases, is fastened to the end portion 11Lb of the rectangular wire 11L on the other side by a caulking clip 13 and electrically connected in parallel. In the present embodiment, the bus bars 12u, 12v, 12w, and 12a are arranged on the outer peripheral side of the stator 110. However, the present invention is not limited to this.

ここで、電機子コイル11の接続端部11La、11Lbは、図6および図7に示すように、ステータコア15に巻き付ける平角線11Lの周回面の外側に引き出されて、ステータ110の外周側に位置されるようにしている。このことから、板状のバスバー12(12u、12v、12w、12a)は、板状における平面が軸心と交差する方向と平行になるように設置しつつ外周側で上下2段になるようにして個々に接続するようになっており、軸方向および平面方向に厚くなることなくステータ110を構築することができる。   Here, the connection end portions 11La and 11Lb of the armature coil 11 are drawn out of the encircling surface of the rectangular wire 11L wound around the stator core 15 and located on the outer peripheral side of the stator 110 as shown in FIGS. I am trying to be. For this reason, the plate-shaped busbars 12 (12u, 12v, 12w, 12a) are arranged so that the plane in the plate shape is parallel to the direction intersecting the axis, and the upper and lower levels are arranged on the outer peripheral side. Thus, the stator 110 can be constructed without being thickened in the axial direction and the planar direction.

そして、ステータ110は、電機子コイル11(平角線11L)が巻き付けられてバスバー12u、12v、12w、12aにより導通接続されているステータコア15を保持枠16内に収容した状態とした後に、その保持枠16内に、例えば、放熱特性に優れるPPS(Polyphenylenesulfide)樹脂を射出充填(注入)して固定するようになっている。具体的には、図8に示すように、ステータ110は、ステータコア15などを保持枠16の内部に収容して肉厚部16dをネジ止めした後に、その肉厚部16dに開口して電機子コイル11の3相分の入力線19を引き出す引出口16eから内部にPPS樹脂(樹脂材料)を射出充填して固化させるようになっている。   The stator 110 holds the stator core 15 in which the armature coil 11 (rectangular wire 11L) is wound and is electrically connected to the stator core 15 by the bus bars 12u, 12v, 12w, and 12a in the holding frame 16, and then the holding is performed. In the frame 16, for example, PPS (Polyphenylenesulfide) resin having excellent heat radiation characteristics is injected and filled (injected) and fixed. Specifically, as shown in FIG. 8, the stator 110 accommodates the stator core 15 and the like inside the holding frame 16 and screws the thick portion 16d, and then opens the thick portion 16d to open the armature. A PPS resin (resin material) is injected and solidified from an outlet 16 e from which the input wires 19 for the three phases of the coil 11 are drawn out.

これにより、ステータ110は、図9に示すように、保持枠16内の収容空間におけるステータスロット17などの部材間の隙間にPPS樹脂を注入することができ、射出充填用金型を準備することなく、そのステータコア15や電機子コイル11やバスバー12やカシメクリップ13の間の隙間にPPS樹脂を侵入させて固定した樹脂モールドMoSにすることができる。このため、各部材が樹脂モールドMoSに保持されることにより、遠心力や振動により移動することが制限されて、特性を安定化させることにより電磁振動等を抑制することができる。また、遠心力や振動、衝撃に対する堅牢性を確保することができる。また、樹脂モールドMoSとすることにより水分等の浸入を制限して耐久性も向上させることができる。   Thus, the stator 110 can inject the PPS resin into the gap between members such as the status lot 17 in the storage space in the holding frame 16 as shown in FIG. 9, and prepare the injection filling mold. Instead, a resin mold MoS in which the PPS resin is penetrated into the gap between the stator core 15, the armature coil 11, the bus bar 12, and the caulking clip 13 and fixed can be obtained. For this reason, since each member is held by the resin mold MoS, movement due to centrifugal force or vibration is restricted, and electromagnetic vibration or the like can be suppressed by stabilizing characteristics. Further, robustness against centrifugal force, vibration and impact can be ensured. In addition, by using the resin mold MoS, it is possible to limit the intrusion of moisture and the like and to improve the durability.

これにより、ステータコア15は、その端部15aの端面15bが、ロータ120、130の後述するロータコア(コア材)25の端部25aの端面25bにギャップGを介して対面するようにステータ110に配置されている。ステータ110は、電機子コイル11に交流電力を通電されることにより磁束を発生させ、その磁束をステータコア15の端面15bからロータ120、130のロータコア25の端面25bに鎖交させることができる。   Thereby, stator core 15 is arranged on stator 110 such that end surface 15b of end portion 15a thereof faces end surface 25b of end portion 25a of rotor core (core material) 25 of rotors 120 and 130 described later via gap G. Have been. The stator 110 generates a magnetic flux by supplying AC power to the armature coil 11, and the magnetic flux can be linked from the end face 15 b of the stator core 15 to the end face 25 b of the rotor core 25 of the rotors 120 and 130.

このため、回転電機100では、ステータコア15の両側に位置するロータコア25に鎖交させる磁束を後述のヨーク26で迂回させることにより閉じた磁気回路を形成することができ、その磁気回路を形成する磁束の磁路を最短にしようとするリラクタンストルク(主回転力)により、ステータ110を挟み込む2つのロータ120、130をそれぞれ回転駆動させることができる。   For this reason, in the rotating electric machine 100, a magnetic flux linked to the rotor core 25 located on both sides of the stator core 15 can be diverted by the yoke 26 described later to form a closed magnetic circuit, and the magnetic flux forming the magnetic circuit can be formed. The two rotors 120 and 130 sandwiching the stator 110 can be driven to rotate by the reluctance torque (main rotational force) for minimizing the magnetic path.

このことから、回転電機100は、共通のシャフト101に固定されているロータ120、130を同等の回転力で一体回転させる必要があり、そのロータ120、130はステータ110の両面側で対称となる構造に構築されている。   For this reason, it is necessary for the rotating electric machine 100 to integrally rotate the rotors 120 and 130 fixed to the common shaft 101 with the same rotational force, and the rotors 120 and 130 are symmetric on both sides of the stator 110. Built in structure.

この結果、回転電機100は、通電入力する電気的エネルギーを、ステータ110の両面側で回転駆動するロータ120、130と軸心を一致させつつ一体回転するシャフト101から機械的エネルギーとして出力することができる。   As a result, the rotating electric machine 100 can output electric energy to be energized and input as mechanical energy from the shaft 101 that rotates integrally with the rotors 120 and 130 that are driven to rotate on both sides of the stator 110 while having the same axis. it can.

このとき、回転電機100では、ステータコア15からロータコア25に鎖交させる磁束に空間高調波成分が重畳している。このため、ロータ120、130側でも、ステータ110側から鎖交される磁束の空間高調波成分の磁束密度の変化を利用して、内蔵するコイルに誘導電流を発生させ電磁力を得ることができる。   At this time, in the rotary electric machine 100, the spatial harmonic component is superimposed on the magnetic flux linked from the stator core 15 to the rotor core 25. For this reason, the rotors 120 and 130 can also generate an induced current in the built-in coil using the change in the magnetic flux density of the spatial harmonic component of the magnetic flux interlinked from the stator 110 to obtain an electromagnetic force. .

詳細には、ステータ110の電機子コイル11が生成する磁束は、通電する交流電力の基本周波数で変動する主磁束に空間高調波成分が重畳して、ロータ120、130(ロータコア25)に鎖交するようになっている。   More specifically, the magnetic flux generated by the armature coil 11 of the stator 110 has a spatial harmonic component superimposed on a main magnetic flux that fluctuates at the fundamental frequency of the supplied AC power, and is linked to the rotors 120 and 130 (rotor core 25). It is supposed to.

このため、ロータ120、130は、主磁束の基本周波数と異なる周期で時間的に変化する空間高調波磁束がロータコア25に鎖交することになり、ロータコア25にコイルを設置することにより、別途、車載バッテリなどの外部電源等に接続して電力を入力することなく、効率よく誘導電流を発生させることができる。この結果、鉄損の原因となる空間高調波磁束を自己励磁するためのエネルギーとして回収することができる。   For this reason, the rotors 120 and 130 are linked to the rotor core 25 by the spatial harmonic magnetic flux that changes with time at a cycle different from the fundamental frequency of the main magnetic flux. Induction current can be efficiently generated without connecting to an external power supply or the like such as a vehicle-mounted battery and inputting power. As a result, the spatial harmonic magnetic flux that causes iron loss can be recovered as energy for self-excitation.

回転電機100は、図10に示すように、シャフト101に固定するための円筒部23の周囲にロータコア25が均等配置されており、このロータコア25の隣接する側面間に形成される空間をロータスロット27として利用して、誘導コイル21と界磁コイル22とを配置している。この誘導コイル21と界磁コイル22は、ロータコア25の長さ方向(軸方向)に2段の巻線として、電機子コイル11の平角線11Lよりも幅の狭い平角線21L、22Lをそれぞれα巻きにして巻き付けられている。すなわち、誘導コイル21と界磁コイル22は、回転軸の軸方向において2段となるように平角線21L、22Lがそれぞれ巻き付けられており、平角線21L、22Lそれぞれの2段の端部は同じ側(ロータ120、130の外周側)に引き出されている。   As shown in FIG. 10, rotating electric machine 100 has rotor cores 25 uniformly arranged around cylindrical portion 23 for fixing to shaft 101, and a space formed between adjacent side surfaces of rotor core 25 is a rotor slot. The induction coil 21 and the field coil 22 are disposed as a coil 27. The induction coil 21 and the field coil 22 are formed as two-stage windings in the length direction (axial direction) of the rotor core 25, and each of the flat wires 21L and 22L having a width smaller than the flat wire 11L of the armature coil 11 is α. It is wound up and wound. In other words, the flat coils 21L and 22L are wound around the induction coil 21 and the field coil 22 in two steps in the axial direction of the rotation axis, and the ends of the two steps of the flat wires 21L and 22L are the same. Side (outer peripheral side of the rotors 120 and 130).

これにより、ロータ120、130において、ステータコア15から鎖交する磁束に対して直交する巻線の断面積を小さくすることができ、その巻線内で発生する渦電流損を低減することができる。また、α巻きする平角線21L、22Lは、ロータコア25に幅広面を接触させているので、通電による発熱を効率よく伝熱して連続稼動させることができる。また、ロータコア25の端面25bと誘導コイル21の周回端面とがオフセット状態にあることから、誘導コイル21で発生する誘導電流が不安定になって界磁電流の脈動が大きくなることによるトルクリプルなどの特性劣化の発生を抑制することができる。   Thereby, in the rotors 120 and 130, the cross-sectional area of the winding orthogonal to the magnetic flux linked from the stator core 15 can be reduced, and the eddy current loss generated in the winding can be reduced. In addition, since the wide surfaces of the rectangular wires 21L and 22L wound by α are in contact with the rotor core 25, heat generated by energization can be efficiently transferred to allow continuous operation. Further, since the end face 25b of the rotor core 25 and the orbiting end face of the induction coil 21 are in an offset state, the induced current generated in the induction coil 21 becomes unstable and the pulsation of the field current becomes large, thereby causing torque ripple or the like. The occurrence of characteristic deterioration can be suppressed.

