JPH11318047A - Armature structure of toroidal winding type rotary electric machine - Google Patents

Armature structure of toroidal winding type rotary electric machine

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JPH11318047A
JPH11318047A JP12361398A JP12361398A JPH11318047A JP H11318047 A JPH11318047 A JP H11318047A JP 12361398 A JP12361398 A JP 12361398A JP 12361398 A JP12361398 A JP 12361398A JP H11318047 A JPH11318047 A JP H11318047A
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JP
Japan
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electric machine
core
rotary electric
armature
toroidal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP12361398A
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Japanese (ja)
Inventor
Tamotsu Nose
保 能勢
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Nidec Instruments Corp
Original Assignee
Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Priority to US09/144,957 priority patent/US6211595B1/en
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To drastically improve an efficiency value and characteristics by forming the thickness of an entire lamination layer of a counter core part and a partial lamination core thicker than an annular core part. SOLUTION: A total lamination thickness in an axial direction of a partial lamination core 13 and a counter core part 9 is formed to be thicker than the thickness of an annular core part 5, and the total layer thickness of the counter core part 9 and the partial lamination core 13 is formed to be larger than a winding height in the axial direction of a coil 8. Also, thickness in the axial direction of the opposing surface of a rotor is thicker than that of the annular core part 5 and is formed to be nearly identical to the total layer thickness, and the partial lamination core 13 is allowed to oppose the rotor side. Then, a projecting core part 25 that projects outward in the direction of a radius from the annular core part 5 is formed at the lamination core, and the projecting core part 25 is brought into contact with a stator frame 1, thus fixing the entire stator, thus drastically improving a proportional constant value for determining the relationship between torque and copper loss and drastically improving the efficiency value and characteristics of a rotary electric machine.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、積層コアの環状コ
ア部に対して複数のコイルを所定間隔をあけて装着した
トロイダル巻式回転電機の電機子構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an armature structure of a toroidal winding type rotating electric machine in which a plurality of coils are mounted on an annular core portion of a laminated core at predetermined intervals.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、エアギャップ部にサイン波形磁
界を必要とする回転電機においては、分布巻きと呼ばれ
る巻線方法が採用されている。例えば、図19に示され
ている三相誘導モータでは、ロータRの外周側を取り囲
むようにしてステータSが配置されており、そのステー
タSを構成する電機子の積層コアSCに対して、スロッ
トをずらしながらコイルSLが重ね合わされるように巻
線が施されている。ところが、この方法ではコイルSL
をずらしながら重ねる形となっているため、巻線が難し
い上に巻線長さが長くなり、巻線高さH1が高くなる等
の問題がある。
2. Description of the Related Art In general, a rotating electric machine requiring a sine waveform magnetic field in an air gap portion employs a winding method called distributed winding. For example, in the three-phase induction motor shown in FIG. 19, a stator S is arranged so as to surround an outer peripheral side of a rotor R, and a slot is provided with respect to a laminated core SC of an armature constituting the stator S. The coils are wound such that the coils SL are superimposed while displacing the coils. However, in this method, the coil SL
, The windings are difficult, the winding length is long, and the winding height H1 is high.

【0003】これに対して、コア環状部に巻線を行うト
ロイダル巻きと呼ばれる方法が知られている。このトロ
イダル巻線方法は、各コイルが重なり合わないために巻
線が易しい、巻線長さが短くなる、巻線高さが高くなら
ない、など優れた特徴を持っている。
[0003] On the other hand, a method called toroidal winding in which winding is performed on a core annular portion is known. This toroidal winding method has excellent features such as easy winding because the coils do not overlap, shortening the winding length, and preventing the winding height from increasing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トロイダル巻式回転電機では、扁平形を除いては特性が
一般の分布巻より劣ることもあり、一部の分野での採用
に留まっているのが現状である。一方近年、地球環境問
題が深刻化しており、省エネルギー・省電力を最優先で
進めなければならない状況となってきている。今日では
電力消費が大きな比重を占めているが、その全電力の半
分以上をモータが消費している。このため、モータの効
率を上げ、損失(電力消費)を少しでも減らすことが最
優先課題として求められている。また、電力を発生する
側の発電機においても同様である。
However, in the conventional toroidal winding type rotating electric machine, the characteristics are inferior to those of the general distributed winding except for the flat type, and the application is limited to some fields. Is the current situation. On the other hand, in recent years, global environmental problems have become serious, and energy saving and power saving must be promoted with the highest priority. Today, power consumption is dominant, but more than half of the total power is consumed by motors. For this reason, increasing the efficiency of the motor and reducing the loss (power consumption) as much as possible are demanded as top priorities. The same applies to the generator that generates electric power.

【0005】そこで本発明は、巻線方法に優れたトロイ
ダル巻式回転電機の電機子構造に、高特性化のための構
造変更を加えることにより、効率値を大幅に改善した回
転電機の電機子構造の電機子構造を提供することを目的
としたものである。
[0005] Therefore, the present invention provides an armature of a rotary electric machine in which the efficiency value is greatly improved by making a structural change for improving the characteristics of the armature structure of the toroidal-wound rotary electric machine excellent in the winding method. It is intended to provide an armature structure having a structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、モータ及び発
電機を含めた回転電機の特性改善構造に関するものであ
るが、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するのが
モータで、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する
のが発電機であり、モータと発電機とは基本(構造・構
成)的には全く同じものである。そのため、モータを発
電機として使うことも、発電機をモータとして使うこと
も可能である。従って、以下の説明は全てモータにて行
う。
The present invention relates to a structure for improving the characteristics of a rotating electric machine including a motor and a generator. A motor converts electric energy into mechanical energy, and converts mechanical energy into electric energy. The generator is converted into the motor, and the motor and the generator are basically the same (structure and configuration). Therefore, it is possible to use the motor as a generator or to use the generator as a motor. Therefore, all of the following description will be made using the motor.

【0007】一般に、モータ特性を表す指標として出力
やトルクが用いられているが、これらは、印加電圧や巻
線の巻数、また放熱条件・設計などにより変化してしま
うため、モータ特性を絶対値で表す指標にはなっていな
い。一方、別の指標として効率値があり、出力と損失と
の関係を表す良い指標ではあるが、負荷又は回転数条件
により変化し、始動条件では出力が0となり効率値も0
となってしまい、やはりモータ特性の大きさを表す絶対
指標にはなり得ていない。
In general, output and torque are used as indices representing motor characteristics. However, since these vary depending on the applied voltage, the number of windings of the windings, heat radiation conditions and design, the absolute values of the motor characteristics are changed. It is not an index represented by. On the other hand, there is an efficiency value as another index, which is a good index indicating the relationship between the output and the loss.
Therefore, it cannot be an absolute index indicating the magnitude of the motor characteristic.

【0008】そこでモータの効率値を改善するために
は、まずモータ特性・効率の大きさとは何か、何により
決まるのか、などを正確に把握することが基本であり、
本願発明者が検討した結果、次のことがわかった。モー
タ特性の大きさを表す絶対指標は、発生トルクと発生損
失(銅損)との関係を表す(決める)比例定数値であ
る。磁石無しモータの場合この比例定数=トルク/銅
損、磁石付きモータの場合この比例定数=(トルク)
/銅損、であることがわかった。いわゆる、ある電流を
流した時に発生するトルクと銅損の関係を表す比例定数
値は、印加電圧や巻線巻き数(占積率が同じ場合)、負
荷条件などを変化させても変化せず、モータ特性の大き
さを表す絶対指標となることがわかった。一方、効率値
に関しても、効率=出力/入力=出力/(出力+損失)
であり、出力=回転数×トルクで、回転数は印加電圧と
損失で、損失のメインは銅損であるため、この比例定数
値でほぼ決まることがわかった。
Therefore, in order to improve the motor efficiency value, it is basically necessary to accurately grasp what the motor characteristics and the magnitude of the efficiency are and what they determine.
As a result of the study by the present inventors, the following has been found. The absolute index representing the magnitude of the motor characteristic is a proportional constant value (determining) the relationship between the generated torque and the generated loss (copper loss). For a motor without a magnet, this proportionality constant = torque / copper loss. For a motor with a magnet, this proportionality constant = (torque) 2
/ Copper loss. The so-called proportional constant value, which represents the relationship between the torque and the copper loss generated when a certain current flows, does not change even when the applied voltage, the number of winding turns (when the space factor is the same), and the load conditions are changed. Thus, it can be seen that it is an absolute index indicating the magnitude of the motor characteristics. On the other hand, regarding the efficiency value, efficiency = output / input = output / (output + loss)
Output = rotational speed × torque, the rotational speed is the applied voltage and loss, and the main loss is copper loss.

