WO2017046952A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2017046952A1
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coil
rotor
core
stator core
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昭仁 豊田
真一郎 向
広一 福村
宏之 前澤
大戸　基道
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation

Definitions

  • This disclosure relates to a rotating electrical machine.
  • Patent Document 1 discloses a rotating electrical machine that includes a stator that generates a rotating magnetic field, and a rotor that is arranged on the inner peripheral side of the stator and rotates according to the rotating magnetic field.
  • the rotor has a plurality of permanent magnets arranged in the rotation direction of the rotor, and a rotor core interposed between the permanent magnets.
  • This disclosure aims to provide a rotating electric machine with higher output.
  • a rotating electrical machine includes a stator that generates a rotating magnetic field, and a rotor that is arranged on an inner peripheral side of the stator and rotates according to the rotating magnetic field, and the stator includes a stator core that includes a slot; A coil disposed in the slot, the coil having a molding surface that follows the surface of the stator core, and at least one of the stator core surface and the coil molding surface facing each other from the other of the surface and the molding surface The receding surface which goes away is partially formed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. It is sectional drawing in the cross section perpendicular
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotor taken along line VIII-VIII in FIG. 2.
  • FIG. 3 is an end view of the rotor taken along line IX-IX in FIG. 2.
  • It is sectional drawing of the rotary electric machine in alignment with a central axis which shows another example of arrangement
  • the motor (rotating electric machine) 1 is, for example, a synchronous motor with a built-in permanent magnet.
  • the motor 1 can be used as a power source of an electric device, for example.
  • the motor 1 includes a motor case 10, a stator 20, and a rotor 30.
  • the motor case 10 houses the stator 20 and the rotor 30.
  • the motor case 10 includes a cylindrical frame 11, and a first bracket 12 and a second bracket 13 that close both ends of the frame 11.
  • the first bracket 12 is attached to a motor mount to be driven.
  • the stator 20 generates a rotating magnetic field.
  • the stator 20 includes, for example, a plurality of coils 21 and a stator core 24.
  • Stator core 24 includes a yoke 24a and a plurality of teeth 24b.
  • the yoke 24a is annular, and is fixed to the inner surface of the frame 11 with its center axis Ax1 being along the center axis of the frame 11.
  • the plurality of teeth 24b are disposed so as to surround the central axis Ax1 of the yoke 24a, and project from the inner peripheral surface of the yoke 24a toward the central axis Ax1.
  • the yoke 24a and the teeth 24b may be a laminate of electromagnetic steel plates or may be a compression-molded soft magnetic composite material (SMC).
  • the stator core 24 may be divided into a plurality of blocks 25 surrounding the central axis Ax1, and the teeth 24b may be provided for each block 25. Each of the teeth 24 b may be located at the center of the block 25 in the circumferential direction of the stator core 24.
  • the plurality of coils 21 are respectively attached to the plurality of teeth 24b.
  • the strands of the coil 21 are accommodated between the adjacent teeth 24b in a state of surrounding the teeth 24b. That is, between the teeth 24b is a slot 26 for accommodating the coil 21, and the coil 21 is wound around the tooth 24b.
  • the stator core 24 includes the slot 26, and the coil 21 is disposed in the slot 26.
  • the coil 21 may be integrated with the stator core 24 by molding using a resin material.
  • Driving power (for example, three-phase AC power) is supplied to the plurality of coils 21 via the connection part 22.
  • the plurality of coils 21 generate a rotating magnetic field around the central axis Ax1 according to the supply of driving power.
  • the connection part 22 is provided between the coil 21 and the 2nd bracket 13, for example.
  • the stator 20 may further include an insulator 27.
  • the insulator 27 has electrical insulation and is interposed between the stator core 24 and the coil 21.
  • the insulator 27 is, for example, a resinous thin member.
  • the insulator 27 includes a cylindrical portion 27a mounted around the teeth 24b, and a flange portion 27b projecting from the end of the cylindrical portion 27a to the outer peripheral side on the yoke 24a side.
  • the shape of the insulator 27 can be appropriately changed according to the shape of the stator core 24. Further, the thickness and material of the insulator 27 can be appropriately set according to the electrical insulation performance to be secured between the coil 21 and the stator core 24.
  • the insulator 27 may be integrated with the coil 21 and the stator core 24 by molding using, for example, a resin material.
  • the coil 21 may have a molding surface 21 a that follows the surface 24 c of the stator core 24. As shown in FIG. 4, the coil 21 may further include a molding surface 21 b that follows the inner surface (the surface on the second bracket 13 side) 12 a of the first bracket 12.
  • the molding surfaces 21a and 21b are formed by press-molding the coil 21, for example.
  • the coil 21 is press-molded by compressing a coil 21 formed by winding an element wire 51 with a molding die (for example, a die) 50 as indicated by an arrow A. It is formed by pressing the inner surface 50 a against the outer surface of the coil 21.
  • the molding surfaces 21a and 21b which respectively follow the said surface 24c and the inner surface 12a are formed by making the inner surface shape of the shaping
  • the gap between the coil 21 and the stator core 24 can be reduced, and the cross-sectional area of the coil 21 can be enlarged within a limited space.
  • the molding surface 21 b on the coil 21 the gap between the coil 21 and the first bracket 12 can be reduced, and the cross-sectional area of the coil 21 can be further enlarged.
  • the wire 51 is thickened without changing the number of turns of the coil 21, and heat generation due to the electric resistance of the wire 51 is suppressed. Temperature rise can be suppressed.
  • the gap between the coil 21 and the stator core 24 and reducing the gap between the coil 21 and the first bracket 12 an improvement in heat dissipation from the coil 21 is also expected. Thereby, the temperature rise of the coil 21 can further be suppressed.
  • the input current to the coil 21 can be increased without increasing the motor 1 and the output of the motor 1 can be improved.
  • At least one of the surface 24c of the stator core 24 and the molding surface 21a of the coil 21 may be partially formed with a receding surface 23 away from the other of the surface 24c and the molding surface 21a.
  • the receding surface 23 may be formed on the molding surface 21a.
  • the receding surface 23 is formed so as to be away from the surface 24 c of the stator core 24.
