JP7702982B2 - Stator - Google Patents
Stator Download PDFInfo
- Publication number
- JP7702982B2 JP7702982B2 JP2023033819A JP2023033819A JP7702982B2 JP 7702982 B2 JP7702982 B2 JP 7702982B2 JP 2023033819 A JP2023033819 A JP 2023033819A JP 2023033819 A JP2023033819 A JP 2023033819A JP 7702982 B2 JP7702982 B2 JP 7702982B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- magnetic
- teeth
- steel plate
- magnetic wedge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
- H02K3/487—Slot-closing devices
- H02K3/493—Slot-closing devices magnetic
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
- H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
- H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
- H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
この発明は、ステータに関するものである。 This invention relates to a stator.
回転電機として、例えば同期電動機（以下、電動モータという）は、励磁用のコイルが巻回されたステータと、ステータに対して回転自在に設けられたロータと、を備える。ステータは、周方向に並ぶ複数のティースを有する。周方向で隣り合うティースの間に、スロットが形成される。このスロットにコイルを挿通し、各ティースにコイルを巻回する。コイルに通電を行うと各ティースに所定の鎖交磁束が形成される。この鎖交磁束と例えばロータに設けられるマグネットとの間で磁気的な吸引力や反発力が生じ、ロータが継続的に回転される。 A rotating electric machine, such as a synchronous motor (hereafter referred to as an electric motor), includes a stator around which an excitation coil is wound, and a rotor that is rotatable relative to the stator. The stator has multiple teeth arranged in the circumferential direction. Slots are formed between adjacent teeth in the circumferential direction. Coils are inserted into these slots and wound around each tooth. When a current is applied to the coils, a predetermined interlinkage magnetic flux is formed in each tooth. Magnetic attraction and repulsion are generated between this interlinkage magnetic flux and, for example, a magnet provided on the rotor, causing the rotor to rotate continuously.
ここで、電動モータのスロットに起因するトルクリップルを低減するために、周方向に並ぶティース同士を連結する磁性楔を設ける技術が知られている。磁性楔は、コイルとロータとの間に配置される。
ところで、磁性楔の影響により、トルクが低下したり、ステータの鉄損が増大したりする場合があった。このため、磁性楔のロータと対向する側の凸部を形成し、凸部の形状を所定の形状とすることでトルクの低下やステータの鉄損の増大を抑制しつつ、トルクリップルの低減も図る技術が開示されている。
In order to reduce torque ripple caused by slots in an electric motor, a technique is known in which a magnetic wedge is provided between the coil and the rotor to connect the teeth arranged in the circumferential direction.
However, the magnetic wedge can cause torque to decrease and iron loss in the stator to increase. For this reason, a technique has been disclosed in which a protrusion is formed on the side of the magnetic wedge that faces the rotor and the shape of the protrusion is set to a predetermined shape, thereby suppressing torque decrease and increase in iron loss in the stator while also reducing torque ripple.
しかしながら、上述の従来技術にあっては、凸部の形状を変更するとなると磁性楔を形成するための工具を変更する必要がある。このため、トルクの低下やステータの鉄損の増大を抑制しつつ、トルクリップルも低減できる最適な凸部の形状を導き出すために、加工コストがかかるという課題があった。 However, in the above-mentioned conventional technology, changing the shape of the protrusion requires changing the tool used to form the magnetic wedge. This poses the problem of high machining costs in deriving the optimal shape of the protrusion that can reduce torque ripple while suppressing torque reduction and increased iron loss in the stator.