【0009】モータ特性を大きくする(効率を上げる)
ために、大型化したり、高エネルギー積の磁石にした
り、巻線の占有率を上げたりすることが試みられている
が、これらは結局、上記比例定数値を決める要因の条件
を変化させることにより得ているものである。
Enhance motor characteristics (increase efficiency)
For this reason, attempts have been made to increase the size of the magnet, to use a high-energy product magnet, or to increase the occupancy of the winding.However, these are ultimately achieved by changing the conditions of the factors that determine the proportional constant value. Is what you have gained.

【0010】次に、この比例定数値がモータ特性の絶対
値を決める理由と、この比例定数値を決める要因につい
て述べる。モータのトルクは、対向配置された1次側と
2次側との相対移動による磁気エネルギーの変化の大き
さで決まるものである。その磁気エネルギーには、1次
側及び2次側の自己インダクタンスLにより発生・保持
されるものと、1次側と2次側との相互インダクタンス
Mにより発生・保持されるものとがあり、モータの種類
・構造により駆動に使用する磁気エネルギーが違ってい
る。誘導モータやDCモータ、ブラシレスモータなどは
Mによる磁気エネルギーを使用しており、リラクタンス
モータはLによる磁気エネルギーを使用している。
Next, the reason why the proportional constant value determines the absolute value of the motor characteristics and the factor that determines the proportional constant value will be described. The torque of the motor is determined by the magnitude of the change in magnetic energy due to the relative movement between the opposed primary and secondary sides. There are two types of magnetic energy generated and held by the primary and secondary side self inductances L and those generated and held by the mutual inductance M between the primary side and the secondary side. The magnetic energy used for the drive differs depending on the type and structure. Induction motors, DC motors, brushless motors and the like use magnetic energy by M, and reluctance motors use magnetic energy by L.

【0011】磁極数などの構造が決まっている場合の1
次側及び2次側の電流I,Iに対する発生トルクの
大きさは、磁気エネルギーの最大値でほぼ決まり、いわ
ゆる、自己インダクタンスLや相互インダクタンスMの
大きさで決まってくる。自己インダクタンスLによる磁
気エネルギーの大きさは、(1/2)・L・I、相互
インダクタンスMによる磁気エネルギーの大きさはM・
・Iである。リラクタンスモータ以外の一般モー
タは、ほとんどが相互インダクタンスMを駆動に使用し
ている。誘導モータやユニバーサルモータなど磁石を使
用しないモータの多くは1次電流Iと2次電流I
比例するため、電流をIで代表させるとその磁気エネル
ギーはM・I・I=M・Iと表せる。片側(1次
側と仮定)に磁石を用いるモータの場合、磁石は電流固
定の電磁石のためI固定であり、M・I=Φ(有効
磁束)のため、その磁気エネルギーはM・I・I
Φ・Iと表せる。
When the structure such as the number of magnetic poles is fixed,
The magnitude of the generated torque with respect to the secondary side and secondary side currents I 1 and I 2 is substantially determined by the maximum value of the magnetic energy, and is determined by the so-called self-inductance L and mutual inductance M. The magnitude of the magnetic energy due to the self-inductance L is (1 /) · L · I 2 , and the magnitude of the magnetic energy due to the mutual inductance M is M ·
I 1 · I 2 . Most general motors other than the reluctance motor use the mutual inductance M for driving. In many motors that do not use magnets, such as induction motors and universal motors, the primary current I 1 and the secondary current I 2 are proportional, so if the current is represented by I, the magnetic energy is M · I 1 · I 2 = M · I 2 and expressed. If the motor using a magnet to one side (assuming primary), the magnet is I 1 fixed for the electromagnet current fixed, for M · I 1 = [Phi (effective magnetic flux), the magnetic energy M · I 1 · I 2 =
It can be expressed as Φ · I.

【0012】一方、銅損は抵抗損であるから、R・I
で表せる。そのため、トルクと銅損の関係を決める比例
定数は、磁石無しの場合、トルク/銅損のため、結果と
してL/RまたはM/Rで表せる。磁石付きの場合、
(トルク)/銅損のため、結果としてM/Rで表せ
る。
On the other hand, since copper loss is resistance loss, R · I 2
Can be represented by Therefore, the proportionality constant that determines the relationship between torque and copper loss can be expressed as L / R or M / R as a result of torque / copper loss without a magnet. With a magnet,
(Torque) 2 / copper loss, and as a result, can be expressed as M 2 / R.

【0013】L・M・Rを決める要素について考えてみ
ると、コイル巻数は全てに同じ影響を与えるため除いた
場合、LとMは主に、1次・2次対向面積Sとエアギャ
ップ長gで表せる。磁石付きの場合は更に磁石の材質と
体格・形状などを含む。Rは主に、コイル断面積Aとコ
イル1ターン当たりのコイル長lで決まっている。エア
ギャップ長gや磁石要素をほぼ固定と考え、主要素のみ
で上記比例定数の構成を考えると以下の通りとなる。 a.磁石無しモータ(誘導、ユニバーサル): S・A
/l=S/コイル要素 b.磁石付きモータ: S・A/l=S/コイル要
素 c.リラクタンスモータ: S・A/l=S/コイル要
素 上記のように、比例定数を構成する主要因を改善し、比
例定数値を大きくすれば、モータ特性が大きくなり、結
果として効率値を改善できることがわかる。
Considering the factors that determine L, M, and R, when the number of coil turns has the same effect on all, and is excluded, L and M are mainly the primary and secondary facing area S and the air gap length. g. If a magnet is provided, it further includes the material, physique and shape of the magnet. R is mainly determined by the coil cross-sectional area A and the coil length l per turn of the coil. Considering that the air gap length g and the magnet element are almost fixed, and considering the configuration of the above-mentioned proportional constant only with the main element, the following is obtained. a. Motor without magnet (induction, universal): SA
/ L = S / coil element b. Motorized magnet: S 2 · A / l = S 2 / coil elements c. Reluctance motor: S · A / l = S / coil element As described above, if the main factors constituting the proportional constant are improved and the proportional constant value is increased, the motor characteristics are increased, and as a result, the efficiency value can be improved. I understand.

【0014】上記比例定数値という視点から従来品をみ
た場合、従来の回転電機は大きな欠点を持っていること
がわかる。つまり、前述した比例定数の構成式の上辺を
決める共通事項は、1次・2次の磁気対向面の面積Sで
あり、この対向面積Sを増やすほど比例定数値及び効率
値は高くなることがわかる。しかし、上述した代表的な
回転電機である三相誘導モータ(図19参照)を例に見
ればすぐわかる様に、軸方向のモータ全体高さH2に対
する1次・2次磁気対向部高さH3の比率が極端に小さ
いことがわかる。これは、前述したように巻線部高さH
1に軸方向スペースの多くが取られているためであり、
その結果、上述した磁気対向部の面積Sは非常に小さく
なっている。
[0014] From the viewpoint of the above proportional constant value, it can be seen that the conventional rotary electric machine has a major drawback. In other words, a common matter that determines the upper side of the above-described constitutive equation of the proportional constant is the area S of the primary and secondary magnetic facing surfaces. As the facing area S increases, the proportional constant value and the efficiency value may increase. Recognize. However, as will be readily understood by taking the three-phase induction motor (see FIG. 19), which is a typical rotating electric machine, as an example, the primary and secondary magnetic facing part height H3 with respect to the overall motor height H2 in the axial direction. Is extremely small. This corresponds to the winding height H, as described above.
This is because a lot of the axial space is taken in 1
As a result, the above-described area S of the magnetic facing portion is very small.