さらに、ロータ120、130において、平角線21L、22Lをα巻きすることにより誘導コイル21や界磁コイル22の巻き付け量を大きくすることができる。また、誘導コイル21や界磁コイル22から後述の第1、第2接続端部21p、21q、22p、22qを巻線から引き出す際に、ロータコア25周りでの部材の積み重ねや後述の保持盤41の取り付けに邪魔になってしまうことを回避することができる。これにより、保持盤41と平角線21L、22Lやロータコア25などの部材とが互いに接触して負荷を受けることにより損傷してしまうことを効果的に抑制することができる。   Further, in the rotors 120 and 130, the winding amounts of the induction coil 21 and the field coil 22 can be increased by α-winding the flat wires 21L and 22L. Further, when pulling out first and second connection ends 21p, 21q, 22p, 22q, which will be described later, from the windings from the induction coil 21 and the field coil 22, a stack of members around the rotor core 25 and a holding plate 41 which will be described later. Can be prevented from being obstructed by the attachment. Accordingly, it is possible to effectively prevent the holding plate 41 and members such as the rectangular wires 21L and 22L and the rotor core 25 from being damaged by receiving a load due to contact with each other.

具体的に、ロータ120、130は、短尺な棒状で断面が概略台形となる複数のロータコア25をヨーク26の一面側に備えており、このロータコア25に誘導コイル21と界磁コイル22とが巻き付けられてシャフト101の軸周りに位置するように配置されている。   Specifically, the rotors 120 and 130 include a plurality of rotor cores 25 each having a short rod shape and a substantially trapezoidal cross section on one surface side of the yoke 26, and the induction coil 21 and the field coil 22 are wound around the rotor core 25. And is disposed so as to be located around the axis of the shaft 101.

ロータコア25は、高透磁率の磁性材料で作製されており、シャフト101と平行方向に延伸されて、共通のコア材として上下2段になるように誘導コイル21と界磁コイル22とがそれぞれ隙間なく集中巻きされて並列されている。   The rotor core 25 is made of a magnetic material having a high magnetic permeability, is extended in a direction parallel to the shaft 101, and has a gap between the induction coil 21 and the field coil 22 such that the induction coil 21 and the field coil 22 are formed as a common core material in two stages. Are concentrated and wound in parallel.

すなわち、誘導コイル21と界磁コイル22は、ロータコア25間の12箇所のロータスロット27を利用してシャフト101と平行な中心線となる巻線コイルに形成することによりシャフト101周りに12極(スロット数12)が均等配置されている。要するに、誘導コイル21と界磁コイル22は、回転軸の軸方向と平行な方向を中心として巻線が巻かれており、その回転軸の周りにそれぞれ均等配置されている。   That is, the induction coil 21 and the field coil 22 are formed into a winding coil having a center line parallel to the shaft 101 using the twelve rotor slots 27 between the rotor cores 25, thereby forming 12 poles around the shaft 101. The number of slots 12) is evenly arranged. In short, the winding of the induction coil 21 and the field coil 22 is wound around a direction parallel to the axial direction of the rotation axis, and the windings are equally arranged around the rotation axis.

よって、回転電機100は、ロータ120、130側の誘導コイル21および界磁コイル22のスロット数S(12)とステータ110側の電機子コイル11の磁極数P(18)との構成比S/Pが2/3となるように形成されている。   Therefore, the rotating electric machine 100 has a composition ratio S / 12 between the number of slots S (12) of the induction coil 21 and the field coil 22 on the rotors 120 and 130 and the number of magnetic poles P (18) of the armature coil 11 on the stator 110. It is formed so that P becomes 2/3.

また、ロータコア25は、ステータコア15の端面15bにギャップGを介して端面25bを対面させるように端部25aから離隔する側を円盤形状のヨーク26の一面側に一体形成されている。なお、ヨーク26は、中心部にシャフト101を貫通させて固定する円筒部23が一体になるように取り付けられている。   Further, the rotor core 25 is formed integrally with one surface side of the disk-shaped yoke 26 so that the side separated from the end portion 25a is opposed to the end surface 15b of the stator core 15 via the gap G with the gap G therebetween. The yoke 26 is attached to the center so that the cylindrical portion 23 through which the shaft 101 passes is fixed.

この構造により、ステータコア15の端面15b側からロータコア25の端面25bに鎖交する磁束は、その端面25bの背面側のヨーク26を迂回して別個のロータコア25を磁路とすることができ、そのロータコア25の端面25bに対面するステータコア15の端面15bに再度鎖交することにより閉じた磁気回路を形成することができる。   With this structure, the magnetic flux linked from the end face 15b side of the stator core 15 to the end face 25b of the rotor core 25 can bypass the yoke 26 on the back side of the end face 25b to make the separate rotor core 25 a magnetic path. A closed magnetic circuit can be formed by interlinking the end face 15b of the stator core 15 facing the end face 25b of the rotor core 25 again.

そして、誘導コイル21は、ロータコア25のヨーク26から離隔してステータコア15からの空間高調波磁束を効果的に鎖交させることのできる端部25a側に配置されており、界磁コイル22は、ロータコア25のヨーク26に近接する連接部25c側に配置されている。   The induction coil 21 is arranged on the end 25a side which can be separated from the yoke 26 of the rotor core 25 and can effectively link the spatial harmonic magnetic flux from the stator core 15, and the field coil 22 is The rotor core 25 is arranged on the side of the connecting portion 25c close to the yoke 26.

これにより、回転電機100は、小さなギャップGを介してステータコア15の端面15bからロータコア25の端面25bに磁束を高密度に鎖交させることができ、その鎖交する磁束に含まれる空間高調波成分(基本波に対する磁束密度の変化)により誘導コイル21に誘導電流を発生させて界磁コイル22に供給することができる。   Accordingly, the rotating electric machine 100 can link the magnetic flux from the end face 15b of the stator core 15 to the end face 25b of the rotor core 25 with a high density through the small gap G, and a spatial harmonic component included in the linked magnetic flux. An induced current can be generated in the induction coil 21 by (change in magnetic flux density with respect to the fundamental wave) and supplied to the field coil 22.

この界磁コイル22は、誘導コイル21から受け取った誘導電流を界磁電流として自己励磁することにより、磁束(電磁力)を発生することができ、その磁束をロータコア25の端面25bからステータコア15の端面15bに鎖交させることができる。   The field coil 22 can generate a magnetic flux (electromagnetic force) by self-exciting the induction current received from the induction coil 21 as a field current, and the magnetic flux is transmitted from the end face 25 b of the rotor core 25 to the stator core 15. The end face 15b can be linked.

このため、回転電機100は、主回転力を発生する電機子コイル11の磁束とは別にマグネットトルク(補助回転力)を得ることができ、ロータ120、130の回転駆動を補助することができる。   For this reason, the rotating electric machine 100 can obtain magnet torque (auxiliary rotating force) separately from the magnetic flux of the armature coil 11 that generates the main rotating force, and can assist the rotational driving of the rotors 120 and 130.

このとき、回転電機100は、誘導コイル21で発生させる交流の誘導電流を直流の界磁電流にして界磁コイル22に供給することにより、ロータコア25を電磁石として機能させて電磁力を発生させることから、その交流の誘導電流を有効利用するために、図11に示す閉回路30内に誘導コイル21と界磁コイル22がそれぞれ組み込まれている。   At this time, the rotating electric machine 100 generates the electromagnetic force by making the rotor core 25 function as an electromagnet by supplying the alternating current induced by the induction coil 21 to the field coil 22 as a direct current field current. Therefore, the induction coil 21 and the field coil 22 are respectively incorporated in the closed circuit 30 shown in FIG. 11 in order to effectively use the AC induction current.

これら誘導コイル21と界磁コイル22は、隣接位置のロータコア25とロータスロット27との2組を1セットとして、ダイオード(整流素子)29A、29Bと共に閉回路30を構成している。   The induction coil 21 and the field coil 22 form a closed circuit 30 together with diodes (rectifying elements) 29A and 29B, with two sets of a rotor core 25 and a rotor slot 27 at adjacent positions as one set.

閉回路30は、図11に示すように、直列接続されている2つの界磁コイル22の両端部が、並列接続されている2つの誘導コイル21の両端部にそれぞれダイオード29A、29Bを介して接続されている。   As shown in FIG. 11, the closed circuit 30 has two ends of two field coils 22 connected in series and two ends of two induction coils 21 connected in parallel via diodes 29A and 29B, respectively. It is connected.

具体的に、閉回路30は、逆向きの周回方向に集中巻きされて直列接続されている2つの界磁コイル22の一方側の第1接続端部22pと、同一の周回方向に集中巻きされて並列接続されている2つの誘導コイル21の2つの第1接続端部21pとが1つの接続点で接続されている。また、直列接続されている2つの界磁コイル22の他方側の第2接続端部22qはダイオード29A、29Bの双方のカソード側の接続ピン(接続端子)29cに接続され、また、並列接続されている2つの誘導コイル21の2つの第2接続端部21qはダイオード29A、29Bのそれぞれのアノード側の接続ピン29cに接続されている。すなわち、ダイオード29A、29Bは、それぞれのカソード側同士を接続した接続ピン29cを外部に露出させ、アノード側の接続ピン29cのそれぞれをそのまま外部に露出させるカソードコモン型にパッケージ化されている。   Specifically, the closed circuit 30 is concentratedly wound in the same direction as the first connection end 22p on one side of the two field coils 22 that are concentratedly wound in the opposite direction and connected in series. The two first connection ends 21p of the two induction coils 21 connected in parallel with each other are connected at one connection point. The second connection end 22q on the other side of the two field coils 22 connected in series is connected to the cathode-side connection pins (connection terminals) 29c of both the diodes 29A and 29B, and is also connected in parallel. The two second connection ends 21q of the two induction coils 21 are connected to the respective anode-side connection pins 29c of the diodes 29A and 29B. That is, the diodes 29A and 29B are packaged in a cathode common type in which the connection pins 29c connecting the respective cathode sides are exposed to the outside, and the anode connection pins 29c are exposed to the outside as they are.

このダイオード29A、29Bは、それぞれ180度位相差になるように結線して、一方の誘導電流を反転させて半波整流出力を合算する中性点クランプ型の全波整流回路に形成されている。   The diodes 29A and 29B are connected to each other so as to have a phase difference of 180 degrees, and are formed in a neutral point clamp type full-wave rectifier circuit for inverting one induced current and summing half-wave rectified outputs. .

これにより、回転電機100では、隣接する誘導コイル21と界磁コイル22の2組ずつとダイオード29A、29Bとの1セットで閉回路30を構成するが、閉回路30における誘導コイル21は、同一の周回方向に巻かれる集中巻きにされて並列されているとともに、界磁コイル22は、ロータ120、130の全周方向において、巻かれる周回方向が交互になるように巻き付けられている。   Thus, in the rotating electric machine 100, the closed circuit 30 is configured by two sets of the adjacent induction coil 21 and the field coil 22 and one set of the diodes 29A and 29B, but the induction coils 21 in the closed circuit 30 are the same. The field coil 22 is wound in such a manner that the winding direction is alternately arranged in the entire circumferential direction of the rotors 120 and 130.