  • the receding surface 23 of the molding surface 21a can be formed by the press molding described above.
  • the receding surface 23 may be provided on the surface 24 c of the stator core 24.
  • the receding surface 23 is provided so as to be away from the molding surface 21 a of the coil 21.
  • the case where the receding surface 23 is formed in the molding surface 21a is demonstrated in detail.
  • the receding surface 23 may be provided at a position corresponding to the edge of the insulator 27.
  • the receding surface 23 may be provided at a position corresponding to at least a part of the peripheral edge portion 27c at the tip (end on the central axis Ax1 side) of the cylindrical portion 27a.
  • the position corresponding to the peripheral part 27c means the position where the space between the receding surface 23 and the insulator 27 is formed in the peripheral part 27c. The same applies to the following.
  • the receding surface 23 may be provided at a position corresponding to at least a part of the peripheral edge portion 27d of the flange portion 27b.
  • the receding surface 23 may extend along the central axis Ax1.
  • the receding surface 23 may be provided in a portion along the central axis Ax1 in the peripheral portions 27c and 27d. As shown in FIG.3 and FIG.4, the receding surface 23 may be provided over the perimeter of the peripheral parts 27c and 27d.
  • the space S formed between the receding surface 23 and the surface 24c of the stator core 24 may be filled with resin. That is, the stator 20 may further include a resin portion 28 formed between the stator core 24 and the coil 21 at a position corresponding to the receding surface 23. This resin may be the resin for molding described above.
  • the space S may be a cavity that is not filled with resin.
  • the size of the space S between the receding surface 23 and the stator core 24 is preferably sufficiently smaller than the cross-sectional area of the coil 21 in the direction perpendicular to the central axis Ax1.
  • the size of the space S is determined according to the following two conditions, for example.
  • the first condition is that the creepage distance between the coil 21 and the stator core 24 can be secured to a degree sufficient to maintain the electrical insulation between the coil 21 and the stator core 24.
  • the second condition is that the space S can be filled with resin in the molding.
  • FIG. 7 is a perspective view of the rotor 30.
  • the rotor 30 is disposed on the inner peripheral side of the stator 20 and rotates according to a rotating magnetic field generated by the stator 20.
  • the rotor 30 includes a shaft 31 extending along the central axis Ax1, a plurality (ten in this embodiment) of permanent magnets 35, a rotor core 36, and a plate 38.
  • the shaft 31 is disposed along the central axis Ax1 of the stator 20.
  • the shaft 31 is rotatably held around the central axis Ax1 by the first bearing 14 provided on the first bracket 12 and the second bearing 15 provided on the second bracket 13.
  • the rotor 30 is rotatable around the central axis Ax1. That is, the central axis Ax1 is the rotation axis of the rotor 30.
  • the first bearing 14 and the second bearing 15 include a rolling bearing and a sliding bearing.
  • the one end 31 a of the shaft 31 penetrates the first bracket 12.
  • the one end 31 a functions as an output shaft of the motor 1.
  • the other end 31 b of the shaft 31 passes through the second bracket 13.
  • the other end 31b can be used for detecting a rotation angle or the like.
  • the other end 31b may be connected to a rotary shaft of a rotary encoder 41 provided outside the second bracket 13 (on the opposite side of the first bracket 12).
  • the plurality of permanent magnets 35 are arranged on the outer periphery of the shaft 31 so as to be aligned in the rotational direction of the rotor 30. In other words, the plurality of permanent magnets 35 are arranged so as to surround the shaft 31.
  • the permanent magnets 35 each have a flat plate shape extending along the central axis Ax1, and are arranged radially when viewed from the extended line of the central axis Ax1.
  • the permanent magnet 35 is arranged so that its magnetization direction is along the rotation direction of the rotor 30. That is, the N pole and S pole of the permanent magnet 35 are arranged along the rotation direction of the rotor 30. Further, the magnetization directions of the permanent magnets 35 adjacent to each other in the rotation direction of the rotor 30 are opposite to each other. That is, between the adjacent permanent magnets 35, the N poles or the S poles face each other.
  • the rotor core 36 is interposed between the permanent magnets 35.
  • the rotor core 36 is fixed to the shaft 31 and guides the magnetic flux of the permanent magnet 35 to the rotor core 36 side.
  • the rotor core 36 may include a plurality of (10 in this embodiment) core blocks 37 that are alternately arranged with the permanent magnets 35 in the rotation direction of the rotor 30.
  • the plurality of core blocks 37 may be separated from each other, and may be fixed to the outer periphery of the shaft 31.
  • the permanent magnet 35 and the rotor core 36 form a field in which magnetic poles (N poles) that emit magnetic flux to the stator 20 side and magnetic poles (S pole) that receive magnetic flux from the stator 20 side are alternately arranged. .
  • the rotor core 36 is made of a magnetic material such as a soft magnetic material.
  • the rotor core 36 may be a laminated body of electromagnetic steel plates.
  • the rotor core 36 may be configured by stacking electromagnetic steel plates in a direction along the central axis Ax1 and integrating them by caulking in the caulking portion 36a (see FIG. 8).
  • the method for fixing the electromagnetic steel sheets is not limited to caulking.
  • the electromagnetic steel plates may be fixed to each other by passing a pin along the central axis Ax1 through each electromagnetic steel plate.
  • each of the core blocks 37 is configured, for example, by stacking sector-shaped electromagnetic steel plates in a direction along the central axis Ax1.
  • the rotor core 36 is configured not to hang on the outer periphery of the permanent magnet 35 (side surface 35a on the stator 20 side). In other words, the rotor core 36 is configured so as not to overlap the permanent magnet 35 in the radial direction of the rotor 30 on the outer peripheral side of the permanent magnet 35.
  • the rotor core 36 opens toward the stator 20 at an interval equal to or greater than the thickness of the permanent magnet 35 in the rotation direction of the rotor 30. That is, the space between the core blocks 37 is open to the stator 20 side at an interval equal to or greater than the thickness of the permanent magnet 35 in the rotation direction of the rotor 30.
  • the rotor core 36 may be hooked on a part of the side surface 35a of the permanent magnet 35 on the stator 20 side, and only a part of the side surface 35a may be exposed on the stator 20 side.
