KR20130008053A - 회전 전기기계 - Google Patents

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KR20130008053A
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

모터(1)는, 구동축(60)과, 이 구동축(60)에 장착된 로터(40)와, 이 로터(40)의 외주(外周)측에 설치된 거의 원통형상의 스테이터 코어(30)와 이 스테이터 코어(30)에 분포 감김된 복수 코일(21, 22, 23)을 갖는 스테이터(20)를 구비한다. 스테이터 코어(30)는, 둘레방향으로 나열되는 3개의 분할 스테이터 코어(31)에 의해 구성되며, 각 코일(21, 22, 23)는, 각각 3개의 분할 스테이터 코어(31) 중 어느 2개에도 걸치지 않도록 배치된다. 복수 코일(21, 22, 23) 중 적어도 1개의 코일엔드(21E)를, 스테이터 코어(30)의 내주면(內周面)보다 내측을 통과하도록 구성한다.

Description

회전 전기기계{ROTATING ELECTRIC MACHINE}
본 발명은, 코일이 분포 감김된 모터 등의 회전 전기기계에 관하며, 특히 소형화 대책에 관한 것이다.
모터 등의 회전 전기기계 중에는, 코일이 스테이터 코어(stator core)의 복수 티스(teeth)에 걸치도록 권회(卷回)된 이른바 분포 감김 타입의 것이다(예를 들어, 하기 특허문헌 1을 참조). 이 종류의 분포 감김의 회전 전기기계에서는, 통상, 스테이터 코어 내주(內周)측에 로터(rotor)를 축방향으로 삽입함으로써 스테이터와 로터를 조립하나, 그 때, 각 코일의 코일엔드(coil end)가 로터에 접촉하지 않도록, 코일엔드를 스테이터 코어 외주(外周)측으로 팽출(膨出)된 형상으로 형성한다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌 1 : 일본 특허공개 2005-12974호 공보
그러나, 전술과 같이, 각 코일의 코일엔드를 외주측으로 팽출된 형상으로 형성하면, 토크(torque) 발생에 기여하지 않는 코일엔드가 길어진다. 때문에, 각 코일의 전기저항이 크게 되어, 동손(銅損)으로 의한 효율 저하를 초래하고 있었다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 분포 감김 타입의 회전 전기기계에서, 스테이터와 로터의 조립 시에 코일엔드와 로터와의 접촉을 회피하면서 코일엔드를 단축화하여 효율 향상을 도모하는 데 있다.
제 1 발명은, 구동축(60)과, 이 구동축(60)에 장착된 거의 원통형상의 로터 코어(rotor core)(41)를 갖는 로터(40)와, 이 로터(40)의 외주(外周)측에 설치되어 거의 원통형상의 스테이터 코어(stator core) (30)와 이 스테이터 코어(30)에 분포 감김된 복수의 코일(21, 22, 23)을 갖는 스테이터(20)를 구비한 회전 전기기계에 있어서, 상기 스테이터 코어(30)는, 둘레방향으로 나열되는 복수의 부재(31)에 의해 구성되고, 상기 각 코일(21, 22, 23)은, 각각 상기 복수 부재(31) 중 어느 2개에도 걸치지 않도록 배치되고, 상기 복수의 코일(21, 22, 23) 중 적어도 1개의 코일엔드(21E)는, 상기 스테이터 코어(30)의 내주면(內周面)보다 내측을 통과하도록 구성된다.
제 1 발명에서는, 적어도 1개 코일(21, 22, 23)의 코일엔드(21E)는, 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측을 통과하도록 구성되므로, 스테이터 코어(30)의 외주측으로 팽출하도록 형성되는 경우에 비해 짧게 형성된다. 또, 이와 같이 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측 영역을 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 배치영역으로써 이용함으로써, 동일 각도 위치에 배치되는 복수의 코일엔드(21E, 22E, 23E)가 축방향으로 적층되는 일없이 지름방향으로 분산 배치된다. 이에 따라, 이들 코일엔드(21E, 22E, 23E) 상호의 접촉이 회피된다.