【0015】仮にコイル要素の条件を変えずに、軸方向
のモータスペース一杯まで磁気対向面を取れたとすれ
ば、上記比例定数値が大幅に改善することになり、同一
トルク(又は出力)における損失を、例えば1/2とか
1/3にまで簡単に減少させることが可能であることが
わかる。このような仮の状態は、そのための構造さえ検
討すればある程度可能である。すなわち、コイル要素を
あまり悪化させずに、1次・2次磁気対向面の高さを大
幅に増やすことは構造的に可能であり、その様な構造を
採用することによって効率値を大幅に上げること、つま
り損失を大幅に下げることが可能になる。
Assuming that the magnetic facing surface can be taken up to the full motor space in the axial direction without changing the condition of the coil element, the proportional constant value is greatly improved, and the loss at the same torque (or output) is reduced. Is easily reduced to, for example, 1/2 or 1/3. Such a temporary state is possible to some extent if only the structure for that is considered. That is, it is structurally possible to greatly increase the height of the primary and secondary magnetic facing surfaces without significantly deteriorating the coil element, and by adopting such a structure, the efficiency value is greatly increased. That is, the loss can be significantly reduced.

【0016】このような観点から、請求項1記載の発明
では、固定子又は回転子の少なくとも一方側の部材を構
成する電機子が、環状コア部と、この環状コア部から他
方側部材に向かって延出する対向コア部と、を含む積層
コアを備え、上記積層コアの環状コア部に対してコイル
がトロイダル巻きされたトロイダル巻式回転電機の電機
子構造において、少なくとも上記電機子の対向コア部
に、前記他方側部材との対向面積を拡大する部分積層コ
アが積み重ねるようにして設けられ、その対向コア部と
部分積層コアとの全積層厚さが前記環状コア部より厚く
形成されている。
From such a viewpoint, in the invention according to the first aspect, the armature constituting at least one member of the stator or the rotor includes an annular core portion and a portion extending from the annular core portion to the other member. An opposing core portion extending in the armature structure of a toroidal winding type rotating electric machine in which a coil is toroidally wound around an annular core portion of the laminated core, wherein at least the opposing core of the armature is provided. In the portion, a partially laminated core that enlarges the facing area with the other side member is provided so as to be stacked, and the total laminated thickness of the facing core portion and the partially laminated core is formed thicker than the annular core portion. .

【0017】また、請求項2記載の発明では、部分積層
コアは、対向コア部から少なくとも環状コア部まで連続
して延びた形状に積層されている。
According to the second aspect of the present invention, the partially laminated cores are laminated in a shape extending continuously from the opposed core portion to at least the annular core portion.

【0018】さらに、請求項3記載の発明では、積層コ
ア及び部分積層コアは珪素鋼板により構成されている。
Further, according to the third aspect of the present invention, the laminated core and the partially laminated core are made of a silicon steel plate.

【0019】さらにまた、請求項4記載の発明では、積
層コア及び部分積層コアの珪素鋼板は、板厚方向両面に
絶縁被膜を介さずに積層されている。
Furthermore, in the invention according to claim 4, the silicon steel sheets of the laminated core and the partially laminated core are laminated on both surfaces in the thickness direction without interposing an insulating coating.

【0020】一方、請求項5記載の発明では、部分積層
コアには、磁束の流れに沿った方向に延びる絶縁スリッ
トが形成されている。
On the other hand, in the fifth aspect of the present invention, the partially laminated core is formed with an insulating slit extending in a direction along the flow of the magnetic flux.

【0021】請求項6記載の発明では、部分積層コア及
び積層コアには、環状コア部から対向コア部と反対の半
径方向に突出した張り出し部が形成されている。
According to the sixth aspect of the present invention, the partially laminated core and the laminated core are formed with a projecting portion projecting from the annular core portion in the radial direction opposite to the opposing core portion.

【0022】また、請求項7記載の発明では、張り出し
部が、電機子の位置決めを行うように支持枠に当接され
ている。
Further, in the invention according to claim 7, the overhang portion is in contact with the support frame so as to position the armature.

【0023】さらに、請求項8記載の発明では、張り出
し部の支持枠と当接する部分の面積は、当該張り出し部
の他の部分の横断面積より減じられている。
Further, in the invention according to claim 8, the area of the portion of the overhanging portion that comes into contact with the support frame is smaller than the cross-sectional area of the other portion of the overhanging portion.

【0024】さらにまた、請求項9記載の発明では、積
層コア及び部分積層コアは積層カシメにより固定されて
いる。
Further, in the ninth aspect, the laminated core and the partially laminated core are fixed by laminated caulking.

【0025】請求項10記載の発明では、対向コア部と
部分積層コア部との全積層厚さは、コイルの巻高さと同
等又はそれ以上の高さを備えるように形成されている。
According to the tenth aspect of the present invention, the total laminated thickness of the opposing core portion and the partially laminated core portion is formed so as to have a height equal to or greater than the winding height of the coil.

【0026】また、請求項11記載の発明では、対向コ
ア部における他方側部材との対向面は、当該対向面の周
方向における幅を合計した全幅が、全周長に対して0.
8以上の割合となるように形成されている。
In the eleventh aspect of the present invention, the total width of the opposing surface of the opposing core portion and the other member in the circumferential direction of the opposing surface is 0.
It is formed so as to have a ratio of 8 or more.

【0027】さらに、請求項12記載の発明では、対向
コア部に積層された部分積層コアには、他方側部材に対
して半径方向及び軸方向に対面するラジアル対向面及び
アキシャル対向面が設けられている。
In the twelfth aspect of the present invention, the partially laminated core laminated on the facing core portion is provided with a radial facing surface and an axial facing surface facing the other member in the radial and axial directions. ing.

【0028】さらにまた、請求項13記載の発明では、
部分積層コアにおける最端側のアキシャル対向面は、対
向面積を増大させるように周方向又は半径方向に拡大さ
れている。
Furthermore, in the invention according to claim 13,
The axially opposed surface on the extreme end of the partially laminated core is enlarged in the circumferential direction or the radial direction so as to increase the opposed area.

【0029】請求項14記載の発明では、部分積層コア
における最端側のアキシャル対向面は、他方側部材とア
キシャル方向に対向するように張り出されている。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the axially opposed surface on the endmost side of the partially laminated core projects so as to face the other member in the axial direction.

【0030】また、請求項15記載の発明では、電機子
のアキシャル方向両端部分には、他方側部材とアキシャ
ル方向対向面が設けられている。
Further, in the invention according to claim 15, the armature is provided at both axial ends thereof with opposing surfaces in the axial direction with the other member.

【0031】さらに、請求項16記載の発明では、電機
子が、誘導機のステータである。
Further, in the invention according to claim 16, the armature is a stator of an induction machine.

【0032】さらにまた、請求項17記載の発明では、
電機子が、誘導機のロータである。
Further, according to the seventeenth aspect of the present invention,
The armature is the rotor of the induction machine.

【0033】請求項18記載の発明では、環状コア部の
対向コア部と半径方向反対側の部位に、円筒リング状の
銅材が設けられ導電部の一部としている。
According to the eighteenth aspect of the present invention, a cylindrical ring-shaped copper material is provided on a portion of the annular core portion on the side opposite to the opposed core portion in the radial direction, and is made a part of the conductive portion.

【0034】また、請求項19記載の発明では、導電部
及び環状コア部の周囲には、導電部を形成するアルミ材
がダイキャストで充填されている。
According to the nineteenth aspect, the periphery of the conductive portion and the annular core portion is filled with an aluminum material forming the conductive portion by die casting.

【0035】さらに、請求項20記載の発明では、電機
子のスロット部分には、棒状の銅材が挿入され導電部の
一部としている。
Further, in the twentieth aspect of the present invention, a rod-shaped copper material is inserted into the slot portion of the armature to form a part of the conductive portion.

【0036】さらにまた、請求項21記載の発明では、
電機子の導電部の全てが銅材にて構成されている。
Further, in the invention according to claim 21,
All of the conductive portions of the armature are made of copper.

【0037】請求項22記載の発明では、電機子が、A
C磁石同期機またはACリラクタンス同期機のステータ
である。
In the invention according to claim 22, the armature is A
It is a stator of a C magnet synchronous machine or an AC reluctance synchronous machine.