このため、回転電機100では、自励により得られた直流電力(界磁電流)の通電によりロータコア25の界磁コイル22で発生する電磁石の磁化方向は、周方向において交互にされており、ステータ110のステータコア15に対してN極とS極とが交互に対面するようになっている。   For this reason, in the rotating electric machine 100, the magnetization directions of the electromagnets generated in the field coil 22 of the rotor core 25 by the application of the DC power (field current) obtained by self-excitation are alternated in the circumferential direction, and the stator The north pole and the south pole alternately face the stator core 15 of 110.

そして、回転電機100は、図11に示す閉回路30の6セットが、ロータ120、130の周方向に並置されている。すなわち、図12に示すように、ダイオード29A、29Bを収納するダイオードケース32が、ヨーク26のロータコア25の背面側でロータ120、130の周方向に並列するように配置されている。   In the rotary electric machine 100, six sets of the closed circuit 30 illustrated in FIG. 11 are juxtaposed in the circumferential direction of the rotors 120 and 130. That is, as shown in FIG. 12, the diode cases 32 accommodating the diodes 29A and 29B are arranged on the back side of the rotor core 25 of the yoke 26 so as to be parallel to the circumferential direction of the rotors 120 and 130.

この回転電機100では、ロータ120、130において誘導コイル21と界磁コイル22を巻き付けるロータコア25の突極数Pと、ステータ110において電機子コイル11を設置するステータスロット17のスロット数Sとの構成比(コンビネーション)がP/S=2/3となる構造を採用することにより、それぞれの閉回路30の誘導コイル21に鎖交する高調波磁束の波形を共通にしている。   In the rotating electric machine 100, the configuration of the salient pole number P of the rotor core 25 around which the induction coil 21 and the field coil 22 are wound in the rotors 120 and 130 and the number of slots S of the status lot 17 in which the armature coil 11 is installed in the stator 110. By adopting a structure in which the ratio (combination) is P / S = 2, the waveform of the harmonic magnetic flux linked to the induction coil 21 of each closed circuit 30 is made common.

このため、位相差なく誘導コイル21で発生させる誘導電流は、ダイオード29A、29Bで整流した同程度の界磁電流として界磁コイル22に供給することができ、発生する電磁力を損失なく有効利用して、ロータ120、130を効率よくかつ高品質に回転駆動させることができる。   For this reason, the induced current generated by the induction coil 21 without a phase difference can be supplied to the field coil 22 as the same field current rectified by the diodes 29A and 29B, and the generated electromagnetic force is effectively used without loss. Thus, the rotors 120 and 130 can be driven to rotate efficiently and with high quality.

このような回路構成により、本実施形態の回転電機100では、閉回路30毎の6セットにセグメント化させているため、ロータ120、130の誘導コイル21および界磁コイル22の全てを2つのダイオード29A、29Bで整流して電磁石として機能させる直列回路とする場合よりも、巻線抵抗が積算されて高抵抗値になってしまうことを回避することができる。   With such a circuit configuration, the rotating electric machine 100 of the present embodiment is segmented into six sets for each closed circuit 30, so that all of the induction coil 21 and the field coil 22 of the rotors 120 and 130 are two diodes. It is possible to avoid that the winding resistance is integrated and becomes a high resistance value, as compared with a case where a series circuit in which the coils are rectified by 29A and 29B and functions as an electromagnet is used.

このことから、例えば、車両を低速走行させるためにロータ120、130を低速回転させるような場合では、誘導コイル21に鎖交する磁束量の変化が小さくなって発生する誘導電流も小さくなる。しかしながら、回転電機100では、その誘導コイル21や界磁コイル22の巻線抵抗での浪費を少なくして(制限抵抗値を小さくして)、界磁コイル22を無駄な電力浪費なく励磁させることができる。これにより、効率よく電磁力を発生させることができ、ステータ110の電機子コイル11により発生される回転力を有効に補助させることができる。   Thus, for example, when the rotors 120 and 130 are rotated at a low speed in order to make the vehicle run at a low speed, the change in the amount of magnetic flux linked to the induction coil 21 is small, and the generated induction current is also small. However, in the rotating electric machine 100, the waste in the winding resistance of the induction coil 21 and the field coil 22 is reduced (the limiting resistance value is reduced), and the field coil 22 is excited without wasteful power consumption. Can be. Thus, the electromagnetic force can be efficiently generated, and the rotational force generated by the armature coil 11 of the stator 110 can be effectively assisted.

このとき、誘導コイル21で発生させる誘導電圧や界磁コイル22で発生する界磁電圧も分散させて低電圧に抑えることができ、巻線に通電することにより発生する銅損も低減することができる。よって、電圧値が高くなり過ぎるために所望のトルクを得ることができなくなってしまうことを回避することができる。   At this time, the induction voltage generated by the induction coil 21 and the field voltage generated by the field coil 22 can also be dispersed and suppressed to a low voltage, and the copper loss generated by energizing the winding can be reduced. it can. Therefore, it is possible to prevent a situation in which a desired torque cannot be obtained due to an excessively high voltage value.

ところで、誘導コイル21や界磁コイル22の低抵抗化や低電圧化は、その誘導コイル21と界磁コイル22の個々をそれぞれ並列接続することでも達成することができる。しかしながら、両端部が並列接続されている誘導コイル21と界磁コイル22のそれぞれでは、磁束の発生(変化)を打ち消す方向の誘起電圧が発生するので、誘導コイル21や界磁コイル22の並列回路内に循環電流が発生してしまい磁束(磁力)の発生を妨げてしまう。このため、回転電機100の整流回路としては、ロータ120、130に閉回路30をそれぞれ6セット配置するのが好適である。   Incidentally, lowering the resistance and lowering the voltage of the induction coil 21 and the field coil 22 can also be achieved by connecting each of the induction coil 21 and the field coil 22 in parallel. However, in each of the induction coil 21 and the field coil 22 having both ends connected in parallel, an induced voltage is generated in a direction to cancel the generation (change) of the magnetic flux, so that the parallel circuit of the induction coil 21 and the field coil 22 is generated. A circulating current is generated in the inside, thereby preventing the generation of magnetic flux (magnetic force). For this reason, as the rectifier circuit of the rotating electric machine 100, it is preferable to arrange six sets of the closed circuits 30 on the rotors 120 and 130, respectively.

具体的に、閉回路30は、ダイオードケース32内のダイオード29A、29Bの接続ピン29cと誘導コイル21および界磁コイル22とが複数の結線材33を介して接続されている。また、ダイオードケース32と結線材33は、図13に示すように、ヨーク26のロータコア25の背面側に設置されている樹脂製(例えば、PPS樹脂)の結線基盤35のホルダ穴36や結線材用溝37を利用して位置決め保持でき、容易に結線作業を行えるようになっている。   Specifically, in the closed circuit 30, the connection pins 29 c of the diodes 29 A and 29 B in the diode case 32 are connected to the induction coil 21 and the field coil 22 via a plurality of connection members 33. As shown in FIG. 13, the diode case 32 and the connection material 33 are formed on a holder hole 36 of a resin-made (for example, PPS resin) connection base 35 installed on the back side of the rotor core 25 of the yoke 26 and the connection material. The positioning and holding can be performed using the groove 37, and the connection work can be easily performed.

ここで、結線基盤35は、軸方向外面35a側で周方向に均等間隔になるように、ダイオードケース32をセットするホルダ穴36が形成されており、そのダイオードケース32は、ホルダ穴36内に締付ボルト39により取り付けるようになっている。この結線基盤35は、ダイオードケース32から外部に突出するダイオード29A、29Bの接続ピン29cが、軸心を中心とする径方向に延伸して外周側に向かうように設置されるようにホルダ穴36が配列されている。このように、結線基盤35は、ダイオード29A、29Bの接続ピン29cを周方向に沿うように配列する場合よりもコンパクトに設置されるように形成されている。   Here, the connection board 35 is formed with a holder hole 36 for setting the diode case 32 so as to be evenly spaced in the circumferential direction on the axial outer surface 35a side, and the diode case 32 is provided in the holder hole 36. It is designed to be attached by a tightening bolt 39. The connection board 35 has a holder hole 36 such that the connection pins 29c of the diodes 29A and 29B protruding from the diode case 32 to the outside extend radially around the axis and are installed toward the outer peripheral side. Are arranged. Thus, the connection board 35 is formed so as to be installed more compactly than when the connection pins 29c of the diodes 29A and 29B are arranged along the circumferential direction.

また、結線基盤35は、誘導コイル21や界磁コイル22のα巻きされている巻線(平角線21L、22L)から第1、第2接続端部21p、21q、22p、22qが引き出されて、それぞれが絶縁される所定の間隔を確保しつつ、結線基盤35の外周面35bに沿うように屈曲する形状に成形されて、外面35a側(背面側)に向かう方向に延長されている。   In the connection board 35, the first and second connection ends 21p, 21q, 22p, 22q are drawn out from the α-wound windings (rectangular wires 21L, 22L) of the induction coil 21 and the field coil 22. The wiring board 35 is formed so as to be bent along the outer peripheral surface 35b of the connection base 35 while maintaining a predetermined interval for insulation, and extends in a direction toward the outer surface 35a (back side).

これに対して、結線基盤35には、結線材用溝37として、径方向溝37aと周方向溝37bとがそれぞれ複数形成されている。結線材用溝37の径方向溝37aは、誘導コイル21および界磁コイル22の第1、第2接続端部21p、21q、22p、22qとダイオードケース32(ダイオード29A、29B)外部の接続ピン29cの双方を収容可能に、幅広の窪み形状のまま外面35a側から外周面35b側まで径方向に向かって連続する形状に形成されている。結線材用溝37の周方向溝37bは、結線材33と同等程度の幅で径方向溝37aとの間を繋げるように、軸心からの離隔間隔の異なる3本が形成されている。   On the other hand, a plurality of radial grooves 37 a and a plurality of circumferential grooves 37 b are formed in the connection base 35 as the connection material grooves 37. The radial groove 37a of the connection material groove 37 is connected to the first and second connection ends 21p, 21q, 22p, 22q of the induction coil 21 and the field coil 22 and the connection pins outside the diode case 32 (diodes 29A, 29B). The outer surface 35a is formed in a shape that is continuous in the radial direction from the outer surface 35a side to the outer peripheral surface 35b side in a wide concave shape so as to be able to accommodate both of them. Three circumferential grooves 37b of the connecting material groove 37 are formed with different widths from the axis so as to connect the circumferential groove 37b to the radial groove 37a with a width approximately equal to that of the connecting material 33.

この結線材33は、図11および図12に示すように、結線材用溝37の径方向溝37a内に設置する複数本の径方向線材(第1の導体)33aと、結線材用溝37の周方向溝37b内に設置する複数本の周方向線材(第2の導体)33bと、が適宜溶接や半田付け等されることにより、誘導コイル21および界磁コイル22をダイオード29A、29Bに接続する結線経路R1〜R5を形成するようになっている。ここで、この結線材33は、結線材用溝37(37a、37b)の形状に合わせて成形しておくことにより容易に接続作業を行うことができ、また、帯状に形成することにより放熱特性も向上させることができる。   As shown in FIGS. 11 and 12, the connection material 33 includes a plurality of radial wires (first conductors) 33 a installed in the radial grooves 37 a of the connection material grooves 37, and a connection material groove 37. The induction coil 21 and the field coil 22 are connected to the diodes 29A and 29B by appropriately welding or soldering a plurality of circumferential wires (second conductors) 33b installed in the circumferential groove 37b. The connection routes R1 to R5 for connection are formed. Here, the connection material 33 can be easily connected by forming it in conformity with the shape of the connection material groove 37 (37a, 37b), and the heat radiation characteristic can be obtained by forming it in a belt shape. Can also be improved.