그런데, 제 1 발명에서는, 스테이터 코어(30)가 둘레방향으로 나열되는 복수의 부재(31)에 의해 구성되고, 각 코일(21, 22, 23)이, 각각 상기 복수 부재(31) 중 어느 2개에도 걸치지 않도록 배치된다. 때문에, 코일(21, 22, 23)이 장착된 스테이터 코어(30)의 각 부재(31)를 로터(40)의 외주측에서부터 지름방향 내측을 향해 조립함으로써 스테이터(20)와 로터(40)를 조립할 수 있다. 따라서, 코일엔드(21E)가 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측을 통과하고 있어도, 스테이터(20)와 로터(40)의 조립 시에 코일엔드(21E)가 로터(40)에 접촉하는 일은 없다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 복수의 코일(21, 22, 23) 중 적어도 1개의 코일엔드(21E, 22E, 23E)는, 평면에서 보아 직선형상으로 형성된다.
제 2 발명에서는, 복수의 코일(21, 22, 23) 중 적어도 1개의 코일엔드(22E)는, 평면에서 보아 직선형상으로 형성된다. 즉, 이 코일엔드(22E)는, 스테이터 코어(30)의 축방향 단면(端面)에 위치하는 양 단부(端部)를 최단 경로로 연결함으로써 형성된다. 코일엔드(22E)를 이와 같이 형성하면, 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측을 통과할 우려가 있으나, 전술과 같이, 스테이터 코어(30)는 복수의 부재(31)에 의해 구성되므로, 스테이터(20)와 로터(40)의 조립 시에 코일엔드(22E)가 로터(40)에 접촉하는 일이 없다.
제 3 발명은, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 스테이터 코어(30) 및 상기 로터 코어(41)는, 양 코어(30, 41)의 사이에 지름방향 및 축방향으로 교대로 연속하여 연장되는 갭(G)을 형성하도록 대향하는 요철(凹凸)부(38, 46)를 각각 갖는다.
제 3 발명에서는, 스테이터 코어(30)와 로터 코어(41) 사이에는, 지름방향 및 축방향으로 교대로 연속하여 연장되는 갭(G)이 형성된다. 이에 따라, 스테이터 코어(30)와 로터 코어(41)와는, 지름방향뿐만이 아니라 축방향에도 대향하는 부분을 각각 가지게 됨으로써, 상호의 대향면 면적이 비약적으로 확대된다. 이에 따라, 회전 전기기계의 토크 특성이 향상된다.
제 1 발명에 의하면, 스테이터(20)와 로터(40)와의 조립 시에 코일엔드(21E, 22E, 23E)와 로터(40)와의 접촉을 회피하면서 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 단축화를 도모할 수 있다. 이에 따라, 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 전기저항을 저감하여 동손(銅損)으로 인한 효율 저하를 억제할 수 있다. 또, 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측 영역을 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 배치영역으로써 이용함에 따라, 동일 각도위치에 배치되는 복수의 코일엔드(21E, 22E, 23E)를 축방향으로 적층되는 일없이 지름방향으로 분산 배치할 수 있다. 이에 따라, 코일엔드(21E, 22E, 23E) 축방향 높이를 억제할 수 있음과 동시에, 종래 사용할 수 없었던 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측의 영역을 사용함으로써, 코일엔드(21E, 22E, 23E) 외주측으로의 확대를 억제할 수 있으므로, 스테이터 코어(30) 지름방향 길이를 작게 할 수 있다. 따라서, 회전 전기기계의 소형화와 함께, 코일엔드(21E, 22E, 23E)를 더 단축화하여 회전 전기기계의 효율 향상을 도모할 수 있다.
또, 제 2 발명에 의하면, 코일엔드(22E)를, 스테이터 코어(30)의 축방향 단면에 위치하는 양 단부가 최단 경로로 연결되도록 형성함으로써, 코일엔드(22E)를 보다 단축화하여 동손으로 인한 효율 저하를 보다 억제할 수 있다.
