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JP7596852B2 - Hybrid excitation type rotating electric machine - Google Patents
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JP7596852B2 - Hybrid excitation type rotating electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド励磁式回転電機に関する。 The present invention relates to a hybrid excitation type rotating electric machine.

従来、界磁極に永久磁石及び電磁石を用いるハイブリッド励磁式回転電機が知られている。特許文献1では、ロータコアを励磁する励磁コイルを保持部材で保持し、保持部材に設けた爪部を、ステータコアの溝に嵌めた取付部材の穴に挿入して固定することで、励磁コイルをロータコアと軸方向で対向して配置する構造を開示している。 Conventionally, hybrid excitation type rotating electric machines that use permanent magnets and electromagnets for the field poles are known. Patent Document 1 discloses a structure in which an excitation coil that excites a rotor core is held by a holding member, and the claws on the holding member are inserted and fixed into holes in a mounting member that is fitted into a groove in a stator core, thereby arranging the excitation coil axially opposite the rotor core.

特許第5673640号公報Patent No. 5673640

しかしながら、特許文献1では、励磁コイルを保持部材の爪部で取付部材に固定しているため、爪が折れる虞があるなど固定の強度に難がある。このことから、従来は、励磁コイルの取り付けについて改善の余地があった。 However, in Patent Document 1, the excitation coil is fixed to the mounting member by the claws of the holding member, which causes problems with the strength of the fixation, such as the risk of the claws breaking. For this reason, there was previously room for improvement in the mounting of the excitation coil.

また、特許文献1では、励磁コイルに通電するためのリード線は、ステータコアのスロット内を軸方向に貫くように通って外部に引き出される。このため、ステータコアのスロット内にリード線を通すスペースを確保する必要があり、ステータコアのスロットに収容される電機子コイルの占積率を低下させることになる。こうなると、電機子コイルの電流密度が増大し,銅損が増加し,電機子コイルの発熱が増えることとなる。このことから、従来は、励磁コイルの取り付けについて改善の余地があった。 In addition, in Patent Document 1, the lead wires for passing current through the excitation coil are passed axially through the slots of the stator core and drawn out to the outside. This requires securing space within the slots of the stator core to pass the lead wires through, which reduces the space factor of the armature coil housed in the slots of the stator core. This increases the current density of the armature coil, increases copper loss, and increases heat generation in the armature coil. For this reason, there was previously room for improvement in the attachment of the excitation coil.

本発明は、励磁コイルの取り付けについて改善したハイブリッド励磁式回転電機を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a hybrid excitation type rotating electric machine with improved excitation coil installation.

本発明の一態様に係るハイブリッド励磁式回転電機は、中心軸に沿って延びるシャフトと前記シャフトの径方向外側に固定されるロータコアとを有するロータと、前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、前記ロータコアを励磁する励磁コイルを有する励磁コイルユニットと、を備え、前記ロータは、前記ロータコアを励磁する永久磁石を有し、前記励磁コイルは、前記ロータコアと軸方向で対向し、前記ステータは、前記励磁コイルユニットの軸方向一方側に配置される第1ステータコアと前記励磁コイルユニットの軸方向他方側に配置される第2ステータコアとを有し、前記励磁コイルユニットの外縁は、周方向全周に亘り、前記第1ステータコアと前記第2ステータコアとで挟持され、前記ステータは、前記励磁コイルユニットの径方向外側に配置される第3ステータコアを有し、前記第3ステータコアは、電磁鋼板を周方向に巻いて成る巻鉄心である。 A hybrid excitation type rotating electric machine according to one embodiment of the present invention comprises a rotor having a shaft extending along a central axis and a rotor core fixed to the radial outside of the shaft, a stator arranged radially outside the rotor via an air gap, and an excitation coil unit having an excitation coil that excites the rotor core, wherein the rotor has a permanent magnet that excites the rotor core, the excitation coil faces the rotor core in the axial direction, the stator has a first stator core arranged on one axial side of the excitation coil unit and a second stator core arranged on the other axial side of the excitation coil unit, the outer edge of the excitation coil unit is sandwiched between the first stator core and the second stator core around the entire circumferential circumference , and the stator has a third stator core arranged radially outside the excitation coil unit, and the third stator core is a wound core formed by winding an electromagnetic steel plate in the circumferential direction.

上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記ロータは、前記励磁コイルユニットの軸方向一方側に配置される第1ロータコアと前記励磁コイルユニットの軸方向他方側に配置される第2ロータコアとを有する。 In the hybrid excitation type rotating electric machine of the above embodiment, the rotor has a first rotor core arranged on one axial side of the excitation coil unit and a second rotor core arranged on the other axial side of the excitation coil unit.