なお、詳細には、結線経路R1は、2つの界磁コイル22の一方側の第1接続端部22pと、2つの誘導コイル21の2つの第1接続端部21pとの間が導通接続されている。結線経路R2は、直列接続されている2つの界磁コイル22の間の第1、第2接続端部22p、22qの間が導通接続されている。結線経路R3、R4は、並列接続されている2つの誘導コイル21の2つの第2接続端部21qとダイオード29A、29Bのそれぞれのアノード側の接続ピン29cとの間がそれぞれ導通接続されている。結線経路R5は、直列接続されている2つの界磁コイル22の他方側の第2接続端部22qとダイオード29A、29Bの双方のカソード側の接続ピン29cとの間が導通接続されている。   In detail, the connection path R1 is electrically connected between the first connection end 22p on one side of the two field coils 22 and the two first connection ends 21p of the two induction coils 21. ing. In the connection path R2, the first and second connection ends 22p and 22q between the two field coils 22 connected in series are electrically connected. The connection paths R3 and R4 are electrically connected between the two second connection ends 21q of the two induction coils 21 connected in parallel and the respective anode-side connection pins 29c of the diodes 29A and 29B. . In the connection path R5, the second connection end 22q on the other side of the two field coils 22 connected in series and the connection pins 29c on the cathode sides of the diodes 29A and 29B are electrically connected.

そして、ロータ120、130は、図14に示すように、ステータ110との間に介在するように、言い換えると、保持枠16に対面するように結線基盤35の反対側に保持盤41が取り付けられている。保持盤41は、開口する保持穴41a内にロータコア25の端部25a側を嵌め込んで端面25bを露出させる状態で保持するようになっている。   As shown in FIG. 14, the holding plate 41 is attached to the opposite side of the connection base 35 so as to be interposed between the rotors 120 and 130 and the stator 110, in other words, to face the holding frame 16. ing. The holding plate 41 is configured to fit the end portion 25a side of the rotor core 25 into the holding hole 41a that is opened, and hold the rotor core 25 in a state where the end surface 25b is exposed.

保持盤41は、結線基盤35の外周面35bの径方向溝37a内における隙間に入り込ませるフック42が保持穴41a間の外周側の複数個所に一体形成されている。詳細には、フック42は、誘導コイル21の第1接続端部21pに隣接する隙間に入り込ませて、結線基盤35の外面35a側に引っ掛けるようになっている。   In the holding board 41, hooks 42 to be inserted into gaps in the radial groove 37a of the outer peripheral surface 35b of the connection base 35 are integrally formed at a plurality of locations on the outer peripheral side between the holding holes 41a. Specifically, the hook 42 is inserted into a gap adjacent to the first connection end 21p of the induction coil 21 and is hooked on the outer surface 35a of the connection board 35.

この保持盤41は、フック42を結線基盤35の外面35a側に引っ掛けることにより誘導コイル21や界磁コイル22をロータコア25に巻き付けた状態に保持しつつ、保持枠16の保持穴16aから露出するステータコア15の端面15bに、保持穴41aから露出する端面25bが近接対面する状態を維持するようになっている。なお、この保持盤41は、磁気回路の形成を妨げないように非磁性体材料で作製されており、例えば、フック42を容易に変形させて結線基盤35に取り付けることができるように樹脂材料(例えば、PPS樹脂)を成形して作製しても良い。   The holding plate 41 is exposed from the holding hole 16 a of the holding frame 16 while holding the induction coil 21 and the field coil 22 wound around the rotor core 25 by hooking the hook 42 on the outer surface 35 a side of the connection base 35. The end face 25b exposed from the holding hole 41a is kept close to the end face 15b of the stator core 15. The holding plate 41 is made of a non-magnetic material so as not to hinder the formation of the magnetic circuit. For example, the holding plate 41 is made of a resin material ( For example, it may be manufactured by molding PPS resin).

また、ロータ120、130は、結線基盤35の外面35a側から保持盤41までを有底で短尺な円筒形状に形成されているカバー45内に収容して保護するようになっており、カバー45は、非磁性金属板、例えば、真鍮板を成形することにより、稼動時における磁路の形成等に影響しないように作製されている。   In addition, the rotors 120 and 130 are adapted to house and protect a portion from the outer surface 35a side of the connection base 35 to the holding plate 41 in a cover 45 formed in a bottomed and short cylindrical shape. Is manufactured by molding a non-magnetic metal plate, for example, a brass plate so as not to affect the formation of a magnetic path during operation.

このカバー45は、外周壁46の内周面側に、結線基盤35の外周面35bに設けられた径方向溝37aに嵌まり込ませる凸形状部46a(図15を参照)が形成されている。また、軸心の開口45c周りには、結線基盤35のホルダ穴36内にセットしたダイオードケース32を固定する締付ボルト39のネジ部を貫通させる貫通孔45dが形成されている。   The cover 45 has, on the inner peripheral surface side of the outer peripheral wall 46, a convex-shaped portion 46 a (see FIG. 15) fitted into a radial groove 37 a provided on the outer peripheral surface 35 b of the connection base 35. . Further, a through hole 45d is formed around the opening 45c of the axis so that the screw portion of the tightening bolt 39 for fixing the diode case 32 set in the holder hole 36 of the connection base 35 passes therethrough.

これにより、カバー45は、外周壁46の凸形状部46aを結線基盤35の外周面35bの径方向溝37aに嵌まり込ませて周方向に位置決めして被せることができる。また、開口45c周りの貫通孔45dに、締付ボルト39を差し込んで結線基盤35のホルダ穴36内のダイオードケース32の一面側に密接する状態で取り付けることができる。これにより、カバー45は、ダイオード29A、29Bが整流動作する際に発生する熱を熱交換して外部に放出する放熱部材として機能することができる。また、結線基盤35から締付ボルト39を緩めて取り外すだけでダイオードケース32(ダイオード29A、29B)の交換作業を行うことができ、作業性を向上させることができる。   Thereby, the cover 45 can be positioned and covered in the circumferential direction by fitting the convex portion 46a of the outer peripheral wall 46 into the radial groove 37a of the outer peripheral surface 35b of the connection base 35. Further, the fastening bolt 39 can be inserted into the through hole 45d around the opening 45c to be attached in a state of being in close contact with one surface side of the diode case 32 in the holder hole 36 of the connection base 35. Thus, the cover 45 can function as a heat radiating member that exchanges heat generated when the diodes 29A and 29B perform a rectifying operation and discharges the heat to the outside. Further, the diode case 32 (diodes 29A and 29B) can be replaced simply by loosening and removing the fastening bolt 39 from the connection board 35, and the workability can be improved.

さらに、ロータ120、130は、隣接する保持穴41aの間において、複数個所に注入口41bが設けられている。そして、ロータ120、130は、カバー45を結線基盤35に取り付けた状態にして、カバー45の外周壁46および保持盤41の外周縁41cとの間に形成される隙間D1(図15を参照)と、ロータコア25の軸心側の円筒部23と保持盤41の内周縁41dとの間に形成される隙間D2(図15を参照)と、注入口41bとからPPS樹脂を射出(注入)できるようになっている。   Further, the rotors 120 and 130 have injection ports 41b at a plurality of positions between the adjacent holding holes 41a. Then, with the rotors 120 and 130 in a state where the cover 45 is attached to the connection base 35, a gap D1 formed between the outer peripheral wall 46 of the cover 45 and the outer peripheral edge 41c of the holding board 41 (see FIG. 15). In addition, a PPS resin can be injected (injected) from a gap D2 (see FIG. 15) formed between the cylindrical portion 23 on the axial center side of the rotor core 25 and the inner peripheral edge 41d of the holding plate 41 and an inlet 41b. It has become.

このとき、ロータ120、130では、図15に示すように、結線基盤35の外面35a側までが埋まってしまわない程度にPPS樹脂の射出量が調整されており、カバー45と結線基盤35との間のロータスロット27内などにPPS樹脂を充填して固化させるようになっている。   At this time, in the rotors 120 and 130, as shown in FIG. 15, the injection amount of the PPS resin is adjusted so that the outer surface 35a side of the connection board 35 is not buried. The inside of the rotor slot 27 is filled with PPS resin and solidified.

これにより、ロータ120、130でも、ロータスロット27などの部材間の隙間にPPS樹脂を注入することができ、射出充填用金型を準備することなく、ロータコア25や誘導コイル21や界磁コイル22の間の隙間にPPS樹脂を侵入させて固定した樹脂モールドMoRにすることができる。このため、各部材が樹脂モールドMoRにより保持されることにより、遠心力や振動により移動することが制限されて、特性を安定化させることにより電磁振動等を抑制することができる。また、遠心力や振動、衝撃に対する堅牢性を確保することができる。また、樹脂モールドMoRとすることにより水分等の浸入を制限して耐久性も向上させることができる。   As a result, the PPS resin can be injected into the gap between the members such as the rotor slot 27 also in the rotors 120 and 130, and the rotor core 25, the induction coil 21 and the field coil 22 can be prepared without preparing an injection filling mold. A resin mold MoR in which the PPS resin is allowed to penetrate into the gap between them and is fixed. For this reason, since each member is held by the resin mold MoR, movement due to centrifugal force or vibration is restricted, and electromagnetic vibration and the like can be suppressed by stabilizing characteristics. Further, robustness against centrifugal force, vibration and impact can be ensured. In addition, by using the resin mold MoR, penetration of moisture and the like can be restricted, and durability can be improved.

このとき、結線基盤35の外面35a側がPPS樹脂で埋まってしまうことがなく、カバー45を結線基盤35から外してダイオードケース32(ダイオード29A、29B)を交換する作業を不能にしてしまうことがない。   At this time, the outer surface 35a side of the connection board 35 does not become buried with the PPS resin, and the work of exchanging the diode case 32 (the diodes 29A and 29B) by removing the cover 45 from the connection board 35 does not occur. .

そして、回転電機100は、図1に示すように、ステータ110とロータ120、130とがモータケース150内に収容されている。この回転電機100は、モータケース150の軸方向両端側の端板152、153に設置するベアリング159によりシャフト101の両端側が回転自在に支持されている。そして、そのシャフト101をベアリング108により回転自在に支持するステータ110の外周縁側が、モータケース150の側板154に連結されて、その電機子コイル11に電力が供給されるようになっている。   And, as shown in FIG. 1, the rotating electric machine 100 has a stator 110 and rotors 120 and 130 housed in a motor case 150. In the rotary electric machine 100, both ends of the shaft 101 are rotatably supported by bearings 159 provided on end plates 152 and 153 on both ends in the axial direction of the motor case 150. An outer peripheral side of a stator 110 that rotatably supports the shaft 101 by a bearing 108 is connected to a side plate 154 of a motor case 150 so that electric power is supplied to the armature coil 11.