【0038】また、請求項23記載の発明では、回転電
機が、インナーロータ構造である。
In the invention according to claim 23, the rotating electric machine has an inner rotor structure.

【0039】さらに、請求項24記載の発明では、回転
電機が、アウターロータ構造である。
Further, in the invention according to claim 24, the rotating electric machine has an outer rotor structure.

【0040】さらにまた、請求項25記載の発明では、
1つの極に対して1つの相のコイルが1つのスロット内
に収納されるように巻線が施されている。
Further, in the invention according to claim 25,
The winding is applied such that one phase coil is accommodated in one slot for one pole.

【0041】請求項26記載の発明では、他方部材を構
成する他次側のロータが、界磁磁石形またはリラクタン
ス形に構成されている。
According to the twenty-sixth aspect, the other rotor constituting the other member is configured as a field magnet type or a reluctance type.

【0042】また、請求項27発明では、環状コア部に
コイルがトロイダル巻きされた積層コアの巻線部以外の
コア部に部分積層コアが積み重ねられ、この部分積層コ
アの最上端面が、他方側部材を構成する他次側部材とア
キシャル方向に対向する面対向形の磁気対向面になされ
ている。
In the twenty-seventh aspect of the present invention, the partially laminated core is stacked on a core portion other than the winding portion of the laminated core in which the coil is toroidally wound on the annular core portion, and the uppermost end face of the partially laminated core is on the other side. It is a surface-facing type magnetic facing surface that faces the other-side member constituting the member in the axial direction.

【0043】本発明の様に、トロイダル巻きと部分積層
コアとを組み合わせて用いることにより、従来構造の欠
点であった高さ方向のスペースを最大限に生かせるとと
もに、コイル要素を悪化させることがないため、上記比
例定数値が大幅に改善されることとなり、その結果、損
失が大幅に低減されて効率値が飛躍的に向上される。
By using the toroidal winding and the partially laminated core in combination as in the present invention, the space in the height direction, which is a drawback of the conventional structure, can be maximized and the coil element does not deteriorate. Therefore, the value of the proportional constant is greatly improved, and as a result, the loss is greatly reduced, and the efficiency value is dramatically improved.

【0044】より具体的には、以下のような作用が得ら
れる。まず、トロイダル巻き構造を採用したことによっ
て、巻線のために広く必要だったスロット部の対向面ス
リット幅が狭くてよくなり、高次トルクを低減しつつ対
向面積の向上を図ることができる。また、従来、巻線方
法を改善しても困難であった占積率が容易に向上され
る。さらに、巻線の重なり合い部分がないために巻線部
断面積を増やした設計に対応することが容易となり、1
ターン当たりのコイル長さも短くなる。
More specifically, the following operation is obtained. First, by adopting the toroidal winding structure, the slit width of the facing surface of the slot, which was widely required for the winding, may be reduced, and the facing area can be improved while reducing the higher-order torque. Further, the space factor, which has been difficult even if the winding method is conventionally improved, can be easily improved. Further, since there is no overlapping portion of the windings, it is easy to cope with a design in which the cross-sectional area of the windings is increased.
The coil length per turn is also reduced.

【0045】次に、部分積層コアを設けた構造によっ
て、モータの高さ方向のスペースを一杯まで磁気対向面
として使える様になる。そして、それにも関わらず、巻
線への影響がほとんどなくコイル要素を悪化させること
がない。それよりも逆に、従来のトロイダル巻き構造の
持っていた、コア積厚を増やすと1ターン当たりのコイ
ル長が長くなることや、コアリブ部の幅により巻線スペ
ースが狭くなるといった欠点を、部分積層コア構造と組
み合わせることにより改善できる方向となる。また、モ
ータの高さ方向のスペースを有効に磁気対向面として生
かす別の方法として、いわゆる集磁ヨーク構造や磁粉ヨ
ーク構造もあるが、スペースの利用率・磁気特性・加工
性などで部分積層コア構造の方が優れている。例えば、
集磁ヨーク構造では、磁気飽和の問題もありスペースを
十分生かし切れないこと、形状加工が難しく精度も出し
にくいこと、金型費用が多くいることなどの問題があ
る。また、磁粉ヨーク構造でも、磁気特性・金型費用な
どの欠点がある。
Next, the structure in which the partially laminated cores are provided enables the space in the height direction of the motor to be used as a magnetic facing surface as much as possible. In spite of that, there is almost no influence on the winding and the coil element is not deteriorated. Conversely, the disadvantages of the conventional toroidal winding structure, such as increasing the core thickness, the coil length per turn becomes longer, and the width of the core ribs, which reduces the winding space, The direction can be improved by combining with the laminated core structure. As another method of effectively utilizing the space in the height direction of the motor as a magnetic facing surface, there is a so-called magnetic flux collecting yoke structure or a magnetic powder yoke structure. The structure is better. For example,
The magnetic-collecting yoke structure has problems such as not being able to make full use of the space due to the problem of magnetic saturation, being difficult to form the shape and being difficult to obtain accuracy, and having a large die cost. Also, the magnetic powder yoke structure has drawbacks such as magnetic characteristics and mold cost.

【0046】さらに、コアリブ部のコア積層高さが増え
るため、リブ幅を減らしても同じ磁路断面積を確保で
き、結果として巻線スペースを増やすことが出来る。ま
た、部分積層コアをラジアル方向に長くして張り出させ
ることにより、積層(アキシャル)方向への磁束の流れ
が円滑になるとともに、部分積層コアの固定強度アッ
プ、外枠への固定・位置決めも容易となる。
Further, since the core lamination height of the core rib portion is increased, the same magnetic path cross-sectional area can be secured even if the rib width is reduced, and as a result, the winding space can be increased. In addition, by extending the partially laminated core in the radial direction and extending it, the flow of magnetic flux in the laminated (axial) direction becomes smoother, the fixing strength of the partially laminated core is increased, and fixing and positioning to the outer frame are also improved. It will be easier.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。まず、図1乃至図5に示さ
れている実施形態は、誘導モータにおける固定子(ステ
ータ)及び回転子(ロータ)に対して本発明を適用した
ものであって、固定子枠1の内周壁に装着された固定子
2が、回転軸3に固着された回転子4の外周側を取り囲
むように配置されている。固定子2を形成している積層
コアの環状コア部5には、複数のリブ状コア部6が周方
向に所定間隔あけて放射状に延在するように一体的に設
けられているとともに、これらの各リブ状コア部6のう
ちの周方向に隣接する一対のものどうしの間に画成され
た各スロット7のそれぞれの内部に、コイル8がいわゆ
るトロイダル巻きにより上記環状コア部5に装着されて
いる。上記各リブ状コア部6の内端部分には、回転子4
に対面する対向コア部9が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the present invention is applied to a stator (stator) and a rotor (rotor) in an induction motor. Is arranged so as to surround the outer peripheral side of the rotor 4 fixed to the rotating shaft 3. A plurality of rib-shaped core portions 6 are integrally provided on the annular core portion 5 of the laminated core forming the stator 2 so as to extend radially at predetermined intervals in the circumferential direction. A coil 8 is attached to the annular core portion 5 by so-called toroidal winding inside each of the slots 7 defined between a pair of circumferentially adjacent ones of the rib-shaped core portions 6. ing. A rotor 4 is provided at the inner end of each of the rib-shaped core portions 6.
Is provided.