そこで、この発明は、トルクの低下やステータの鉄損の増大を抑制しつつ、トルクリップルも低減できる安価なステータを提供する。延いてはエネルギーの効率化に寄与できるステータを提供する。 Therefore, this invention provides an inexpensive stator that can reduce torque ripple while suppressing torque reduction and increase in stator iron loss. In turn, it provides a stator that can contribute to energy efficiency.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明に係るステータ（例えば、実施形態のステータ１０）は、周方向に並ぶ複数のティース（例えば、実施形態のティース１１０、第１ティース鋼板１１６Ｔ、第２ティース鋼板１１７Ｔ）を有するステータコア（例えば、実施形態のステータコア１１）と、前記ティースに巻回される励磁用のコイル（例えば、実施形態のコイル１２）と、を備え、前記ステータコアは、第１鋼板（例えば、実施形態の第１電磁鋼板１１６）と第２鋼板（例えば、実施形態の第２電磁鋼板１１７）とを積層して形成され、前記第１鋼板は、周方向で隣り合う２つの前記ティース同士を連結する磁性楔（例えば、実施形態の磁性楔１３）を有し、前記磁性楔は、前記ステータコアに対して回転自在に設けられるロータ（例えば、実施形態のロータ２０）と前記コイルとの間に配置され、前記第２鋼板は、周方向で隣り合う２つの前記ティースの間の前記ロータ側が開口されている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
(1) A stator according to the present invention (e.g.,
このように構成することで、磁性楔の形状を変更することなく、第１鋼板と第２鋼板とを積層する際、それぞれの割合を調整するだけで磁性楔の占積率を調整できる。占積率を調整することで、トルクの低下やステータの鉄損の増大を抑制しつつ、トルクリップルも低減するために磁性楔を容易に最適化できる。このため、ステータの加工コストを低減できる。延いては安価にエネルギーの効率化に寄与できる。 By configuring it in this way, the space factor of the magnetic wedge can be adjusted by simply adjusting the ratio of the first steel plate and the second steel plate when stacking them, without changing the shape of the magnetic wedge. By adjusting the space factor, the magnetic wedge can be easily optimized to reduce torque ripple while suppressing a decrease in torque and an increase in iron loss in the stator. This reduces the processing costs of the stator, which in turn contributes to energy efficiency at low cost.
（２）上記構成において、前記磁性楔は、前記ロータ側に設けられた凸部（例えば、実施形態の凸部１３１）を有し、前記凸部は、前記ロータと径方向で対向する対向面（例えば、実施形態の対向面１３Ａ）と、前記対向面の周方向両側から前記ロータから離間する方向に延びる側面（例えば、実施形態の側面１３Ｂ）と、を有し、前記側面は前記ティースから離間していてもよい。
(2) In the above configuration, the magnetic wedge has a convex portion (e.g., convex
このように構成することで、磁性楔及びティースにおけるロータ側端部の磁束密度の周方向での分布変化をなだらかにできる。このため、確実にトルクの低下やステータの鉄損の増大を抑制しつつ、トルクリップルも低減できる。 This configuration allows for smoother changes in the circumferential distribution of the magnetic flux density at the rotor-side ends of the magnetic wedges and teeth. This reliably prevents torque reduction and increases in stator iron loss while also reducing torque ripple.
（３）上記構成において、前記第１鋼板に前記磁性楔が一体成形されていてもよい。 (3) In the above configuration, the magnetic wedge may be integrally formed with the first steel plate.
このように構成することで、第１鋼板と磁性楔とを別体で形成する場合と比較してステータの加工コストを低減できる。 This configuration reduces the processing costs of the stator compared to when the first steel plate and the magnetic wedge are formed separately.
（４）上記構成において、前記第１鋼板と前記第２鋼板とが交互に積層されていてもよい。 (4) In the above configuration, the first steel plate and the second steel plate may be alternately stacked.
このように構成することで、ステータコアを形成しやすくでき、ステータの加工コストをさらに低減できる。また、ステータコアの軸方向（各鋼板の積層方向）において、磁性楔の密度分布が一定になるので、確実にトルクの低下やステータの鉄損の増大を抑制しつつ、トルクリップルも低減できる。 This configuration makes it easier to form the stator core, further reducing the processing costs of the stator. In addition, the density distribution of the magnetic wedges is consistent in the axial direction of the stator core (the lamination direction of each steel plate), so torque ripple can be reduced while reliably suppressing torque reduction and increased iron loss in the stator.
本発明によれば、トルクの低下やステータの鉄損の増大を抑制しつつ、トルクリップルも低減できる安価なステータを提供できる。延いてはエネルギーの効率化に寄与できる。 The present invention provides an inexpensive stator that can reduce torque ripple while suppressing torque reduction and increased iron loss in the stator. This can ultimately contribute to energy efficiency.