또, 제 3 발명에 의하면, 스테이터 코어(30)와 로터 코어(41)의 대향면의 면적을 비약적으로 확대함으로써, 회전 전기기계의 토크 특성을 향상시킴으로써 효율 향상을 도모할 수 있다.
그런데, 스테이터 코어(30)와 로터 코어(41)의 각각에 요철부(38, 46)를 형성함으로써, 회전 전기기계 자체의 지름방향 치수가 크게 되어 버린다. 그러나, 전술과 같이, 코정자 코어(30)의 내주면보다 내측 영역을 사용함으로써, 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 외주측으로의 확대를 억제하여 스테이터 코어(30)의 지름방향 길이를 작게 할 수 있다. 따라서, 회전 전기기계의 대형화를 초래하는 일없이, 효율 향상을 도모할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 모터의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2는, 본 실시형태의 모터의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은, 분할 스테이터 코어의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는, 로터의 사시도이다.
도 5는, 로터 코어의 측면도이다.
도 6은, 스테이터 및 로터의 조합부분을 확대하여 나타내는 종단면도이다.
도 7은, 그 밖의 실시형태의 모터 구성을 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
<발명의 실시형태>
-개요-
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 모터(1)의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 상기 모터(1)는, 스테이터(20), 로터(40), 및 구동축(60)을 구비하며, 이들이 케이싱(70)에 수용된다. 또, 상기 모터는, 이른바 IPM(Interior Permanent Magnet) 모터이다.
상기 케이싱(70)은, 원통형상의 통(筒)부(70a)와, 이 통부(70a)의 양 단부(端部)를 폐색(閉塞)함과 동시에 상기 구동축(60)을 회전 자유롭게 지지하는 단판(端板)(70b)을 갖는다. 통부(70a)는, 후술하는 스테이터 코어(30)와 마찬가지로 120° 간격으로 분할된다. 구동축(60)은, 베이링(61)을 개재하고 단판(70b)에 회전 자유롭게 지지된다.
그리고, 이하의 설명에 있어서, 축방향은 구동축(60)의 축심방향을 말하고, 지름방향은 상기 축심과 직교하는 방향을 말한다. 또, 외주측은 상기 축심에서 먼 측을 말하고, 내주측은 상기 축심에서 가까운 측을 말한다. 또, 적층위치는, 후술하는 적층판의 축방향 위치를 말한다.
-스테이터(20)-
도 2에 나타내듯이, 상기 스테이터(20)는, 스테이터 코어(30)와, 도선을 거의 직사각형 형상으로 복수회 감아 형성된 코일(21, 22, 23)을 구비한다. 도 3에 나타내듯이, 스테이터 코어(30)는, 복수의 전자강판(電磁鋼板)(적층판)을 축방향으로 적층한 적층 코어로 구성된다.
상기 스테이터 코어(30)는, 도 2에 나타내듯이, 거의 원통형상의 코어백(core back)부(35)와, 이 코어백부(35)에서부터 지름방향 내측방향으로 돌출하는 복수의 티스부(34)를 구비한다. 또, 스테이터 코어(30)는, 둘레방향으로 나열되는 복수의 부재로 이루어진다. 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 스테이터 코어(30)는 120° 간격으로 분할된 3개의 원호(圓弧)형상의 분할 스테이터 코어(31)로 이루어진다. 이 3개의 분할 스테이터 코어(31)는, 둘레방향에 인접하는 분할 스테이터 코어(31)의 단면끼리가 접촉하도록 배치된다. 또, 후술하나, 3개의 분할 스테이터 코어(31) 각각의 외주면에는, 마찬가지로 분할된 상기 케이싱(70)의 통부(70a)가 용접 등에 의해 고정된다.
