JP7310971B1 - stator and rotating machine - Google Patents

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Abstract

【課題】ティースの形状について改善したステータを提供することである。【解決手段】ステータは、中心軸に沿って延びるシャフトを有するロータの径方向外側にエアギャップを介して配置される回転機のステータであって、積層鋼板から成るステータコアを有し、前記ステータコアは、径方向外側から径方向内側に延び、径方向内側端を先端とする複数のティースを有し、前記複数のティースのうちの少なくとも一つは、径方向外側から径方向内側に延びる基部と、該基部の径方向内側で該基部よりも周方向両側に拡がるツバ部を有し、前記ツバ部は、径方向内側端に径方向外側に凹む溝部を有し、前記ツバ部の立ち上がり角度をθ1、前記溝部の立ち上がり角度をθ2、前記ティースの幅をt1、前記ツバ部の幅をt2、前記溝部の端同士の距離をwとしたとき、t2>w>t1、且つθ1>θ2、の関係を満たす。【選択図】図1An object of the present invention is to provide a stator in which the shape of teeth is improved. The stator is a stator of a rotating machine arranged radially outward of a rotor having a shaft extending along a central axis with an air gap interposed therebetween, and has a stator core made of laminated steel plates, the stator core being composed of laminated steel plates. a plurality of teeth extending radially inward from the radially outer side and having a radially inner end as a leading end, at least one of the plurality of teeth having a base portion extending radially inwardly from the radially outer side; The flange portion has a flange extending radially inward of the base and extending to both sides of the base in the circumferential direction. , where θ2 is the rising angle of the groove, t1 is the width of the tooth, t2 is the width of the flange, and w is the distance between the ends of the groove, t2>w>t1 and θ1>θ2. meet. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、ステータ及び回転機に関する。 The present invention relates to stators and rotating machines.

従来、回転機のステータとしては、ステータコアにおいてコアバックから径方向内側に延びる複数のティースを有する構造が知られている。特許文献1では、車両用回転電機の作動時に発生するノイズがドライバに目立ち難くすることを目的とし、ティースの径方向内側端のロータと対向する部分に溝を設け、隣接するティース同士で溝の個数を異ならせる構造を開示している。 2. Description of the Related Art Conventionally, a stator for a rotating machine has a structure in which a stator core has a plurality of teeth extending radially inward from a core back. In Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100000, grooves are provided in portions of the teeth facing the rotor at the radially inner ends, with the aim of making the noise generated during the operation of the rotating electrical machine for a vehicle inconspicuous to the driver. A structure is disclosed in which the number is varied.

特開2017-118713号公報JP 2017-118713 A

ところで、特許文献1に記載のようにティースの径方向内側端に溝を形成することで、鉄損やNV性能が改善することが知られている。NVは、Noise・Vibrationの略称であって、トルクリプル、ラジアル力等に起因する。 By the way, it is known that iron loss and NV performance are improved by forming grooves on the radially inner ends of the teeth as described in Patent Document 1. NV is an abbreviation for Noise Vibration, which is caused by torque ripple, radial force, and the like.

ティースの径方向内側端の溝を深くするほどNV性能に影響するトルクリプルやラジアル力が改善するが、溝を深くしすぎると例えばティースの周方向端部から溝までの距離が短くなり剛性や強度が低下するおそれがあった。 The deeper the grooves on the radially inner ends of the teeth, the more the torque ripple and radial force, which affect the NV performance, are improved. was likely to decline.

ステータコアは、電磁鋼板を所望の形状に打ち抜いて、これを積層する積層鋼板で形成されるが、剛性が低下すると打ち抜きや製造時の機械的ストレスにより変形してしまう可能性がある。ティースの径方向内側端の形状は鉄損やNV性能に対する感度が高いため、わずかな変形でも特性への影響が大きく、ばらつきの増加や、工程能力の悪化が懸念される。このため、従来、ティースの形状について改善の余地があった。 The stator core is formed of laminated steel sheets obtained by punching electromagnetic steel sheets into a desired shape and laminating them. Since the shape of the radially inner ends of the teeth is highly sensitive to iron loss and NV performance, even a slight deformation has a large effect on the characteristics, and there is concern about an increase in variation and a deterioration in process capability. For this reason, conventionally, there has been room for improvement in the shape of the teeth.

本発明は、ティースの形状について改善したステータを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a stator with an improved tooth shape.