  • the rotor core 36 may be configured not to be applied to the inner periphery (side surface 35b on the central axis Ax1 side) of the permanent magnet 35.
  • the rotor core 36 may be configured so as not to overlap the permanent magnet 35 in the radial direction of the rotor 30 on the inner peripheral side of the permanent magnet 35.
  • the rotor core 36 opens to the shaft 31 side at equal intervals or more with respect to the thickness of the permanent magnet 35 in the rotation direction of the rotor 30. That is, the space between the core blocks 37 is open toward the shaft 31 at an interval equal to or greater than the thickness of the permanent magnet 35 in the rotation direction of the rotor 30.
  • the rotor core 36 may be hooked on a part of the side surface 35b on the central axis Ax1 side of the permanent magnet 35, and only a part of the side surface 35b may be exposed on the central axis Ax1 side.
  • the rotor core 36 is divided into a plurality of core blocks 37, it is possible to easily configure a state in which the rotor core 36 does not reach both the outer periphery and the inner periphery of the permanent magnet 35.
  • At least a portion 31 c of the shaft 31 fixed to the rotor core 36 may be made of a low magnetic material having a lower magnetic permeability than the magnetic permeability of the rotor core 36.
  • the relative magnetic permeability of the low magnetic material is, for example, 500 or less, preferably 100 or less, and more preferably 50 or less.
  • Examples of the low magnetic material include a nonmagnetic stainless material.
  • the portion 31c is referred to as a “low magnetic portion 31c”.
  • the low magnetic portion 31c may have at least one convex portion 31d fitted into the rotor core 36.
  • the rotor core 36 is provided with a concave portion 36b having a shape corresponding to the convex portion 31d, and the convex portion 31d is fitted into the concave portion 36b.
  • the convex portion 31d extends, for example, along the central axis Ax1.
  • the convex portion 31d may be disposed between the adjacent permanent magnets 35.
  • the convex portion 31d may have a shape that expands toward the outer peripheral side.
  • the low magnetic portion 31 c may have a plurality of convex portions 31 d arranged alternately with the permanent magnet 35 in the rotation direction of the rotor 30.
  • the shaft 31 having the convex portion 31d is synonymous with the shaft 31 having the concave portion 31e.
  • the portions other than the low magnetic portion 31 c of the shaft 31 may be made of the above-described low magnetic material, or may be made of the same soft magnetic material as the rotor core 36.
  • the shaft 31 may be divided into a shaft body 32 and a low magnetic pipe 33 attached to the outer periphery of the shaft body 32.
  • the shaft body 32 and the low magnetic pipe 33 are fixed to each other, for example, by shrink fitting or press fitting.
  • the constituent material of the shaft body 32 can be appropriately selected from the viewpoint of strength and the like.
  • the low magnetic pipe 33 is made of the above-described low magnetic material, and includes the low magnetic portion 31c on the outer periphery thereof. That is, the rotor core 36 is fixed to the outer periphery of the low magnetic pipe 33.
  • the plate 38 is disposed so as to overlap the rotor core 36 along the central axis Ax1. As shown in FIGS. 2, 7, and 9, the plate 38 is configured to be engaged with the outer periphery of the permanent magnet 35 (the side surface 35 a on the stator 20 side). With this configuration, the plate 38 restricts the movement of the permanent magnet 35 in the radial direction around the central axis Ax1, and fixes the permanent magnet 35.
  • the plate 38 may be configured to be applied to the inner periphery (side surface 35b on the side of the central axis Ax1) of the permanent magnet 35.
  • the plate 38 has a circular outer shape concentric with the shaft 31.
  • the plate 38 has a hole 38a at the center thereof, and further includes a plurality of holes 38b surrounding the hole 38a.
  • the shaft 31 is passed through the hole 38a, and the plurality of permanent magnets 35 are passed through the plurality of holes 38b.
  • the outer diameter of the plate 38 may be equal to the outer diameter of the rotor core 36. Accordingly, the outer periphery of the permanent magnet 35 may be positioned closer to the central axis Ax1 than the outer periphery of the rotor core 36.
  • the inner diameter of the plate 38 may be equal to the inner diameter of the rotor core 36. Accordingly, the inner periphery of the permanent magnet 35 may be located closer to the stator 20 than the outer periphery of the rotor core 36. That is, the inner periphery of the permanent magnet 35 may be separated from the outer periphery of the shaft 31.
  • the rotor 30 may have a plurality of plates 38.
  • the plurality of plates 38 may be arranged so as to sandwich the rotor core 36 in the direction in which the central axis Ax1 extends.
  • the plurality of plates 38 may include two plates 38 disposed at both ends of the rotor core 36 in the direction in which the central axis Ax1 extends.
  • the plate 38 may be disposed at a position that does not overlap the teeth 24b in the direction along the central axis Ax1 (see FIG. 2). Note that the rotor 30 does not necessarily have a plurality of plates 38.
  • the plate 38 may be disposed at any position between both ends of the rotor core 36 instead of both ends of the rotor core 36 in the direction in which the central axis Ax1 extends.
  • the number of plates 38 may be one or plural.
  • three plates 38 may be provided at both ends and the center of the rotor core 36 in the direction along the central axis Ax ⁇ b> 1.
  • the material constituting the plate 38 may have a lower magnetic permeability than the material constituting the rotor core 36.
  • the plate 38 may be made of the above-described low magnetic material.
  • the convex portion 31 d may be fitted into the plate 38 in addition to the rotor core 36.
  • the plate 38 is provided with a concave portion 38c having a shape corresponding to the convex portion 31d, and the convex portion 31d is fitted into the concave portion 38c.
  • the core blocks 37 may be integrated via a plate 38.
  • the plurality of core blocks 37 may be grouped together by being attached to the plate 38.
  • the plate 38 may be fixed to the rotor core 36 by performing a caulking process in the caulking portion 38d corresponding to the caulking portion 36a, for example.
  • the plate 38 may be fixed to the rotor core 36 by allowing the pins to penetrate the plate 38.
  • the magnetic flux which passes along the magnetic path R3 which circulates through the inner peripheral side of the permanent magnet 35 without passing through the stator 20 is reduced.
  • the magnetic flux passing through the magnetic path R3 is further reduced.