【0048】上記積層コアは、珪素鋼板を所定の形状に
打ち抜いたコア片を軸方向に積層したものであって、図
6(a)に示されているような全コア片11の積層体に
対して、図6(b)に示されているような部分コア片1
2がさらに積層されている。すなわち、上記全コア片1
1の積層体は、積層コアの軸方向中央部分を構成してい
るものであって、上述した環状コア部5を形成している
部分11aと、環状コア部5から放射状に延びるリブ状
コア部6を形成している部分11bと、リブ状コア部6
の内端部分に設けられた対向コア部(磁極部)9を形成
している部分11cと、を有しており、このような図6
(a)に示されているような形状の全コア片11の所定
枚数が軸方向に積層されることによって、所定高さの環
状コア部5、リブ状コア部6、及び対向コア部(磁極
部)9が形成されている。そして、この全コア片11を
積層した環状コア部5に対してコイル8がトロイダル巻
きされている。
The laminated core is formed by laminating core pieces obtained by punching a silicon steel sheet into a predetermined shape in the axial direction, and is formed into a laminated body of all core pieces 11 as shown in FIG. On the other hand, the partial core piece 1 as shown in FIG.
2 are further laminated. That is, all the core pieces 1
The laminated body 1 constitutes an axially central portion of the laminated core, and includes a portion 11a forming the above-described annular core portion 5 and a rib-shaped core portion radially extending from the annular core portion 5. 6 and the rib-shaped core portion 6
And a portion 11c forming an opposing core portion (magnetic pole portion) 9 provided at the inner end portion of FIG.
A predetermined number of all the core pieces 11 having a shape as shown in FIG. 1A are stacked in the axial direction, so that the annular core portion 5, the rib-shaped core portion 6, and the opposing core portion (magnetic poles) having a predetermined height are formed. 9) are formed. The coil 8 is toroidally wound around the annular core portion 5 in which all the core pieces 11 are stacked.

【0049】一方、図6(b)に示されている部分コア
片12は、環状コア部5を除いたリブ状コア部6及び対
向コア部(磁極部)9を形成する部分から構成されてお
り、上述した全コア片11の積層体におけるリブ状コア
部6及び対向コア部(磁極部)9に対して、軸方向の両
側からさらに積層されて部分積層コア13が形成されて
いる。この部分積層コア13を構成している部分コア片
12は、上述した全コア片11のリブ状コア部6及び対
向コア部9をさらに積み上げるように重ね合わせられて
いる。この部分積層コア13は、積層カシメ14により
固定されている。
On the other hand, the partial core piece 12 shown in FIG. 6B is composed of a rib-shaped core portion 6 excluding the annular core portion 5 and a portion forming the opposed core portion (magnetic pole portion) 9. In addition, the partially laminated core 13 is formed by further laminating the rib-shaped core portion 6 and the opposing core portion (magnetic pole portion) 9 in the above-described laminated body of all the core pieces 11 from both sides in the axial direction. The partial core pieces 12 constituting the partial laminated core 13 are overlapped so as to further stack the rib-shaped core portion 6 and the opposing core portion 9 of the above-described all core pieces 11. The partially laminated core 13 is fixed by a laminated caulking 14.

【0050】上記部分積層コア13は、回転子4との対
向面積を軸方向に拡大するものであって、この部分積層
コア13と対向コア部9とを合わせた軸方向(積層方
向)における全積層厚さは、前記環状コア部5の厚さよ
り厚く形成されている。また、上記対向コア部9と部分
積層コア13との全積層厚さは、コイル8の軸方向にお
ける巻高さより大きい高さを備えるように形成されてい
る。
The partially laminated core 13 enlarges the area facing the rotor 4 in the axial direction, and the entire area in the axial direction (lamination direction) of the partially laminated core 13 and the opposed core portion 9 is combined. The lamination thickness is formed larger than the thickness of the annular core portion 5. The total laminated thickness of the opposing core portion 9 and the partially laminated core 13 is formed to have a height greater than the winding height of the coil 8 in the axial direction.

【0051】一方、後述するように、上記回転子4の対
向面の軸方向(積層方向)における厚さも、前記環状コ
ア部5の厚さより厚く前記全積層厚さと同程度に形成さ
れており、これによって、部分積層コア13が、回転子
4側に対面される構成になされている。
On the other hand, as will be described later, the thickness of the facing surface of the rotor 4 in the axial direction (lamination direction) is also larger than the thickness of the annular core portion 5 and is substantially the same as the total lamination thickness. Thereby, the partially laminated core 13 is configured to face the rotor 4 side.

【0052】上記回転子4を形成している積層コアも、
前述した固定子2における積層コアと同様な構成を備え
ており、特に図7に示されているように、当該回転子4
の環状コア部15には、複数のリブ状コア部16が周方
向に所定間隔あけて放射状に延在するようにして一体的
に設けられているとともに、これらの各リブ状コア部1
6のうちの周方向に隣接する一対のものどうしの間に画
成された各スロット内のそれぞれに、アルミダイキャス
トにより形成された導電部(図示省略)が充填されてい
る。また、上記各リブ状コア部16の半径方向外端部分
には、前述した固定子2に対面する対向コア部17が設
けられている。
The laminated core forming the rotor 4 is also:
It has the same configuration as the laminated core in the stator 2 described above, and particularly, as shown in FIG.
A plurality of rib-shaped core portions 16 are integrally provided in the annular core portion 15 so as to extend radially at predetermined intervals in the circumferential direction.
Each of the slots defined between a pair of circumferentially adjacent ones of 6 is filled with a conductive portion (not shown) formed by aluminum die casting. Further, an opposing core portion 17 facing the stator 2 described above is provided at a radially outer end portion of each of the rib-shaped core portions 16.

【0053】さらに、上記導電部におけるアルミダイキ
ャストの内周側部分、すなわち対向コア部17と反対側
の端部には、円筒リング状の銅板18が導電部を形成す
るように設けられており、これによって良好な導電性を
得ている。また、導電部の導電性を上げるため、各スロ
ット内に棒状の銅材を挿入したり、導電部全体を銅材に
より構成することも可能である。
Further, a cylindrical ring-shaped copper plate 18 is provided on the inner peripheral side of the aluminum die cast in the conductive portion, that is, on the end opposite to the opposing core portion 17 so as to form the conductive portion. Thereby, good conductivity is obtained. Further, in order to increase the conductivity of the conductive portion, a rod-shaped copper material can be inserted into each slot, or the entire conductive portion can be made of a copper material.

【0054】上記積層コアは、珪素鋼板を所定の形状に
打ち抜いたコア片を軸方向に積層したものであって、図
6(a)に略相当する形状の全コア片11の積層体に対
して、さらに図6(b)に略相当する形状の部分コア片
12が積層されている。すなわち、上記全コア片11の
積層体は、積層コアの軸方向中央部分を構成しているも
のであって、上述した環状コア部15を形成している部
分と、その環状コア部15から放射状に延びるリブ状コ
ア部16を形成している部分と、当該リブ状コア部16
の内端部分に設けられた対向コア部(磁極部)17を形
成している部分と、を有しており、このような形状の全
コア片11の所定枚数が軸方向に積層されることによっ
て、所定高さの環状コア部15、リブ状コア部16、及
び対向コア部(磁極部)17が形成されている。
The laminated core is formed by laminating core pieces obtained by punching a silicon steel sheet into a predetermined shape in the axial direction. The laminated core is composed of a laminated body of all the core pieces 11 having a shape substantially corresponding to FIG. Further, partial core pieces 12 having a shape substantially corresponding to FIG. 6B are further laminated. That is, the laminated body of all the core pieces 11 constitutes a central portion in the axial direction of the laminated core, and a portion forming the above-mentioned annular core portion 15 and a radial portion from the annular core portion 15 are formed. Forming a rib-shaped core portion 16 extending to
And a portion forming an opposing core portion (magnetic pole portion) 17 provided at an inner end portion of the base member. A predetermined number of all the core pieces 11 having such a shape are laminated in the axial direction. Thereby, an annular core part 15, a rib-shaped core part 16, and a facing core part (magnetic pole part) 17 having a predetermined height are formed.

【0055】一方、部分コア片12は、環状コア部15
を除いたリブ状コア部16及び対向コア部(磁極部)1
7を形成する部分から構成されており、上述した全コア
片11の積層体におけるリブ状コア部16及び対向コア
部(磁極部)17に対して、軸方向の両側からさらに積
層され、積層カシメ14により固定されている。この部
分コア片12は、上述した全コア片11のリブ状コア部
6及び対向コア部9をさらに積み上げるように重ね合わ
せられており、これによって、当該部分コア片12の積
層体からなる部分積層コア21が形成されている。
On the other hand, the partial core piece 12 is
Core part 16 and opposed core part (magnetic pole part) 1 excluding
7 are further laminated from both sides in the axial direction with respect to the rib-shaped core portion 16 and the opposing core portion (magnetic pole portion) 17 in the above-described laminated body of all the core pieces 11, and the laminated caulking is performed. 14 fixed. The partial core pieces 12 are overlapped so that the rib-shaped core portions 6 and the opposing core portions 9 of the above-described entire core pieces 11 are further stacked. A core 21 is formed.