또, 상기 각 티스부(34)는, 본 실시형태에서는 36개 형성되고, 각 티스부(34) 사이에는 같은 수의 공간이 형성된다. 이 공간은 상기 코일(21, 22, 23)을 수용하는 코일용 슬롯(37)을 구성한다. 구체적으로는, 1개의 분할 스테이터 코어(31)에는, 12개의 코일용 슬롯(37)이 형성된다.
또, 상기 각 티스부(34)의 선단부(先端部)는, 평면에서 보아 사변형이며 기단부(基端部)측(코어백부(35)측)의 본체보다 둘레방향의 폭이 넓은 치선부(齒先部)(36)로 구성된다. 각 치선부(36)는, 도 3에 나타내듯이, 축방향 단면(斷面)에서 지름방향 내측의 단면이 요철형상으로 구성된다. 이하에서는, 각 치선부(36)의 요철형상 부분을 스테이터측 요철부(38)라 하고, 이 스테이터측 요철부(38)의 지름방향 내측의 단면 중, 가장 외주측의 면을 저면(底面), 그 밖의 면을 정면(頂面)이라 한다. 구체적으로는, 이 스테이터측 요철부(38)는, 제 1 정면(38a), 제 2 정면(38b), 및 저면(38c)을 갖는다.
상기 스테이터측 요철부(38)는, 적층판(33)의 적층위치에 따라, 치선부(36)를 형성하는 적층판(33)의 지름방향 길이(치선부 길이)를 변화시킴으로써 형성할 수 있다. 구체적으로는, 상기 제 1 정면(38a)을 형성하는 같은 지름방향 길이로 형성된 복수 적층판(33)의 내측단부(제 2 정면(38b)보다 내주측 부분)에 의해, 제 1 볼록부(38A)가 구성된다. 또, 상기 제 2 정면(38b)을 형성하는 같은 지름방향 길이로 형성된 복수 적층판(33)의 내측단부(저면(38c)보다 내주측 부분)에 의해 제 2 볼록부(38B)가 구성된다.
또, 도 2에 나타내듯이, 상기 코일(21, 22, 23)은 본 실시형태에서는, 각 분할 스테이터 코어(31)에 대해 6개씩 총 18개 설치되며, 이른바 분포 감김으로 구성된다. 또, 각 코일(21, 22, 23)은, 각각 코일이 복수의 티스부(34)에 걸치도록 권회되어 구성된다.
구체적으로는, 상기 스테이터(20)는, U상(相)의 코일(21), V상의 코일(22) 및 W상의 코일(23)을 구비한다. 본 실시형태에서는, U상의 코일(21), V상의 코일(22) 및 W상의 코일(23)은, 각각 6개씩 배치되고, 각 분할 스테이터 코어(31)에 대해 각각 2개씩 배치된다. 이 각 코일(21, 22, 23)의 코일에 소정의 전력을 공급함으로써, 스테이터(20)에 회전 전계(磁界)를 발생시킬 수 있다. 그리고, 각 코일(21, 22, 23)은, 각각 스테이터 코어(30)의 축방향 단면에서부터 축방향으로 돌출된 코일엔드(21E, 22E, 23E)를 갖는다. 각 코일(21, 22, 23)의 코일엔드(21E, 22E, 23E) 배치구성에 대해서는 후술한다.
-로터(40)-
도 4에 나타내듯이, 상기 로터(40)는, 로터 코어(41)와, 복수의 자석(42)을 구비한다. 상기 로터 코어(41)는, 복수의 전자강판(적층판(43))을 축방향으로 적층한 적층 코어이며, 원통형으로 형성된다.