  • the motor 1 includes a stator 20 that generates a rotating magnetic field, and a rotor 30 that is arranged on the inner peripheral side of the stator 20 and rotates according to the rotating magnetic field.
  • the stator 20 includes a stator core 24 that includes a slot 26, and a slot 26.
  • the coil 21 has molding surfaces 21a and 21b that follow the surface 24c of the stator core 24, and the surface 24c of the stator core 24 and the molding surfaces 21a and 21b of the coil 21 that face each other. At least one of them is partially formed with a receding surface 23 away from the other of the surfaces 24c and 21a, 21b.
  • the coil 21 is brought close to the stator core 24 by providing the molding surfaces 21 a and 21 b, and the coil 21 and the stator core 24 are separated by providing the receding surface 23 in the portion where the insulation should be strengthened.
  • the cross-sectional area of the coil 21 can be increased while maintaining reliability. Therefore, a large current can be passed through the coil 21.
  • the heat dissipation of the coil 21 is improved. Therefore, a large current can be passed through the coil 21 while suppressing the temperature rise of the coil 21. As a result, the output of the motor 1 can be improved.
  • the stator 20 may further include a resin portion 28 formed between the stator core 24 and the coil 21 at a position corresponding to the receding surface 23.
  • electrical insulation between the stator core 24 and the coil 21 can be enhanced by interposing a resin between the coil 21 and the stator core 24 at a position corresponding to the receding surface 23.
  • the receding surface 23 may be formed on the molding surface 21 a of the coil 21. In this case, the receding surface 23 can be easily formed by the molding die 50 for forming the molding surface 21a by pressing.
  • the stator 20 further includes an insulator 27 that is interposed between the stator core 24 and the coil 21 and has electrical insulation, and the receding surface 23 is provided at a position corresponding to the edges (peripheral portions 27 c and 27 d) of the insulator 27. It may be done. In this case, the distance between the coil 21 and the stator core 24 increases at positions corresponding to the peripheral portions 27c and 27d of the coil 21, the stator core 24, and the insulator 27, and therefore the creepage distance between the coil 21 and the stator core 24 is small. The creepage distance can be sufficiently secured even at the position, and the electrical insulation between the coil 21 and the stator core 24 can be enhanced.
  • the receding surface 23 may extend along the central axis Ax1 of the rotor 30.
  • a resin flow path is formed along the direction of the central axis Ax1 of the rotor 30, it is easy to fill the resin between the coil 21 and the stator core 24 at a position corresponding to the receding surface 23. For this reason, the resin portion 28 is easily formed.