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜電動モータ＞
図１は、本発明の実施形態に係るステータ１０を備えた電動モータ１の一部を示す断面図である。
図１に示すように、電動モータ１は、円筒状のステータ１０と、ステータ１０の径方向中心に配置され、ステータ１０に対して回転自在に支持されたロータ２０と、を備える。電動モータ１は、例えば、同期電動機である。本実施形態では、ロータ２０は８極で構成されている。図１に示す断面は、径方向に沿う断面である。図１では、ロータ２０の１極分、つまり、１／８周の周角度領域分のみを示している。
以下の説明では、ロータ２０の回転軸線Ｐと平行な方向を単に軸方向と称する。ロータ２０の回転方向を周方向と称する。軸方向及び周方向に直交するロータ２０の径方向を単に径方向と称する。
<Electric motor>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a portion of an
As shown in Fig. 1, the
In the following description, a direction parallel to the rotation axis P of the
＜ステータ＞
図２は、図１のＩＩ部拡大図である。図３は、ステータ１０を内周面側からみた斜視図である。
図１から図３に示すように、複数のティース１１０を有するステータコア１１と、各ティース１１０に巻回される励磁用のコイル１２と、を備える。
<Stator>
Fig. 2 is an enlarged view of a portion II in Fig. 1. Fig. 3 is a perspective view of the
As shown in FIGS. 1 to 3 , the rotor includes a
＜ステータコア＞
ステータコア１１は、円筒状のバックヨーク１１Ｂを有している。バックヨーク１１Ｂの内周面から複数のティース１１０が径方向内側に突出されている。
複数のティース１１０は、周方向に等間隔に並んで配置されている。ティース１１０における径方向に沿う断面形状は、径方向に長い長方形状である。ティース１１０は、軸方向に沿って一様に形成されている。
<Stator core>
The
The
周方向で隣り合うティース１１０の間には、スロット１１Ｓが形成される。本実施形態では、ティース１１０及びスロット１１Ｓは、例えばそれぞれ４８個形成されている。各スロット１１Ｓにコイル１２が挿通され、対応するティース１１０にそれぞれコイル１２が巻回される。
ここで、ステータコア１１は、２種類の電磁鋼板１１６，１１７（第１電磁鋼板１１６、第２電磁鋼板１１７）を軸方向に交互に積層して形成されている。２種類の電磁鋼板１１６，１１７は、母材となる図示しない電磁鋼板にプレス加工を施して形成される。
A
Here, the
＜第１電磁鋼板＞
図４は、第１電磁鋼板１１６の一部を軸方向からみた平面図である。
図４に示すように、２種類の電磁鋼板１１６，１１７のうちの第１電磁鋼板１１６は、バックヨーク１１Ｂを構成する第１バックヨーク鋼板１１６Ｂと、ティース１１０を構成する第１ティース鋼板１１６Ｔと、第１ティース鋼板１１６Ｔに設けられた磁性楔１３と、が一体成形されたものである。
<First electromagnetic steel sheet>
FIG. 4 is a plan view of a portion of the first
As shown in FIG. 4, of the two types of
第１バックヨーク鋼板１１６Ｂは、軸方向からみて円環状に形成されている。第１ティース鋼板１１６Ｔは、第１バックヨーク鋼板１１６Ｂの内周縁から径方向内側に突出している。第１ティース鋼板１１６Ｔは、軸方向からみて径方向に長い長方形状に形成されている。周方向で隣り合う２つの第１ティース鋼板１１６Ｔの間には、スロット１１Ｓが形成される。
The first back
＜磁性楔＞
図２から図４に詳細示するように、磁性楔１３は、第１ティース鋼板１１６Ｔにおける径方向内側の端部において、周方向で隣り合う２つの第１ティース鋼板１１６Ｔ同士を連結するように形成されている。磁性楔１３は、スロット１１Ｓの径方向内側を塞いでいる。磁性楔１３は、第１ティース鋼板１１６Ｔに一体成形されている。磁性楔１３は、母材となる電磁鋼板から第１電磁鋼板１１６を打ち抜く際に同時に形成される。
<Magnetic wedge>
2 to 4, the