この回転電機100は、ステータ110の電機子コイル11に電力供給してロータ120、130が回転駆動する際の回転トルクを、モータケース150の端板153の外部に露出(突出)するシャフト101の連結端部101a側に連結される負荷側に出力するようになっている。このシャフト101(ロータ120、130)の回転は、モータケース150の端板152から突出する回転端部101bに不図示のレゾルバなどの回転センサを取り付けて回転速度などを検出するようになっており、この回転端部101bは端板152の外部側に損傷防止用のガードケース156が設置されて保護されている。   The rotating electric machine 100 supplies power to the armature coil 11 of the stator 110 to rotate the rotors 120 and 130 so that the rotating torque is exposed (projected) to the outside of the end plate 153 of the motor case 150. The output is output to the load side connected to the connection end 101a. The rotation of the shaft 101 (rotors 120 and 130) is such that a rotation sensor such as a resolver (not shown) is attached to a rotation end portion 101b protruding from an end plate 152 of the motor case 150 to detect a rotation speed and the like. The rotating end 101b is protected by installing a guard case 156 for preventing damage on the outside of the end plate 152.

シャフト101は、図16に示すように、ステータ110やロータ120、130を取り付ける設置箇所に径の異なる段差部102、103を形成してステータ110とロータ120、130を軸方向に位置決めして取り付けるようになっている。ステータ110は、段差部102を軸心側に位置させてシャフト101に取り付ける。ロータ120、130は、その段差部102の軸方向の両側の設置面101rを軸心側に位置させてシャフト101に取り付ける。   As shown in FIG. 16, the shaft 101 forms step portions 102 and 103 having different diameters at installation positions where the stator 110 and the rotors 120 and 130 are to be mounted, and positions and attaches the stator 110 and the rotors 120 and 130 in the axial direction. It has become. The stator 110 is attached to the shaft 101 with the step 102 positioned on the axial center side. The rotors 120 and 130 are attached to the shaft 101 with the installation surfaces 101r on both sides in the axial direction of the stepped portion 102 positioned on the axial center side.

このロータ120、130は、ヨーク26の軸心側の円筒部23の内周面23aを嵌め込むシャフト101の設置面101rよりも大径に形成する段差部102の両端面102a、102b(ロータ位置決め部、第1、第2のロータ段差部)に、その円筒部23を突き当てた状態を基準にして締込リング105、106を両端側の不図示のネジ部に噛み合わせて接近方向に締め込むことにより軸方向に位置決めするようになっている。また、ロータ120、130は、回転方向には、図17に示すように、円筒部23の内周面23a側に形成されているキー溝24と、シャフト101の設置面101rの軸方向に連続するキー溝104と、にキー部材129を嵌め込んで位置決めするようになっている。   The rotors 120 and 130 have both end surfaces 102a and 102b (rotor positioning) of a step portion 102 formed to have a diameter larger than the installation surface 101r of the shaft 101 into which the inner peripheral surface 23a of the cylindrical portion 23 on the axial center side of the yoke 26 is fitted. , The first and second rotor stepped portions), the fastening rings 105 and 106 are engaged with screw portions (not shown) at both ends on the basis of the state where the cylindrical portion 23 is brought into contact with the cylindrical portions 23 and fastened in the approaching direction. In this way, positioning is performed in the axial direction. As shown in FIG. 17, the rotors 120 and 130 are continuous with the key groove 24 formed on the inner peripheral surface 23a side of the cylindrical portion 23 in the axial direction of the installation surface 101r of the shaft 101, as shown in FIG. The key member 129 is fitted into the key groove 104 to be positioned.

また、シャフト101は、図16に示すように、ロータ120、130を位置決めする段差部102の一端側に端面102bを共通にするように、より大径の段差部103が形成されており、その段差部103を基準にステータ110を位置きめして取り付けるようになっている。   As shown in FIG. 16, the shaft 101 has a step portion 103 having a larger diameter formed on one end side of the step portion 102 for positioning the rotors 120 and 130 so that the end face 102 b is common. The stator 110 is positioned and attached with reference to the step 103.

このステータ110は、図1に示すように、保持枠16の内周縁側にベアリング受け107を設置してベアリング108を回転自在に支持させており、そのベアリング108の一端側端部を段差部103の共通の端面102bの反対側の端面103a(ステータ位置決め部、ステータ段差部)に突き当てた状態を基準にして軸方向に位置決めするようになっている。さらに、ステータ110は、回転方向には、保持枠16の肉厚部16dのネジ穴16hに差し込む固定ボルト119をモータケース150の側板154の内周面側に形成されているフランジ部155のネジ止め穴155aに締め込んで位置決めするようになっている。この構造により、ステータ110は、外周側がモータケース150の側板154に固定されることにより、軸方向のたわみ振動を低減することができる。   As shown in FIG. 1, the stator 110 has a bearing receiver 107 installed on the inner peripheral side of the holding frame 16 to rotatably support the bearing 108. Are positioned in the axial direction with reference to a state where the end surface 103a (stator positioning portion, stator step portion) opposite to the common end surface 102b is abutted. Further, the stator 110 is provided with a fixing bolt 119 that is inserted into the screw hole 16h of the thick portion 16d of the holding frame 16 in the rotation direction, and a screw of the flange portion 155 formed on the inner peripheral surface side of the side plate 154 of the motor case 150. The positioning is performed by tightening into the stop hole 155a. With this structure, the stator 110 has its outer peripheral side fixed to the side plate 154 of the motor case 150, so that the flexural vibration in the axial direction can be reduced.

このように、回転電機100は、モータケース150の端板152、153側とステータ110の保持枠16側とに設置されているベアリング159、108に回転自在に支持されているシャフト101に、そのステータ110を挟み込むようにロータ120、130を固定して一体回転させる構造に構築されている。   Thus, the rotating electric machine 100 has its shaft 101 rotatably supported by the bearings 159 and 108 installed on the end plates 152 and 153 of the motor case 150 and the holding frame 16 of the stator 110. The rotors 120 and 130 are fixed so as to sandwich the stator 110 and are integrally rotated.

この構造により、回転電機100は、図18に示すように、モータケース150側に固定するステータコア15の両端面15bとシャフト101側に固定するロータコア25の端面25bとをギャップGを介して近接対面させて、ロータ120、130を回転自在に支持することができる。また、この回転電機100では、ステータ110の電機子コイル11に車載バッテリから交流電流を通電して回転磁界を発生させることにより、ロータ120、130の誘導コイル21に高調波磁束を鎖交させて誘導電流を発生させることができ、その誘導電流を整流して界磁コイル22に界磁電流として供給することによって電磁石として機能させて回転トルクを得ることができる。   With this structure, as shown in FIG. 18, the rotating electric machine 100 is configured such that both end surfaces 15 b of the stator core 15 fixed to the motor case 150 side and the end surface 25 b of the rotor core 25 fixed to the shaft 101 side face each other via the gap G. Thus, the rotors 120 and 130 can be rotatably supported. Further, in the rotating electric machine 100, an alternating current is supplied from the vehicle-mounted battery to the armature coil 11 of the stator 110 to generate a rotating magnetic field, so that the induction coil 21 of the rotors 120 and 130 is linked with the harmonic magnetic flux. An induced current can be generated, and the induced current can be rectified and supplied to the field coil 22 as a field current to function as an electromagnet to obtain rotational torque.

ここで、誘導コイル21および界磁コイル22は、ステータコア15の端面15bからロータコア25の端面25bに鎖交する3次の時間高調波磁束を有効利用するように、磁界解析を行って高調波磁路を確認した上で、効率よく誘導電流を発生させることができるように設置されている。具体的には、上述するように、ロータ120、130のスロット数Sとステータ110の磁極数Pとの構成比S/Pを2/3とすることにより、回転座標系における3f次の時間高調波磁束(f=1、2、3・・・)を効率よく利用可能な構造に形成されている。   Here, the induction coil 21 and the field coil 22 perform a magnetic field analysis and perform a harmonic magnetic field analysis so as to effectively use the third-order time harmonic magnetic flux linked from the end face 15b of the stator core 15 to the end face 25b of the rotor core 25. After confirming the road, it is installed so that induced current can be generated efficiently. Specifically, as described above, by setting the composition ratio S / P of the number of slots S of the rotors 120 and 130 and the number of magnetic poles P of the stator 110 to 2/3, the time harmonic of the 3f order in the rotating coordinate system is obtained. The wave magnetic flux (f = 1, 2, 3,...) Is formed in a structure that can be used efficiently.

詳細には、例えば、回転座標系における高次の時間高調波磁束では、ロータコア25の端面25bの表面付近でのみ振動する波形に過ぎないことから誘導コイル21に効率よく誘導電流を発生させることができない。これに対して、回転座標系における3次の時間高調波磁束を回収対象とすると、電機子コイル11に入力する基本周波数よりも周波数が高いために短周期で脈動して有効に誘導コイル21に誘導電流を発生させることができる。このため、基本周波数の磁束に重畳する空間高調波成分の損失エネルギーを効率よく回収して回転することができる。   More specifically, for example, in the case of a high-order time harmonic magnetic flux in the rotating coordinate system, since only a waveform oscillating only near the surface of the end face 25b of the rotor core 25, it is possible to efficiently generate an induced current in the induction coil 21. Can not. On the other hand, if the third-order time harmonic magnetic flux in the rotating coordinate system is to be collected, since the frequency is higher than the fundamental frequency input to the armature coil 11, it pulsates in a short cycle and is effectively applied to the induction coil 21. An induced current can be generated. Therefore, it is possible to efficiently recover and rotate the loss energy of the spatial harmonic component superimposed on the magnetic flux of the fundamental frequency.

加えて、上記と同様に磁束密度分布の磁界解析をすると分かるように、ロータティース突極数Pとステータスロット数Sの比に応じて、機械角360度内の周方向に磁束密度分布も分散化されるため、ステータ110に働く電磁力分布にも偏在が認められることになる。   In addition, as can be seen from the magnetic field analysis of the magnetic flux density distribution in the same manner as described above, the magnetic flux density distribution is also distributed in the circumferential direction within the mechanical angle of 360 degrees according to the ratio between the number of rotor teeth salient poles P and the number of status lots S. Therefore, the distribution of the electromagnetic force acting on the stator 110 is also unevenly distributed.

このため、回転電機100では、ロータ120、130のスロット数Sとステータ110の磁極数Pとの構成比S/Pを2/3とする構造を採用することにより、機械角360度の全周に亘って均等な密度分布となる磁束を鎖交させることができ、ロータ120、130をステータ110に対面させつつ高品質に相対回転させることができる。   For this reason, the rotary electric machine 100 adopts a structure in which the composition ratio S / P between the number of slots S of the rotors 120 and 130 and the number of magnetic poles P of the stator 110 is 2/3, so that the entire circumference with a mechanical angle of 360 degrees is used. The magnetic fluxes having a uniform density distribution can be linked to each other, and the rotors 120 and 130 can be relatively rotated with high quality while facing the stator 110.