  • the coil 21 and the stator core 24 are integrated by molding, it is easy to form the resin portion with a molding resin.
  • This disclosure can be used for rotating electrical machines.
  • SYMBOLS 1 Motor (rotary electric machine), 20 ... Stator, 21a ... Molding surface, 23 ... Retraction surface, 24 ... Stator core, 24c ... Surface, 26 ... Slot, 27 ... Insulator, 27c, 27d ... Peripheral part (edge part), 28 ... resin part, 30 ... rotor, Ax1 ... center axis (rotary axis).

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

モータ１は、回転磁界を発生させるステータ２０と、ステータ２０の内周側に配置され回転磁界に応じて回転するロータ３０と、を備え、ステータ２０は、スロット２６を含むステータコア２４と、スロット２６に配置されるコイル２１と、を有し、コイル２１は、ステータコア２４の表面２４ｃに倣う成形面２１ａを有し、互いに対向するステータコアの表面２４ｃ及びコイルの成形面２１ａの少なくとも一方には、表面２４ｃ及び成形面２１ａの他方から遠ざかる後退面２３が部分的に形成されている。

Description

回転電機
　本開示は、回転電機に関する。
　特許文献１には、回転磁界を発生させるステータと、ステータの内周側に配置され回転磁界に応じて回転するロータと、を備える回転電機が開示されている。ロータは、ロータの回転方向に並ぶ複数の永久磁石と、永久磁石同士の間に介在するロータコアと、を有している。
特開２０１３－３４３２５号公報
　本開示は、より出力の高い回転電機を提供することを目的とする。
　本開示の一実施形態に係る回転電機は、回転磁界を発生させるステータと、ステータの内周側に配置され回転磁界に応じて回転するロータと、を備え、ステータは、スロットを含むステータコアと、スロットに配置されるコイルと、を有し、コイルは、ステータコアの表面に倣う成形面を有し、互いに対向するステータコアの表面及びコイルの成形面の少なくとも一方には、表面及び成形面の他方から遠ざかる後退面が部分的に形成されている。
　本開示によれば、より出力の高い回転電機を提供することができる。
実施形態に係る回転電機の、中心軸線に垂直な断面における断面図である。 図１のII－II線に沿う断面図である。 ステータコア及びコイルの例を拡大して示す、中心軸線に垂直な断面における断面図である。 ステータコア及びコイルの例を拡大して示す、中心軸線に沿う断面図である。 コイルの製造工程を示す模式図である。 ステータコア及びコイルの別の例を拡大して示す、中心軸線に垂直な断面における断面図である。 ロータの斜視図である。 図２のVIII－VIII線に沿う、ロータの断面図である。 図２のIX－IX線に沿う、ロータの端面図である。 プレートの配置の別の例を示す、中心軸線に沿う回転電機の断面図である。 回転電機における磁束を模式的に示す図である。
　以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　本実施形態に係るモータ（回転電機）１は、例えば永久磁石内蔵型の同期電動機である。モータ１は、例えば電動装置の動力源として利用可能である。
　図１及び図２に示されるように、モータ１は、モータケース１０と、ステータ２０と、ロータ３０と、を備える。
〔モータケース〕
　モータケース１０は、ステータ２０及びロータ３０を収容する。例えば、モータケース１０は、筒状のフレーム１１と、フレーム１１の両端部をそれぞれ塞ぐ第一ブラケット１２及び第二ブラケット１３と、を有する。第一ブラケット１２は、駆動対象のモータマウントに取り付けられる。
〔ステータ〕
　ステータ２０は、回転磁界を発生させる。ステータ２０は、例えば複数のコイル２１と、ステータコア２４と、を有する。
（ステータコア）
　ステータコア２４は、ヨーク２４ａと、複数のティース２４ｂと、を含む。ヨーク２４ａは、環状であり、その中心軸線Ａｘ１がフレーム１１の中心軸線に沿った状態で、フレーム１１の内面に固定される。複数のティース２４ｂは、ヨーク２４ａの中心軸線Ａｘ１を取り囲むように配置され、それぞれヨーク２４ａの内周面から中心軸線Ａｘ１側に突出している。ヨーク２４ａ及びティース２４ｂは、電磁鋼板を積層したものであってもよいし、軟磁性複合材料（ＳＭＣ：Soft　Magnetic　Composites）を圧縮成形したものであってもよい。
　ステータコア２４は、中心軸線Ａｘ１を取り囲む複数のブロック２５に分かれていてもよく、ティース２４ｂはブロック２５ごとに設けられていてもよい。ステータコア２４の周方向において、ティース２４ｂのそれぞれはブロック２５の中央部に位置していてもよい。
（コイル）
　複数のコイル２１は、複数のティース２４ｂにそれぞれ装着されている。コイル２１の素線は、ティース２４ｂを包囲した状態で、隣り合うティース２４ｂ同士の間に収容される。即ち、ティース２４ｂ同士の間はコイル２１を収容するためのスロット２６となり、ティース２４ｂにはコイル２１が巻回される。このように、ステータコア２４は、スロット２６を含んでおり、コイル２１は、スロット２６に配置される。コイル２１は、例えば樹脂材料を用いたモールディングにより、ステータコア２４と一体化されていてもよい。
　複数のコイル２１には、結線部２２を介して駆動電力（例えば三相交流電力）が供給される。複数のコイル２１は、駆動電力の供給に応じて中心軸線Ａｘ１まわりの回転磁界を発生させる。結線部２２は、例えばコイル２１と第二ブラケット１３との間に設けられる。
（インシュレータ）
　図３に示されるように、ステータ２０は、インシュレータ２７を更に有してもよい。インシュレータ２７は電気絶縁性を有し、ステータコア２４とコイル２１との間に介在する。インシュレータ２７は、例えば樹脂性の薄肉部材である。例えばインシュレータ２７は、ティース２４ｂの周囲に装着される筒状部２７ａと、ヨーク２４ａ側において筒状部２７ａの端部から外周側に張り出したフランジ部２７ｂとを含む。インシュレータ２７の形状は、ステータコア２４の形状に応じて適宜変更可能である。また、インシュレータ２７の厚み及び材質は、コイル２１とステータコア２４と間において確保すべき電気絶縁性能に応じて適宜設定可能である。インシュレータ２７は、例えば樹脂材料を用いたモールディングにより、コイル２１及びステータコア２４と一体化されていてもよい。
（コイルの成形面）
