JPWO2018134948A1 - Rotating electrical machine and elevator hoist equipped with the same - Google Patents

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Abstract

本発明の回転電機は、ステータと、ステータの中心軸線と同じ方向に対向して設けられ、中心軸線の回りに回転するロータとを有する。ステータは、内側ティースと、内側ティースの外周側に設けられる外側ティースと、内層巻線と、外層巻線とを有する。内層巻線は、中心軸線と同じ方向を軸として、外側ティースに巻かれ、外層巻線は、中心軸線と同じ方向を軸として、内層巻線と内側ティースとに巻かれている。The rotating electrical machine according to the present invention has a stator and a rotor provided opposite to the central axis of the stator in the same direction and rotating around the central axis. The stator has inner teeth, outer teeth provided on the outer circumferential side of the inner teeth, inner layer windings, and outer layer windings. The inner layer winding is wound around the outer teeth around the same direction as the central axis, and the outer layer winding is wound around the inner layer winding and the inner teeth around the same direction as the central axis.

Description

この発明は、ロータとステータとが、ロータが回転する中心軸と同じ方向において対向しているアキシャルギャップ型の回転電機、及びその回転電機を備えるエレベータ用巻上機に関するものである。   The present invention relates to an axial gap type rotary electric machine in which a rotor and a stator face each other in the same direction as a central axis on which the rotor rotates, and an elevator winding machine including the rotary electric machine.

近年、回転電機の小型化、高効率化が求められている。アキシャルギャップ型の回転電機も、その要求に応えることができる一つの選択肢である。   BACKGROUND In recent years, downsizing and high efficiency of a rotating electrical machine have been required. An axial gap type rotary electric machine is also an option that can meet the demand.

回転電機の効率は、ティースの面積、および単位長さあたりの電流値と巻線の数との積で表される電気装荷に比例する。アキシャルギャップ型の回転電機では、ティースの内周側の辺の長さは外周側の辺の長さより短い。したがって、ティースを長方形にすると、外周側に空隙が生じる。そこで、外周側でのティース間の空隙を減らすためには、ティースを、外周側が長い台形としなければならない。しかし、ティースを台形にすると、ティースの外周側で電気装荷が下がる。   The efficiency of the rotating electrical machine is proportional to the area of the teeth and the electrical loading represented by the product of the current value per unit length and the number of windings. In the axial gap type rotating electrical machine, the length of the inner peripheral side of the teeth is shorter than the length of the outer peripheral side. Therefore, when the teeth are rectangular, an air gap is generated on the outer peripheral side. Therefore, in order to reduce the space between the teeth on the outer peripheral side, the teeth must have a trapezoidal shape with a long outer peripheral side. However, if the teeth are trapezoidal, the electrical loading drops on the outer peripheral side of the teeth.

特許文献１においては、ティースの平面形状を台形とし、ティース全体に第１の巻線を巻き、ティースの外周側で巻線の数が多くなるように、第２の巻線を重ねて巻くことで、ティースの外周側での電気装荷を高めるステータの構造が記載されている。   In Patent Document 1, the planar shape of the teeth is trapezoidal, and the first winding is wound around the entire teeth, and the second winding is wound so as to increase the number of windings on the outer periphery of the teeth. The structure of the stator is described which enhances the electrical loading on the outer side of the teeth.

特開２００５−２８７２１６号公報JP, 2005-287216, A

しかしながら、特許文献１に記載されたステータの構造では、図１（ｂ）および図３に示されるように、ティースの外周側では、第２の巻線は、巻線の数が多くなるように、第１の巻線に重ねて巻かれている。一方、ティースの内周側では、第２の巻線は、ティースを中心軸方向に厚くして、第１の巻線とは異なる位置に巻かれている。   However, in the stator structure described in Patent Document 1, as shown in FIG. 1 (b) and FIG. 3, the second winding has an increased number of windings on the outer peripheral side of the teeth. , Is wound on the first winding. On the other hand, on the inner circumferential side of the teeth, the second winding is wound in a position different from the first winding by thickening the teeth in the central axis direction.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ステータのコイルにおいて、ティースの厚みを増すことなく、ティースの外周側での電気装荷が損なわれない構造を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in a stator coil, it is possible to obtain a structure in which the electrical loading on the outer peripheral side of the teeth is not impaired without increasing the thickness of the teeth. is there.