本発明の一態様に係るステータは、中心軸に沿って延びるシャフトを有するロータの径方向外側にエアギャップを介して配置される回転機のステータであって、積層鋼板から成るステータコアを有し、前記ステータコアは、径方向外側から径方向内側に延び、径方向内側端を先端とする複数のティースを有し、前記複数のティースのうちの少なくとも一つは、径方向外側から径方向内側に延びる基部と、該基部の径方向内側で該基部よりも周方向両側に拡がるツバ部を有し、前記ツバ部は、径方向内側端に径方向外側に凹む溝部を有し、前記ツバ部の立ち上がり角度をθ1、前記溝部の立ち上がり角度をθ2、前記ティースの幅をt1、前記ツバ部の幅をt2、前記溝部の端同士の距離をwとしたとき、t2>w>t1、且つθ1>θ2、の関係を満たし、前記溝部の立ち上がりが曲線であり、前記溝部の立ち上がり角度は、前記溝部の立ち上がりに内接する円の接線と、前記基部の周方向中央を通り径方向と平行な直線である基準線と直交する直線とがなす角度であるA stator according to one aspect of the present invention is a stator for a rotating machine disposed radially outward of a rotor having a shaft extending along a central axis with an air gap interposed therebetween, and has a stator core made of laminated steel plates, The stator core extends radially inward from the radially outer side and has a plurality of teeth having radially inner ends as tips, at least one of the plurality of teeth extending radially inwardly from the radially outer side. a base portion; and a flange portion extending radially inward of the base portion and extending to both sides of the base portion in the circumferential direction. When the angle is θ1, the rising angle of the groove is θ2, the width of the tooth is t1, the width of the flange is t2, and the distance between the ends of the groove is w, t2>w>t1 and θ1>θ2. , the rise of the groove is a curve, and the rise angle of the groove is a tangent line of a circle inscribed in the rise of the groove and a straight line passing through the center of the base in the circumferential direction and parallel to the radial direction. It is the angle formed by the reference line and a straight line perpendicular to it .

上記の一態様のステータにおいて、前記ツバ部の立ち上がりが曲線であり、前記ツバ部の立ち上がり角度は、前記ツバ部の立ち上がりに内接する円の接線と、前記基部の周方向中央を通り径方向と平行な直線である基準線と直交する直線とがなす角度である。 In the stator of one aspect described above, the rise of the flange is a curved line, and the rise angle of the flange is a tangent line of a circle inscribed in the rise of the flange and a radial direction passing through the center of the base in the circumferential direction. It is the angle formed by the reference line, which is a parallel straight line, and the perpendicular straight line.

上記の一態様のステータにおいて、前記溝部は、基準線よりも周方向一方側に配置された溝の底と基準線よりも周方向他方側に配置された溝の底とが連通した一つの溝部である。 In one aspect of the stator described above, the groove portion is one groove portion in which the bottom of the groove arranged on one side in the circumferential direction of the reference line communicates with the bottom of the groove arranged on the other side of the reference line in the circumferential direction. is.

本発明の一態様によれば、ティースの形状について改善したステータを提供することが出来る。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a stator with improved teeth shape.

本発明の第1実施形態に係るステータコアを軸方向一方側から見た側面図である。It is the side view which looked at the stator core concerning a 1st embodiment of the present invention from one side of the direction of an axis. 本発明の実施例1に係るティースを示す図であって、図1に示したティース122を拡大して示す側面図である。It is a figure which shows the tooth which concerns on Example 1 of this invention, Comprising: It is a side view which expands and shows the tooth 122 shown in FIG. θ2/θ1<1の範囲条件でθ2を変えた場合の損失の変化を示すグラフである。7 is a graph showing changes in loss when θ2 is changed under the condition of θ2/θ1<1. θ2/θ1<1の範囲条件でθ2を変えた場合の電磁力(ラジアル力)の変化を示すグラフである。2 is a graph showing changes in electromagnetic force (radial force) when θ2 is changed in the range of θ2/θ1<1. 本発明の実施例2に係るティースを示す図であって、図1に示したティース122に相当するティース1122を拡大して示す側面図である。FIG. 11 is a diagram showing a tooth according to Example 2 of the present invention, and is a side view showing an enlarged tooth 1122 corresponding to the tooth 122 shown in FIG. 1; 本発明の実施例3に係るティースを示す図であって、図1に示したティース122に相当するティース2122を拡大して示す側面図である。FIG. 10 is a diagram showing a tooth according to Example 3 of the present invention, and is a side view showing an enlarged tooth 2122 corresponding to the tooth 122 shown in FIG. 1. FIG. 本発明の実施例4に係るティースを示す図であって、図1に示したツバ部1131に相当するツバ部3131を拡大して示す側面図である。FIG. 11 is a diagram showing a tooth according to Example 4 of the present invention, and is a side view showing an enlarged flange portion 3131 corresponding to the flange portion 1131 shown in FIG. 1 .