　コイル２１は、ステータコア２４の表面２４ｃに倣う成形面２１ａを有してもよい。図４に示されるように、コイル２１は、第一ブラケット１２の内面（第二ブラケット１３側の面）１２ａに倣う成形面２１ｂを更に有してもよい。
　成形面２１ａ，２１ｂは、例えばコイル２１をプレス成形することにより成形される。コイル２１のプレス成形は、例えば図５に示されるように、素線５１を巻いて形成したコイル２１を矢印Ａで示されるように成形型（例えば金型）５０により圧縮し、成形型５０の内面５０ａをコイル２１の外面に押し付けることで形成される。このため、成形型５０の内面形状を上記表面２４ｃ及び内面１２ａに一致させておくことで、上記表面２４ｃ及び内面１２ａにそれぞれ倣う成形面２１ａ，２１ｂが形成される。
　コイル２１に成形面２１ａを形成することで、コイル２１及びステータコア２４の間の隙間を削減し、限られたスペース内でコイル２１の断面積を拡大できる。コイル２１に成形面２１ｂを形成することで、コイル２１及び第一ブラケット１２の間の隙間も削減し、コイル２１の断面積を更に拡大できる。成形面２１ａ，２１ｂを形成する際のプレス成型により、素線５１同士が近接し、コイル２１の占積率（コイル２１の断面において素線５１が占める割合）が向上する。コイル２１の断面積の拡大及び占積率の向上により、例えば、コイル２１の巻き数を変更することなく素線５１を太くし、素線５１の電気抵抗に起因する発熱を抑制し、コイル２１の温度上昇を抑制できる。コイル２１及びステータコア２４の間の隙間を削減し、コイル２１及び第一ブラケット１２の間の隙間を削減することにより、コイル２１からの放熱性向上も期待される。これにより、コイル２１の温度上昇を更に抑制できる。コイル２１の温度上昇を抑制することにより、モータ１を肥大化させることなくコイル２１に対する入力電流を増やし、モータ１の出力を向上させることが可能となる。
　ステータコア２４の表面２４ｃ及びコイル２１の成形面２１ａの少なくとも一方には、表面２４ｃ及び成形面２１ａの他方から遠ざかる後退面２３が部分的に形成されていてもよい。例えば、後退面２３は成形面２１ａに形成されていてもよい。この場合、後退面２３はステータコア２４の表面２４ｃから遠ざかるように形成される。成形面２１ａの後退面２３は、上述したプレス成型により形成可能である。
　図６に示すように、後退面２３は、ステータコア２４の表面２４ｃに設けられていてもよい。この場合、後退面２３は、コイル２１の成形面２１ａから遠ざかるように設けられる。以下では、後退面２３が成形面２１ａに形成される場合について詳細に説明する。
　図３及び図４に示すように、後退面２３は、インシュレータ２７の縁部に対応する位置に設けられていてもよい。例えば、後退面２３は、筒状部２７ａの先端（中心軸線Ａｘ１側の端）の周縁部２７ｃの少なくとも一部に対応する位置に設けられていてもよい。なお、周縁部２７ｃに対応する位置とは、後退面２３及びインシュレータ２７の間の空間が周縁部２７ｃに形成される位置を意味する。以下においても同様である。後退面２３は、フランジ部２７ｂの周縁部２７ｄの少なくとも一部に対応する位置に設けられていてもよい。
　後退面２３は、中心軸線Ａｘ１に沿って延びていてもよい。例えば、後退面２３は、周縁部２７ｃ，２７ｄのうち、中心軸線Ａｘ１に沿う部分に設けられていてもよい。図３及び図４に示すように、後退面２３は、周縁部２７ｃ，２７ｄの全周に亘って設けられていてもよい。
　後退面２３とステータコア２４の表面２４ｃとの間に形成される空間Ｓには、樹脂が充填されていてもよい。即ち、ステータ２０は、後退面２３に対応する位置において、ステータコア２４及びコイル２１の間に形成された樹脂部２８を更に有していてもよい。この樹脂は、上述したモールディング用の樹脂であってもよい。なお、空間Ｓは、樹脂が充填されていない空洞となっていてもよい。
　後退面２３とステータコア２４の間の空間Ｓの大きさは、中心軸線Ａｘ１に垂直な方向におけるコイル２１の断面積と比較して十分に小さいことが好ましい。この空間Ｓの大きさは、例えば次の二つの条件に応じて決定される。第一の条件は、コイル２１とステータコア２４との間の沿面距離が、コイル２１とステータコア２４との間の電気絶縁性を保つために十分な程度に確保できることである。第二の条件は、上記モールディングにおいて、空間Ｓ内に樹脂を充填できることである。
〔ロータ〕
　図７は、ロータ３０の斜視図である。ロータ３０は、ステータ２０の内周側に配置され、ステータ２０により発生する回転磁界に応じて回転する。例えばロータ３０は、中心軸線Ａｘ１に沿って延びるシャフト３１と、複数（本実施形態では１０個）の永久磁石３５と、ロータコア３６と、プレート３８と、を有する。
（シャフト）
　シャフト３１は、ステータ２０の中心軸線Ａｘ１に沿うように配置されている。シャフト３１は、第一ブラケット１２に設けられた第一軸受１４と、第二ブラケット１３に設けられた第二軸受１５とにより、中心軸線Ａｘ１まわりに回転自在に保持されている。これにより、ロータ３０は、中心軸線Ａｘ１まわりに回転自在となっている。すなわち、中心軸線Ａｘ１がロータ３０の回転軸となっている。第一軸受１４及び第二軸受１５としては、転がり軸受及び滑り軸受等が挙げられる。
　シャフト３１の一端部３１ａは、第一ブラケット１２を貫通している。一端部３１ａは、モータ１の出力軸として機能する。シャフト３１の他端部３１ｂは、第二ブラケット１３を貫通している。他端部３１ｂは、回転角度等の検出に利用可能である。具体例として、他端部３１ｂは、第二ブラケット１３の外側（第一ブラケット１２の逆側）に設けられたロータリーエンコーダ４１の回転軸に接続されていてもよい。
（永久磁石及びロータコア）
　複数の永久磁石３５は、シャフト３１の外周においてロータ３０の回転方向に並ぶように配置されている。換言すると、複数の永久磁石３５は、シャフト３１を取り囲むように配置されている。永久磁石３５は、それぞれ中心軸線Ａｘ１に沿って延びた平板形状を有し、中心軸線Ａｘ１の延長線上から見て放射状に配置されている。
　永久磁石３５は、その磁化方向がロータ３０の回転方向に沿うように配置されている。即ち、永久磁石３５のＮ極及びＳ極は、ロータ３０の回転方向に沿って並んでいる。また、ロータ３０の回転方向において隣り合う永久磁石３５同士の磁化方向は、互いに逆向きである。即ち、隣り合う永久磁石３５同士の間では、Ｎ極同士又はＳ極同士が対向している。
　ロータコア３６は、永久磁石３５同士の間に介在する。ロータコア３６は、シャフト３１に固定され、永久磁石３５の磁束をロータコア３６側に導く。一例として、ロータコア３６は、ロータ３０の回転方向において永久磁石３５と交互に並ぶ複数（本実施形態では１０個）のコアブロック３７を有してもよい。複数のコアブロック３７は互いに分かれていてもよく、それぞれシャフト３１の外周に固定されていてもよい。