상기 로터 코어(41)의 중심에는, 구동축(60)을 삽입하는 축구멍(47)이 형성된다. 또, 로터 코어(41)에는, 상기 복수의 자석(42)을 각각 수용하는, 복수의 자석용 슬롯(44)이 형성된다. 각 자석용 슬롯(44)은, 축구멍(47)의 축심주위에 60°피치로 배치된다. 즉, 각 자석용 슬롯(44)은, 축구멍(47)의 축심에 대해 축대칭으로 배치된다. 또, 각 자석용 슬롯(44)은, 평면에서 보아(축구멍(47)의 축방향에서 보아) 거의 U자형상으로 형성되고, 이 로터 코어(41)를 축방향으로 관통한다. 또, 각 자석용 슬롯(44) 둘레방향의 양 단부는, 로터 코어(41)의 외주부근까지 연장된다. 그리고, 로터 코어(41)에서는, 자석용 슬롯(44)의 둘레방향 단부를 형성하는 부분(외주에서 가늘어진 부분, 도 4 참조)을 브리지(bridge)부(44a)라 한다.
상기 자석(42)은, 자석용 슬롯(44)의 중앙부근에 유지된다. 이 자석(42)의 전체 길이는, 자석용 슬롯(44)의 전체 길이보다 짧고, 각 자석용 슬롯(44)의 둘레방향 양단(兩端)부분에는, 자석(42)을 수용한 상태에서 틈새(45)가 각각 형성된다.
도 5에 나타내듯이, 로터 코어(41)는, 축방향 단면에서 지름방향의 외측단면이 요철형상으로 구성된다. 이하에서는, 로터 코어(41)의 요철형상 부분을 로터측 요철부(46)라 하고, 이 로터측 요철부(46) 지름방향의 외측 단면 중, 가장 내주측의 면을 저면(底面), 그 밖의 면을 정면(頂面)이라 한다. 구체적으로는, 이 로터측 요철부(46)는, 도 5에 나타내듯이, 제 1 정면(46a), 제 2 정면(46b), 저면(46c)을 갖는다.
상기 로터측 요철부(46)는, 적층판(43)의 적층위치에 따라, 적층판(43)의 직경을 변화시킴으로써 형성할 수 있다. 구체적으로는, 제 1 정면(46a)을 형성하는 동 지름의 복수의 적층판(43)의 외측단부(제 2 정면(46b)보다 외주측 부분)에 의해, 제 1 볼록부(46A)가 구성된다. 또, 제 2 정면(46b)을 형성하는 동 지름의 복수 적층판(43)의 외측단부(저면(46c)보다 외주측 부분)에 의해, 제 2 볼록부(46B)가 구성된다.
-입체 갭(Gap)-
도 6은, 스테이터(20)와 로터(40)를 조합한 상태의 단면도이다. 도 6에 나타내듯이, 스테이터(20)와 로터(40)를 조합한 때에, 스테이터 코어(30)와 로터 코어(41)는, 지름방향 및 축방향으로 교대로 연속하여 연장되는 갭(G)을 개재하고 지름방향 및 축방향에 각각 대향한다. 구체적으로는, 지름방향에 관해서는, 로터측 요철부(46)의 제 1 볼록부(46A) 제 1 정면(46a)과 스테이터측 요철부(38)의 저면(38c), 로터측 요철부(46)의 제 2 볼록부(46B) 제 2 정면(46b)과 스테이터측 요철부(38)의 제 2 볼록부(38B) 제 2 정면(38b), 로터측 요철부(46)의 저면(46c)과 스테이터측 요철부(38)의 제 1 볼록부(38A) 제 1 정면(38a)이 각각 대향하고, 각각의 사이에 축방향으로 연장되는 갭을 형성한다. 또, 축방향에 관해서는, 로터측 요철부(46)의 제 1 볼록부(46A)의 축방향 단면과 스테이터측 요철부(38)의 제 2 볼록부(38B)의 축방향 단면, 로터측 요철부(46)의 제 2 볼록부(46B)의 축방향 단면과 스테이터측 요철부(38)의 제 1 볼록부(38A)의 축방향 단면이 각각 대향하고, 각각의 사이에 지름방향으로 연장되는 갭을 형성한다. 이와 같은 구성에 의해, 스테이터 코어(30)와 로터 코어(41)와의 사이에는, 스테이터측 요철부(38)와 로터측 요철부(46)에 의해, 지름방향 및 축방향으로 교대로 연속하여 연장되는 갭(입체 갭)이 형성된다. 이 예에서는, 갭(G)의 크기는, 지름방향, 축방향 모두 0.3㎜이다.