上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記ステータは、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイルを有し、前記励磁コイルユニットは、前記ステータコイルが軸方向に貫通する貫通孔を有する。 In the hybrid excitation type rotating electric machine of the above embodiment, the stator has a stator coil composed of a rectangular wire segment coil, and the excitation coil unit has a through hole through which the stator coil passes in the axial direction.

上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記第3ステータコアは、少なくとも一部が前記第1ステータコア及び前記第2ステータコアと軸方向で対向する。 In the hybrid excitation type rotating electric machine according to the above aspect , at least a portion of the third stator core faces the first stator core and the second stator core in the axial direction.

上記の一態様のハイブリッド励磁式回転電機において、前記励磁コイルに通電するための前記励磁コイルのリード線は、前記励磁コイルから径方向外側に延びた後に軸方向他方側に延び、前記第3ステータコアは、前記リード線が径方向外側及び軸方向他方側に露出するように切り欠いた切り欠き部を有し、前記第2ステータコアは、外周面から径方向内側に凹み、前記リード線を収容する溝部を有する。 In the hybrid excitation type rotating electric machine of the above embodiment, the lead wire of the excitation coil for passing current through the excitation coil extends radially outward from the excitation coil and then extends to the other axial side, the third stator core has a notch portion cut out so that the lead wire is exposed radially outward and to the other axial side, and the second stator core has a groove portion recessed radially inward from the outer circumferential surface and accommodating the lead wire.

本発明の一態様によれば、励磁コイルの取り付けについて改善したハイブリッド励磁式回転電機を提供することが出来る。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a hybrid excitation type rotating electric machine with improved excitation coil installation.

本発明の第1実施形態に係るモータの斜視図である。1 is a perspective view of a motor according to a first embodiment of the present invention; 第1実施形態のモータ100を+X側から見た右側面図である。FIG. 2 is a right side view of the motor 100 according to the first embodiment, as viewed from the +X side. 第1実施形態のモータ100を、中心軸Jを通りX軸と直交する面で切断して示す側断面図である。1 is a side cross-sectional view showing a motor 100 according to a first embodiment, taken along a plane passing through a central axis J and perpendicular to an X-axis. 第1実施形態のモータ100を、図2のA-A断面で切断して示す平断面図である。3 is a plan cross-sectional view of the motor 100 of the first embodiment taken along the line AA in FIG. 2. 第1実施形態のモータ100を、図2のC-C断面で切断して示す平断面図である。3 is a plan sectional view of the motor 100 of the first embodiment taken along the CC section in FIG. 2. 第1実施形態のモータ100を、図2のB-B断面で切断して示す平断面図である。3 is a plan cross-sectional view of the motor 100 of the first embodiment taken along the line BB in FIG. 2. 第1実施形態のモータ100の励磁コイルユニット350を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an exciting coil unit 350 of the motor 100 according to the first embodiment. 第1実施形態のモータ100を+Y側から見た背面図である。FIG. 2 is a rear view of the motor 100 according to the first embodiment, as viewed from the +Y side.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るハイブリッド励磁式回転電機について説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。 The following describes a hybrid excitation type rotating electric machine according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that in the following drawings, the scale and number of each structure may differ from the actual structure in order to make each configuration easier to understand.

また、図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Z軸方向は、図1に示す中心軸Jの軸方向と平行な方向とする。Y軸方向は、中心軸Jに対する径方向のうち図2の左右方向とする。X軸方向は、Z軸方向及びY軸方向の両方と直交する方向とする。X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向のいずれにおいても、図中に示す矢印が指す側を+側、反対側を-側とする。 In addition, in the drawings, an XYZ coordinate system is appropriately shown as a three-dimensional Cartesian coordinate system. In the XYZ coordinate system, the Z-axis direction is parallel to the axis of the central axis J shown in FIG. 1. The Y-axis direction is the left-right direction in FIG. 2, among the radial directions with respect to the central axis J. The X-axis direction is perpendicular to both the Z-axis direction and the Y-axis direction. In each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, the side indicated by the arrow in the drawing is the + side, and the opposite side is the - side.