　このような構成により、永久磁石３５及びロータコア３６は、磁束をステータ２０側に出す磁極（Ｎ極）と、磁束をステータ２０側から受け入れる磁極（Ｓ極）とが交互に並ぶ界磁を形成する。
　ロータコア３６は、例えば軟磁性材料等の磁性材料により構成される。ロータコア３６は、電磁鋼板の積層体であってもよい。例えばロータコア３６は、電磁鋼板を中心軸線Ａｘ１に沿う方向に積層し、カシメ部３６ａ（図８参照）におけるカシメ加工により一体化することで構成されていてもよい。電磁鋼板同士の固定方法は、カシメ加工に限られない。例えば、中心軸線Ａｘ１に沿うピンを各電磁鋼板に貫通させることで、電磁鋼板同士を固定してもよい。ロータコア３６が複数のコアブロック３７に分かれている場合、各コアブロック３７は、例えば扇形の電磁鋼板を中心軸線Ａｘ１に沿う方向に積層することで構成される。
　ロータコア３６は、永久磁石３５の外周（ステータ２０側の側面３５ａ）に掛からないように構成されている。換言すれば、ロータコア３６は、永久磁石３５の外周側では、ロータ３０の径方向において永久磁石３５と重ならないように構成されている。例えば、図８に示されるように、ロータコア３６は、ロータ３０の回転方向における永久磁石３５の厚さに対して同等以上の間隔でステータ２０側に開口している。すなわち、コアブロック３７同士の間は、ロータ３０の回転方向における永久磁石３５の厚さに対して同等以上の間隔でステータ２０側に開口している。これにより、永久磁石３５の外周は、ロータコア３６により覆われることなくステータ２０側に露出している。なお、ロータコア３６が永久磁石３５のステータ２０側の側面３５ａの一部に掛かり、側面３５ａの一部のみがステータ２０側に露出していてもよい。
　ロータコア３６は、永久磁石３５の内周（中心軸線Ａｘ１側の側面３５ｂ）にも掛からないように構成されていてもよい。換言すれば、ロータコア３６は、永久磁石３５の内周側では、ロータ３０の径方向において永久磁石３５と重ならないように構成されていてもよい。例えば、ロータコア３６は、ロータ３０の回転方向における永久磁石３５の厚さに対して同等以上の間隔でシャフト３１側に開口している。すなわち、コアブロック３７同士の間は、ロータ３０の回転方向における永久磁石３５の厚さに対して同等以上の間隔でシャフト３１側に開口している。これにより、永久磁石３５の内周は、ロータコア３６により覆われることなくシャフト３１側に露出している。なお、ロータコア３６が永久磁石３５の中心軸線Ａｘ１側の側面３５ｂの一部に掛かり、側面３５ｂの一部のみが中心軸線Ａｘ１側に露出していてもよい。
　なお、ロータコア３６が複数のコアブロック３７に分かれている場合、ロータコア３６が永久磁石３５の外周及び内周の両方に掛からない状態を容易に構成可能である。
（低磁性部分）
　シャフト３１のうち少なくともロータコア３６に固定される部分３１ｃは、ロータコア３６の透磁率に比べ透磁率の低い低磁性材料により構成されていてもよい。低磁性材料の比透磁率は、例えば５００以下、好ましくは１００以下、さらに好ましくは５０以下である。低磁性材料としては、例えば非磁性のステンレス材料が挙げられる。以下、部分３１ｃを「低磁性部分３１ｃ」という。
　低磁性部分３１ｃは、ロータコア３６に嵌め込まれる少なくとも一箇所の凸部３１ｄを有していてもよい。この場合、ロータコア３６には、凸部３１ｄに対応する形状の凹部３６ｂが設けられ、この凹部３６ｂに凸部３１ｄが嵌合する。凸部３１ｄは、例えば中心軸線Ａｘ１に沿って延びている。凸部３１ｄは、隣り合う永久磁石３５同士の間に配置されていてもよい。凸部３１ｄは、外周側に向かうにつれて広がる形状を有していてもよい。低磁性部分３１ｃは、ロータ３０の回転方向において永久磁石３５と交互に並ぶ複数箇所の凸部３１ｄを有してもよい。なお、凸部３１ｄの頂部を基準とした場合、凸部３１ｄ同士の間が凹部３１ｅとなる。すなわち、シャフト３１が凸部３１ｄを有することは、シャフト３１が凹部３１ｅを有することと同義である。
　シャフト３１のうち低磁性部分３１ｃ以外の部分は、上述の低磁性材料により構成されていてもよいし、ロータコア３６と同様の軟磁性材料により構成されていてもよい。
　シャフト３１は、シャフト本体３２と、シャフト本体３２の外周に装着された低磁性パイプ３３とに分かれていてもよい。シャフト本体３２及び低磁性パイプ３３は、例えば焼嵌め又は圧入により互いに固定される。シャフト本体３２の構成材料は、強度等の観点により適宜選択可能である。低磁性パイプ３３は、上述した低磁性材料により構成され、その外周に上記低磁性部分３１ｃを含む。すなわち、ロータコア３６は低磁性パイプ３３の外周に固定される。
（プレート）
　プレート３８は、中心軸線Ａｘ１に沿ってロータコア３６に重なるように配置されている。図２、図７及び図９に示されるように、プレート３８は、永久磁石３５の外周（ステータ２０側の側面３５ａ）に掛かるように構成されている。この構成により、プレート３８は、永久磁石３５の中心軸線Ａｘ１まわりの径方向への移動を規制し、永久磁石３５を固定する。プレート３８は、永久磁石３５の内周（中心軸線Ａｘ１側の側面３５ｂ）にも掛かるように構成されていてもよい。
　例えば、プレート３８は、シャフト３１と同心の円形の外形を有する。プレート３８は、その中心部に孔３８ａを有し、孔３８ａを取り囲む複数の孔３８ｂを更に有する。孔３８ａにはシャフト３１が通され、複数の孔３８ｂには複数の永久磁石３５がそれぞれ通される。この構成により、孔３８ｂに対してステータ２０側に隣接する部分が永久磁石３５の外周に掛かり、孔３８ｂに対して中心軸線Ａｘ１側に隣接する部分が永久磁石３５の内周に掛かる。
　プレート３８の外径は、ロータコア３６の外径と同等であってもよい。これに応じ、永久磁石３５の外周は、ロータコア３６の外周に比べ中心軸線Ａｘ１側に位置していてもよい。プレート３８の内径は、ロータコア３６の内径と同等であってもよい。これに応じ、永久磁石３５の内周は、ロータコア３６の外周に比べステータ２０側に位置していてもよい。すなわち、永久磁石３５の内周は、シャフト３１の外周面から離れていてもよい。
　ロータ３０は、複数のプレート３８を有していてもよい。この場合、複数のプレート３８は、中心軸線Ａｘ１の延びる方向においてロータコア３６を挟むように配置されていてもよい。複数のプレート３８は、中心軸線Ａｘ１の延びる方向におけるロータコア３６の両端に配置された２枚のプレート３８を含んでいてもよい。プレート３８は、中心軸線Ａｘ１に沿う方向においてティース２４ｂと重ならない位置に配置されていてもよい（図２参照）。なお、ロータ３０は必ずしも複数のプレート３８を有していなくてもよい。また、プレート３８は、中心軸線Ａｘ１の延びる方向におけるロータコア３６の両端に代えて、ロータコア３６の両端間のいずれの位置に配置されていてもよい。プレート３８の枚数は、１枚であってもよく、複数枚であってもよい。図２に示した例の変形例として、図１０に示すように、３枚のプレート３８が、中心軸線Ａｘ１に沿う方向においてロータコア３６の両端、中央部に設けられていてもよい。
　プレート３８を構成する材料は、ロータコア３６を構成する材料よりも低い透磁率を有していてもよい。例えば、プレート３８は、上述の低磁性材料により構成されていてもよい。
　図９に示されるように、凸部３１ｄは、ロータコア３６に加えてプレート３８にも嵌め込まれていてもよい。この場合、プレート３８には、凸部３１ｄに対応する形状の凹部３８ｃが設けられ、この凹部３８ｃに凸部３１ｄが嵌合する。
　ロータコア３６が複数のコアブロック３７に分かれている場合、コアブロック３７同士は、プレート３８を介して一体化されていてもよい。換言すれば、複数のコアブロック３７は、プレート３８に取り付けられることにより、ひとまとめとされていてもよい。
　プレート３８は、例えば上記カシメ部３６ａに対応するカシメ部３８ｄにおいてカシメ加工を施すことで、ロータコア３６に固定されていてもよい。ロータコア３６を構成する電磁鋼板同士がピンにより固定されている場合、プレート３８は、当該ピンをプレート３８にも貫通させることでロータコア３６に固定されていてもよい。
（ロータコアにより形成される磁路）
　このように構成されたロータ３０においては、図１１に示されるように、永久磁石３５からの磁束は、ロータコア３６によってステータ２０側に向かう磁路Ｒ１に導かれ、コイル２１に鎖交する。これにより、この磁束と、コイル２１により発生する回転磁界とが相互作用し、中心軸線Ａｘ１まわりの回転トルクが発生し、ロータ３０が回転する。上述したように、ロータコア３６が永久磁石３５の外周に掛からないように構成されている場合、ステータ２０を経ずに永久磁石３５の外周側を循環する磁路Ｒ２を通る磁束が削減される。また、シャフト３１の外周に低磁性部分３１ｃが形成されている場合、ステータ２０を経ずに永久磁石３５の内周側を循環する磁路Ｒ３を通る磁束が削減される。更に、ロータコア３６が永久磁石３５の内周に掛からないように構成されている場合、磁路Ｒ３を通る磁束が更に削減される。これらのことは、ステータ２０側に向かう磁路Ｒ１への磁束集中に寄与する。磁路Ｒ１への磁束集中により、モータ１の出力を更に向上させることが可能となる。
〔本実施形態の効果〕
　実施形態に係るモータ１が奏する作用及び効果について説明する。モータ１は、回転磁界を発生させるステータ２０と、ステータ２０の内周側に配置され回転磁界に応じて回転するロータ３０と、を備え、ステータ２０は、スロット２６を含むステータコア２４と、スロット２６に配置されるコイル２１と、を有し、コイル２１は、ステータコア２４の表面２４ｃに倣う成形面２１ａ，２１ｂを有し、互いに対向するステータコア２４の表面２４ｃ及びコイル２１の成形面２１ａ，２１ｂの少なくとも一方には、表面２４ｃ及び２１ａ，２１ｂの他方から遠ざかる後退面２３が部分的に形成されている。このモータ１によれば、成形面２１ａ，２１ｂを設けることでコイル２１をステータコア２４に近接させつつ、絶縁性を強化すべき部分においては後退面２３を設けることでコイル２１とステータコア２４とを離すことで、信頼性を保ちながらコイル２１の断面積を大きくすることができる。したがって、コイル２１に大きな電流を流すことができる。また、コイル２１とステータコア２４とが近接することで、コイル２１の放熱性が向上する。したがって、コイル２１の温度上昇を抑制しつつコイル２１に大きな電流を流すことができる。これらにより、モータ１の出力を向上させることができる。
　ステータ２０は、後退面２３に対応する位置において、ステータコア２４及びコイル２１の間に形成された樹脂部２８をさらに有していてもよい。この場合、後退面２３に対応する位置においてコイル２１とステータコア２４との間に樹脂を介在させることで、ステータコア２４とコイル２１との間の電気絶縁性を高めることができる。
　後退面２３は、コイル２１の成形面２１ａに形成されていてもよい。この場合、プレスにより成形面２１ａを形成するための成形型５０により後退面２３を容易に形成できる。
　ステータ２０は、ステータコア２４とコイル２１との間に介在し電気絶縁性を有するインシュレータ２７を更に有し、後退面２３は、インシュレータ２７の縁部（周縁部２７ｃ，２７ｄ）に対応する位置に設けられていてもよい。この場合、コイル２１とステータコア２４とインシュレータ２７の周縁部２７ｃ，２７ｄに対応する位置においてコイル２１とステータコア２４との間の距離が広がるため、コイル２１とステータコア２４との間の沿面距離が小さい当該位置においても上記沿面距離を十分に確保でき、コイル２１とステータコア２４との間の電気絶縁性を高めることができる。
　後退面２３は、ロータ３０の中心軸線Ａｘ１に沿って延びていてもよい。この場合、ロータ３０の中心軸線Ａｘ１方向に沿って樹脂の流路が形成されるので、後退面２３に対応する位置においてコイル２１とステータコア２４との間に樹脂を充填しやすい。このため、上記樹脂部２８を形成しやすい。また、コイル２１及びステータコア２４をモールディングにより一体化する場合、モールディング用の樹脂により上記樹脂部を形成することも容易となる。
　以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　本開示は、回転電機に利用可能である。
　１…モータ（回転電機）、２０…ステータ、２１ａ…成形面、２３…後退面、２４…ステータコア、２４ｃ…表面、２６…スロット、２７…インシュレータ、２７ｃ，２７ｄ…周縁部（縁部）、２８…樹脂部、３０…ロータ、Ａｘ１…中心軸線（回転軸）。

Claims (5)

  1. 　回転磁界を発生させるステータと、前記ステータの内周側に配置され前記回転磁界に応じて回転するロータと、を備え、
    　前記ステータは、スロットを含むステータコアと、前記スロットに配置されるコイルと、を有し、
    　前記コイルは、前記ステータコアの表面に倣う成形面を有し、
    　互いに対向する前記ステータコアの前記表面及び前記コイルの前記成形面の少なくとも一方には、前記表面及び前記成形面の他方から遠ざかる後退面が部分的に形成されている、回転電機。
  2. 　前記ステータは、前記後退面に対応する位置において、前記ステータコア及び前記コイルの間に形成された樹脂部をさらに有する、請求項１記載の回転電機。
  3. 　前記後退面は、前記コイルの前記成形面に形成されている、請求項１又は２記載の回転電機。
  4. 　前記ステータは、前記ステータコアと前記コイルとの間に介在し電気絶縁性を有するインシュレータを更に有し、前記後退面は、インシュレータの縁部に対応する位置に設けられる、請求項１～３のいずれか一項記載の回転電機。
  5. 　前記後退面は、前記ロータの回転軸に沿って延びている、請求項１～４のいずれか一項記載の回転電機。
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