【0056】この部分積層コア21は、前述したよう
に、固定子2との対向面積を軸方向に拡大するものであ
って、当該部分積層コア21と対向コア部17とを合わ
せた軸方向(積層方向)における全積層厚さは、前記環
状コア部15の厚さより厚く形成されている。また、上
記対向コア部17と部分積層コア21との全積層厚さ
は、導電部の軸方向における高さと同等程度の高さを備
えるように形成されている。
As described above, the partially laminated core 21 increases the area facing the stator 2 in the axial direction. The partially laminated core 21 is combined with the partially laminated core 21 and the facing core portion 17 in the axial direction ( The total lamination thickness in the lamination direction) is formed larger than the thickness of the annular core portion 15. Further, the total laminated thickness of the opposed core portion 17 and the partially laminated core 21 is formed so as to have a height approximately equal to the axial height of the conductive portion.

【0057】また必要に応じては、これら固定子2及び
回転子4における部分積層コア13,21を構成してい
る部分コア片12は、絶縁皮膜を備えていない珪素鋼板
が用いることにより、積層方向(軸方向)への磁束の流
れを良好にしている。
Also, if necessary, the partial core pieces 12 constituting the partially laminated cores 13 and 21 in the stator 2 and the rotor 4 may be laminated by using a silicon steel sheet having no insulating film. The flow of magnetic flux in the direction (axial direction) is improved.

【0058】また、この部分積層コア13,21を構成
している部分コア片12には、必要に応じて図8に示さ
れているような絶縁スリット22が複数条延びるように
形成されている。この絶縁スリット22は、部分積層コ
ア13,21を積層方向(軸方向)に通過する磁束によ
って生じる渦電流の発生を抑える絶縁機能を有するもの
である。なお、部分積層コア13,21を含む全体の積
層コアを同一形状のコア片により構成したい場合には、
図9に示されているように、環状コア部に対応する部位
には絶縁スリット22,23をなくし、環状方向への磁
束の流れを妨げないようにしている。
The partial core pieces 12 constituting the partial laminated cores 13 and 21 are formed with a plurality of insulating slits 22 as shown in FIG. . The insulating slit 22 has an insulating function of suppressing generation of eddy current generated by magnetic flux passing through the partially laminated cores 13 and 21 in the laminating direction (axial direction). When the entire laminated core including the partially laminated cores 13 and 21 is to be constituted by core pieces having the same shape,
As shown in FIG. 9, insulating slits 22 and 23 are not provided at a portion corresponding to the annular core portion so as not to obstruct the flow of magnetic flux in the annular direction.

【0059】再び図1乃至図5に戻って、前述した固定
子2における積層コアには、環状コア部5から半径方向
外方に突出する張出コア部25が形成されており、その
張出コア部25が固定子枠1に当接されることによっ
て、固定子全体の固定が行われている。
Returning to FIGS. 1 to 5 again, the laminated core of the above-described stator 2 is formed with an overhanging core portion 25 projecting radially outward from the annular core portion 5. The whole stator is fixed by bringing the core portion 25 into contact with the stator frame 1.

【0060】またこのとき、固定子枠1が鉄材等の磁性
体からなる場合には、図10に示されているように、張
出コア部25の横断面積を固定子枠1への当接部分にお
いて減じるように形成しておけば、磁束の漏れが低減さ
れる。
At this time, when the stator frame 1 is made of a magnetic material such as an iron material, as shown in FIG. If it is formed so as to be reduced in the portion, leakage of magnetic flux is reduced.

【0061】さらにまた、上記固定子2及び回転子4の
対向コア部9、17における他方側の部材との対向面に
おいては、当該対向面の周方向における幅を合計した全
幅が、全周長に対して0.8以上の割合となるように形
成されており、これによって相互の対向面積の拡大が図
られている。
Further, in the surface of the stator 2 and the rotor 4 facing the other core member in the facing core portions 9 and 17, the total width in the circumferential direction of the facing surface is the total circumferential length. Is formed so as to have a ratio of 0.8 or more, thereby increasing the mutual facing area.

【0062】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもない。
Although the embodiments of the present invention made by the inventor have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.

【0063】例えば、図11及び図12に示されている
実施形態では、固定子31の対向コア部に積層された部
分積層コア32には、回転子33に対して半径方向に対
面するラジアル対向面に加えて、軸方向に対面するアキ
シャル対向面32aが設けられており、これらの各対向
面によって対向面積の拡大が図られている。このときの
部分積層コア32におけるアキシャル対向面32aは、
周方向又は半径方向に拡大されることにより対向面積が
拡大されており、当該部分積層コア32におけるアキシ
ャル対向面32aは、回転子33を軸方向に挟み込むよ
うにして一対設けられている。
For example, in the embodiment shown in FIGS. 11 and 12, the partially laminated core 32 laminated on the opposed core portion of the stator 31 has a radially opposed radially facing rotor 33. In addition to the surface, an axial facing surface 32a facing in the axial direction is provided, and the facing area is enlarged by each of these facing surfaces. At this time, the axially facing surface 32a of the partially laminated core 32 is
The opposed area is enlarged by being enlarged in the circumferential direction or the radial direction, and a pair of axially opposed surfaces 32 a of the partial laminated core 32 are provided so as to sandwich the rotor 33 in the axial direction.

【0064】また、図13に示されている実施形態は、
回転子34側にアキシャル対向面34aを設けたもので
ある。
Further, the embodiment shown in FIG.
An axial facing surface 34a is provided on the rotor 34 side.

【0065】一方、図14は、交流同期機の電機子に対
して本発明を適用したものであって、電機子35が界磁
磁石36にラジアル方向に対向するように設けられてい
る。
FIG. 14 shows the case where the present invention is applied to an armature of an AC synchronous machine. An armature 35 is provided to face a field magnet 36 in a radial direction.

【0066】さらに、図15に示されている実施形態
は、交流リラクタンス同期機の電機子に対して本発明を
適用したものであって、電機子37が、鉄心コア38に
ラジアル方向に対向するように設けられている。
Further, in the embodiment shown in FIG. 15, the present invention is applied to an armature of an AC reluctance synchronous machine, in which an armature 37 is opposed to an iron core 38 in a radial direction. It is provided as follows.

【0067】さらにまた、上述した各実施形態では、イ
ンナーロータ型に構成されているが、アウターロータ型
に構成することも可能である。
Furthermore, in each of the embodiments described above, the inner rotor type is used, but the outer rotor type may be used.

【0068】また、図16に示されている実施形態にか
かる回転電機では、電機子40に3相のU、V、W相の
コイル41が1つのスロット内に1相ずつ順番に収納さ
れており、各相コイルでは、磁極ピッチと同じ周期の方
形磁界が発生するように形成されているが、この様な構
成に対しても本発明は同様に適用することが出来る。
In the rotating electric machine according to the embodiment shown in FIG. 16, the armature 40 has three-phase U, V, and W-phase coils 41 housed in one slot one by one in order. Although each phase coil is formed so as to generate a rectangular magnetic field having the same period as the magnetic pole pitch, the present invention can be similarly applied to such a configuration.

【0069】一方、図17及び図18に示されている実
施形態は、いわゆる面対向型の回転電機に本発明を適用
したものであって、部分積層コアの最上端コア部43が
他方側の部材に対して軸方向に対面された構成になされ
ている。
On the other hand, in the embodiment shown in FIGS. 17 and 18, the present invention is applied to a so-called face-to-face rotating electric machine, and the uppermost end core portion 43 of the partially laminated core is on the other side. It is configured to face the member in the axial direction.

【0070】本発明は、上述した各実施形態のようなモ
ータに限らず、発電機に対しても同様に適用することが
できる。
The present invention can be applied not only to the motor as in the above-described embodiments but also to a generator.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、トロ
イダル巻と部分積層コアとを組み合わせて用いることに
よって、従来構造の欠点であった高さ方向のスペースが
最大限に生かされるとともに、コイル要素を悪化させる
ことがないために、トルクと銅損の関係を決める比例定
数値が大幅に改善されることとなり、損失が大幅に低減
されて回転電機の効率値及び特性を飛躍的に向上させる
ことができる。
As described above, according to the present invention, by using the toroidal winding and the partially laminated core in combination, the space in the height direction, which is a drawback of the conventional structure, can be maximized, Because the coil element does not deteriorate, the proportional constant value that determines the relationship between torque and copper loss is greatly improved, and the loss is greatly reduced, dramatically improving the efficiency and characteristics of the rotating electric machine. Can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかるトロイダル巻式誘
導モータの構造を表した模式的半縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic semi-longitudinal sectional view showing the structure of a toroidal wound induction motor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に表されたトロイダル巻式誘導モータの模
式的横断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the toroidal winding type induction motor shown in FIG.

【図3】図1及び図2における固定子の構造を表した外
観斜視説明図である。
FIG. 3 is an external perspective explanatory view showing a structure of a stator in FIGS. 1 and 2;

【図4】図3に表された固定子の積層コアの構造を表し
た外観斜視説明図である。
4 is an external perspective explanatory view showing a structure of a laminated core of the stator shown in FIG. 3;

【図5】図3に表された固定子の積層コアの構造を表し
た平面説明図である。
5 is an explanatory plan view showing a structure of a laminated core of the stator shown in FIG. 3;

【図6】図4及び図5に表された積層コアを構成するコ
ア片の形状を表した平面説明図である。
FIG. 6 is an explanatory plan view showing the shape of a core piece constituting the laminated core shown in FIGS. 4 and 5;

【図7】図1に表されたトロイダル巻式誘導モータに用
いられている回転子の構造を表模式的外観斜視説明図で
ある。
FIG. 7 is an external perspective perspective view schematically showing the structure of a rotor used in the toroidal winding type induction motor shown in FIG. 1;

【図8】コア片に形成された絶縁スリットの形状を表し
た平面説明図である。
FIG. 8 is an explanatory plan view showing the shape of an insulating slit formed in a core piece.

【図9】コア片に形成された絶縁スリットの他の形状を
表した平面説明図である。
FIG. 9 is an explanatory plan view showing another shape of an insulating slit formed in a core piece.

【図10】固定子の固定構造の一例を表した平面説明図
である。
FIG. 10 is an explanatory plan view showing an example of a stator fixing structure.

【図11】本発明の積層コアの他の実施形態を表した模
式的縦断面説明図である。
FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view showing another embodiment of the laminated core of the present invention.

【図12】図11に表された積層コアの平面説明図であ
る。
FIG. 12 is an explanatory plan view of the laminated core shown in FIG. 11;

【図13】本発明の積層コアのさらに他の実施形態を表
した模式的縦断面説明図である。
FIG. 13 is a schematic vertical sectional view showing still another embodiment of the laminated core of the present invention.

【図14】本発明を磁石同期機に適用した実施形態を表
した模式的縦断面説明図である。
FIG. 14 is a schematic longitudinal sectional view illustrating an embodiment in which the invention is applied to a magnet synchronous machine.

【図15】本発明をリラクタンス型回転電機に適用した
実施形態を表した模式的縦断面説明図である。
FIG. 15 is a schematic longitudinal sectional view illustrating an embodiment in which the invention is applied to a reluctance type rotating electric machine.

【図16】本発明にかかるコイルを集中巻とした実施形
態を表した模式的平面説明図である。
FIG. 16 is a schematic plan view showing an embodiment in which a coil according to the present invention is concentratedly wound.

【図17】本発明を面対向型の回転電機に適用した実施
形態を表した模式的縦断面説明図である。
FIG. 17 is a schematic longitudinal sectional view illustrating an embodiment in which the invention is applied to a surface-facing rotary electric machine.

【図18】図17に表された面対向型の回転電機の平面
説明図である。
18 is an explanatory plan view of the face-to-face rotating electric machine shown in FIG. 17;

【図19】一般的な回転電機の構造例を表した縦断面説
明図である。
FIG. 19 is an explanatory longitudinal sectional view showing a structural example of a general rotating electric machine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固定子枠 2 固定子 3 回転軸 4 回転子 5 環状コア部 6 リブ状コア部 7 スロット 8 コイル 9 対向コア部 11、12 積層コア珪素鋼板 13 部分積層コア 15 環状コア部 16 リブ状コア部 17 対向コア部 18 銅板 21 部分積層コア 25 張出コア部 31 固定子 32 部分積層コア 36 界磁石 38 鉄心コア 43 対向コア部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator frame 2 Stator 3 Rotating shaft 4 Rotor 5 Annular core part 6 Rib-shaped core part 7 Slot 8 Coil 9 Opposing core part 11, 12 Laminated core silicon steel plate 13 Partially laminated core 15 Annular core part 16 Rib-shaped core part 17 Opposing core part 18 Copper plate 21 Partially laminated core 25 Overhang core part 31 Stator 32 Partially laminated core 36 Field magnet 38 Iron core 43 Opposing core part