磁性楔１３は、径方向内側に凸となるように、軸方向からみてハット形状に形成されている。具体的には、磁性楔１３における径方向外側の外面１３Ｄには、径方向の内側に凹む凹部１３４が形成されている。凹部１３４は、磁性楔１３の周方向における中央の大部分に形成されている。磁性楔１３は、ロータ２０側（径方向内側）に設けられた凸部１３１を有する。
凸部１３１は、ロータ２０と径方向で対向する対向面１３Ａと、対向面１３Ａにおける周方向の両側からロータ２０から離間する方向に延びる側面１３Ｂと、を有する。
The
The
対向面１３Ａは、ステータ１０の内周面１１３（ティース１１０における径方向内側の端面）に沿う延長面Ｍ上に位置している。以下、対向面１３Ａにおける周方向の幅を凸部１３１の幅と称する。
側面１３Ｂは、ティース１１０における周方向の側面１１１から離間して配置されている。換言すれば、凸部１３１は、ティース１１０の側面１１１との間に空隙を介して配置されている。さらに、換言すれば、磁性楔１３の周方向両側には、対向面１３Ａ側から径方向外側に凹む溝１３５が形成される。
The opposing
The
＜第２電磁鋼板＞
図５は、第２電磁鋼板１１７の一部を軸方向からみた平面図である。
図５に示すように、第２電磁鋼板１１７と第１電磁鋼板１１６との相違点は、第１電磁鋼板１１６は磁性楔１３を備えているのに対し、第２電磁鋼板１１７は磁性楔１３を備えていない点にある。具体的には、第２電磁鋼板１１７は、バックヨーク１１Ｂを構成する第２バックヨーク鋼板１１７Ｂと、ティース１１０を構成する第２ティース鋼板１１７Ｔと、が一体成形されたものである。
<Second electromagnetic steel sheet>
FIG. 5 is a plan view of a portion of the second
5, the second
第２バックヨーク鋼板１１７Ｂは、軸方向からみて円環状に形成されている。第２バックヨーク鋼板１１７Ｂは、第１バックヨーク鋼板１１６Ｂと同一形状である。第２ティース鋼板１１７Ｔは、第２バックヨーク鋼板１１７Ｂの内周縁から径方向内側に突出している。第２ティース鋼板１１７Ｔは、軸方向からみて径方向に長い長方形状に形成されている。第２ティース鋼板１１７Ｔは、第１ティース鋼板１１６Ｔと同一形状である。周方向で隣り合う２つの第２ティース鋼板１１７Ｔの間には、スロット１１Ｓが形成される。スロット１１Ｓは、径方向内側（ロータ２０側）が開口されている。
The second back
このように構成された２つの電磁鋼板１１６，１１７を軸方向に交互に積層しているので、ステータコア１１の全体として、磁性楔１３の占積率は５０％程度になる。
磁性楔１３の占積率とは、ステータコア１１の全体のうち、磁性楔１３が配置される箇所での磁性楔１３の割合をいう。すなわち、軸方向全体に渡って磁性楔１３が配置されている場合、つまり、ステータコア１１を、全て磁性楔１３を備える第１電磁鋼板１１６を積層して形成した場合、磁性楔１３の占積率は１００％となる。これに対し、ステータコア１１を、全て磁性楔１３を備えない第２電磁鋼板１１７を積層して形成した場合、磁性楔１３の占積率は０％となる。このように、磁性楔１３の占積率は、第１電磁鋼板１１６と第２電磁鋼板１１７との割合を調整することで可能である。
Since the two
The space factor of the
このような磁性楔１３は、各スロット１１Ｓからのコイル１２の脱落を防止したり、電動モータ１のトルク性能の低下を抑えつつ、ステータ１０の鉄損を低減するとともに、トルクリップルを抑制したりする。磁性楔１３の作用、効果の詳細については後述する。
Such
＜コイル＞
スロット１１Ｓに挿通されるコイル１２は、磁性楔１３よりも径方向外側に位置する。すなわち、磁性楔１３は、第１ティース鋼板１１６Ｔにおける径方向内側の端部で、かつロータ２０とコイル１２との間に配置される。磁性楔１３とコイル１２とは、空隙を介して離間されている。これにより、磁性楔１３とコイル１２との間の絶縁性が高まる。
<Coil>
The
コイル１２は、例えば、銅製の平角線である。コイル１２が平角線である場合、コイル１２は、平角線の断面における短辺を径方向に沿わせる。また、コイル１２は、長辺を周方向に沿わせる。この状態で、スロット１１Ｓの中にコイル１２が径方向に重ねて束ねられている。以下、コイル１２の長辺の幅（周方向の幅）を、単位コイル１２の幅と称する。
コイル１２とティース１１０の側面１１１との間には、絶縁シートが介在されている。これにより、コイル１２とティース１１０との絶縁が確保されている。また、スロット１１Ｓには、ワニス等の絶縁材が充填されている。
The
An insulating sheet is interposed between the
＜電動モータの動作及び磁性楔の作用＞
次に、電動モータ１の動作及び磁性楔１３の作用について説明する。