これにより、回転電機100では、空間高調波磁束を損失とすることなく有効利用して、損失エネルギーを効率よく回収することができ、電磁振動を大幅に低減して静寂性高く回転させることができる。   As a result, in the rotating electric machine 100, the spatial harmonic magnetic flux can be effectively used without causing loss, the loss energy can be efficiently recovered, the electromagnetic vibration can be significantly reduced, and the rotation can be performed with high silence. .

また、誘導コイル21や界磁コイル22は、集中巻構造を採用することにより、複数スロットに亘って周方向に巻線をする必要がなく、全体的に小型化することができる。また、誘導コイル21では、回転座標系における1次側での銅損損失を低減しつつ、低次である3次の時間高調波磁束の鎖交による誘導電流を効率よく発生させて、回収可能な損失エネルギーを増加させることができる。   In addition, since the induction coil 21 and the field coil 22 adopt the concentrated winding structure, there is no need to perform winding in the circumferential direction over a plurality of slots, and the overall size can be reduced. Further, the induction coil 21 can efficiently collect and generate an induced current due to linkage of a low-order third-order time harmonic magnetic flux while reducing copper loss loss on the primary side in the rotating coordinate system. Energy loss can be increased.

さらに、誘導コイル21は、回転座標系における3次の時間高調波磁束を利用することにより、回転座標系における2次の時間高調波磁束を利用する場合よりも、効果的に誘導電流を発生させることができる。詳細には、誘導電流は2次よりも3次の時間高調波磁束を利用する方が磁束の時間変化を大きくして大電流にすることができ、効率よく回収することができる。   Furthermore, the induction coil 21 generates an induced current more effectively by using the third-order time harmonic magnetic flux in the rotating coordinate system than by using the second-order time harmonic magnetic flux in the rotary coordinate system. be able to. More specifically, when the induced current uses the third-order time harmonic magnetic flux than the second-order magnetic flux, the time change of the magnetic flux can be increased and the current can be increased, and the current can be efficiently collected.

このように、回転電機100は、図19にモデル図として示すように、ステータ110の電機子コイル11を巻き付けるステータコア15の両端面15bにギャップGを介してロータ120、130のそれぞれのロータコア25の端面25bを対面させている。そして、それぞれのロータコア25の端部側25aに誘導コイル21を、また、それぞれのロータコア25のヨーク26(連接部25c)側に界磁コイル22を巻き付けている。   In this way, as shown in the model diagram in FIG. 19, the rotating electric machine 100 includes the rotor cores 25 of the rotors 120 and 130 with the gap G interposed between both end surfaces 15 b of the stator core 15 around which the armature coil 11 of the stator 110 is wound. The end face 25b faces each other. The induction coil 21 is wound around the end side 25a of each rotor core 25, and the field coil 22 is wound around the yoke 26 (connection portion 25c) of each rotor core 25.

これによって、回転電機100は、図20に示すように、電機子コイル11に通電して発生させる磁束MFをステータコア15と両側のロータコア25との間を鎖交させてヨーク26を迂回させる磁気回路を形成することができ、ステータ110に対して2つのロータ120、130を相対回転させることができる。また、これに加えて、その磁束MFに重畳する空間高調波磁束HFもステータコア15から両側のロータコア25に鎖交させてそれぞれの端部側25aの誘導コイル21で効率よく回収させて誘導電流を発生させることができ、その誘導電流をダイオード29A、29Bで整流した界磁電流を界磁コイル22に供給することができる。このため、例えば、図21において、ステータコア15と両側の2つのロータコア25との間で鎖交させる3次の時間高調波磁束HFの磁束密度を磁束ベクトルVで示すように、回転電機100は、ステータコア15と両側の2つのロータコア25との間で空間高調波磁束HFを高磁束密度に鎖交させて大きなマグネットトルクでシャフト101を回転させることができる。   As a result, as shown in FIG. 20, the rotating electric machine 100 links the magnetic flux MF generated by energizing the armature coil 11 between the stator core 15 and the rotor cores 25 on both sides to bypass the yoke 26. Can be formed, and the two rotors 120 and 130 can be rotated relative to the stator 110. In addition, the spatial harmonic magnetic flux HF superimposed on the magnetic flux MF is also linked from the stator core 15 to the rotor cores 25 on both sides, and is efficiently recovered by the induction coils 21 on the respective end portions 25a to reduce the induced current. A field current obtained by rectifying the induced current by the diodes 29A and 29B can be supplied to the field coil 22. For this reason, for example, in FIG. 21, the rotating electric machine 100 is configured such that the magnetic flux density of the third-order time harmonic magnetic flux HF linked between the stator core 15 and the two rotor cores 25 on both sides is indicated by a magnetic flux vector V. The spatial harmonic flux HF is linked to the high magnetic flux density between the stator core 15 and the two rotor cores 25 on both sides, so that the shaft 101 can be rotated with a large magnet torque.

これに対して、例えば、径方向にステータとロータとをギャップを介して対面させるラジアルギャップ型の回転電機において、ステータを間に挟むように直径の異なるインナロータとアウタロータとを配置する構造の場合、ラジアル方向にステータと対面させる面積がインナロータとアウタロータとで大きく異なるため、回転トルクに大きな差異が生じてしまう。   On the other hand, for example, in a radial gap type rotating electrical machine in which a stator and a rotor face each other via a gap in a radial direction, in the case of a structure in which inner rotors and outer rotors having different diameters are arranged so as to sandwich the stator, Since the area facing the stator in the radial direction differs greatly between the inner rotor and the outer rotor, a large difference occurs in the rotational torque.

このことから、ラジアルギャップ型の回転電機は、構造上、アキシャルギャップ型よりも空間高調波磁束の鎖交する面積を大きく確保することができず、電機子コイル11を集中巻きにして空間高調波磁束の発生量を多くしても効果的に鎖交させにくい特性がある。反対に、アキシャルギャップ型の回転電機100は、構造上、ラジアルギャップ型よりも漏れ磁束が多いが、その漏れを有効に回収可能な構造であるので、空間高調波磁束を効果的に鎖交させることができる。   For this reason, the radial gap type rotating electric machine cannot structurally secure a larger area for interlinking the spatial harmonic magnetic flux than the axial gap type rotating electric machine. There is a characteristic that it is difficult to effectively link even if the amount of generated magnetic flux is increased. Conversely, the axial gap type rotating electric machine 100 has a structure in which the leakage magnetic flux is larger than that of the radial gap type, but has a structure capable of effectively recovering the leakage, so that the spatial harmonic magnetic flux is effectively linked. be able to.

例えば、1つのロータを用いるラジアルギャップ型の回転電機の場合には、図22に示すように、電機子コイル931を巻き付けるステータコア935の片側の端面935bに、ギャップGを介して1つのロータコア945の端面945bを対面させる構造になる。このような構造では、電機子コイル931に通電して発生させる磁束MFに重畳する空間高調波磁束HFを、アキシャルギャップ型よりも効率よく回収することができず、大きなマグネットトルクを発生させにくい。また、ヨーク946側での鉄損がアキシャルギャップダブルロータ型の回転電機100よりも増加してしまう。   For example, in the case of a radial gap type rotating electric machine using one rotor, as shown in FIG. 22, one rotor core 945 is connected to one end face 935 b of a stator core 935 around which an armature coil 931 is wound via a gap G. The structure is such that the end face 945b faces each other. With such a structure, the spatial harmonic magnetic flux HF superimposed on the magnetic flux MF generated by energizing the armature coil 931 cannot be recovered more efficiently than the axial gap type, and it is difficult to generate a large magnet torque. In addition, iron loss on the yoke 946 side is increased as compared with the axial gap double rotor type rotary electric machine 100.

また、図23に示すように、ラジアルギャップ型の回転電機でも、より多くの空間高調波磁束HFを回収するために、ロータコア945間のロータスロット947内に回収用の補極コア948を配置して誘導コイル949を巻き付けることも考えられる。しかしながら、このような構造でも、ステータコア935の片側に漏れる空間高調波磁束HFを回収できるだけであることから、得られるマグネットトルクは回転電機100よりも小さい。また、このような構造では、ロータコア945間に磁束を鎖交させる補極コア948を配置することから、ロータ側の突極比が小さくなってしまう。   Further, as shown in FIG. 23, even in the radial gap type rotating electric machine, in order to collect more spatial harmonic magnetic flux HF, a collecting pole core 948 for collection is arranged in a rotor slot 947 between the rotor cores 945. It is also conceivable that the induction coil 949 is wound around. However, even with such a structure, since the spatial harmonic magnetic flux HF leaking to one side of the stator core 935 can be recovered, the obtained magnet torque is smaller than that of the rotating electric machine 100. Further, in such a structure, since the auxiliary pole core 948 for linking magnetic flux is provided between the rotor cores 945, the salient pole ratio on the rotor side is reduced.

さらに、回転電機100は、ステータ110やロータ120、130に、巻線コイルを集中巻きにした電機子コイル11、誘導コイル21および界磁コイル22をそれぞれ配置するが、集中巻きに代えて、分布巻きにすることもできる。しかしながら、ステータコア15の端面15bとロータコア25の端面25bとの間で鎖交する磁束密度は、電機子コイル11、誘導コイル21および界磁コイル22を集中巻きまたは分布巻きした場合で比較すると、図24に示すような磁束密度波形となる。この磁束密度波形を電磁界解析すると、図25に示すように、集中巻きの場合には静止座標系における2次の空間高調波磁束(回転座標系における3次の時間高調波磁束)を、分布巻きの場合よりも多く含んでいることが分かる。この結果、回転電機100では、集中巻きを採用することにより、分布巻きの場合よりもロータコア25の端面25bの深くに入り込む空間高調波磁束を多く誘導コイル21に鎖交させ、誘導電流を界磁電流として界磁コイル22に供給することができる。   Furthermore, the rotating electric machine 100 arranges the armature coil 11, the induction coil 21, and the field coil 22 in which the winding coils are concentratedly wound on the stator 110 and the rotors 120 and 130, respectively. It can also be wound. However, the magnetic flux density interlinking between the end face 15b of the stator core 15 and the end face 25b of the rotor core 25 is compared with the case where the armature coil 11, the induction coil 21 and the field coil 22 are concentratedly wound or distributedly wound. A magnetic flux density waveform as shown in FIG. When this magnetic flux density waveform is subjected to electromagnetic field analysis, as shown in FIG. 25, in the case of concentrated winding, the secondary spatial harmonic magnetic flux in the stationary coordinate system (the third time harmonic magnetic flux in the rotating coordinate system) is distributed. It turns out that it contains more than the case of winding. As a result, in the rotating electric machine 100, by employing concentrated winding, more spatial harmonic magnetic flux deeply penetrating into the end face 25b of the rotor core 25 is linked to the induction coil 21 than in the case of distributed winding, and the induced current is reduced by the field current. The current can be supplied to the field coil 22.

このことから、図26にトルク波形で示すように、アキシャルギャップダブルロータ型の回転電機100は、ステータ110の電機子コイル11への交流電流の供給を開始すると、図中に実線で示すように高トルクでシャフト101を回転させることができる。これに対して、図26中に一点鎖線で示す図22のようなラジアルギャップ型で補極なしの構造や、図26中に二点鎖線で示す図23のようなラジアルギャップ型で補極ありの構造では、アキシャルギャップダブルロータ型の回転電機100のように大きなトルクを得ることができていない。また、図26中に点線で示すように、高トルクを得ることを目的として、永久磁石をロータ内に埋め込んでマグネットトルクを利用するIPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)の構造でも、アキシャルギャップダブルロータ型の回転電機100のように大きなトルクでシャフト101を回転駆動させることができていないことが分かる。   From this, as shown by the torque waveform in FIG. 26, when the axial gap double rotor type rotating electric machine 100 starts supplying the alternating current to the armature coil 11 of the stator 110, as shown by the solid line in the drawing, The shaft 101 can be rotated with high torque. On the other hand, a radial gap type structure without an auxiliary pole as shown by a dashed line in FIG. 26 as shown in FIG. 22 and a radial gap type as shown in FIG. With this structure, a large torque cannot be obtained unlike the axial gap double rotor type rotating electric machine 100. Further, as shown by a dotted line in FIG. 26, in order to obtain high torque, even in the structure of an IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) in which a permanent magnet is embedded in the rotor to utilize the magnet torque, an axial gap double rotor is used. It can be seen that the shaft 101 cannot be rotationally driven with a large torque unlike the rotary electric machine 100 of the mold type.

ところで、この回転電機100は、図27に示すように、カバー45の外面45a側の複数個所に冷却フィン61が形成されている。この冷却フィン61は、回転方向に向かう側を傾斜面61aとすることにより回転負荷となることを回避しつつモータケース150内の空気を対流させるようになっている。   As shown in FIG. 27, the rotating electric machine 100 has cooling fins 61 formed at a plurality of locations on the outer surface 45a side of the cover 45. The cooling fins 61 are configured to convect the air in the motor case 150 while avoiding a rotational load by using the inclined surface 61a on the side facing the rotation direction.

これにより、回転電機100は、ロータ120、130の結線基盤35を内部に収容するカバー45本体が、ダイオード29A、29Bの整流動作時に伝達される発熱を、冷却フィン61を含むカバー45の表面を外気等に効率よく接触されて熱交換させることができる。これにより、効果的に放熱させることができ、温度上昇で回転効率が低下してしまうことを抑制することができる。なお、この回転電機100は、シャフト101の軸心を貫通する冷媒用流路109も備えている。   Accordingly, in the rotating electric machine 100, the cover 45 main body that houses the connection base 35 of the rotors 120 and 130 internally generates heat transmitted during the rectifying operation of the diodes 29 </ b> A and 29 </ b> B to cover the surface of the cover 45 including the cooling fins 61. The heat can be efficiently exchanged with the outside air or the like. As a result, heat can be effectively dissipated, and a decrease in rotational efficiency due to a rise in temperature can be suppressed. In addition, the rotating electric machine 100 also includes a coolant channel 109 that passes through the axis of the shaft 101.

このように、本実施形態においては、シャフト101周りに巻き方向の平行な電機子コイル11、誘導コイル21および界磁コイル22を、アキシャルギャップ型のダブルロータ構造に構築されるステータ110およびロータ120、130のそれぞれに配置するので、電機子コイル11で発生させる主磁束に重畳する空間高調波磁束を、ステータ110の両側に設けられたロータ120、130の誘導コイル21に効果的に鎖交させることができる。そして、これにより誘導コイル21に発生した誘導電流を界磁電流として、界磁コイル22に効率よく供給することができる。   As described above, in the present embodiment, the armature coil 11, the induction coil 21, and the field coil 22, which are parallel to each other around the shaft 101, are formed into an axial gap type double rotor structure. , 130, the spatial harmonic magnetic flux superimposed on the main magnetic flux generated by the armature coil 11 is effectively linked to the induction coil 21 of the rotors 120, 130 provided on both sides of the stator 110. be able to. Thus, the induction current generated in the induction coil 21 can be efficiently supplied to the field coil 22 as a field current.

したがって、永久磁石を用いることなく(空間高調波磁束によって磁力の低下を生じさせてしまうことなく)、かつ、外部から電力を供給することなく、空間高調波磁束を効果的に利用することにより、リラクタンストルクと共にマグネットトルクをロータ120、130のそれぞれに作用させて大きな回転力で回転駆動させることができる。   Therefore, by using the spatial harmonic magnetic flux effectively without using a permanent magnet (without lowering the magnetic force due to the spatial harmonic magnetic flux) and without supplying power from the outside, By applying a magnet torque to each of the rotors 120 and 130 together with the reluctance torque, the rotors 120 and 130 can be driven to rotate with a large torque.

また、電機子コイル11は、コア材(ステータコア15)周りに平角線11Lをα巻きして、端部11Laおよび端部11Lbを巻線の周回方向そのままにステータ110の外周側へ引き出している。これにより、保持枠16との間の空間を有効に利用して巻線コイルを形成することができる。このような構造のため、そのコア材の端部15aを保持枠16の保持穴16aから露出させて挟み込む、所謂、オフセット状態にして巻線の全周に接して支持することができる。また、周回箇所から引き出して屈曲させることによりコンパクトに結線させることができる。   Further, the armature coil 11 is configured such that the flat wire 11L is α-wrapped around the core material (the stator core 15), and the end 11La and the end 11Lb are drawn out to the outer peripheral side of the stator 110 as it is in the winding direction. Thereby, the winding coil can be formed by effectively utilizing the space between the holding frame 16. With such a structure, the end 15a of the core material is exposed from the holding hole 16a of the holding frame 16 to be sandwiched, that is, in a so-called offset state, and can be supported in contact with the entire circumference of the winding. In addition, it can be compactly connected by being pulled out from the orbital portion and bent.

また、誘導コイル21および界磁コイル22は、コア材(ロータコア25)周りに平角線21L、22Lをα巻きして、第1接続端部21p、22pおよび第2接続端部21q、22qを周回方向そのままにロータ120、130の外周側へ引き出すことができ、保持盤41との間の空間を有効に利用して巻線コイルを形成することができる。このような構造のため、そのコア材の端部25aを保持盤41の保持穴41aから露出させて挟み込む、所謂、オフセット状態にして巻線の全周に接して支持することができる。また、周回箇所から引き出して屈曲させることによりコンパクトに結線させることができる。   Further, the induction coil 21 and the field coil 22 are formed by α-winding the flat wires 21L, 22L around the core material (the rotor core 25) and orbiting the first connection ends 21p, 22p and the second connection ends 21q, 22q. It can be pulled out to the outer peripheral side of the rotors 120 and 130 in the same direction, and the winding coil can be formed by effectively utilizing the space between the holding plate 41 and the rotor. Due to such a structure, the end portion 25a of the core material is exposed from the holding hole 41a of the holding board 41 and is sandwiched, that is, in a so-called offset state, and can be supported in contact with the entire circumference of the winding. In addition, it can be compactly connected by being pulled out from the orbital portion and bent.

さらに、電機子コイル11は、ステータ110の外周側に沿うリング形状で板状のバスバー12(12u、12v、12w、12a)が、その板状における平面方向を軸心と直交させる上下2段に設置されているので、ステータコア15の外周側でコンパクトに結線接続することができ、容易に作製することができる。   Further, the armature coil 11 has a ring-shaped plate-shaped bus bar 12 (12u, 12v, 12w, 12a) extending along the outer peripheral side of the stator 110 in two upper and lower stages in which the plane direction of the plate is orthogonal to the axis. Since they are installed, they can be compactly connected and connected on the outer peripheral side of the stator core 15 and can be easily manufactured.

ここで、本実施形態の他の態様としては、ステータ110をロータ120、130で挟む形態のシングルステータ&ダブルロータに限らず、ロータをステータで挟み込む形態のダブルステータ&シングルロータのアキシャルギャップモータに構築しても同様の作用効果を得ることができる。   Here, as another aspect of the present embodiment, not only a single stator and double rotor in which the stator 110 is sandwiched between the rotors 120 and 130 but also an axial gap motor of a double stator and single rotor in which the rotor is sandwiched between the stators. The same operation and effect can be obtained by constructing.

また、巻線コイルとしては、巻線に銅線を採用する場合に限らず、例えば、アルミ導体や、高周波電流用撚り線のリッツ線を採用してもよい。   Further, the winding coil is not limited to the case where a copper wire is used for the winding, but may be, for example, an aluminum conductor or a litz wire of a stranded wire for high-frequency current.

また、回転電機100は、ロータ120、130に永久磁石を追加して配置するハイブリッドタイプに構築してもよく、マグネットトルクをハイブリッド界磁型で得られるようにしてもよい。   The rotating electric machine 100 may be constructed as a hybrid type in which permanent magnets are additionally arranged on the rotors 120 and 130, and the magnet torque may be obtained in a hybrid field type.

さらに、整流素子としては、ダイオード29A、29Bだけでなく、他のスイッチング素子などの半導体素子を採用してもよく、ダイオードケース32内に収納するタイプに限らず、ロータ120、130の内部に実装するようにしてもよい。   Further, as the rectifying element, not only the diodes 29A and 29B but also a semiconductor element such as another switching element may be employed, and the rectifying element is not limited to the type housed in the diode case 32 but is mounted inside the rotors 120 and 130. You may make it.

この回転電機100は、車載用に限定されるものではなく、例えば、風力発電や、工作機械などの駆動源として好適に採用することができる。   The rotating electric machine 100 is not limited to a vehicle-mounted type, and can be suitably used as a driving source for a wind power generator, a machine tool, or the like.

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。   While embodiments of the present invention have been disclosed, it will be apparent that modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.

11 電機子コイル
12a、12u、12v、12w バスバー
15 ステータコア
15a 端部
15k 切欠(凹部)
16 保持枠(保持板、枠部材)
16a 保持穴
16t 突起(凸部)
17 ステータスロット
21 誘導コイル
21p、21q 接続端部
22 界磁コイル
22 接続端部
22p、22q 接続端部
25 ロータコア
25a 端部
26 ヨーク
27 ロータスロット
29A、29B ダイオード(整流素子)
29c 接続ピン
30 閉回路
32 ダイオードケース
33 結線材
33a 径方向線材(第1の導体)
33b 周方向線材(第2の導体)
35 結線基盤
36 ホルダ穴
37 結線材用溝
39 締付ボルト
41 保持盤
41a 保持穴
42 フック
45 カバー
46 外周壁
61 冷却フィン
100 回転電機
101 シャフト
102、103 段差部
102a、102b 端面(ロータ位置決め部、第1、第2のロータ段差部)
103a 端面(ステータ位置決め部、ステータ段差部)
108、159 ベアリング
110 ステータ
120 ロータ
150 モータケース
155 フランジ部
D1 隙間
D2 隙間
G ギャップ
MoR、MoS 樹脂モールド

11 Armature coils 12a, 12u, 12v, 12w Bus bar 15 Stator core 15a End 15k Notch (recess)
16 Holding frame (holding plate, frame member)
16a Holding hole 16t Projection (projection)
17 Status Lot 21 Induction Coil 21p, 21q Connection End 22 Field Coil 22 Connection End 22p, 22q Connection End 25 Rotor Core 25a End 26 Yoke 27 Rotor Slot 29A, 29B Diode (Rectifier)
29c connection pin 30 closed circuit 32 diode case 33 connection material 33a radial wire (first conductor)
33b circumferential wire (second conductor)
35 Connection Base 36 Holder Hole 37 Connection Material Groove 39 Tightening Bolt 41 Holding Board 41a Holding Hole 42 Hook 45 Cover 46 Outer Wall 61 Cooling Fin 100 Rotating Electric Machine 101 Shaft 102, 103 Step 102a, 102b End Face (Rotor Positioning Part, (First and second rotor steps)
103a End face (stator positioning part, stator step part)
108, 159 Bearing 110 Stator 120 Rotor 150 Motor case 155 Flange D1 Gap D2 Gap G Gap MoR, MoS Resin mold

Claims (6)

回転軸を中心にして回転駆動するロータと、
前記回転軸の軸方向において前記ロータが対面しているステータと、
前記ステータの前記回転軸の軸周りに配置される複数の電機子コイルと、
前記ロータの前記回転軸の軸周りに配置される複数の誘導コイルおよび複数の界磁コイルと、
前記誘導コイルで発生する誘導電流を整流して前記界磁コイルに供給する整流素子と、を有しており、
前記電機子コイル、前記誘導コイルおよび前記界磁コイルのうちの少なくとも1つは、帯状の平角線で形成されており、
前記平角線は、前記回転軸の軸方向において前記平角線の幅広面がコア材の径方向外周面に接触するように前記コア材に2段で周回して巻かれており、
前記コア材に前記2段で周回して巻かれた前記平角線は、前記コア材に周回される1段目と2段目とが同一のコイルからなる単一のコイルであり、
前記単一のコイルそれぞれが有する2つ端部は、前記コア材から径方向側に引き出されている、アキシャルギャップ型の回転電機。
A rotor that is driven to rotate about a rotation axis,
A stator in which the rotor faces in the axial direction of the rotating shaft;
A plurality of armature coils arranged around the axis of the rotation axis of the stator,
A plurality of induction coils and a plurality of field coils arranged around the axis of the rotation axis of the rotor,
A rectifying element for rectifying an induced current generated in the induction coil and supplying the rectified current to the field coil,
At least one of the armature coil, the induction coil and the field coil is formed of a strip-shaped rectangular wire,
The flat wire is wound around the core material in two steps so that the wide surface of the flat wire contacts the radial outer peripheral surface of the core material in the axial direction of the rotation shaft,
The flat wire wound around the core material in the two stages is a single coil in which the first stage and the second stage wound around the core material are composed of the same coil,
An axial gap type rotating electric machine, wherein two ends of each of the single coils are drawn radially from the core material.
前記電機子コイルは、前記平角線で形成されており、
前記電機子コイルを形成する前記平角線における前記2つ端部は、
一方が電流が入力される入力側端部であり、他方が前記電流を出力する出力側端部であり、
前記回転軸の軸方向において前記入力側端部と対面する入力側バスバーと、
前記回転軸の軸方向において前記出力側端部と対面する出力側バスバーとを有し、
前記入力側バスバーは、前記入力側端部側に突出して前記入力側端部と締結可能な入力側締結部を有し、
前記出力側バスバーは、前記出力側端部側に突出し、前記出力側端部と締結可能な出力側端部締結部を有する、請求項1に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
The armature coil is formed by the rectangular wire,
The two ends of the rectangular wire forming the armature coil,
One is an input end to which a current is input, the other is an output end to output the current,
An input-side bus bar facing the input-side end in the axial direction of the rotation shaft;
An output-side bus bar facing the output-side end in the axial direction of the rotating shaft,
The input-side bus bar has an input-side fastening portion that projects to the input-side end and can be fastened to the input-side end,
The axial gap type rotary electric machine according to claim 1, wherein the output-side bus bar has an output-side end fastening portion that protrudes toward the output-side end and can be fastened to the output-side end.
前記入力側バスバー及び前記出力側バスバーは、板状に形成されて、当該板状の平面が前記回転軸と交差する方向と平行になるように設置されている、請求項2に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。   The axial gap according to claim 2, wherein the input-side bus bar and the output-side bus bar are formed in a plate shape, and are installed such that the plate-shaped plane is parallel to a direction intersecting the rotation axis. Type rotating electric machine. 前記整流素子は、前記ロータの前記回転軸の軸方向外側に配置されており、
前記誘導コイルおよび前記界磁コイルは、前記平角線で形成されており、
前記界磁コイルおよび前記誘導コイルを形成する前記平角線における前記2つ端部は、いずれも前記コア材から径方向に引き出されてから前記回転軸の軸方向外側に引き出され、
かつ、前記界磁コイルおよび前記誘導コイルの前記各端部は、互いに周方向に所定の絶縁間隔を空けて配置されている、請求項2又は請求項3に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。
The rectifying element is disposed axially outside the rotation axis of the rotor,
The induction coil and the field coil are formed by the rectangular wire,
The two ends of the rectangular wire forming the field coil and the induction coil are both drawn radially from the core material and then drawn outward in the axial direction of the rotating shaft,
The axial gap type rotating electric machine according to claim 2 or 3, wherein the end portions of the field coil and the induction coil are arranged at a predetermined insulation interval in a circumferential direction from each other.
前記電機子コイルは、前記コア材の両端側に巻線を巻き付けない露出箇所を形成して、当該露出箇所を嵌め込む保持穴を有する2枚の保持板により当該巻線を巻き付ける箇所を挟み込んで前記ステータに設置されている、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。   The armature coil has an exposed portion where the winding is not wound around both ends of the core material, and a portion where the winding is wound is sandwiched between two holding plates having holding holes into which the exposed portion is fitted. The axial gap type rotating electric machine according to any one of claims 1 to 4, which is installed on the stator. 前記電機子コイルは、前記コア材の露出箇所と前記保持板の前記保持穴の縁との対応する位置に、互いに嵌め合って位置決めする凸部と凹部とが配置されている、請求項5に記載のアキシャルギャップ型の回転電機。   6. The armature coil according to claim 5, wherein a protrusion and a recess that are fitted and positioned with respect to each other are arranged at positions corresponding to an exposed portion of the core material and an edge of the holding hole of the holding plate. 7. The described axial gap type rotating electric machine.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017145274A1 (en) 2016-02-24 2017-08-31 株式会社日立製作所 Axial gap type rotating electric machine
DE102016118660A1 (en) 2016-09-30 2018-04-05 Burkhard Wiggerich Electric drive device
DE102016125373B4 (en) * 2016-12-22 2020-06-25 Bühler Motor GmbH Method for winding and contacting a stator and stator for an electric motor
AT520633B1 (en) * 2018-02-08 2019-06-15 Miba Sinter Austria Gmbh Pump arrangement, axial flow machine and compressor
CN108233608B (en) * 2018-03-22 2023-09-15 宁德时代电机科技有限公司 Permanent magnet motor device integrating lossless automatic braking
JP7205272B2 (en) * 2019-02-08 2023-01-17 株式会社デンソー Armature and rotating electric machine
JP7226162B2 (en) * 2019-02-25 2023-02-21 株式会社デンソー Rotating electric machine
CN109660098A (en) * 2019-02-28 2019-04-19 郑州大学 A kind of covert two-rotor axial magnetic flux Circular Winding synchronous motor of pole-changing
WO2020188789A1 (en) * 2019-03-20 2020-09-24 株式会社日立産機システム Axial air gap-type rotary electric machine
DE102020102824A1 (en) * 2019-07-15 2021-01-21 Gëzim Krasniqi Electric motor generator device and method for operating a technical system
JP7147704B2 (en) * 2019-07-17 2022-10-05 株式会社デンソー Rotating electric machine
CN110581632B (en) * 2019-09-20 2020-10-23 哈尔滨工业大学(深圳) Non-uniform tooth topological structure permanent magnet vernier motor and magnetic field modulation method thereof
CN110601461B (en) * 2019-09-20 2020-10-23 哈尔滨工业大学(深圳) Tooth space torque optimization method for non-uniform tooth permanent magnet vernier motor design
JP7400361B2 (en) * 2019-11-07 2023-12-19 株式会社デンソー rotating electric machine
DE102020115642B3 (en) 2020-06-12 2021-10-07 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Electric motor and circuit board
DE102020209423A1 (en) * 2020-07-27 2022-01-27 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Electric motor device and electric motor system
CN112491196B (en) * 2020-11-20 2022-03-11 无锡南洋职业技术学院 New energy automobile variable power motor
WO2022269672A1 (en) * 2021-06-21 2022-12-29 住友電気工業株式会社 Motor and wiring member
WO2023048217A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-30 株式会社デンソー Rotary electric machine
RU210261U1 (en) * 2021-11-29 2022-04-04 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" End electric machine
DE102022114477A1 (en) 2022-02-14 2023-08-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Electrical axial flow machine
WO2023151753A1 (en) * 2022-02-14 2023-08-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Electric axial flux machine
DE102022206234B3 (en) * 2022-06-22 2023-09-07 Vitesco Technologies GmbH Stator for an axial flux machine, axial flux machine and motor vehicle with an axial flux machine
CN116260302B (en) * 2023-05-15 2023-08-29 湖南大学 Permanent magnet synchronous motor with axial-transverse mixed magnetic flux
GB2619413A (en) * 2023-05-18 2023-12-06 High Tech Battery Inc Axial flux machine and stator for axial flux machine

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0487544A (en) * 1990-07-24 1992-03-19 Mitsubishi Materials Corp Dc brushless motor
JP4293207B2 (en) * 2006-07-21 2009-07-08 株式会社日立製作所 Electric pump
JP2008271640A (en) * 2007-04-17 2008-11-06 Honda Motor Co Ltd Axial gap motor
JP5083826B2 (en) * 2008-08-28 2012-11-28 本田技研工業株式会社 Axial gap type motor
CN101741153B (en) * 2008-11-10 2013-07-31 株式会社日立产机系统 Armature core, motor and axial gap electrical rotating machine using same and method for making same
JP5128538B2 (en) * 2009-03-31 2013-01-23 株式会社日立産機システム Axial gap type rotating electrical machine
JP5509607B2 (en) * 2009-02-05 2014-06-04 株式会社富士通ゼネラル Axial air gap type electric motor
JP5460095B2 (en) * 2009-03-26 2014-04-02 株式会社ミツバ Brushless motor
JP2011125127A (en) * 2009-12-10 2011-06-23 Daihatsu Motor Co Ltd Motor
JP5576246B2 (en) 2010-01-06 2014-08-20 株式会社神戸製鋼所 Axial gap type brushless motor
JP2013038918A (en) * 2011-08-08 2013-02-21 Toyota Motor Corp Rotary electric machine
JP5894414B2 (en) * 2011-10-28 2016-03-30 章 三好 Generator
JP2014155315A (en) * 2013-02-08 2014-08-25 Hitachi Appliances Inc Ac rectifier motor and electric blower employing the same
JP6142601B2 (en) * 2013-03-19 2017-06-07 スズキ株式会社 Reluctance motor
CN103730997B (en) * 2014-01-06 2016-03-30 南京航空航天大学 A kind of excitation integrated form brushless synchronous machine
CN203967939U (en) * 2014-05-23 2014-11-26 沈阳揽月工业设计有限公司 A kind of pillar armature shaft is to logical magnetic generator

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