-코일엔드의 배치구성-
본 실시형태에서는, 도 2 및 도 3에 나타내듯이, 상기 각 코일(21, 22, 23)의 코일엔드(21E, 22E, 23E)는, 이하와 같이 배치된다
U상(相) 코일(21)의 코일엔드(21E)는, 스테이터 코어(30)의 축방향 단부에서부터 축방향으로 돌출되어 바로 지름방향 내측으로 경도(傾倒)하고, 다른 상(相) 코일(22, 23)의 코일엔드(22E, 23E)보다 지름방향 내측에 배치된다. 그리고, 도 2에 나타내듯이, U상 코일(21)의 코일엔드(21E)는, 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측을 통과한다.
V상 코일(22)의 코일엔드(22E)는, 스테이터 코어(30)의 축방향 단부에서부터 축방향으로 돌출된다. 또, V상 코일(22)의 코일엔드(22E)는, 상기 V상 코일(22)을 수용하는 코일용 슬롯(37)을 최단 경로로 연결하도록 형성되고, 평면에서 보아 직선형상으로 형성된다.
W상 코일(23)의 코일엔드(23E)는, 스테이터 코어(30)의 축방향 단부에서부터 축방향으로 돌출된 후, 경도하는 일없이 스테이터 코어(30)의 둘레방향으로 만곡(灣曲) 형성된다.
-모터의 조립방법-
먼저, 각 분할 스테이터 코어(31)에, 3 분할된 케이싱(70) 통부(70a)의 분할편(片)을 각각 용접 등에 의해 고정한다(도 3 참조). 그리고, 각 코일(21, 22, 23)을 각 분할 스테이터 코어(31)에 장착한다. 그리고, 각 코일(21, 22, 23)은, 미리 도선을 복수회 감은 상태에서 형성된다. 그리고, 각 코일(21, 22, 23)은, 복수의 티스부(34)에 걸치도록 차례로 장착된다.
한편, 전술의 공정과 동시에, 로터(40)가 구동축(60)에 고정된다. 그리고, 이 구동축(60)을 케이싱(70)의 단판(70b)에 장착한다.
그리고, 다음에, 각 코일(21, 22, 23)이 장착된 각 분할 스테이터 코어(31)와 로터(40)를 조립한다. 구체적으로는, 각 분할 스테이터 코어(31)를, 로터(40)의 외주측에서 설치위치까지 지름방향 내측으로 이동시키고, 각 분할 스테이터 코어(31)에 고정된 케이싱(70) 통부(70a)의 분할편을 단판(70b)의 소정위치에 고정한다. 이 때, 스테이터 코어(30)와 회전자 코어(41)와의 사이에, 지름방향 및 축방향으로 서로 연속하여 연장되는 갭(G)이 형성되도록 각 분할 스테이터 코어(31)와 로터(40)를 조립한다. 이와 같이 하여, 모터(1)는 조립된다.
-실시형태의 효과-
이상에 의해, 상기 모터(1)에서는, 스테이터 코어(30)가 둘레방향으로 나열되는 3개의 분할 스테이터 코어(31)에 의해 구성되고, 각 코일(21, 22, 23)이, 각각 상기 3개의 분할 스테이터 코어(31) 중 어느 2개에도 걸치지 않도록 배치된다. 때문에, 코일(21, 22, 23)이 장착된 각 분할 스테이터 코어(31)를 로터(40)의 외주측에서부터 지름방향 내측을 향해 이동시키고 조립함으로써 스테이터(20)와 로터(40)를 조립할 수 있다. 따라서, 어느 하나의 코일엔드(21E, 22E, 23E)가 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측을 통과하고 있어도, 스테이터(20)와 로터(40)와의 조립 시에 코일엔드(21E, 22E, 23E)가 로터(40)에 접촉하는 것을 회피할 수 있다.