所定のコイル１２に通電を行うと、対応するティース１１０に鎖交磁束が形成される。この鎖交磁束とロータ２０との間で磁気的な吸引力や反発力が生じ、ロータ２０が継続的に回転される。
<Operation of electric motor and action of magnetic wedge>
Next, the operation of the
When a current is applied to a
ここで、スロット１１Ｓの径方向内側が開口されている場合、ティース１１０とスロット１１Ｓとの間で急激な鎖交磁束密度の変化が生じる。これに起因してトルクリップルが増大してしまう。
これに対し、スロット１１Ｓの径方向内側を塞ぐように磁性楔１３を設けると、ティース１１０とスロット１１Ｓとの間での急激な鎖交磁束密度の変化を抑制できるので、トルクリップルを抑制できる。
Here, if the radial inside of the
In contrast, if a
但し、単純に磁性楔１３を設けただけでは、磁性楔１３を通る鎖交磁束が単なる漏れ磁束となるとともに、ロータ２０からの磁束がステータコア１１に通りやすくなってしまう。このため、ステータ１０の鉄損が増大したり、トルクリップルを抑制できなかったりする。これに加え、電動モータ１のトルク性能も低下してしまう。そこで、本実施形態では、磁性楔１３の形状や磁性楔１３の占積率を調整している。これにより、電動モータ１のトルク性能の低下を抑えつつ、ステータ１０の鉄損を低減するとともに、トルクリップルを抑制している。
However, simply providing the
より具体的には、磁性楔１３の凸部１３１の側面１３Ｂとティース１１０とが離間されているので、ステータ１０の内周面１１３に鎖交磁束が集中しないようにできる。このため、ステータ１０の内周面１１３近傍から磁性楔１３における径方向内側の端面近傍に至る間に生じる鎖交磁束密度の変化をなだらかにできる。また、磁性楔１３の凸部１３１の側面１３Ｂとティース１１０とが離間されている。このため、ステータ１０の内周面１１３近傍から磁性楔１３の対向面１３Ａ近傍への鎖交磁束の流れを抑制できる。磁性楔１３に無駄に鎖交磁束が漏れ出てしまうことがない。この結果、ステータ１０の内周面１１３近傍における磁束密度を、周方向で均一に近づけることができる。よって、ステータ１０の鉄損及びトルクリプルを抑制できる。
More specifically, since the
しかも、磁性楔１３における径方向外側の外面１３Ｄには、凹部１３４が形成されている。凹部１３４が形成されている分、磁性楔１３に対して鎖交磁束を流れにくくできる。これにより、磁性楔１３への鎖交磁束の漏れが増大してしまうことを抑制できる。
In addition, a
＜磁性楔における凸部の幅とコイルの幅との関係、及び磁性楔の占積率＞
次に、図６から図１１に基づいて、磁性楔１３における凸部１３１の幅とコイル１２の幅との関係、及び磁性楔１３の占積率について詳細に説明する。以下の説明では、凸部１３１の幅をＸとし、コイル１２の幅のうち、最内面１２Ａ（図２参照）の幅をＹとする。
<Relationship between the width of the protruding portion of the magnetic wedge and the width of the coil, and the space factor of the magnetic wedge>
6 to 11, a detailed description will be given of the relationship between the width of the protruding
図６は、軸方向からみたステータ１０の一部拡大図であり、（ａ）から（ｃ）は、凸部１３１の幅Ｘとコイル１２の幅Ｙとを変化させて示している。
すなわち、図６（ａ）において、幅Ｘ，Ｙは、Ｘ＜Ｙを満たす。この条件を条件（１）とする。
図６（ｂ）において、幅Ｘ，Ｙは、Ｘ≒Ｙを満たす。この条件を条件（２）とする。
図６（ｃ）において、幅Ｘ，Ｙは、Ｘ＞Ｙを満たす。この条件を条件（３）とする。図６（ｃ）では、磁性楔１３の溝１３５が形成されていない状態を示している。
6A to 6C are enlarged views of a portion of the
6A, the widths X and Y satisfy X<Y. This condition is referred to as condition (1).
6B, the widths X and Y satisfy X≈Y. This condition is referred to as condition (2).