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定子又は回転子の少なくとも一方側の
部材を構成する電機子が、環状コア部と、この環状コア
部から他方側部材に向かって延出する対向コア部と、を
含む積層コアを備え、 上記積層コアの環状コア部に対してコイルがトロイダル
巻きされたトロイダル巻式回転電機の電機子構造におい
て、 少なくとも上記電機子の対向コア部に、前記他方側部材
との対向面積を拡大する部分積層コアが積み重ねるよう
にして設けられ、その対向コア部と部分積層コアとの全
積層厚さが前記環状コア部より厚く形成されていること
を特徴とするトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
An armature constituting at least one member of a stator or a rotor includes an annular core portion and an opposing core portion extending from the annular core portion toward the other member. In the armature structure of a toroidal winding type rotating electric machine in which a coil is toroidally wound around an annular core part of the laminated core, at least a facing core part of the armature has an area facing the other side member. An enlarged partially laminated core is provided so as to be stacked, and the total laminated thickness of the opposing core portion and the partially laminated core is formed thicker than the annular core portion. Child structure.
【請求項2】 前記部分積層コアは、対向コア部から少
なくとも環状コア部まで連続して延びた形状に積層され
ていることを特徴とする請求項1記載のトロイダル巻式
回転電機の電機子構造。
2. The armature structure of a toroidal wound rotary electric machine according to claim 1, wherein the partially laminated cores are laminated so as to extend continuously from an opposing core portion to at least an annular core portion. .
【請求項3】 前記積層コア及び部分積層コアは珪素鋼
板により構成されている請求項2記載のトロイダル巻式
回転電機の電機子構造。
3. The armature structure of a toroidal wound rotary electric machine according to claim 2, wherein said laminated core and said partially laminated core are made of silicon steel plates.
【請求項4】 前記積層コア及び部分積層コアの珪素鋼
板は、板厚方向両面に絶縁被膜を介さずに積層されてい
ることを特徴とする請求項3記載のトロイダル巻式回転
電機の電機子構造。
4. The armature for a toroidal wound rotary electric machine according to claim 3, wherein the silicon steel sheets of the laminated core and the partially laminated core are laminated on both sides in the thickness direction without interposing an insulating coating. Construction.
【請求項5】 前記部分積層コアには、磁束の流れに沿
った方向に延びる絶縁スリットが形成されていることを
特徴とする請求項3記載のトロイダル巻式回転電機の電
機子構造。
5. The armature structure for a toroidally wound rotary electric machine according to claim 3, wherein an insulating slit extending in a direction along a flow of magnetic flux is formed in the partially laminated core.
【請求項6】 前記部分積層コア及び積層コアには、環
状コア部から対向コア部と反対の半径方向に突出した張
り出し部が形成されていることを特徴とする請求項2記
載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
6. The toroidal winding type according to claim 2, wherein the partially laminated core and the laminated core are formed with a protruding portion projecting from the annular core portion in a radial direction opposite to the opposing core portion. Armature structure of rotating electric machine.
【請求項7】 前記張り出し部が、電機子の位置決めを
行うように支持枠に当接されていることを特徴とする請
求項6記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
7. The armature structure for a toroidal-wound rotary electric machine according to claim 6, wherein the overhang portion is in contact with a support frame so as to position the armature.
【請求項8】 前記張り出し部の支持枠と当接する部分
の面積は、当該張り出し部の他の部分の横断面積より減
じられていることを特徴とする請求項7記載のトロイダ
ル巻式回転電機の電機子構造。
8. The toroidal wound rotary electric machine according to claim 7, wherein an area of a portion of the overhanging portion that contacts the support frame is smaller than a cross-sectional area of another portion of the overhanging portion. Armature structure.
【請求項9】 前記積層コア及び部分積層コアは積層カ
シメにより固定されていることを特徴とする請求項2記
載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
9. An armature structure for a toroidal wound rotary electric machine according to claim 2, wherein said laminated core and said partially laminated core are fixed by laminated caulking.
【請求項10】 前記対向コア部と部分積層コア部との
全積層厚さは、コイルの巻高さと同等又はそれ以上の高
さを備えるように形成されていることを特徴とする請求
項2記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
10. The apparatus according to claim 2, wherein the total laminated thickness of the opposed core portion and the partially laminated core portion is formed to have a height equal to or greater than the winding height of the coil. An armature structure of the toroidal-wound rotary electric machine described.
【請求項11】 前記対向コア部における他方側部材と
の対向面は、当該対向面の周方向における幅を合計した
全幅が、全周長に対して0.8以上の割合となるように
形成されていることを特徴とする請求項2記載のトロイ
ダル巻式回転電機の電機子構造。
11. The opposing surface of the opposing core portion facing the other member is formed such that the total width of the opposing surface in the circumferential direction is 0.8 or more of the total circumferential length. The armature structure of a toroidal-wound rotary electric machine according to claim 2, wherein:
【請求項12】 前記対向コア部に積層された部分積層
コアには、他方側部材に対して半径方向及び軸方向に対
面するラジアル対向面及びアキシャル対向面が設けられ
ていることを特徴とする請求項2記載のトロイダル巻式
回転電機の電機子構造。
12. The partial laminated core laminated on the opposed core portion is provided with a radial facing surface and an axial facing surface facing the other member in a radial direction and an axial direction. An armature structure for a toroidal wound rotary electric machine according to claim 2.
【請求項13】 前記部分積層コアにおける最端側のア
キシャル対向面は、対向面積を増大させるように周方向
又は半径方向に拡大されていることを特徴とする請求項
12記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
13. The toroidal winding type rotation according to claim 12, wherein an axially opposed surface on the endmost side of the partially laminated core is enlarged in a circumferential direction or a radial direction so as to increase an opposed area. The armature structure of the electric machine.
【請求項14】 前記部分積層コアにおける最端側のア
キシャル対向面は、他方側部材とアキシャル方向に対向
するように張り出されていることを特徴とする請求項1
2記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構造。
14. The axially opposed surface on the endmost side of the partially laminated core is extended so as to face the other side member in the axial direction.
3. The armature structure of the toroidal winding rotary electric machine according to 2.
【請求項15】 前記電機子のアキシャル方向両端部分
には、他方側部材とアキシャル方向対向面が設けられて
いることを特徴とする請求項12記載のトロイダル巻式
回転電機の電機子構造。
15. The armature structure of a toroidal-wound rotary electric machine according to claim 12, wherein axially opposite surfaces of the armature are provided at both ends in the axial direction.
【請求項16】 前記電機子が、誘導機のステータであ
ることを特徴とする請求項2記載のトロイダル巻式回転
電機の電機子構造。
16. The armature structure for a toroidally wound rotary electric machine according to claim 2, wherein said armature is a stator of an induction machine.
【請求項17】 前記電機子が、誘導機のロータである
ことを特徴とする請求項2記載のトロイダル巻式回転電
機の電機子構造。
17. The armature structure of a toroidal wound rotary electric machine according to claim 2, wherein the armature is a rotor of an induction machine.
【請求項18】 前記環状コア部の対向コア部と半径方
向反対側の部位に、円筒リング状の銅材が設けられ導電
部の一部としたことを特徴とする請求項17記載のトロ
イダル巻式回転電機の電機子構造。
18. The toroidal winding according to claim 17, wherein a cylindrical ring-shaped copper material is provided on a portion of the annular core portion on a side radially opposite to the opposing core portion and is a part of a conductive portion. Armature structure of rotary electric machine.
【請求項19】 前記導電部及び環状コア部の周囲に
は、導電部を形成するアルミ材がダイキャストで充填さ
れていることを特徴とする請求項18記載のトロイダル
巻式回転電機の電機子構造。
19. The armature for a toroidal wound rotary electric machine according to claim 18, wherein an aluminum material forming the conductive portion is filled by die casting around the conductive portion and the annular core portion. Construction.
【請求項20】 前記電機子のスロット部分には、棒状
の銅材が挿入され導電部の一部としたことを特徴とする
請求項18記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構
造。
20. The armature structure for a toroidally wound rotary electric machine according to claim 18, wherein a rod-shaped copper material is inserted into a slot portion of said armature to form a part of a conductive portion.
【請求項21】 前記電機子の導電部の全てが銅材にて
構成されていることを特徴とする請求項18記載のトロ
イダル巻式回転電機の電機子構造。
21. The armature structure of a toroidally wound rotary electric machine according to claim 18, wherein all of the conductive portions of the armature are made of a copper material.
【請求項22】 前記電機子が、AC磁石同期機または
ACリラクタンス同期機のステータであることを特徴と
する請求項2記載のトロイダル巻式回転電機の電機子構
造。
22. The armature structure of a toroidal wound rotary electric machine according to claim 2, wherein said armature is a stator of an AC magnet synchronous machine or an AC reluctance synchronous machine.
【請求項23】 回転電機が、インナーロータ構造であ
ることを特徴とする請求項2記載のトロイダル巻式回転
電機の電機子構造。
23. The armature structure of a toroidally wound rotary electric machine according to claim 2, wherein the rotary electric machine has an inner rotor structure.
【請求項24】 回転電機が、アウターロータ構造であ
ることを特徴とする請求項2記載のトロイダル巻式回転
電機の電機子構造。
24. The armature structure of a toroidally wound rotary electric machine according to claim 2, wherein the rotary electric machine has an outer rotor structure.
【請求項25】 1つの極に対して1つの相のコイルが
1つのスロット内に収納されるように巻線が施されてい
ることを特徴とする請求項2記載のトロイダル巻式回転
電機の電機子構造。
25. The toroidal rotary electric machine according to claim 2, wherein a winding is applied so that a coil of one phase is accommodated in one slot for one pole. Armature structure.
【請求項26】 前記他方部材を構成する他次側のロー
タが、界磁磁石形またはリラクタンス形に構成されてい
ることを特徴とする請求項25記載のトロイダル巻式回
転電機の電機子構造。
26. The armature structure of a toroidal-wound rotary electric machine according to claim 25, wherein the other rotor constituting the other member is configured as a field magnet type or a reluctance type.
【請求項27】 環状コア部にコイルがトロイダル巻き
された積層コアの巻線部以外のコア部に部分積層コアが
積み重ねられ、 この部分積層コアの最上端面が、他方側部材を構成する
他次側部材とアキシャル方向に対向する面対向形の磁気
対向面になされていることを特徴とするトロイダル巻式
回転電機の電機子構造。
27. A partially laminated core is stacked on a core portion other than a winding portion of a laminated core in which a coil is toroidally wound around an annular core portion, and an uppermost end surface of the partially laminated core constitutes the other side member. An armature structure for a toroidal wound rotary electric machine, wherein the armature structure is formed on a magnetically opposed surface of a surface-facing type that faces the side member in the axial direction.
JP12361398A 1997-07-18 1998-05-06 Armature structure of toroidal winding type rotary electric machine Withdrawn JPH11318047A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2008012880A1 (en) * 2006-07-26 2009-12-17 三菱電機株式会社 Rotating electric machine
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