또, 상기 모터(1)에서는, 적어도 1개 코일(본 실시형태에서는, U상 코일(21))의 코일엔드(21E)를, 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측을 통과하도록 구성했기 때문에, 상기 코일엔드(21E, 22E, 23E)를, 스테이터 코어(30)의 외주측으로 팽출하도록 형성되는 경우에 비해 짧게 형성할 수 있다. 따라서, 본 모터(1)에 의하면, 스테이터(20)와 로터(40)와의 조립 시에 코일엔드(21E, 22E, 23E)와 로터(40)와의 접촉을 회피하면서 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 단축화를 도모할 수 있고, 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 전기저항을 저감하여 동손으로 인한 효율 저하를 억제할 수 있다.
또, 상기 모터(1)에서는, 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측의 영역을 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 배치영역으로써 이용함에 따라, 동일 각도위치에 배치되는 복수의 코일엔드(21E, 22E, 23E)를 축방향으로 적층하는 일없이 지름방향으로 분산 배치할 수 있다. 이에 따라, 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 축방향 높이를 억제할 수 있음과 동시에, 종래 사용할 수 없었던 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측 영역을 사용함으로써, 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 외주측으로의 확대를 억제할 수 있으므로, 스테이터 코어(30)의 지름방향 길이를 작게 할 수 있다. 따라서, 모터(1)의 소형화와 함께, 코일엔드(21E, 22E, 23E)를 더욱 단축화하여 모터(1)의 효율 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 모터(1)에서는, 복수의 코일(21, 22, 23) 중 적어도 하나의 코일엔드(본 실시형태에서는, V상의 코일엔드(22E))는, 스테이터 코어(30)의 축방향 단면에 위치하는 양 단부가 최단경로로 연결되어 평면에서 보아 직선형상으로 형성된다. 코일엔드(22E)를 이와 같이 형성함으로써, 코일엔드(22E)를 보다 단축화하여 동손으로 인한 효율 저하를 더욱 억제할 수 있다. 또, 코일엔드(22E)를 이와 같이 형성함으로써, 이 코일엔드(22E)가 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측을 통과하게 되어도, 전술과 같이, 스테이터 코어(30)는 3개의 분할 스테이터 코어(31)에 의해 구성되므로, 스테이터(20)와 로터(40)의 조립 시에 코일엔드(22E)가 로터(40)에 접촉하는 것을 회피할 수 있다.
또, 상기 모터(1)에 의하면, 스테이터 코어(30)와 로터 코어(41)를, 양 코어(30, 41)의 사이에 지름방향 및 축방향으로 교대로 연속하여 연장되는 갭(G)이 형성되도록 구성함으로써, 양 코어(30, 41)의 대향면 면적을 비약적으로 확대할 수 있다. 이에 따라, 모터(1)의 토크 특성을 향상시킬 수 있고, 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또, 전술과 같이 스테이터 코어(30)와 로터 코어(41)의 각각에 요철부(38, 46)를 형성하게 되면, 모터(1) 자체의 지름방향 치수가 커져 버리나, 전술과 같이, 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측 영역을 사용함으로써, 코일엔드(21E, 22E, 23E) 외주측으로의 확대를 억제하고 스테이터 코어(30)의 지름방향 길이의 단축화를 도모할 수 있다. 따라서, 모터(1)의 대형화를 초래하는 일없이, 효율 향상을 도모할 수 있다.
≪그 밖의 실시형태≫
상기 실시형태 및 각 변형예는, 이하와 같은 구성으로 해도 된다.