In Fig. 6C, the widths X and Y satisfy X>Y. This condition is referred to as condition (3). Fig. 6C shows a state in which the
図７は、縦軸を電動モータ１のトルク（以下、単にトルクと称する）とし、横軸を磁性楔１３の占積率としたときのトルクの変化を示すグラフであり、条件（１）～（３）を比較している。
図７に示すように、磁性楔１３の占積率の変化に伴い、トルクが変化することが確認できる。このうち、条件（１）及び条件（２）では条件（３）と比較してトルクの低下が抑制できることが確認できる。また、磁性楔１３の占積率が３０％程度の場合にトルクが最大となることが確認できる。
FIG. 7 is a graph showing the change in torque when the vertical axis represents the torque of the electric motor 1 (hereinafter simply referred to as torque) and the horizontal axis represents the space factor of the
As shown in Fig. 7, it can be seen that the torque changes with the change in the space factor of the
図８は、縦軸を電動モータ１のトルクリップル（以下、単にトルクリップルと称する）とし、横軸を磁性楔１３の占積率としたときのトルクリップルの変化を示すグラフであり、条件（１）～（３）を比較している。
図８に示すように、磁性楔１３の占積率の変化に伴い、トルクリップルが変化することが確認できる。このうち、条件（１）及び条件（２）では条件（３）と比較してトルクリップルの低下が大きくなることが確認できる。また、磁性楔１３の占積率が４０％程度の場合にトルクリップルが最小となることが確認できる。
FIG. 8 is a graph showing the change in torque ripple when the vertical axis represents the torque ripple of the electric motor 1 (hereinafter simply referred to as torque ripple) and the horizontal axis represents the space factor of the
As shown in Fig. 8, it can be seen that the torque ripple changes with the change in the space factor of the
図９は、縦軸をステータ１０の鉄損とし、横軸を磁性楔１３の占積率としたときのステータ１０の鉄損の変化を示すグラフであり、条件（１）～（３）を比較している。
図９に示すように、磁性楔１３の占積率の変化に伴い、ステータ１０の鉄損が変化することが確認できる。このうち、条件（１）及び条件（２）では条件（３）と比較して鉄損の低下が大きくなることが確認できる。また、磁性楔１３の占積率が５０％程度の場合に鉄損が最小となることが確認できる。
FIG. 9 is a graph showing the change in iron loss of the
As shown in Fig. 9, it can be seen that the iron loss of the
図１０は、条件（１）～（３）における鉄損分布と磁束密度分布の解析結果を示す図である。
図１０に示すように、条件（１）では、ロータ２０の鉄損が大きくなってしまうことが確認できる。また、磁性楔１３に鎖交磁束が流れにくいことに起因して、ティース１１０と磁性楔１３との間での鎖交磁束密度の変化が大きくなってしまうことが確認できる。
FIG. 10 is a diagram showing the analysis results of the iron loss distribution and the magnetic flux density distribution under conditions (1) to (3).
10 , it can be seen that under condition (1), the iron loss of the
一方、条件（３）では、磁性楔１３に鎖交磁束が流れやすく、ステータ１０の鉄損が大きくなってしまうとともに、ティース１１０と磁性楔１３との間での鎖交磁束密度の変化が大きくなってしまうことが確認できる。
これらの結果、条件（２）では、ロータ２０の鉄損及びステータ１０の鉄損を低減できることが確認できる。また、ティース１１０と磁性楔１３との間での鎖交磁束密度の変化をできるかぎり抑制できることが確認できる。
On the other hand, under condition (3), it can be seen that interlinkage magnetic flux is more likely to flow through the
As a result, it can be confirmed that under condition (2), the iron loss of the
図１１は、磁性楔１３に溝１３５が形成されている場合（溝あり）と、磁性楔１３に溝１３５が形成されていない場合（溝なし）と、でステータ１０の鉄損密度を比較した図である。
図１１に示すように、磁性楔１３に溝１３５が形成されている場合、ステータ１０の内周面１１３近傍のみ、鉄損密度が高くなっていることが確認できる。これに対し、磁性楔１３に溝１３５が形成されていない場合、ティース１１０の全体に渡って鉄損密度が高くなっていることが確認できる。この結果、磁性楔１３に溝１３５が形成されている場合、ティース１１０の鎖交磁束を均一に分散でき、ティース１１０と磁性楔１３との間での鎖交磁束密度の変化を抑制できる。
FIG. 11 is a diagram comparing the iron loss density of the
11 , when
このように、上述の実施形態では、ステータコア１１は、磁性楔１３を備えた第１電磁鋼板１１６と、磁性楔１３を備えない第２電磁鋼板１１７と、を積層して形成されている。このため、磁性楔１３の形状を変更することなく、第１電磁鋼板１１６と第２電磁鋼板１１７とを積層する際、それぞれの割合を調整するだけで磁性楔１３の占積率を調整できる。磁性楔１３の占積率を調整することにより、電動モータ１のトルクの低下やステータ１０の鉄損の増大を抑制しつつ、トルクリップルも低減するために磁性楔１３を容易に最適化できる。よって、ステータ１０の加工コストを低減でき、延いては安価にエネルギーの効率化に寄与できる。
In this manner, in the above-described embodiment, the
磁性楔１３は、ロータ２０側に設けられた凸部１３１を備える。ロータ２０と径方向で対向する対向面１３Ａと、対向面１３Ａにおける周方向の両側からロータ２０から離間する方向に延びる側面１３Ｂと、を有する。側面１３Ｂは、ティース１１０から離間していてもよい。このため、ステータ１０の内周面１１３近傍から磁性楔１３における径方向内側の端面近傍に至る間に生じる鎖交磁束密度の変化をなだらかにできる。よって、確実にトルクの低下やステータ１０の鉄損の増大を抑制しつつ、トルクリップルも低減できる。
The