この発明による回転電機は、ステータと、ステータの中心軸線と同じ方向に対向して設けられ、中心軸線の回りに回転するロータとを有し、ステータは、内側ティースと、内側ティースの外周側に設けられる外側ティースと、内層巻線と、外層巻線とを有し、内層巻線は、中心軸線と同じ方向を軸として、外側ティースに巻かれ、外層巻線は、中心軸線と同じ方向を軸として、内層巻線と内側ティースとに巻かれている。   The rotary electric machine according to the present invention has a stator and a rotor provided opposite to the central axis of the stator in the same direction and rotating around the central axis, the stator having inner teeth and an outer periphery of the inner teeth. The inner layer winding is wound around the outer teeth about the same direction as the central axis, and the outer layer winding is in the same direction as the central axis. As an axis, it is wound around the inner layer winding and the inner teeth.

これにより、ステータのコイルにおいて、ティースの厚みを増すことなく、ティースの外周側の電気装荷が損なわれない構造を得ることができる。   Thereby, in the coils of the stator, a structure can be obtained in which the electrical loading on the outer peripheral side of the teeth is not impaired without increasing the thickness of the teeth.

この発明の実施の形態１によるエレベータ用巻上機のモータ部の断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the cross section of the motor part of the winding machine for elevators by Embodiment 1 of this invention. 図１におけるステータの斜視図である。It is a perspective view of the stator in FIG. 図２におけるステータの、巻線を施す前の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the stator in FIG. 2 before applying a winding. 図３のステータにおいて、１個のスロットを取り出した平面図である。In the stator of FIG. 3, it is the top view which took out one slot. 図４に内層巻線を施した後の平面図である。It is a top view after giving an inner layer winding to FIG. 図５に外層巻線を施した後の平面図である。It is a top view after giving an outer layer winding to FIG. この発明の実施の形態２における内側ティースの断面図である。It is sectional drawing of the inner teeth in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２における外側ティースの断面図である。It is sectional drawing of the outer teeth in Embodiment 2 of this invention. 実施の形態２における外側ティースの変形例の断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view of a modification of outer teeth in the second embodiment.

以下、この発明の回転電機の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, an embodiment of a rotating electrical machine of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベータ用巻上機のモータ部１００の模式的な断面図である。モータ部１００は、アキシャルギャップ型の回転電機である。Embodiment 1
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a motor unit 100 of an elevator hoisting machine according to Embodiment 1 of the present invention. The motor unit 100 is an axial gap type rotary electric machine.

図１に示すように、ハウジング２０には、ステータ２が設けられている。ステータ２に対向して、ステータ２の上方に、ロータ１が設けられている。ロータ１は、ステータ２の中心軸線Ｃの回りに回転する。ロータ１は、回転体１０および永久磁石１１を有している。永久磁石１１は、回転体１０の下面に設けられている。   As shown in FIG. 1, the housing 20 is provided with a stator 2. A rotor 1 is provided above the stator 2 so as to face the stator 2. The rotor 1 rotates around a central axis C of the stator 2. The rotor 1 has a rotating body 10 and a permanent magnet 11. The permanent magnet 11 is provided on the lower surface of the rotating body 10.

図２は、図１におけるステータ２の斜視図である。ステータ２は、中心軸線Ｃを中心にして、円周方向に並べられた複数のスロット７を有している。１個のスロット７は、径方向において中心軸線Ｃに近い側、すなわち内周側に内側ティース３を有している。また、スロット７は、径方向において中心軸線Ｃから遠い側、すなわち外周側に外側ティース４を有している。内側ティース３および外側ティース４は、それぞれ、ロータ１に対向する面の形状、すなわち平面形状が台形である略四角柱である。   FIG. 2 is a perspective view of the stator 2 in FIG. The stator 2 has a plurality of slots 7 circumferentially arranged around the central axis C. One slot 7 has inner teeth 3 on the side closer to the central axis C in the radial direction, that is, on the inner peripheral side. Further, the slot 7 has the outer teeth 4 on the side far from the central axis C in the radial direction, that is, on the outer peripheral side. The inner teeth 3 and the outer teeth 4 each have a shape of a surface facing the rotor 1, that is, a substantially square prism whose planar shape is a trapezoid.

また、ステータ２は、内層巻線５および外層巻線６を有している。内層巻線５は、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、外側ティース４に巻かれている。また、外層巻線６は、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、内層巻線５と内側ティース３とに巻かれている。内層巻線５と外層巻線６とは、直列接続でもよいし、並列接続でもよい。   The stator 2 also has an inner layer winding 5 and an outer layer winding 6. The inner layer winding 5 is wound around the outer teeth 4 around the same direction as the central axis C. The outer layer winding 6 is wound around the inner layer winding 5 and the inner teeth 3 with the same direction as the central axis C as an axis. The inner layer winding 5 and the outer layer winding 6 may be connected in series or in parallel.

図２に示したステータ２の形成方法について、図３から図６を用いて説明する。これらの図では、見やすいように、巻線にハッチングを施している。   The method of forming the stator 2 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 6. In these figures, the windings are hatched for easy viewing.

図３は、ステータ２に巻線が施される前の斜視図である。ステータ２は、内周側に内側ティース３、内側ティース３の外周側に外側ティース４を有している。このうちの１個のスロット７、すなわち１組の内側ティース３および外側ティース４を取り出した平面図が図４である。図４に示すように、内側ティース３および外側ティース４は、それぞれ、平面形状が台形であり、外周辺が内周辺よりも長い。   FIG. 3 is a perspective view before the stator 2 is wound. The stator 2 has an inner tooth 3 on the inner circumferential side and an outer tooth 4 on the outer circumferential side of the inner tooth 3. The top view which took out one slot 7 among these, ie, one set of inner teeth 3 and outer teeth 4, is FIG. As shown in FIG. 4, each of the inner teeth 3 and the outer teeth 4 has a trapezoidal planar shape, and the outer periphery is longer than the inner periphery.

まず、図５に示すように、内層巻線５を、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、外側ティース４に巻く。外側ティース４に巻かれた内層巻線５の側面５ｓは、内側ティース３の側面３ｓと面一である。このようにするため、内層巻線５の巻数、内側ティース３の形状、および外側ティース４の形状を決めておく。   First, as shown in FIG. 5, the inner layer winding 5 is wound around the outer teeth 4 around the same direction as the central axis C. The side surface 5s of the inner layer winding 5 wound on the outer teeth 4 is flush with the side surface 3s of the inner teeth 3. For this purpose, the number of turns of the inner layer winding 5, the shape of the inner teeth 3 and the shape of the outer teeth 4 are determined.

次に、図６に示すように、外層巻線６を、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、内側ティース３および内層巻線５に巻く。外層巻線６は、外側ティース４の外周辺４ａの側で巻線の巻数が多くなるように、内層巻線５の外周側の面５ｃに重ねて巻く。   Next, as shown in FIG. 6, the outer layer winding 6 is wound around the inner teeth 3 and the inner layer winding 5 around the same direction as the central axis C. The outer layer winding 6 is overlapped and wound on the outer surface 5 c of the inner layer winding 5 so that the winding number of the winding is increased on the outer periphery 4 a side of the outer teeth 4.

このように、ステータ２は、内側ティース３と、内側ティース３の外周側に設けられる外側ティース４と、内層巻線５と、外層巻線６とを有している。内層巻線５は、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、外側ティース４に巻かれている。また、外層巻線６は、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、内層巻線５と内側ティース３とに巻かれている。外層巻線６は、内層巻線５の上から巻かれている。   Thus, the stator 2 has the inner teeth 3, the outer teeth 4 provided on the outer peripheral side of the inner teeth 3, the inner layer winding 5, and the outer layer winding 6. The inner layer winding 5 is wound around the outer teeth 4 around the same direction as the central axis C. The outer layer winding 6 is wound around the inner layer winding 5 and the inner teeth 3 with the same direction as the central axis C as an axis. The outer layer winding 6 is wound from above the inner layer winding 5.

これにより、ステータ２のコイルにおいて、ティースの厚みを増すことなく、ティースの外周側の電気装荷が損なわれない構造を得ることができる。   Thereby, in the coil of stator 2, without increasing the thickness of the teeth, it is possible to obtain a structure in which the electrical loading on the outer peripheral side of the teeth is not impaired.

また、外層巻線６を巻く際に、内層巻線５の側面５ｓは、隣り合う位置にある内側ティース３の側面３ｓと同一面を形成している。これにより、外層巻線６と、内層巻線５あるいは内側ティース３との間に空隙ができることを抑制し、空隙による磁束漏れの影響を小さくすることができる。   Further, when the outer layer winding 6 is wound, the side surface 5s of the inner layer winding 5 forms the same surface as the side surface 3s of the inner teeth 3 located adjacent to each other. Thus, the formation of a gap between the outer layer winding 6 and the inner layer winding 5 or the inner teeth 3 can be suppressed, and the influence of the magnetic flux leakage due to the gap can be reduced.

また、１個のスロット７のティースを、内側ティース３および外側ティース４の２個に分けた場合、巻線はそれぞれのティースに個別に施すことができる。しかし、この場合には、内側ティース３と外側ティース４との隙間３４に、内側ティース３の巻線および外側ティース４の巻線を入れなければならない。   Moreover, when the teeth of one slot 7 are divided into two of the inner teeth 3 and the outer teeth 4, the windings can be individually applied to the respective teeth. However, in this case, the winding of the inner teeth 3 and the winding of the outer teeth 4 have to be inserted in the gap 34 between the inner teeth 3 and the outer teeth 4.

それに対して、この実施の形態１のように、内層巻線５および外層巻線６を施す場合には、隙間３４に入るのは内層巻線５のみとなる。したがって、隙間３４を小さくすることができる。そのため、磁束漏れの影響を小さくすることができるとともに、ティースの平面形状の面積の減少を抑えることができる。   On the other hand, when the inner layer winding 5 and the outer layer winding 6 are provided as in the first embodiment, only the inner layer winding 5 enters the gap 34. Therefore, the gap 34 can be reduced. Therefore, the influence of the magnetic flux leakage can be reduced, and the reduction of the area of the planar shape of the teeth can be suppressed.

また、内側ティース３と外側ティース４との隙間３４の位置は、内層巻線５の巻数と外層巻線６の巻数との比率によって、径方向において移動させてもよい。このことにより、高効率の回転電機を得ることができる。   The position of the gap 34 between the inner teeth 3 and the outer teeth 4 may be moved in the radial direction according to the ratio of the number of turns of the inner layer winding 5 and the number of turns of the outer layer winding 6. This makes it possible to obtain a highly efficient rotating electrical machine.

また、外層巻線６は、内側ティース３に巻かれており、内層巻線５に重ねて巻かれている。これにより、ティースの厚みを増すことなしに、外層巻線６の巻数を増減することできる。   Further, the outer layer winding 6 is wound around the inner teeth 3 and is wound around the inner layer winding 5 in an overlapping manner. Thereby, the number of turns of the outer layer winding 6 can be increased or decreased without increasing the thickness of the teeth.

また、実施の形態１では、内層巻線５を全部の外側ティース４に施した後に、外層巻線６を全部のスロット７に施すという手順をとっている。これに限らず、１個のスロット７に対して、内層巻線５および外層巻線６を連続して施し、これを全部のスロット７に順に行うという手順をとっても良い。   In the first embodiment, after the inner layer winding 5 is applied to all the outer teeth 4, the outer layer winding 6 is applied to all the slots 7. The procedure is not limited to this, and the inner layer winding 5 and the outer layer winding 6 may be sequentially applied to one slot 7 and sequentially applied to all the slots 7.

また、実施の形態１では、内側ティース３の立体形状と、外側ティース４の立体形状とは違っているが、同じにしてもよい。これにより、金型費用を抑えることが可能となる。   Moreover, in Embodiment 1, although the three-dimensional shape of the inner teeth 3 and the three-dimensional shape of the outer teeth 4 are different, they may be the same. This makes it possible to reduce mold costs.

実施の形態２．
次に、実施の形態２による回転電機について、図７および図８を用いて説明する。実施の形態１では、ティースが略四角柱であったが、実施の形態２では、図１のティースに対して形状が異なっている。Second Embodiment
Next, a rotating electrical machine according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. In the first embodiment, the teeth are substantially square prisms, but in the second embodiment, the shape is different from the teeth of FIG. 1.

図７に、内側ティース３の周方向の断面図を示す。内側ティース３の、図示していないロータ１に対向する側にある先端部３ｔは、周方向に、断面が三角形状の張り出し部３ｐを有している。また、先端部３ｔは、ロータ１に対向していない側にある基端部３ｇより長い。   FIG. 7 shows a cross-sectional view of the inner teeth 3 in the circumferential direction. The tip 3t on the side of the inner teeth 3 opposite to the rotor 1 (not shown) has an overhang 3p whose cross section is triangular in cross section. Further, the distal end 3t is longer than the proximal end 3g on the side not facing the rotor 1.

図８に、外側ティース４の周方向の断面図を示す。外側ティース４の、図示していないロータ１に対向する側にある先端部４ｔは、周方向に、断面が三角形状の張り出し部４ｐを有している。また、先端部４ｔは、ロータ１に対向していない側にある基端部４ｇより長い。   FIG. 8 shows a cross-sectional view of the outer teeth 4 in the circumferential direction. The tip 4t on the side facing the rotor 1 (not shown) of the outer teeth 4 has an overhang 4p whose cross section has a triangular shape in the circumferential direction. Further, the tip end 4t is longer than the base end 4g on the side not facing the rotor 1.

図７および図８において、外側ティース４の先端部４ｔの長さＬ４は、内側ティース３の先端部３ｔの長さＬ３よりも長い。これにより、内層巻線５および外層巻線６が巻かれていることによる、磁束漏れの増加を防ぐことができる。   In FIG. 7 and FIG. 8, the length L4 of the tip 4t of the outer tooth 4 is longer than the length L3 of the tip 3t of the inner tooth 3. This can prevent an increase in magnetic flux leakage due to the inner layer winding 5 and the outer layer winding 6 being wound.

また、外側ティース４は、図９に示すような断面形状をとってもよい。   The outer teeth 4 may have a cross-sectional shape as shown in FIG.

また、実施の形態１および２においては、ティースを内側ティース３および外側ティース４の２個に分割したが、３個以上に分割してもよい。   Moreover, in Embodiment 1 and 2, although teeth were divided | segmented into two of inner teeth 3 and outer teeth 4, you may divide | segment into three or more.

１ ロータ、２ ステータ、３ 内側ティース、３ｓ 側面（第２の側面）、４ 外側ティース、５，５１ 内層巻線、５ｓ 側面（第１の側面）、６ 外層巻線、１００ モータ部（回転電機）、Ｃ 中心軸線、Ｌ３，Ｌ４ 長さ。 1 rotor, 2 stator, 3 inner teeth, 3s side (second side), 4 outer teeth, 5, 51 inner layer winding, 5s side (first side), 6 outer layer winding, 100 motor portion ), C central axis, L3, L4 length.

Claims (4)

ステータと、前記ステータの中心軸線と同じ方向に対向して設けられ、前記中心軸線の回りに回転するロータとを有する回転電機であって、
前記ステータは、内側ティースと、
前記内側ティースの外周側に設けられる外側ティースと、
内層巻線と、
外層巻線とを有し、
前記内層巻線は、前記中心軸線と同じ方向を軸として、前記外側ティースに巻かれ、
前記外層巻線は、前記中心軸線と同じ方向を軸として、前記内層巻線と前記内側ティースとに巻かれている回転電機。A rotating electrical machine comprising: a stator; and a rotor provided opposite to the central axis of the stator in the same direction and rotating around the central axis,
The stator includes inner teeth,
Outer teeth provided on an outer peripheral side of the inner teeth,
Inner layer winding,
With an outer layer winding,
The inner layer winding is wound around the outer teeth around the same direction as the central axis,
The electric rotating machine in which the outer layer winding is wound around the inner layer winding and the inner teeth around an axis in the same direction as the central axis. 前記外側ティースに巻かれた前記内層巻線は、第１の側面を有し、
前記内側ティースは、前記内層巻線の前記第１の側面と隣り合う位置に、第２の側面を有し、
前記第１の側面は、前記第２の側面と同一面を形成している請求項１に記載の回転電機。The inner layer winding wound on the outer teeth has a first side,
The inner teeth have a second side at a position adjacent to the first side of the inner layer winding,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the first side surface forms the same surface as the second side surface. 前記外側ティースの先端部の長さは、前記内側ティースの先端部の長さよりも長い請求項１または２に記載の回転電機。   The electric rotating machine according to claim 1, wherein a length of a tip of the outer teeth is longer than a length of a tip of the inner teeth. 請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機を備えるエレベータ用巻上機。   An elevator hoisting machine comprising the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3.
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