상기 각 코일(21, 22, 23)의 배치구성은, 상기 실시형태의 것에 한정되지 않는다. 각 코일(21, 22, 23)은, 각각 상기 3개의 분할 스테이터 코어(31) 중 어느 2개에도 걸치지 않도록 배치되어도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, U상 코일(21)의 코일엔드(21E)가 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측을 통과하도록 구성되었으나, V상 코일(22)의 코일엔드(22E) 또는 W상 코일(23)의 코일엔드(23E)가 스테이터 코어(30)의 내주면보다 내측을 통과하도록 구성되어도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, V상 코일(22) 코일엔드(22E)만이 평면에서 보아 직선형상으로 형성되었으나, 도 7에 나타내듯이, U상 코일(21)의 코일엔드(21E)를 평면에서 보아 직선형상으로 형성하는 것으로 해도 되고, 또한 W상 코일(23)의 코일엔드(23E)를 평면에서 보아 직선형상으로 형성하는 것으로 해도 된다. 이와 같은 구성에 의해서도, 각 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 단축화를 도모할 수 있으므로, 코일엔드(21E, 22E, 23E)의 전기저항을 저감하여 동손으로 인한 효율 저하를 억제할 수 있다.
그리고, 상기 실시형태의 갭(G)의 크기는 일례이며, 다른 크기로 해도 된다. 또한, 상기 갭(G)은, 축방향과 지름방향에 의해 크기가 달라져도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 스테이터측 요철부(38) 및 로터측 요철부(46)는, 각각 2개의 볼록부(제 1 볼록부(38A, 46A) 및 제 2 볼록부(38B, 46B))를 가지도록 형성되었으나, 양 요철부(38, 46)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스테이터측 요철부(38) 및 로터측 요철부(46)는, 볼록부를 각각 1개씩 갖는 것이라도 되고, 3개 이상 볼록부를 각각 갖는 것이라도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 본 발명에 관한 회전 전기기계의 예로써 모터(1)에 대해 설명했으나, 본 발명에 관한 회전 전기기계는, 상기 실시형태와 마찬가지의 스테이터(20) 및 로터(40)를 구비한 발전기라도 된다.
또한, 본 발명은, 로터(40)가 자석을 구비하지 않는 자기저항(reluctance)형 회전 전기기계에도 적용 가능하다.
그리고, 이상의 실시형태는, 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
[산업상 이용 가능성]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 코일이 분포 감김된 모터 등의 회전 전기기계에 대해 유용하다.
1: 모터(회전 전기기계) 20: 스테이터
21, 22, 23: 코일 21E, 22E, 23E: 코일엔드
30: 스테이터 코어 31: 분할 스테이터 코어(부재)
38: 스테이터측 요철부(요철부) 40: 로터
41: 로터 코어 46: 로터측 요철부(요철부)
60: 구동축 G: 갭

Claims (3)

  1. 구동축(60)과, 이 구동축(60)에 장착된 원통형상의 로터 코어(rotor core) (41)를 갖는 로터(40)와, 이 로터(40)의 외주(外周)측에 설치되어 원통형상의 스테이터 코어(stator core)(30)와 이 스테이터 코어(30)에 분포 감김된 복수의 코일(21, 22, 23)을 갖는 스테이터(20)를 구비한 회전 전기기계에 있어서,
    상기 스테이터 코어(30)는, 둘레방향으로 나열되는 복수의 부재(31)에 의해 구성되고,
    상기 각 코일(21, 22, 23)은, 각각 상기 복수의 부재(31) 중 어느 2개에도 걸치지 않도록 배치되며,
    상기 복수의 코일(21, 22, 23) 중 적어도 1개의 코일엔드(21E)는, 상기 스테이터 코어(30)의 내주면(內周面)보다 내측을 통과하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 코일(21, 22, 23) 중 적어도 1개의 코일엔드(21E, 22E, 23E)는, 평면에서 보아 직선형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 스테이터 코어(30) 및 상기 로터 코어(41)는, 양 코어(30, 41)의 사이에 지름방향 및 축방향으로 교대로 연속하여 연장되는 갭(G)을 형성하도록 대향하는 요철(凹凸)부(38, 46)를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
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