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るステータについて説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。 Hereinafter, stators according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that, in the drawings below, in order to make each configuration easier to understand, there are cases where the scale, number, etc., of the actual structure and each structure are different.

また、図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Z軸方向は、図1に示す中心軸Jの軸方向と平行な方向とする。Y軸方向は、中心軸Jに対する径方向のうち図1の上下方向とする。X軸方向は、Z軸方向及びY軸方向の両方と直交する方向とする。X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向のいずれにおいても、図中に示す矢印が指す側を+側、反対側を-側とする。 Also, in the drawings, an XYZ coordinate system is appropriately shown as a three-dimensional orthogonal coordinate system. In the XYZ coordinate system, the Z-axis direction is parallel to the axial direction of the central axis J shown in FIG. The Y-axis direction is the vertical direction in FIG. The X-axis direction is a direction orthogonal to both the Z-axis direction and the Y-axis direction. In any of the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction, the side indicated by the arrows in the drawing is the + side, and the opposite side is the - side.

また、以下の説明においては、Z軸方向の正の側(+Z側)を「一方側」と呼び、Z軸方向の負の側(-Z側)を「他方側」と呼ぶ。なお、一方側及び他方側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Jに平行な方向(Z軸方向)を単に「軸方向」と呼び、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Jを中心とする周方向、すなわち、中心軸Jの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。径方向において中心軸Jに近づく側を「径方向内側」と呼び、中心軸Jから遠ざかる側を「径方向外側」と呼ぶ。周方向において、図中に示す矢印が指す側を+θ側、反対側を-θ側とする。 Also, in the following description, the positive side (+Z side) in the Z-axis direction is called "one side", and the negative side (-Z side) in the Z-axis direction is called "the other side". Note that the terms "one side" and "the other side" are merely names used for explanation, and do not limit the actual positional relationship and direction. Further, unless otherwise specified, the direction parallel to the central axis J (the Z-axis direction) is simply referred to as the "axial direction", the radial direction about the central axis J is simply referred to as the "radial direction", and the central axis J , that is, the circumference of the central axis J is simply referred to as the "circumferential direction". The side closer to the central axis J in the radial direction is called "radial inner side", and the side farther from the central axis J is called "radial outer side". In the circumferential direction, the side indicated by the arrow in the drawing is the +θ side, and the opposite side is the −θ side.

なお、本明細書において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向(Z軸方向)に延びる場合に加えて、軸方向に対して、45°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向(Z軸方向)に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、45°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また「平行」とは、厳密に平行な場合に加えて、互いに成す角が45°未満の範囲で傾いた場合も含む。 In this specification, "extends in the axial direction" means not only the case of extending strictly in the axial direction (Z-axis direction), but also the case of extending in a direction inclined within a range of less than 45° with respect to the axial direction. Also includes In addition, in this specification, "extending in the radial direction" means extending strictly in the radial direction, that is, in a direction perpendicular to the axial direction (the Z-axis direction), and in addition to extending in the radial direction by 45 It also includes cases where it extends in a tilted direction within a range of less than °. "Parallel" includes not only the case of being strictly parallel, but also the case of being tilted within a range of less than 45°.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るステータコアを軸方向一方側から見た側面図である。ステータコア100は、モータのステータで用いられる。モータは回転機の一例である。モータは、中心軸Jに沿って延びるシャフトを有するロータと、シャフトをロータよりも軸方向一方側で軸支する第1軸受と、シャフトをロータよりも軸方向他方側で軸支する第2軸受と、ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、を備える。ステータは、ステータコア100及びステータコイルを有する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a side view of a stator core according to a first embodiment of the present invention, viewed from one side in the axial direction. Stator core 100 is used in a motor stator. A motor is an example of a rotating machine. The motor includes a rotor having a shaft extending along a central axis J, a first bearing that supports the shaft on one axial side of the rotor, and a second bearing that supports the shaft on the other axial side of the rotor. and a stator disposed radially outside the rotor with an air gap therebetween. The stator has a stator core 100 and stator coils.

ステータコア100は、図1に示す形状に打ち抜いた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成される。ステータコア100は、径方向外側で周方向全周に亘るコアバック110と、コアバック110の内周側から径方向内側に延びる複数のティース120と、を有する。複数のティース120のそれぞれと、隣接するティース120との間にはスロットが形成される。スロットは、ステータコイルを収容する。ティース121、ティース122及びティース123のそれぞれは、複数のティース120のうちの一つである。 Stator core 100 is formed by axially laminating a plurality of electromagnetic steel sheets punched into the shape shown in FIG. Stator core 100 has a core back 110 extending radially outward over the entire circumferential circumference, and a plurality of teeth 120 extending radially inward from the inner circumferential side of core back 110 . A slot is formed between each of the plurality of teeth 120 and adjacent teeth 120 . The slots accommodate stator coils. Each of the teeth 121 , 122 and 123 is one of the plurality of teeth 120 .

図2は、本発明の実施例1に係るティースを示す図であって、図1に示したティース122を拡大して示す側面図である。以下の説明では、ティース122の形状について説明するが、本実施形態では複数のティース120のすべてがティース122と同じ形状である。なお、複数のティース120のうちの少なくとも一つが、以下に説明するティース122の形状であってもよい。 FIG. 2 is a view showing teeth according to Example 1 of the present invention, and is an enlarged side view showing the teeth 122 shown in FIG. In the following description, the shape of the teeth 122 will be described. At least one of the plurality of teeth 120 may have the shape of teeth 122 described below.

ティース122は、コアバック110の内周側から径方向内側に延びる基部140を有する。ティース122は、基部140の径方向内側に、基部131よりも周方向両側に拡がるツバ部131を有する。図2において、基準線Kは、基部140の周方向中央を通り、径方向と平行な直線である。ティース122は、基準線Kを対称軸とした線対称な形状である。ティース122が線対称であることから、以下の説明では、ティース122の形状について基準線Kよりも-θ側について主に説明する。 Teeth 122 have bases 140 extending radially inward from the inner peripheral side of core back 110 . The tooth 122 has a flange portion 131 radially inside the base portion 140 and extending to both sides in the circumferential direction from the base portion 131 . In FIG. 2, the reference line K is a straight line passing through the center of the base 140 in the circumferential direction and parallel to the radial direction. The tooth 122 has a symmetrical shape with the reference line K as an axis of symmetry. Since the teeth 122 are line-symmetrical, the shape of the teeth 122 on the -θ side of the reference line K will be mainly described in the following description.

基部140の-θ側の縁は直線141で形成される。直線141の径方向外側端は、コアバック110の内周に繋がる。直線141は、径方向外側端から径方向内側に延びる。直線141は、径方向外側よりも径方向内側の方が基準線Kに近い。基部140の径方向内側端の-θ側縁と+θ側縁とを結ぶ直線は、基準線Kと直交する。基部140の径方向内側端の-θ側縁と+θ側縁とを結ぶ直線の長さ(以下「ティースの幅」ともいう)はt1である。 The −θ side edge of the base 140 is formed by a straight line 141 . A radially outer end of the straight line 141 connects to the inner circumference of the core back 110 . A straight line 141 extends radially inward from the radially outer end. The straight line 141 is closer to the reference line K on the radially inner side than on the radially outer side. A straight line connecting the −θ side edge and the +θ side edge of the radially inner end of the base portion 140 intersects the reference line K at right angles. The length of the straight line connecting the −θ side edge and the +θ side edge of the radially inner end of the base portion 140 (hereinafter also referred to as “tooth width”) is t1.

ツバ部131の-θ側の縁は直線132及び直線138で形成される。直線132の径方向外側端は、直線141の径方向内側端に繋がる。直線132は、径方向外側端から径方向内側に延びる。直線132は、径方向内側よりも径方向外側の方が基準線Kに近い。直線132が、基準線Kと直交する直線となす角の角度(以下「ツバ部の立ち上がり角度」ともいう)はθ1である。 The −θ side edge of the flange portion 131 is formed by a straight line 132 and a straight line 138 . The radial outer end of the straight line 132 connects to the radial inner end of the straight line 141 . A straight line 132 extends radially inward from the radially outer end. The straight line 132 is closer to the reference line K on the radially outer side than on the radially inner side. The angle formed by the straight line 132 and the straight line orthogonal to the reference line K (hereinafter also referred to as the "rising angle of the flange portion") is θ1.

直線138の径方向外側端は、直線132の径方向内側端に繋がる。直線138は、径方向外側端から径方向内側に延びる。直線138は、基準線Kと平行である。 The radially outer end of straight line 138 connects to the radially inner end of straight line 132 . A straight line 138 extends radially inward from the radially outer end. Straight line 138 is parallel to reference line K. FIG.

ツバ部131の径方向内側の縁は直線139、直線133、直線134及び直線136で形成される。直線139の-θ側端は、直線138の径方向内側端に繋がる。直線139は、-θ側から+θ側に延びる。直線139は、基準線Kと平行である。 A radially inner edge of the flange portion 131 is formed by a straight line 139 , a straight line 133 , a straight line 134 and a straight line 136 . The −θ side end of the straight line 139 connects to the radial inner end of the straight line 138 . A straight line 139 extends from the -θ side to the +θ side. A straight line 139 is parallel to the reference line K.

直線133の-θ側端は、直線139の+θ側端に繋がる。直線133は、-θ側から+θ側に延びる。直線133は、-θ側よりも+θ側の方がコアバック110に近い。直線133が、基準線Kと直交する直線となす角の角度(以下「溝部の立ち上がり角度」ともいう)はθ2である。 The −θ side end of the straight line 133 is connected to the +θ side end of the straight line 139 . A straight line 133 extends from the -θ side to the +θ side. The straight line 133 is closer to the core back 110 on the +θ side than on the -θ side. The angle formed by the straight line 133 and the straight line orthogonal to the reference line K (hereinafter also referred to as the "rising angle of the groove") is θ2.

直線134の-θ側端は、直線133の+θ側端に繋がる。直線134は、-θ側から+θ側に延びる。直線134は、+θ側よりも-θ側の方がコアバック110に近い。 The −θ side end of the straight line 134 is connected to the +θ side end of the straight line 133 . A straight line 134 extends from the -θ side to the +θ side. The straight line 134 is closer to the core back 110 on the -θ side than on the +θ side.

直線136の-θ側端は、直線134の+θ側端に繋がる。直線136は、-θ側から+θ側に延びる。直線136は、基準線Kと直交する。 The −θ side end of the straight line 136 is connected to the +θ side end of the straight line 134 . A straight line 136 extends from the -θ side to the +θ side. A straight line 136 is orthogonal to the reference line K. FIG.

ツバ部131は、直線133及び直線134によって形成され、直線139及び直線136の径方向位置よりも径方向外側に凹む溝部135を有する。ツバ部131は、基準線Kよりも+θ側に、溝部135に相当する溝部137を有する。 The flange portion 131 has a groove portion 135 formed by straight lines 133 and 134 and recessed radially outward from the radial positions of the straight lines 139 and 136 . The collar portion 131 has a groove portion 137 corresponding to the groove portion 135 on the +θ side of the reference line K. As shown in FIG.

溝部135の-θ側端と溝部137の+θ側端とを結ぶ直線は、基準線Kと直交する。溝部135の-θ側端と溝部137の+θ側端とを結ぶ直線の長さ(以下「溝部の端同士の距離」ともいう)はwである。
ツバ部131の径方向内側端における-θ側端と+θ側端とを結ぶ直線は、基準線Kと直交する。ツバ部131の径方向内側端における-θ側端と+θ側端とを結ぶ直線の長さ(以下「ツバ部の幅」ともいう)はt2である。
A straight line connecting the −θ side end of the groove portion 135 and the +θ side end of the groove portion 137 intersects the reference line K at right angles. The length of the straight line connecting the −θ side end of the groove portion 135 and the +θ side end of the groove portion 137 (hereinafter also referred to as “the distance between the ends of the groove portions”) is w.
A straight line connecting the −θ side end and the +θ side end of the radially inner end of the flange portion 131 intersects the reference line K at right angles. The length of a straight line connecting the −θ side end and the +θ side end of the radially inner end of the flange portion 131 (hereinafter also referred to as “width of the flange portion”) is t2.

本実施例では、θ1>θ2となるように、すなわちツバ部131が先細りになるように溝部135を設け、且つ、上述のt1、t2及びwの関係は、t2>w>t1である。本実施例では、基準線Kを対称軸として線対象となるように、溝部135及び溝部137を設けているが、溝部135と溝部137との間にさらに溝部を設けてもよい。また、本実施例では、基準線Kを対称軸として線対象としているが、θ1>θ2であれば非対称な形状であってもよい。また、溝部135及び溝部137は2本の直線で構成されるものに限らず、円形状、円弧形状、楕円形状などの曲線で形成されるものであってもよいし、3本以上の直線で形成されるものであってもよい。 In this embodiment, the groove portion 135 is provided so that θ1>θ2, that is, the flange portion 131 is tapered, and the relationship among t1, t2, and w is t2>w>t1. In this embodiment, the grooves 135 and 137 are provided so as to be symmetrical about the reference line K, but another groove may be provided between the grooves 135 and 137 . In addition, in this embodiment, the lines are symmetrical with respect to the reference line K, but the shape may be asymmetrical if θ1>θ2. Further, the groove portion 135 and the groove portion 137 are not limited to those formed by two straight lines. may be formed.

本実施例によれば、θ1>θ2としてツバ部131の根元を広くすることで、変形に対する十分な剛性を確保できる。この構成により、鉄損やNV性能を溝が無い場合よりも低減することができる。 According to this embodiment, by widening the base of the flange portion 131 with θ1>θ2, sufficient rigidity against deformation can be ensured. With this configuration, iron loss and NV performance can be reduced more than when there is no groove.

溝部135の深さは、深くするほど鉄損やNV性能が改善する傾向ではあるが、深くするほど実効ギャップ長が広がるためトルクが低下する。つまり、同じトルクを出す場合は電流を大きくする必要があり銅損が悪化する。このためNV性能だけではなくモータ効率も考える場合、両者のバランスをとって溝部135の深さを決定するのが望ましい。 As the depth of the groove 135 is increased, iron loss and NV performance tend to improve, but as the depth increases, the effective gap length increases, resulting in a decrease in torque. In other words, if the same torque is to be produced, the current must be increased, which increases the copper loss. Therefore, when considering not only the NV performance but also the motor efficiency, it is desirable to determine the depth of the groove portion 135 with a balance between the two.

図3は、θ2/θ1<1の範囲条件でθ2を変えた場合の損失の変化を示すグラフである。図3において、横軸はθ2/θ1であり、縦軸は損失である。図4は、θ2/θ1<1の範囲条件でθ2を変えた場合の電磁力(ラジアル力)の変化を示すグラフである。図4において、横軸はθ2/θ1であり、縦軸はラジアル力である。図3及び図4では、θ2/θ1=0、すなわち溝部135がない場合の損失及びラジアル力の変化を1として正規化している。 FIG. 3 is a graph showing changes in loss when θ2 is changed under the condition of θ2/θ1<1. In FIG. 3, the horizontal axis is θ2/θ1, and the vertical axis is loss. FIG. 4 is a graph showing changes in electromagnetic force (radial force) when θ2 is changed under the condition of θ2/θ1<1. In FIG. 4, the horizontal axis is .theta.2/.theta.1, and the vertical axis is the radial force. In FIGS. 3 and 4, θ2/θ1=0, that is, the change in loss and radial force when there is no groove 135 is normalized as 1. FIG.

図3を参照してわかるように、ステータ鉄損はθ2/θ1を大きく(溝部135を深く)するほど改善していくが、トルク低下により銅損が悪化するためモータの損失(銅損+鉄損)としては変化が小さい。鉄損をステータ鉄損とロータ鉄損に分離するとθ2/θ1≦0.6の範囲では、ロータ鉄損が、溝部135がない場合よりも改善していることが確認できる。回転体であるロータは冷却が難しいため、ロータ損失の改善は熱的に有利である。ラジアル力に関しては、θ2/θ1<1の範囲では溝部135を深くするほど改善していることが確認できる。以上から、θ1>θ2とすることで剛性を確保しつつNV性能を改善でき、より好ましくはθ2/θ1≦0.6と設定することでNV性能向上と効率、熱性能向上を両立できる。 As can be seen from FIG. 3, the stator iron loss improves as θ2/θ1 increases (the groove 135 becomes deeper). loss), the change is small. When the iron loss is separated into the stator iron loss and the rotor iron loss, it can be confirmed that the rotor iron loss is improved in the range of θ2/θ1≦0.6 as compared with the case without the groove 135 . Since the rotor, which is a rotating body, is difficult to cool, improving the rotor loss is thermally advantageous. Regarding the radial force, it can be confirmed that in the range of θ2/θ1<1, the deeper the groove portion 135, the more the radial force is improved. From the above, by setting θ1>θ2, it is possible to improve the NV performance while ensuring the rigidity, and more preferably, by setting θ2/θ1≦0.6, it is possible to simultaneously improve the NV performance, efficiency, and thermal performance.

図5は、本発明の実施例2に係るティースを示す図であって、図1に示したティース122に相当するティース1122を拡大して示す側面図である。 FIG. 5 is a view showing a tooth according to Example 2 of the present invention, and is a side view showing an enlarged tooth 1122 corresponding to the tooth 122 shown in FIG.

基部1140は、図2の基部140に相当する。ツバ部1131は、図2のツバ部131に相当する。直線1141は、図2の直線141に相当する。直線1132は、図2の直線132に相当する。直線1138は、図2の直線138に相当する。直線1139は、図2の直線139に相当する。直線1133は、図2の直線133に相当する。直線1134は、図2の直線134に相当する。溝部1135は、図2の溝部135に相当する。溝部1137は、図2の溝部137に相当する。 Base 1140 corresponds to base 140 in FIG. The brim portion 1131 corresponds to the brim portion 131 in FIG. A straight line 1141 corresponds to the straight line 141 in FIG. A straight line 1132 corresponds to the straight line 132 in FIG. Line 1138 corresponds to line 138 in FIG. Straight line 1139 corresponds to straight line 139 in FIG. A straight line 1133 corresponds to the straight line 133 in FIG. Line 1134 corresponds to line 134 in FIG. The groove 1135 corresponds to the groove 135 in FIG. The groove portion 1137 corresponds to the groove portion 137 in FIG.

実施例2では、ツバ部1131は、溝部1135と溝部1137との間に、溝部1136を有する。実施例2においても、θ1>θ2とすることで剛性を確保しつつNV性能を改善でき、より好ましくはθ2/θ1≦0.6と設定することでNV性能向上と効率、熱性能向上を両立できる。 In Example 2, the flange portion 1131 has a groove portion 1136 between the groove portion 1135 and the groove portion 1137 . Also in Example 2, by setting θ1>θ2, the NV performance can be improved while ensuring the rigidity, and more preferably, by setting θ2/θ1≦0.6, the NV performance improvement, efficiency, and thermal performance can be improved at the same time. can.

図6は、本発明の実施例3に係るティースを示す図であって、図1に示したティース122に相当するティース2122を拡大して示す側面図である。 FIG. 6 is a diagram showing a tooth according to Example 3 of the present invention, and is a side view showing an enlarged tooth 2122 corresponding to the tooth 122 shown in FIG.

基部2140は、図2の基部140に相当する。ツバ部2131は、図2のツバ部131に相当する。直線2141は、図2の直線141に相当する。直線2132は、図2の直線132に相当する。直線2138は、図2の直線138に相当する。直線2139は、図2の直線139に相当する。直線2133は、図2の直線133に相当する。 Base 2140 corresponds to base 140 in FIG. The brim portion 2131 corresponds to the brim portion 131 in FIG. A straight line 2141 corresponds to the straight line 141 in FIG. A straight line 2132 corresponds to the straight line 132 in FIG. Line 2138 corresponds to line 138 in FIG. Straight line 2139 corresponds to straight line 139 in FIG. A straight line 2133 corresponds to the straight line 133 in FIG.

直線2134の-θ側端は、直線2133の+θ側端に繋がる。直線2134は、-θ側から+θ側に延びる。直線2134は、基準線Kと直交する。本実施例の溝部2135は、図2の溝部135と溝部137とが溝の底同士で繋がった形状になっている。すなわち、本実施例では、ツバ部2131は、基準線よりも-θ側(周方向一方側)に配置された溝(溝部135に相当)の底と基準線よりも+θ側(周方向他方側)に配置された溝(溝部137に相当)の底とが連通した一つの溝部(溝部2135)を有する。また、本実施例では、ツバ部2131は、直線2134から径方向外側に凹む溝部2136を有する。実施例2においても、θ1>θ2とすることで剛性を確保しつつNV性能を改善でき、より好ましくはθ2/θ1≦0.6と設定することでNV性能向上と効率、熱性能向上を両立できる。 The −θ side end of the straight line 2134 connects to the +θ side end of the straight line 2133 . A straight line 2134 extends from the -θ side to the +θ side. A straight line 2134 is orthogonal to the reference line K. The groove portion 2135 of this embodiment has a shape in which the groove portions 135 and 137 in FIG. 2 are connected to each other at the bottoms of the grooves. That is, in this embodiment, the flange portion 2131 is located on the bottom of the groove (corresponding to the groove portion 135) arranged on the −θ side (one side in the circumferential direction) of the reference line and on the +θ side of the reference line (the other side in the circumferential direction). ) has one groove portion (groove portion 2135) communicating with the bottom of the groove (corresponding to the groove portion 137) arranged in the groove. Also, in this embodiment, the flange portion 2131 has a groove portion 2136 that is recessed radially outward from the straight line 2134 . Also in Example 2, by setting θ1>θ2, it is possible to improve the NV performance while ensuring the rigidity. can.

図7は、本発明の実施例4に係るティースを示す図であって、図2に示したツバ部1131に相当するツバ部3131を拡大して示す側面図である。図2では溝部135を直線133及び直線134の2本の直線で形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、図7に示す溝部3135のように曲線で形成される溝部であっても適用可能である。この場合、溝部3135の-θ側端(溝部3135の立ち上がり)に内接する円3135aの接線と、ツバ部1131の径方向内側端の直線3136(基準線Kと直交する直線)とがなす角度をθ2として、上述したθ1とθ2との関係を適用すればよい。 FIG. 7 is a diagram showing a tooth according to Example 4 of the present invention, and is a side view showing an enlarged flange portion 3131 corresponding to the flange portion 1131 shown in FIG. In FIG. 2, the groove 135 is formed by two straight lines, the straight lines 133 and 134, but the present invention is not limited to this. is also applicable. In this case, the angle formed by the tangent line of the circle 3135a inscribed in the -θ side end of the groove portion 3135 (rising of the groove portion 3135) and the straight line 3136 (the straight line perpendicular to the reference line K) of the radially inner end of the flange portion 1131 is As θ2, the relationship between θ1 and θ2 described above may be applied.

また、図2の直線132が曲線である場合、例えば、直線132の代わりに-θ側端に膨らむ曲線によってツバ部131が形成される場合にも本発明を適用することができる。この場合、曲線の-θ側端(溝部の立ち上がり)に内接する円の接線と、基準線Kと直交する直線とがなす角度をθ1として、上述したθ1とθ2との関係を適用すればよい。 The present invention can also be applied to a case where the straight line 132 in FIG. In this case, the angle formed by the tangent line of the circle inscribed at the edge of the curve on the -θ side (rising of the groove) and the straight line perpendicular to the reference line K is defined as θ1, and the relationship between θ1 and θ2 described above can be applied. .

また、図2の直線132及び直線138が曲線である場合、例えば、直線132及び直線138の代わりに-θ側端に膨らむ曲線によってツバ部131が形成される場合にも本発明を適用することができる。この場合、曲線の-θ側端(溝部の立ち上がり)に内接する円の接線と、基準線Kと直交する直線とがなす角度をθ1として、上述したθ1とθ2との関係を適用すればよい。 The present invention can also be applied to the case where the straight lines 132 and 138 in FIG. can be done. In this case, the angle formed by the tangent line of the circle inscribed at the edge of the curve on the -θ side (rising of the groove) and the straight line perpendicular to the reference line K is defined as θ1, and the relationship between θ1 and θ2 described above can be applied. .

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and design changes may be made without departing from the scope of the present invention. In addition, the embodiments disclosed this time should be considered in all respects to be illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning of equivalents to the scope of the claims.

100…ステータコア、110…コアバック、120…ティース

100... Stator core, 110... Core back, 120... Teeth

Claims (3)

中心軸に沿って延びるシャフトを有するロータの径方向外側にエアギャップを介して配置される回転機のステータであって、
積層鋼板から成るステータコアを有し、
前記ステータコアは、径方向外側から径方向内側に延び、径方向内側端を先端とする複数のティースを有し、
前記複数のティースのうちの少なくとも一つは、径方向外側から径方向内側に延びる基部と、該基部の径方向内側で該基部よりも周方向両側に拡がるツバ部を有し、
前記ツバ部は、径方向内側端に径方向外側に凹む溝部を有し、
前記ツバ部の立ち上がり角度をθ1、前記溝部の立ち上がり角度をθ2、前記ティースの幅をt1、前記ツバ部の幅をt2、前記溝部の端同士の距離をwとしたとき、
t2>w>t1、且つ
θ1>θ2、
の関係を満たし、
前記溝部の立ち上がりが曲線であり、
前記溝部の立ち上がり角度は、前記溝部の立ち上がりに内接する円の接線と、前記基部の周方向中央を通り径方向と平行な直線である基準線と直交する直線とがなす角度である、
ステータ。
A stator of a rotating machine arranged radially outward of a rotor having a shaft extending along a central axis with an air gap therebetween,
having a stator core made of laminated steel plates,
The stator core has a plurality of teeth extending radially inward from the radially outer side and having radially inner ends as tips,
at least one of the plurality of teeth has a base portion extending radially inward from the radially outer side;
The flange has a groove recessed radially outward at the radially inner end,
When the rising angle of the flange portion is θ1, the rising angle of the groove portion is θ2, the width of the tooth is t1, the width of the flange portion is t2, and the distance between the ends of the groove portion is w,
t2>w>t1, and θ1>θ2,
satisfy the relationship of
The rise of the groove is a curve,
The rising angle of the groove is an angle formed by a tangent line of a circle inscribed in the rising of the groove and a straight line perpendicular to a reference line, which is a straight line passing through the center in the circumferential direction of the base and parallel to the radial direction.
stator.
前記ツバ部の立ち上がりが曲線であり、
前記ツバ部の立ち上がり角度は、前記ツバ部の立ち上がりに内接する円の接線と、前記基部の周方向中央を通り径方向と平行な直線である基準線と直交する直線とがなす角度である、
請求項1に記載のステータ。
The rise of the flange portion is a curve,
The rising angle of the flange is an angle formed by a tangent line of a circle inscribed in the rising of the flange and a straight line perpendicular to a reference line, which is a straight line passing through the center in the circumferential direction of the base and parallel to the radial direction.
A stator according to claim 1 .
前記溝部は、基準線よりも周方向一方側に配置された溝の底と基準線よりも周方向他方側に配置された溝の底とが連通した一つの溝部である、
請求項1に記載のステータ。
The groove portion is one groove portion in which the bottom of the groove arranged on one side in the circumferential direction of the reference line communicates with the bottom of the groove arranged on the other side of the reference line in the circumferential direction.
A stator according to claim 1 .
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