また、以下の説明においては、Z軸方向の正の側(+Z側)を「一方側」と呼び、Z軸方向の負の側(-Z側)を「他方側」と呼ぶ。なお、一方側及び他方側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Jに平行な方向(Z軸方向)を単に「軸方向」と呼び、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Jを中心とする周方向、すなわち、中心軸Jの軸周り(図1のθ方向)を単に「周方向」と呼ぶ。径方向において中心軸Jに近づく側を「径方向内側」と呼び、中心軸Jから遠ざかる側を「径方向外側」と呼ぶ。周方向において図中に示す矢印が指す側を+側、反対側を-側とする。周方向の正の側(+θ側)を「一方側」と呼び、周方向の負の側(-θ側)を「他方側」と呼ぶ。 In the following description, the positive side (+Z side) in the Z-axis direction is called "one side", and the negative side (-Z side) in the Z-axis direction is called "the other side". Note that one side and the other side are names used simply for explanation and do not limit the actual positional relationship and direction. Unless otherwise specified, the direction parallel to the central axis J (Z-axis direction) is simply called "axial direction", the radial direction centered on the central axis J is simply called "radial direction", and the circumferential direction centered on the central axis J, that is, around the axis of the central axis J (θ direction in Figure 1), is simply called "circumferential direction". The side approaching the central axis J in the radial direction is called "radial inner side", and the side moving away from the central axis J is called "radial outer side". In the circumferential direction, the side pointed to by the arrow shown in the figure is called the + side, and the opposite side is called the - side. The positive side in the circumferential direction (+θ side) is called "one side", and the negative side in the circumferential direction (-θ side) is called "the other side".

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

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るモータの斜視図である。図1のモータ100は、ハイブリッド励磁式回転電機の一例である。モータ100は、中心軸Jに沿って延びるシャフト230を有するロータ200と、ロータ200の径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータ300と、を有する。シャフト230は、中心軸Jを回転軸にして回転可能なように軸受(不図示)によって軸支される。
First Embodiment
Fig. 1 is a perspective view of a motor according to a first embodiment of the present invention. The motor 100 in Fig. 1 is an example of a hybrid excitation type rotating electric machine. The motor 100 has a rotor 200 having a shaft 230 extending along a central axis J, and a stator 300 disposed radially outside the rotor 200 via an air gap. The shaft 230 is supported by a bearing (not shown) so as to be rotatable about the central axis J as a rotation axis.

図2は、第1実施形態のモータ100を+X側から見た右側面図である。シャフト230は、軸方向一方側に配置された第1シャフト231と、軸方向他方側に配置された第2シャフト232とから構成される。ステータ300は、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイル340を有する。ステータコイル340は電機子コイルである。ステータ300の軸方向他方側には、詳しくは後述する励磁コイル355のリード線355aが露出している。 Figure 2 is a right side view of the motor 100 of the first embodiment as viewed from the +X side. The shaft 230 is composed of a first shaft 231 arranged on one axial side and a second shaft 232 arranged on the other axial side. The stator 300 has a stator coil 340 composed of a rectangular wire segment coil. The stator coil 340 is an armature coil. Lead wires 355a of an excitation coil 355, which will be described in detail later, are exposed on the other axial side of the stator 300.

図3は、第1実施形態のモータ100を、中心軸Jを通りX軸と直交する面で切断して示す側断面図である。第1シャフト231は、軸方向他方側端に凸部231aを有する。第2シャフト232は、軸方向一方側端に凹部232aを有する。第1シャフト231は、凸部231aが凹部232aに嵌まることで第2シャフト232と締結する。 Figure 3 is a side cross-sectional view showing the motor 100 of the first embodiment, cut along a plane that passes through the central axis J and is perpendicular to the X-axis. The first shaft 231 has a convex portion 231a at the other axial end. The second shaft 232 has a concave portion 232a at one axial end. The first shaft 231 is fastened to the second shaft 232 by fitting the convex portion 231a into the concave portion 232a.

モータ100は、励磁コイルユニット350を有する。励磁コイルユニット350は、励磁コイル355を有する。励磁コイルユニット350は、励磁コイル355を樹脂部353で覆うように樹脂成型された円板状の部材である。励磁コイルユニット350は、中心軸Jに沿って軸方向に貫通する貫通孔351を有する。シャフト230は、貫通孔351を貫通する。励磁コイルユニット350の内周面、すなわち貫通孔351の壁面は、シャフト230と接しない。 The motor 100 has an excitation coil unit 350. The excitation coil unit 350 has an excitation coil 355. The excitation coil unit 350 is a disk-shaped member molded from resin so that the excitation coil 355 is covered with a resin part 353. The excitation coil unit 350 has a through hole 351 that penetrates in the axial direction along the central axis J. The shaft 230 passes through the through hole 351. The inner peripheral surface of the excitation coil unit 350, i.e., the wall surface of the through hole 351, does not contact the shaft 230.

ロータ200は、励磁コイルユニット350の軸方向一方側に配置される第1ロータコア210と、励磁コイルユニット350の軸方向他方側に配置される第2ロータコア220とを有する。第1ロータコア210及び第2ロータコア220は、励磁コイルユニット350と接しない。第1ロータコア210と第2ロータコア220とは、同一形状であってもよい。第1ロータコア210と第2ロータコア220とは、同一形状でなくてもよい。第1ロータコア210と第2ロータコア220とは、軸方向長さが異なるものであってもよい。 The rotor 200 has a first rotor core 210 arranged on one axial side of the excitation coil unit 350, and a second rotor core 220 arranged on the other axial side of the excitation coil unit 350. The first rotor core 210 and the second rotor core 220 are not in contact with the excitation coil unit 350. The first rotor core 210 and the second rotor core 220 may have the same shape. The first rotor core 210 and the second rotor core 220 do not have to have the same shape. The first rotor core 210 and the second rotor core 220 may have different axial lengths.

第1ロータコア210は、軸方向に貫通し、第1シャフト231が嵌まる貫通孔212を有する。第1ロータコア210は、第1シャフト231の径方向外側に固定される。第1ロータコア210は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第1ロータコア210は、軸方向に貫通する貫通孔211を有する。ロータ200は、永久磁石240を有する。第1ロータコア210は、貫通孔211に永久磁石240を収容する。永久磁石240は、第1ロータコア210を励磁する。 The first rotor core 210 has a through hole 212 that penetrates in the axial direction and into which the first shaft 231 fits. The first rotor core 210 is fixed to the radial outside of the first shaft 231. The first rotor core 210 is made by laminating electromagnetic steel sheets in the axial direction. The first rotor core 210 has a through hole 211 that penetrates in the axial direction. The rotor 200 has a permanent magnet 240. The first rotor core 210 accommodates the permanent magnet 240 in the through hole 211. The permanent magnet 240 excites the first rotor core 210.

第2ロータコア220は、軸方向に貫通し、第2シャフト232が嵌まる貫通孔222を有する。第2ロータコア220は、第2シャフト232の径方向外側に固定される。第2ロータコア220は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第2ロータコア220は、軸方向に貫通する貫通孔221(図5参照)を有する。ロータ200は、永久磁石250(図5参照)を有する。第2ロータコア220は、貫通孔221に永久磁石250を収容する。永久磁石250は、第2ロータコア220を励磁する。 The second rotor core 220 has a through hole 222 that penetrates in the axial direction and into which the second shaft 232 fits. The second rotor core 220 is fixed to the radial outside of the second shaft 232. The second rotor core 220 is made by laminating electromagnetic steel sheets in the axial direction. The second rotor core 220 has a through hole 221 (see FIG. 5) that penetrates in the axial direction. The rotor 200 has a permanent magnet 250 (see FIG. 5). The second rotor core 220 accommodates the permanent magnet 250 in the through hole 221. The permanent magnet 250 excites the second rotor core 220.

励磁コイル355は、第1ロータコア210及び第2ロータコア220と軸方向で対向する。励磁コイル355は、通電されることで、第1ロータコア210及び第2ロータコア220を励磁する。励磁コイル355は、エナメル線を周方向に巻き回して成る。励磁コイル355の端部であるリード線355aは、被覆された導線であってもよい。励磁コイル355は、アルファ巻きで巻き回される。図面においてはリード線355aとして1本の線を示しているが、実際にはリード線355aは励磁コイル355の両端の2本の線である。励磁コイル355の巻き回しの層数は、2層以上の多層であることが望ましい。 The excitation coil 355 faces the first rotor core 210 and the second rotor core 220 in the axial direction. When current is applied to the excitation coil 355, it excites the first rotor core 210 and the second rotor core 220. The excitation coil 355 is made by winding an enameled wire in the circumferential direction. The lead wire 355a, which is the end of the excitation coil 355, may be a coated conductor wire. The excitation coil 355 is wound in an alpha winding. Although one wire is shown as the lead wire 355a in the drawings, in reality the lead wire 355a is two wires at both ends of the excitation coil 355. It is desirable that the number of layers of the winding of the excitation coil 355 be two or more layers.

ステータ300は、励磁コイルユニット350の軸方向一方側に配置される第1ステータコア310と励磁コイルユニット350の軸方向他方側に配置される第2ステータコア320とを有する。第1ステータコア310は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第1ステータコア310は、円環状部材であり、内周面にエアギャップを介して第1ロータコア210が対向配置される。第2ステータコア320は、電磁鋼板を軸方向に積層して成る。第2ステータコア320は、円環状部材であり、内周面にエアギャップを介して第2ロータコア220が対向配置される。 The stator 300 has a first stator core 310 arranged on one axial side of the excitation coil unit 350, and a second stator core 320 arranged on the other axial side of the excitation coil unit 350. The first stator core 310 is made by stacking electromagnetic steel sheets in the axial direction. The first stator core 310 is an annular member, and the first rotor core 210 is arranged to face the inner circumferential surface with an air gap between them. The second stator core 320 is made by stacking electromagnetic steel sheets in the axial direction. The second stator core 320 is an annular member, and the second rotor core 220 is arranged to face the inner circumferential surface with an air gap between them.

ステータ300は、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイル340を有する。図面においてはステータコイル340の軸方向他方側の端部同士の接続をする前の状態を示している。第1ステータコア310は、軸方向に貫通するスロット312を有する。第2ステータコア320は、軸方向に貫通するスロット322を有する。スロット312及びスロット322は、ステータコイル340を収容する。励磁コイルユニット350は、軸方向に貫通する貫通孔352を有する。ステータコイル340は、貫通孔352を貫通する。すなわち、ステータコイル340は、第1ステータコア310、励磁コイルユニット350及び第2ステータコア320の順に貫通する。 The stator 300 has a stator coil 340 composed of a segment coil of rectangular wire. The drawing shows the state before the other axial ends of the stator coil 340 are connected to each other. The first stator core 310 has a slot 312 that penetrates in the axial direction. The second stator core 320 has a slot 322 that penetrates in the axial direction. The slots 312 and 322 accommodate the stator coil 340. The excitation coil unit 350 has a through hole 352 that penetrates in the axial direction. The stator coil 340 penetrates through the through hole 352. That is, the stator coil 340 penetrates the first stator core 310, the excitation coil unit 350, and the second stator core 320 in that order.

励磁コイルユニット350の外縁は、周方向全周に亘り、軸方向で第1ステータコア310及び第2ステータコア320と対向する。これにより、励磁コイルユニット350の外縁(径方向外側の縁部)は、周方向全周に亘り、第1ステータコア310と第2ステータコア320とで挟持される。第1ステータコア310と励磁コイルユニット350と第2ステータコア320とは接着剤で固定してもよい。第1ステータコア310と励磁コイルユニット350と第2ステータコア320とを組付けた状態で外周に円筒状のケース(不図示)に嵌め込むことで、各部材を固定してもよい。円筒状のケースはステータヨークを構成してもよい。励磁コイルユニット350は第1ステータコア310と第2ステータコア320とで挟持されることで励磁コイル355の取り付け強度を確保することが出来る。 The outer edge of the excitation coil unit 350 faces the first stator core 310 and the second stator core 320 in the axial direction over the entire circumference. As a result, the outer edge (radially outer edge) of the excitation coil unit 350 is sandwiched between the first stator core 310 and the second stator core 320 over the entire circumference. The first stator core 310, the excitation coil unit 350, and the second stator core 320 may be fixed with an adhesive. The first stator core 310, the excitation coil unit 350, and the second stator core 320 may be fitted into a cylindrical case (not shown) on the outer periphery in an assembled state to fix each member. The cylindrical case may constitute a stator yoke. The excitation coil unit 350 is sandwiched between the first stator core 310 and the second stator core 320, so that the attachment strength of the excitation coil 355 can be ensured.

第1ステータコア310は、外周面から径方向内側に凹む溝部311を有する。第2ステータコア320は、外周面から径方向内側に凹む溝部321を有する。第1ステータコア310と第2ステータコア320とは同一形状である。第1ステータコア310と第2ステータコア320とを同一形状にすることで、製造時の工数を削減することが出来る。溝部321は、リード線355aを収容する。リード線355aは、溝部321に収容されることで、第2ステータコア320の外周面よりも径方向内側に位置する。第1ステータコア310と第2ステータコア320とは同一形状でなくてもよい。第1ステータコア310と第2ステータコア320とは、軸方向長さが異なるものであってもよい。 The first stator core 310 has a groove 311 recessed radially inward from the outer circumferential surface. The second stator core 320 has a groove 321 recessed radially inward from the outer circumferential surface. The first stator core 310 and the second stator core 320 have the same shape. By making the first stator core 310 and the second stator core 320 have the same shape, the number of steps during manufacturing can be reduced. The groove 321 accommodates the lead wire 355a. By being accommodated in the groove 321, the lead wire 355a is located radially inward from the outer circumferential surface of the second stator core 320. The first stator core 310 and the second stator core 320 do not have to have the same shape. The first stator core 310 and the second stator core 320 may have different axial lengths.

ステータ300は、第3ステータコア330を有する。第3ステータコア330は、励磁コイルユニット350の径方向外側に配置される。第3ステータコア330は、励磁コイル355が作る磁束の磁路となる。第3ステータコア330は、電磁鋼板を周方向に巻いて成る巻鉄心である。第3ステータコア330は、リード線355aが径方向外側及び軸方向他方側に露出するように切り欠いた切り欠き部331を有する。励磁コイルユニット350の外周面は、切り欠き部331において径方向外側に露出する。切り欠き部331は、軸方向で溝部321と対向する。 The stator 300 has a third stator core 330. The third stator core 330 is disposed radially outside the excitation coil unit 350. The third stator core 330 becomes a magnetic path for the magnetic flux generated by the excitation coil 355. The third stator core 330 is a wound core formed by winding an electromagnetic steel sheet in the circumferential direction. The third stator core 330 has a cutout portion 331 cut out so that the lead wire 355a is exposed radially outward and on the other axial side. The outer peripheral surface of the excitation coil unit 350 is exposed radially outward at the cutout portion 331. The cutout portion 331 faces the groove portion 321 in the axial direction.

図4は、第1実施形態のモータ100を、図2のA-A断面で切断して示す平断面図である。第1ステータコア310は、周方向に等間隔で8個の溝部311を有する。第1ステータコア310は、周方向に等間隔で48個のスロット312を有する。第1ステータコア310は、あるスロット312と、そのスロット312に隣接するスロット312との間にティース313を有する。第1ロータコア210は、周方向に等間隔で4個の貫通孔211を有する。ロータ200は、4個の貫通孔211のそれぞれに収容される4個の永久磁石240を有する。 Figure 4 is a plan cross-sectional view of the motor 100 of the first embodiment taken along the line A-A in Figure 2. The first stator core 310 has eight grooves 311 spaced equally apart in the circumferential direction. The first stator core 310 has 48 slots 312 spaced equally apart in the circumferential direction. The first stator core 310 has teeth 313 between a slot 312 and the slot 312 adjacent to that slot 312. The first rotor core 210 has four through holes 211 spaced equally apart in the circumferential direction. The rotor 200 has four permanent magnets 240 housed in each of the four through holes 211.

図5は、第1実施形態のモータ100を、図2のC-C断面で切断して示す平断面図である。第2ステータコア320は、周方向に等間隔で8個の溝部321を有する。第2ステータコア320は、周方向に等間隔で48個のスロット322を有する。第2ステータコア320は、あるスロット322と、そのスロット322に隣接するスロット322との間にティース323を有する。第2ロータコア220は、周方向に等間隔で4個の貫通孔221を有する。ロータ200は、4個の貫通孔221のそれぞれに収容される4個の永久磁石250を有する。 Figure 5 is a plan cross-sectional view of the motor 100 of the first embodiment, cut along the CC section of Figure 2. The second stator core 320 has eight grooves 321 spaced equally apart in the circumferential direction. The second stator core 320 has 48 slots 322 spaced equally apart in the circumferential direction. The second stator core 320 has teeth 323 between a slot 322 and a slot 322 adjacent to that slot 322. The second rotor core 220 has four through holes 221 spaced equally apart in the circumferential direction. The rotor 200 has four permanent magnets 250 housed in each of the four through holes 221.

図6は、第1実施形態のモータ100を、図2のB-B断面で切断して示す平断面図である。図7は、第1実施形態のモータ100の励磁コイルユニット350を示す斜視図である。励磁コイルユニット350は、周方向に等間隔で48個の貫通孔352を有する。スロット312と貫通孔352とスロット322とは、軸方向で対向する。励磁コイル355のリード線355aは、励磁コイル355の樹脂部353から径方向外側に突出する。 Figure 6 is a plan cross-sectional view of the motor 100 of the first embodiment taken along the line B-B in Figure 2. Figure 7 is a perspective view of the excitation coil unit 350 of the motor 100 of the first embodiment. The excitation coil unit 350 has 48 through holes 352 spaced equally apart in the circumferential direction. The slots 312, the through holes 352, and the slots 322 face each other in the axial direction. The lead wires 355a of the excitation coil 355 protrude radially outward from the resin portion 353 of the excitation coil 355.

図8は、第1実施形態のモータ100を+Y側から見た背面図である。励磁コイル355のリード線355aは、励磁コイル355から径方向外側に延びた後に、溝部321に沿って軸方向他方側に延びる。本実施形態によれば、励磁コイル355のリード線355aは、ステータ300のスロット312及びスロット322に収容されないので、ステータコイル340の占積率を低下させることがない。 Figure 8 is a rear view of the motor 100 of the first embodiment as seen from the +Y side. The lead wire 355a of the excitation coil 355 extends radially outward from the excitation coil 355 and then extends axially along the groove portion 321 to the other side. According to this embodiment, the lead wire 355a of the excitation coil 355 is not housed in the slots 312 and 322 of the stator 300, and therefore does not reduce the space factor of the stator coil 340.

本実施形態のモータ100の製造にあたっては、まず、図7に示した励磁コイルユニット350を作成する。励磁コイルユニット350は、励磁コイル355を樹脂部353で樹脂モールドすることで作成される。 When manufacturing the motor 100 of this embodiment, first, the excitation coil unit 350 shown in FIG. 7 is created. The excitation coil unit 350 is created by resin molding the excitation coil 355 with the resin part 353.

続いて、第3ステータコア330の径方向内側に励磁コイルユニット350を配置する。このとき、樹脂部353から突出するリード線355aと切り欠き部331の周方向位置を合わせる。続いて、第3ステータコア330及び励磁コイルユニット350を、第1ステータコア310と第2ステータコア320とで軸方向に挟み込む。このとき、リード線355aと溝部321の周方向位置を合わせる。 Then, the excitation coil unit 350 is placed radially inside the third stator core 330. At this time, the lead wire 355a protruding from the resin part 353 is aligned with the circumferential position of the notch part 331. Next, the third stator core 330 and the excitation coil unit 350 are sandwiched axially between the first stator core 310 and the second stator core 320. At this time, the lead wire 355a is aligned with the circumferential position of the groove part 321.

続いて、ステータコイル340の軸方向他方側の端部を、軸方向一方側からスロット312に挿入して貫通させ、さらに貫通孔352及びスロット322に貫通させる。その後、ステータコイル340の軸方向他方側の端部同士を接続して電機子コイルを成形してステータ300とする。 Then, the other axial end of the stator coil 340 is inserted from one axial side into the slot 312, and then penetrated through the through hole 352 and the slot 322. After that, the other axial end of the stator coil 340 is connected to form the armature coil into the stator 300.

続いて、第1シャフト231の径方向外側に第1ロータコア210を例えば圧入によって固定し、第2シャフト232の径方向外側に第2ロータコア220を例えば圧入によって固定する。続いて、第1ステータコア310の内周面に第1ロータコア210の外周面が径方向で対向するように、第1ステータコア310の軸方向一方側から第1ロータコア210を挿入する。また、第2ステータコア320の内周面に第2ロータコア220の外周面が径方向で対向するように、第2ステータコア320の軸方向他方側から第2ロータコア220を挿入する。最後に、第1シャフト231の軸方向他方側端部と第2シャフト232の軸方向一方側端部とを締結する。 Next, the first rotor core 210 is fixed to the radial outside of the first shaft 231, for example, by press-fitting, and the second rotor core 220 is fixed to the radial outside of the second shaft 232, for example, by press-fitting. Next, the first rotor core 210 is inserted from one axial side of the first stator core 310 so that the outer circumferential surface of the first rotor core 210 faces the inner circumferential surface of the first stator core 310 in the radial direction. Also, the second rotor core 220 is inserted from the other axial side of the second stator core 320 so that the outer circumferential surface of the second rotor core 220 faces the inner circumferential surface of the second stator core 320 in the radial direction. Finally, the other axial end of the first shaft 231 and the one axial end of the second shaft 232 are fastened together.

本実施形態によれば、励磁コイル355を保持する部材と,それを第1ステータコア310及び第2ステータコア320に固定する部材とで分離する必要がなく、一体で励磁コイルユニット350を成形出来るため、励磁コイル355を保持する機械的な強度を確保しやすくなる。 According to this embodiment, there is no need to separate the member that holds the excitation coil 355 from the member that fixes it to the first stator core 310 and the second stator core 320, and the excitation coil unit 350 can be molded as a single unit, making it easier to ensure the mechanical strength required to hold the excitation coil 355.

本実施形態によれば、励磁コイル355のリード線355aを通すためのスペース(溝部321)を第2ステータコア320の外周部分に作れるため、電機子コイルの占積率を低下させることがないので発熱を増加させることはない。 According to this embodiment, a space (groove 321) for passing the lead wire 355a of the excitation coil 355 can be created on the outer periphery of the second stator core 320, so the space factor of the armature coil is not reduced and heat generation is not increased.

本実施形態によれば、励磁コイル355が作る磁束の磁路となる第3ステータコア330として巻鉄心を用いることで、電磁鋼板を軸方向に積層する積層鋼板を用いる場合と比べて、電磁鋼板の歩留まりを改善することが出来る。積層鋼板を用いる場合には、励磁コイルユニット350の直径に応じて内周側を打ち抜いた電磁鋼板を用いることになり、打ち抜いた内周側の部分は無駄になる。これに対して巻鉄心では、電磁鋼板の内周側を打ち抜いて無駄にすることがないので歩留まりが改善する。 According to this embodiment, by using a wound core as the third stator core 330, which serves as the magnetic path for the magnetic flux created by the excitation coil 355, the yield of the electromagnetic steel sheet can be improved compared to using a laminated steel sheet in which electromagnetic steel sheets are stacked in the axial direction. When using a laminated steel sheet, the electromagnetic steel sheet is punched out on the inner circumference according to the diameter of the excitation coil unit 350, and the punched out portion on the inner circumference is wasted. In contrast, with a wound core, the inner circumference of the electromagnetic steel sheet is not punched out to waste, improving the yield.

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

100…モータ、200…ロータ、230…シャフト、300…ステータ

100...motor, 200...rotor, 230...shaft, 300...stator

Claims (5)

中心軸に沿って延びるシャフトと前記シャフトの径方向外側に固定されるロータコアとを有するロータと、
前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、
前記ロータコアを励磁する励磁コイルを有する励磁コイルユニットと、
を備え、
前記ロータは、前記ロータコアを励磁する永久磁石を有し、
前記励磁コイルは、前記ロータコアと軸方向で対向し、
前記ステータは、前記励磁コイルユニットの軸方向一方側に配置される第1ステータコアと前記励磁コイルユニットの軸方向他方側に配置される第2ステータコアとを有し、
前記励磁コイルユニットの外縁は、周方向全周に亘り、前記第1ステータコアと前記第2ステータコアとで挟持され
前記ステータは、前記励磁コイルユニットの径方向外側に配置される第3ステータコアを有し、
前記第3ステータコアは、電磁鋼板を周方向に巻いて成る巻鉄心である、
ハイブリッド励磁式回転電機。
A rotor having a shaft extending along a central axis and a rotor core fixed to the radially outer side of the shaft;
a stator disposed radially outside the rotor with an air gap therebetween;
an excitation coil unit having an excitation coil for exciting the rotor core;
Equipped with
The rotor has a permanent magnet that excites the rotor core,
the excitation coil faces the rotor core in the axial direction,
the stator includes a first stator core disposed on one axial side of the excitation coil unit and a second stator core disposed on the other axial side of the excitation coil unit,
an outer edge of the excitation coil unit is sandwiched between the first stator core and the second stator core over the entire circumferential direction ;
the stator has a third stator core disposed radially outward of the excitation coil unit,
The third stator core is a wound core formed by winding an electromagnetic steel sheet in a circumferential direction.
Hybrid excitation type rotating electric machine.
前記ロータは、前記励磁コイルユニットの軸方向一方側に配置される第1ロータコアと前記励磁コイルユニットの軸方向他方側に配置される第2ロータコアとを有する、
請求項1に記載のハイブリッド励磁式回転電機。
The rotor has a first rotor core arranged on one axial side of the excitation coil unit and a second rotor core arranged on the other axial side of the excitation coil unit.
2. The hybrid excitation type rotating electric machine according to claim 1.
前記ステータは、平角線のセグメントコイルにより構成されるステータコイルを有し、
前記励磁コイルユニットは、前記ステータコイルが軸方向に貫通する貫通孔を有する、
請求項1又は2に記載のハイブリッド励磁式回転電機。
The stator has a stator coil formed of a rectangular wire segment coil,
The excitation coil unit has a through hole through which the stator coil passes in the axial direction.
3. The hybrid excitation type rotating electric machine according to claim 1 or 2.
前記第3ステータコアは、少なくとも一部が前記第1ステータコア及び前記第2ステータコアと軸方向で対向する、At least a portion of the third stator core faces the first stator core and the second stator core in the axial direction.
請求項1から3のいずれか1項に記載のハイブリッド励磁式回転電機。4. The hybrid excitation type rotating electric machine according to claim 1.
前記励磁コイルに通電するための前記励磁コイルのリード線は、前記励磁コイルから径方向外側に延びた後に軸方向他方側に延び、
前記第3ステータコアは、前記リード線が径方向外側及び軸方向他方側に露出するように切り欠いた切り欠き部を有し、
前記第2ステータコアは、外周面から径方向内側に凹み、前記リード線を収容する溝部を有する、
請求項1から4のいずれか1項に記載のハイブリッド励磁式回転電機。
a lead wire of the excitation coil for energizing the excitation coil extends radially outward from the excitation coil and then extends to the other axial side;
the third stator core has a cutout portion that is cut out so that the lead wire is exposed radially outward and on the other axial side,
The second stator core has a groove portion recessed radially inward from an outer circumferential surface thereof and configured to accommodate the lead wire.
5. The hybrid excitation type rotating electric machine according to claim 1 .
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