磁性楔１３は、第１電磁鋼板１１６と一体成形されている。このため、第１電磁鋼板１１６と磁性楔１３とを別体で形成する場合と比較してステータ１０の加工コストを低減できる。
ステータコア１１は、第１電磁鋼板１１６と第２電磁鋼板１１７とを交互に積層して形成されている。このため、ステータコア１１を形成しやすくでき、ステータ１０の加工コストをさらに低減できる。また、ステータコア１１の軸方向において、磁性楔１３の密度分布が一定になる。よって、確実にトルクの低下やステータ１０の鉄損の増大を抑制しつつ、トルクリップルも低減できる。
The
The
本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上述の実施形態では、磁性楔１３は、母材となる電磁鋼板から第１電磁鋼板１１６を打ち抜く際に同時に形成され、第１電磁鋼板１１６と一体成形されている場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、磁性楔１３を第１電磁鋼板１１６と別体としてもよい。例えば、母材となる電磁鋼板から第１電磁鋼板１１６と磁性楔１３とをそれぞれ別々に打ち抜き。この後、第１電磁鋼板１１６と磁性楔１３とを一体化してもよい。磁性楔１３を第１電磁鋼板１１６と別体とすることにより、磁性楔１３の材料と第１電磁鋼板１１６の材料とを変更することも可能である。
For example, in the above embodiment, the
上述の実施形態では、ステータコア１１は、第１電磁鋼板１１６と第２電磁鋼板１１７とを交互に積層して形成されている場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、ステータコア１１は、第１電磁鋼板１１６と第２電磁鋼板１１７とを交互に積層して形成されていなくてもよい。電動モータ１の仕様に応じて、第１電磁鋼板１１６と第２電磁鋼板１１７との積層状態を適宜変更可能である。例えば、ステータコア１１の軸方向中央寄りにおける磁性楔１３の占積率と、ステータコア１１の軸方向両端寄りにおける磁性楔１３の占積率と、を変更することも可能である。単純に、第１電磁鋼板１１６と第２電磁鋼板１１７との割合を変更することも可能である。
In the above embodiment, the
上述の実施形態では、円筒状のステータ１０の径方向内側にロータ２０を配置した、いわゆるインナロータ型の電動モータ１について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、ステータ１０の周囲を取り囲むようにロータが設けられた、いわゆるアウタロータ型の電動モータについても上述の第１電磁鋼板１１６と第２電磁鋼板１１７とを用いた構成を適用することが可能である。
In the above embodiment, a so-called inner rotor type
上述の実施形態では、電動モータ１のティース１１０及びスロット１１Ｓの個数は、例えばそれぞれ４８個である場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、ティース１１０及びスロット１１Ｓの個数は、任意に決めることが可能である。
In the above embodiment, the number of
１…電動モータ
１０…ステータ
１１…ステータコア
１１Ｓ…スロット
１３…磁性楔
１３Ａ…対向面
１３Ｂ…側面
２０…ロータ
１１０…ティース
１１１…側面
１１６…第１電磁鋼板（第１鋼板）
１１６Ｔ…第１ティース鋼板（ティース）
１１７…第２電磁鋼板（第２鋼板）
１１７Ｔ…第２ティース鋼板（ティース）
１３１…凸部
1...
116T…First teeth steel plate (teeth)
117...Second electromagnetic steel plate (second steel plate)
117T…Second teeth steel plate (teeth)
131...protrusion
Claims (3)
前記ティースに巻回される励磁用のコイルと、
を備え、
前記ステータコアは、第１鋼板と第２鋼板とを積層して形成され、
前記第１鋼板は、周方向で隣り合う２つの前記ティース同士を連結する磁性楔を有し、
前記磁性楔は、前記ステータコアに対して回転自在に設けられるロータと前記コイルとの間に配置され、
前記第２鋼板は、周方向で隣り合う２つの前記ティースの間の前記ロータ側が開口されており、
前記磁性楔は、前記ロータ側に設けられた凸部を有し、
前記凸部は、
前記ロータと径方向で対向する対向面と、
前記対向面の周方向両側から前記ロータから離間する方向に延びる側面と、
を有し、
前記側面は前記ティースから離間しており、
前記対向面における周方向の幅をＸとし、前記コイルの周方向の幅をＹとしたとき、前記幅Ｘ及びＹは、
Ｘ＜Ｙ
を満たす、
ことを特徴とするステータ。 a stator core having a plurality of teeth arranged in a circumferential direction;
An excitation coil wound around the teeth;
Equipped with
The stator core is formed by laminating a first steel plate and a second steel plate,
the first steel plate has a magnetic wedge connecting two of the teeth adjacent to each other in the circumferential direction,
the magnetic wedge is disposed between the coil and a rotor that is rotatably provided with respect to the stator core,
the second steel plate is open on the rotor side between two of the teeth adjacent to each other in the circumferential direction,
The magnetic wedge has a protrusion provided on the rotor side,
The protrusion is
an opposing surface that faces the rotor in a radial direction;
side surfaces extending in a direction away from the rotor from both circumferential sides of the opposing surface;
having
The side surface is spaced from the teeth,
When the circumferential width of the opposing surface is X and the circumferential width of the coil is Y, the widths X and Y are
X<Y
Fulfilling
A stator comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載のステータ。 The magnetic wedge is integrally formed with the first steel plate.
2. The stator according to claim 1 .
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023033819A JP7702982B2 (en) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | Stator |
| CN202410098997.2A CN118611303A (en) | 2023-03-06 | 2024-01-24 | Stator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023033819A JP7702982B2 (en) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | Stator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024125769A JP2024125769A (en) | 2024-09-19 |
| JP7702982B2 true JP7702982B2 (en) | 2025-07-04 |
Family
ID=92565734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023033819A Active JP7702982B2 (en) | 2023-03-06 | 2023-03-06 | Stator |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7702982B2 (en) |
| CN (1) | CN118611303A (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014192130A1 (en) | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 三菱電機株式会社 | Multiple-polyphase ac dynamo-electric machine and electric power steering device |
| WO2016178368A1 (en) | 2015-05-07 | 2016-11-10 | 三菱電機株式会社 | Rotary electric machine and manufacturing method therefor |
| JP2016220447A (en) | 2015-05-22 | 2016-12-22 | 株式会社デンソー | Stator and rotating electric machine |
| WO2017163523A1 (en) | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 三菱電機株式会社 | Rotary electric machine, electric power steering device, and manufacturing method for rotary electric machine |
-
2023
- 2023-03-06 JP JP2023033819A patent/JP7702982B2/en active Active
-
2024
- 2024-01-24 CN CN202410098997.2A patent/CN118611303A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014192130A1 (en) | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 三菱電機株式会社 | Multiple-polyphase ac dynamo-electric machine and electric power steering device |
| WO2016178368A1 (en) | 2015-05-07 | 2016-11-10 | 三菱電機株式会社 | Rotary electric machine and manufacturing method therefor |
| JP2016220447A (en) | 2015-05-22 | 2016-12-22 | 株式会社デンソー | Stator and rotating electric machine |
| WO2017163523A1 (en) | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 三菱電機株式会社 | Rotary electric machine, electric power steering device, and manufacturing method for rotary electric machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024125769A (en) | 2024-09-19 |
| CN118611303A (en) | 2024-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112350460B (en) | Axial gap motor | |
| JP6512060B2 (en) | Rotor of electric rotating machine | |
| CN111095740B (en) | Insulator, stator including the same, and motor including the same | |
| JP2006509483A (en) | Electric machines, especially brushless synchronous motors | |
| JP5623498B2 (en) | Stator core and stator, electric motor and compressor | |
| JP6110062B2 (en) | Rotating electric machine | |
| JP6641966B2 (en) | Rotating electric machine | |
| JP7702982B2 (en) | Stator | |
| JP7289102B2 (en) | Insulators and stators and motors equipped with them | |
| JP2014207785A (en) | Motor | |
| US10720803B2 (en) | Rotating electrical machine with rotor having plurality of umbrella form portions and radiating projections in between | |
| US20180198330A1 (en) | Permanent magnet motor | |
| CN111602323A (en) | Insulator, stator including the insulator, and electric motor including the insulator | |
| JP7038527B2 (en) | Manufacturing method of magnetic wedge for rotary electric machine, magnetic wedge for rotary electric machine, and rotary electric machine | |
| US11689073B2 (en) | Rotor core design | |
| JP6187708B2 (en) | Rotating electric machine | |
| CN208638104U (en) | A stator iron core and the motor stator and motor used therefor | |
| JP2010239680A (en) | Armature for rotating electrical machine and method for manufacturing the same | |
| JP7229402B2 (en) | Armature manufacturing method and armature | |
| JP7520998B2 (en) | Rotor | |
| JP5729090B2 (en) | Rotor and rotating electrical machine | |
| JP2026035021A (en) | Armature and rotating electric machine | |
| JP7224986B2 (en) | Rotating electric machine | |
| JP6900790B2 (en) | Rotating machine | |
| WO2024127838A1 (en) | Stator core and motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250114 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250219 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250527 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250624 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7702982 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |