JP2004229435A - 回転電機のステータ構造、および回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステータ10は、第1ヨーク素片5と第2ヨーク素片7とを交互に連結して環状に構成されるヨーク部を備える。第1ヨーク素片5には環状内側端部にティース本体素片1が連結され、その先端部にはティース先端素片3が連結される。ティース本体素片1及び第2ヨーク素片7は、各々、環状ヨーク部の径方向及び周方向に大きな透磁率を有し磁気特性に優れた性質を有する方向性電磁鋼板で構成される。ティース先端素片3及び第1ヨーク素片5では、ロータ31の回転により磁束方向が刻々と変化するので、磁気特性に方向性を有しない無方向性電磁鋼板で構成される。磁束方向に応じた部材でステータが構成され、鉄損の低減を図ることができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のステータ構造、および回転電機に関するものであり、特に、磁化特性に優れた回転電機のステータ構造、および回転電機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
特許文献1に開示されている回転機用コアでは、図6に示すように、コア200は、コアバック部(ヨーク部)220とティース部210とで構成されており、それぞれの材料として、コアバック部(ヨーク部)220とティース部210とにそれぞれ適した材料が使用されている。具体的には、磁束が半径方向に向くティース部210では、磁束方向に対して飽和磁化が大きい方向性珪素鋼板(方向性電磁鋼板)が使用され大きな磁束密度が確保される。磁束が周方向に分かれるコアバック部(ヨーク部)220では、飽和磁化の相対的に小さい無方向性珪素鋼板(無方向性電磁鋼板)が使用される。
【0003】
尚、その他の関連技術として、特許文献2に開示されている電気モータ、または特許文献3に開示されている回転電機のステータ構造がある。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−341889号公報(第7頁、第4図)
【特許文献2】
特開2000−78780号公報
【特許文献3】
特開平7−67272号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1では、ティース部210は、その先端部も含め方向性珪素鋼板(方向性電磁鋼板)で構成されている。ここで、ティース部はロータ(不図示)を囲むように配置されており、ティース部の先端部とロータとの空隙を介して磁束の通り道である磁路が形成される。形成される磁路によりロータが回転することとなるが、回転に応じてティース部に対するロータの位置関係は順次変化する。例えば、ティース部とロータとが正対し均一な空隙距離を有する位置関係があれば、その前後におけるロータの回転位置では両者の空隙距離は不均一となる。この場合、ティース部の先端部付近の磁束方向は、ティース部とコアバック部(ヨーク部)との接続部に向かう半径方向に固定されず、ロータの回転角度に応じて様々に変化してしまうこととなる。これにより、方向性珪素鋼板(方向性電磁鋼板)を使用したティース部をもってしても、その先端部付近においては鉄損の低減を図ることができず回転電機の効率低下が生じてしまうおそれがあり問題である。
【0006】
また、特許文献1では、コアバック部(ヨーク部)220には無方向性珪素鋼板(無方向性電磁鋼板)が使用されている。確かに、ティース部とコアバック部(ヨーク部)との接続部付近においては、磁路が大きく変化し磁束方向が複雑に変化してしまう場合があり、磁化特性について方向性のない無方向性珪素鋼板(無方向性電磁鋼板)を使用することが有効であるとは言える。しかしながら、コアバック部(ヨーク部)220では、ティース部210との接続部を離れた接続部間の領域において、磁束方向は円周方向に固定される。この領域が無方向性珪素鋼板(無方向性電磁鋼板)で構成されることにより、鉄損の低減を図ることができず回転電機の効率低下が生じてしまうおそれがあり問題である。
【0007】
更に、図6に示すように、ティース部210とコアバック部(ヨーク部)220との接続部は、ティース部210の凸状の連結部とコアバック部(ヨーク部)220の凹状の連結部とを、溶接やカシメ等で固定する。このため、磁束方向が複雑に変化してしまう接続部に方向性珪素鋼板(方向性電磁鋼板)で形成されるティース部210の凸状の連結部が配置されることとなり、ティース部210の連結部において鉄損の低減を図ることができず回転電機の効率低下が生じてしまうおそれがあり問題である。
【0008】
本発明は前記従来技術の課題の少なくとも1つを解消するためになされたものであり、回転電機のステータを貫く磁束方向に合わせてステータ構造を構成することにより鉄損の低減を図ることが可能な回転電機のステータ構造、および回転電機を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1に係る回転電機のステータ構造、または請求項10に係る回転電機は、ステータコイルが巻回されるティース部を備えており、ティース部は、ステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成されるティース本体素片と、ロータに対向する先端においてティース本体素片に連結され、第1磁性材に比して透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成されるティース先端素片とを備えることを特徴とする。
【0010】
請求項1の回転電機のステータ構造、または請求項10の回転電機では、ティース部の先端には、第1磁性材に比して透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成されるティース先端素片が備えられ、ティース部の先端部分を介してティース部の本体部分であるティース本体素片を貫く磁束は、ステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成される。
【0011】
これにより、ティース部の先端部分から離れた本体部分においては、磁束方向がステータコイルの巻回軸方向に固定されるので、ティース本体素片をステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成して鉄損を低減することができる。更に、ティース部の先端部付近において、磁束方向が、ティース部のステータコイルの巻回軸方向に一致せず様々に変化してしまう場合にも、ティース先端素片が透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成されるので、ティース先端素片において磁束方向に関わらず鉄損の低減を図ることができる。
【0012】
また、請求項2に係る回転電機のステータ構造は、請求項1に係る回転電機のステータ構造において、ティース先端素片におけるステータコイルの巻回軸方向の長さは、ティース部における長さの1/2以下であることを特徴とする。これにより、様々な方向で外部から入出力される磁束が、ティース部のステータコイルの巻回軸方向に一致するまでの距離として、必要最小限の距離をティース先端素片として第2磁性材で構成することができる。
【0013】
また、請求項4に係る回転電機のステータ構造、または請求項11に係る回転電機は、環状に形成されるヨーク部と、ヨーク部の周方向に所定間隔で連結され、ヨーク部の環中心に向かってステータコイルが巻回されるティース部とを備えており、ティース部は、ステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成されるティース本体素片を備えると共に、ヨーク部は、第1磁性材に比して透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成され、ティース本体素片が連結される第1ヨーク素片と、環状周方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成され、隣接する2つの第1ヨーク素片の間に配置され、第1ヨーク素片と連結される第2ヨーク素片とを備えることを特徴とする。
【0014】
請求項4に係る回転電機のステータ構造、および請求項11に係る回転電機では、ステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成されるティース本体素片から、第1磁性材に比して透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成される第1ヨーク素片を介して、環状周方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成される第2ヨーク素片に至る磁路が形成される。
【0015】
これにより、環状のヨーク部の径方向に磁路が形成されるティース本体素片と、環状周方向に磁路が形成されるヨーク部との、磁路の接続部である第1ヨーク素片が、透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成されるので、接続部において磁路方向が大きく変化することにより磁束方向が複雑に変化する場合にも、第1ヨーク素片での鉄損を低減することができる。更に、第1ヨーク素片間を連結する第2ヨーク素片が環状周方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成されるので、環状周方向に形成される磁路のうち磁束方向が周方向に固定される第2ヨーク素片での鉄損を低減することができる。
【0016】
また、請求項5に係る回転電機のステータ構造は、請求項4に係る回転電機のステータ構造において、第1ヨーク素片の環状内側端部は、第2ヨーク素片の環状内側端部に対して、ヨーク部の環中心側に突出した第1凸状部を備え、第1凸状部にティース本体素片が連結されることを特徴とする。
【0017】
請求項5の回転電機のステータ構造では、ティース本体素片から、第1ヨーク素片の環状内側端部に備えられた第1凸状部を介して磁路が形成される。これにより、ティース本体素片と第1ヨーク素片との間の磁束方向が、接続部による磁束方向の変化に影響される場合、この影響による磁束方向の変化を第1凸状部内で収斂させることができ、接続部における磁束方向の変化の影響による鉄損を低減することができる。
【0018】
また、請求項6に係る回転電機のステータ構造は、請求項4または5に係る回転電機のステータ構造において、第1ヨーク素片の周方向端部は、第1ヨーク素片に連結されるティース本体素片の周方向端部に対して、ヨーク部の周方向に突出した第2凸状部を備え、第2凸状部に第2ヨーク素片が連結されることを特徴とする。
【0019】
請求項6に係る回転電機のステータ構造では、ティース本体素片と第1ヨーク素片との間に形成される磁路は、第2凸状部を介して第2ヨーク素片との間で磁路を形成する。これにより、第2ヨーク素片と第1ヨーク素片との間の磁束方向が接続部による磁束方向の変化に影響される場合、この影響による磁束方向の変化を第2凸状部内で収斂させることができ、接続部における磁束方向の変化の影響による鉄損を低減することができる。
【0020】
また、請求項7に係る回転電機のステータ構造は、請求項4乃至6の少なくとも何れか1項に記載の回転電機のステータ構造において、ティース部は、ロータに対向する先端においてティース本体素片に連結され、第1磁性材に比して透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成されるティース先端素片を備えることが好ましい。これにより、磁束方向がステータコイルの巻回軸方向に固定されるティース本体素片を、ステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成すると共に、磁束方向が様々に変化してしまうティース先端素片を、透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成することができ、ティース部における鉄損の低減を図ることができる。
【0021】
また、請求項3に係る回転電機のステータ構造は、請求項1または2に係る回転電機のステータ構造において、ティース本体素片とティース先端素片とは、嵌合連結されることを特徴とする。また、請求項8に係る回転電機のステータ構造は、請求項4乃至7の少なくとも何れか1項に記載の回転電機のステータ構造において、ティース本体素片と第1ヨーク素片、第1ヨーク素片と第2ヨーク素片、およびティース本体素片とティース先端素片の少なくとも何れか一つは、嵌合連結されることを特徴とする。
【0022】
これにより、連結部に空洞や他の組成物が混入することがなく、ティース本体素片とティース先端素片とを密着して連結することができ、また、ティース本体素片と第1ヨーク素片、第1ヨーク素片と第2ヨーク素片、およびティース本体素片とティース先端素片の少なくとも何れか一つを密着して連結することができる。第1磁性材による磁路と第2磁性材による磁路とを直接に連結することができる。
【0023】
また、請求項9に係る回転電機のステータ構造は、請求項1乃至8の少なくとも何れか1項に記載の回転電機のステータ構造において、第1磁性材は方向性電磁鋼板であり、第2磁性材は無方向性電磁鋼板であることが好ましい。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転電機のステータ構造、および回転電機について具体化した実施形態を図1乃至図5に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0025】
図1は、本発明の回転電機のステータ構造、および回転電機についての実施形態であるブラシレスモータの平面図である。
【0026】
回転軸33に組みつけられたロータ31の外周面には、回転軸33方向に渡って回転中心に対して45度のピッチで、8極の永久磁石35が備えられている。
【0027】
ステータ10は、ロータ31を取り囲むように構成され、第1ヨーク素片5と第2ヨーク素片7とを交互に連結して環状に構成されるヨーク部を備えている。第1ヨーク素片5は、ロータ31の回転中心に対して30度のピッチで備えられており、環状内側端部にティース本体素片1が連結される。更にティース本体素片1の先端部にはティース先端素片3が連結され、ティース部が構成されている。ティース部にはステータコイル(不図示)が巻回されており、交番電流により12極の電磁石が形成される。
【0028】
ティース本体素片1は、ステータコイルが巻回されているティース部の本体部分を構成する。ステータコイルへの通電により生成される磁束の方向はコイルの巻回軸に沿った方向となるため、ティース本体素片1は、コイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有し磁気特性に優れた性質を有する方向性電磁鋼板で構成されている。
【0029】
ティース先端素片3は、ロータ31と対向するティース部の先端部分を構成する部材としてティース本体素片1に連結される。ティース部の先端部分は、後述するようにロータ31の回転により磁束方向が刻々と変化するので、磁気特性に方向性を有しない無方向性電磁鋼板で構成されている。
【0030】
第1ヨーク素片5は、環状のヨーク部へのティース部の連結部分を構成する。環状ヨーク部の内径方向には内側側面から突出した第1凸状部5aを有しており、第1凸状部5aにおいてティース本体素片1が連結されている。周方向には、連結されるティース本体素片1の周方向の端部に対して、更に突出した第2凸状部5bを有している。第1および第2凸状部5a、5bをあわせ第1ヨーク素片5は略T字形状を有して構成されている。ティース本体素片1での磁束が環状ヨーク部の径方向に貫くのに対して、ヨーク部では環状周方向に磁束が形成される。磁束方向が略90度異なる両者を連結する第1ヨーク素片5では、磁路が大きく湾曲して形成される。加えて、ロータ31の回転に応じて、ティース本体素片1およびヨーク部での磁束方向が反転を繰り返す。このことから、ティース本体素片1とヨーク部との間の磁路が左右交互に反転して形成される。磁束方向が刻々と変化する第1ヨーク素片5は、磁気特性に方向性を有しない無方向性電磁鋼板で構成されている。
【0031】
第2ヨーク素片7は、ティース部を貫く磁束とのインターフェース部分である第1ヨーク素片5での磁路の湾曲の影響が解消した、ヨーク部の本体部分である。形成される磁束の方向は環状ヨーク部の周方向に沿った方向となるため、第2ヨーク素片7は、周方向に大きな透磁率を有し磁気特性に優れた性質を有する方向性電磁鋼板で構成されている。
【0032】
図1のブラシレスモータでは、ロータ31に備えられている永久磁石35とティース部に形成される電磁石との間に貫く磁束が、ステータコイルに流れる交番電流の変化に応じて変化することによりロータ31が回転する。この時、交番電流に応じてティース部の磁束方向が反転を繰り返すことにより、ヨーク部との連結部分である第1ヨーク素片5での磁束方向も反転を繰り返すこととなる。また、ロータ31の回転に応じて、永久磁石35とティース部の先端部分との位置関係が順次変化するため、両者間に形成される磁路が順次変化して、ティース部の先端部分を構成するティース先端素片3での磁束方向が順次変化する。
【0033】
次に、図2乃至図4により、ティース部の先端部分およびティース部とヨーク部との連結部分における磁束の様子を模式的に示す。図2および図3がティース部の先端部分での磁束の流れ、図4が連結部分での磁束の流れである。
【0034】
先ず、図2では、ロータ31が時計回りRに回転をして、ティース部の先端部分にあるティース先端素片3とロータ31の永久磁石35とが、正対した場合の磁束Φを図示している。両者が正対しているため、ティース先端素片3と永久磁石35とを貫く磁束Φは、ティース先端素片3およびティース本体素片1内に均等に且つステータコイルの巻回軸方向に形成される。ティース本体素片1では、磁束Φの方向が方向性電磁鋼板における磁気特性が良好な方向に一致するため鉄損の少ない良好な磁気特性を奏する。
【0035】
図3では、ロータ31の時計回りRの回転が継続して、ロータ31の永久磁石35の先端がティース先端素片3に対向し始める場合の磁束Φを図示している。対向面が偏在しているため、ティース先端素片3と永久磁石35とを貫く磁束Φは対向面側に集中して、ティース先端素片3内において大きく湾曲すると共に、ティース先端素片3およびティース本体素片1内に偏在して形成される。ティース先端素片3においては、磁束Φの方向が大きく湾曲しており、更にこの湾曲の程度および方向もロータ31の回転に応じて対向面の大きさや位置が変化するに伴い大きく変化する。
【0036】
しかしながら、ティース先端素片3は無方向電磁鋼板により構成されているため、磁束Φの方向に関わらず鉄損が大きく変動することはない。特に、従来技術にあるようにティース先端素片3を方向性電磁鋼板で構成する場合には、磁気特性が良好な特性を示すのは特定の方向のみであり、この方向からずれた方向に磁束Φが形成される場合の鉄損が大きくなってしまうおそれがあった。本実施形態においては、無方向性電磁鋼板で構成されるティース先端素片3では、鉄損が大きくなってしまう状態は存在せず鉄損の低減を図ることができる。更に、ティース先端素片3を経てティース本体素片1に至った磁束Φの方向は、方向性電磁鋼板における磁気特性が良好な方向に一致するため鉄損の少ない良好な磁気特性を奏することとなる。
【0037】
尚、図2の場合にはモータとしてのトルクは働かない。ロータ31の回転運動における慣性により図2の状態から図3に示すような状態に移行することにより回転のためのトルクがロータ31に印加されることとなる。
【0038】
図4では、ティース本体素片1から第1ヨーク素片5を介して、第2ヨーク素片7に至る経路に形成される磁束Φの様子を示している。ティース本体素片1では環状ヨーク部の径方向Iに磁束Φが貫くのに対して、ヨーク部では第2ヨーク素片7において環状周方向IIに磁束が貫く。径方向Iと周方向IIとの間で略90度の異なる方向を有する磁束Φが第1ヨーク素片5で連結されるため、磁束Φが大きく湾曲して形成される。加えて、ロータ31の回転Rに応じて、ティース本体素片1およびヨーク部での磁束Φの方向が反転を繰り返すと共に、ロータ31の永久磁石35とティース部との位置関係に応じて、磁束Φが形成される位置も刻々と変化する。
【0039】
ここにいう磁束Φの湾曲は、第1ヨーク素片5内において、径方向Iに磁束Φが形成されるティース部と、周方向IIに磁束Φが形成されるヨーク部との交差領域を越えて、ヨーク部の内側側面端部から径方向Iに突出した第1凸状部5aから、ヨーク部の周方向IIであって連結されたティース部の周方向端部を越えて伸長される第2凸状部5bに至るまでの間で形成される。
【0040】
すなわち、第1凸状部5a第2凸状部5bとを、磁束Φの湾曲と磁束Φの形成位置の変化が包含される適宜な長さで設定する。これにより、第1および第2凸状部5a、5bを含み無方向性電磁鋼板で構成されている第1ヨーク素片5では、磁気特性が特に劣悪となる磁束Φの方向はなく、磁束Φの方向によって鉄損が大きくなってしまう状態は存在せず鉄損の低減を図ることができる。
【0041】
ここで、第1および第2凸状部5a、5bに設定されるべき適宜な長さは、ティース部やヨーク部の幅、磁束密度、ロータ31の回転数等、モータの設計仕様に応じて決定される定数である。モータの設計仕様に応じて磁場解析等を行うことにより決定される。
【0042】
また、ロータ31の回転に伴い、ティース部とヨーク部との間を貫く磁束方向の反転の繰り返しにより、ティース本体素片1と第1ヨーク素片5との連結部分である第1凸状部5aおよびその近傍において、微小な渦状の回転磁束Φsが発生することが知られている。この回転磁束Φsは、ロータ31の回転方向に応じて回転方向が決定され、図4に示すように、時計回りRのロータ31の回転に対して反時計回りに回転する回転磁束Φsが発生する。ロータ31とステータ10とを貫く磁束Φとは別個独立の磁束であり、ロータ31の回転運動に寄与することのない磁束であるため、回転磁束Φsによる鉄損は極力低減されることが好ましい。回転磁束Φsが発生する第1ヨーク素片5が無方向性電磁鋼板で構成されているため、渦状に回転しあらゆる磁束方向を有している回転磁束Φsに対しても鉄損が増大することはない。
【0043】
次に、本実施形態のステータ構造における各部の構成比率を、図5に基づき例示する。ヨーク部の内側側面からティース部の先端までの、環状ヨーク部の径方向Iの長さxをティース部の長さとする。第2ヨーク素片と連結される第1ヨーク素片の両端部間の長さで環状ヨーク部の周方向IIに沿った長さyを第1ヨーク素片の長さとする。この場合の、ティース先端素片3の長さa、第1および第2凸状部5a、5bの長さb、cの構成比率を示す。
【0044】
ティース先端素片3の長さaは、ティース部の長さxに対して50%以下で且つ5%以上でであることが好ましい。ティース先端素片3の長さaの具体的な構成比率はモータごとの設計仕様に応じて異なるが、0.5x≧a≧0.05xの範囲内でティース先端素片3において変化する磁束方向を良好に包含することができる。
【0045】
第1凸状部5aの長さbは、ティース部の長さxに対して50%以下で且つ5%以上でであることが好ましい。第1凸状部5aの長さbの具体的な構成比率はモータごとの設計仕様に応じて異なるが、0.5x≧b≧0.05xの範囲内で第1凸状部5aを介してヨーク部に貫かれる磁束Φの湾曲、磁束Φの形成位置、および回転磁束Φsを良好に包含することができる。
【0046】
第2凸状部5bの長さcは、第1ヨーク部5の長さyに対して50%以下で且つ5%以上でであることが好ましい。第2凸状部5bの長さcの具体的な構成比率はモータごとの設計仕様に応じて異なるが、0.5x≧c≧0.05xの範囲内でティース部から第2凸状部5aを介して第2ヨーク部7に貫かれる磁束Φの湾曲、および磁束Φの形成位置を良好に包含することができる。
【0047】
以上、上記の実施形態において詳細に説明したように本発明の回転電機のステータ構造、および回転電機によれば、ティース部の先端部分から離れた本体部分であるティース本体素片1においては、磁束Φの方向がステータコイルの巻回軸方向(環状ヨーク部の径方向I)に固定される。そのため、ティース本体素片1をステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成して鉄損を低減することができる。ここで、第1磁性材とは方向性電磁鋼板である。
【0048】
更に、ティース部の先端部付近において、磁束Φの方向がティース部のステータコイルの巻回軸方向に一致せず様々に変化してしまう場合にも、ティース先端素片3が透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成されるので、ティース先端素片3において磁束方向に関わらず鉄損の低減を図ることができる。ここで、第2磁性材とは無方向性電磁鋼板である。
【0049】
また、ティース先端素片3におけるステータコイルの巻回軸方向の長さは、ティース部におけるステータコイルの巻回軸方向の長さの1/2以下であるため、様々な方向で外部から入出力される磁束Φが、ティース部のステータコイルの巻回軸方向に一致するまでの距離として、必要最小限の距離をティース先端素片3として無方向性電磁鋼板で構成することができる。
【0050】
また、環状のヨーク部の径方向Iに磁路が形成されるティース本体素片1と、環状の周方向IIに磁路が形成されるヨーク部との、磁路の接続部である第1ヨーク素片5が、透磁率の方向性の小さな無方向性電磁鋼板で構成される。このため、第1ヨーク素片5において磁路方向が大きく変化することにより磁束Φの方向が複雑に変化する場合にも、第1ヨーク素片5での鉄損を低減することができる。更に、第1ヨーク素片5の間を連結する第2ヨーク素片7が、環状の周方向IIに大きな透磁率を有する方向性電磁鋼板で構成されるので、環状の周方向IIに形成される磁路のうち磁束Φの方向が周方向IIに固定される第2ヨーク素片7での鉄損を低減することができる。
【0051】
また、ティース本体素片1から、第1ヨーク素片5の環状内側端部に備えられた第1凸状部5aを介して磁路が形成される。これにより、ティース本体素片1と第1ヨーク素片5との間の磁束Φの方向が、第1ヨーク素片5との接続部で変化を受ける場合にも、磁束Φの方向の変化を第1凸状部5a内で収斂させることができる。接続部における磁束Φの方向の変化による鉄損を低減することができる。
【0052】
また、ティース本体素片1と第1ヨーク素片5との間に形成される磁路は、第2凸状部5bを介して第2ヨーク素片7との間で磁路を形成する。これにより、第2ヨーク素片7と第1ヨーク素片5との間の磁束Φの方向が、接続部による磁束Φの方向の変化に影響される場合、この影響による磁束Φの方向の変化を第2凸状部5b内で収斂させることができる。接続部における磁束Φの方向の変化による鉄損を低減することができる。
【0053】
また、ティース本体素片1とティース先端素片3、ティース本体素片1と第1ヨーク素片5、および第1ヨーク素片5と第2ヨーク素片7の少なくとも何れか一つは、嵌合連結されるため、連結部に空洞や他の組成物が混入することがなく、部材間を密着して連結することができる。方向性電磁鋼板による磁路と無方向性電磁鋼板による磁路とを直接に連結することができる。
【0054】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、第1ヨーク素片5における第2凸状部5bは必ずしも必要ではない。第2ヨーク素片7との連結端部が、ティース本体素片3との連結端部に対してヨーク部の周方向II側に伸長された構造であればよい。無方向性電磁鋼板で構成される第1ヨーク素片5の形状は、ティース部とヨーク部とを、磁束Φが貫く際の湾曲した磁路を包含する形状であればよいからである。前記実施形態で説明した第1ヨーク素片5は略T字形状を有しているが、これに代えて第1凸状部5aの両端部を第2凸状部5bの端部位置にまで伸長した矩形形状を有して構成することもできる。更に、湾曲した磁路を包含する形状であればその他の形状でも同様に有効であることは言うまでもない。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、回転電機のステータを貫く磁束が、所定方向に固定される領域に対しては、磁束方向に大きな透磁率を有し磁気特性に優れた性質を有する方向性電磁鋼板を使用し、磁束方向が刻々と変化する領域に対しては、磁気特性に方向性を有しない無方向性電磁鋼板を使用するステータ構造を構成することにより、鉄損の低減を図ることが可能な回転電機のステータ構造、および回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態のブラシレスモータの平面図である。
【図2】ティース部の先端部分とロータの永久磁石とが正対した位置関係にある場合の磁束の様子を示す図である。
【図3】ティース部の先端部分とロータの永久磁石とがずれた位置関係にある場合の磁束の様子を示す図である。
【図4】ティース部とヨーク部との連結部分における磁束の様子を示す図である。
【図5】本実施形態のステータ構造における各部の構成比率を示す図である。
【図6】特許文献1により開示されるステータ構造を示す平面図である。
【符号の説明】
1 ティース本体素片
3 ティース先端素片
5 第1ヨーク素片
5a 第1凸状部
5b 第2凸状部
7 第2ヨーク素片
10 ステータ
31 ロータ
33 回転軸
35 永久磁石
Claims (11)
- ステータコイルが巻回されるティース部を備える回転電機のステータ構造において、
前記ティース部は、
前記ステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成されるティース本体素片と、
ロータに対向する先端において前記ティース本体素片に連結され、前記第1磁性材に比して透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成されるティース先端素片とを備えることを特徴とする回転電機のステータ構造。 - 前記ティース先端素片における前記ステータコイルの巻回軸方向の長さは、前記ティース部における長さの1/2以下であることを特徴とする請求項1に記載の回転電機のステータ構造。
- 前記ティース本体素片と前記ティース先端素片とは、嵌合連結されることを特徴とする請求項1または2に記載の回転電機のステータ構造。
- 環状に形成されるヨーク部と、前記ヨーク部の周方向に所定間隔で連結され、前記ヨーク部の環中心に向かってステータコイルが巻回されるティース部とを備える回転電機のステータ構造において、
前記ティース部は、前記ステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成されるティース本体素片を備えると共に、
前記ヨーク部は、
前記第1磁性材に比して透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成され、前記ティース本体素片が連結される第1ヨーク素片と、
環状周方向に大きな透磁率を有する前記第1磁性材で構成され、隣接する2つの前記第1ヨーク素片の間に配置され、前記第1ヨーク素片と連結される第2ヨーク素片とを備えることを特徴とする回転電機のステータ構造。 - 前記第1ヨーク素片の環状内側端部は、前記第2ヨーク素片の環状内側端部に対して、前記ヨーク部の環中心側に突出した第1凸状部を備え、前記第1凸状部に前記ティース本体素片が連結されることを特徴とする請求項4に記載の回転電機のステータ構造。
- 前記第1ヨーク素片の周方向端部は、前記第1ヨーク素片に連結される前記ティース本体素片の周方向端部に対して、前記ヨーク部の周方向に突出した第2凸状部を備え、前記第2凸状部に前記第2ヨーク素片が連結されることを特徴とする請求項4または5に記載の回転電機のステータ構造。
- 前記ティース部は、
ロータに対向する先端において前記ティース本体素片に連結され、前記第1磁性材に比して透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成されるティース先端素片を備えることを特徴とする請求項4乃至6の少なくとも何れか1項に記載の回転電機のステータ構造。 - 前記ティース本体素片と前記第1ヨーク素片、前記第1ヨーク素片と前記第2ヨーク素片、および前記ティース本体素片と前記ティース先端素片の少なくとも何れか一つは、嵌合連結されることを特徴とする請求項4乃至7の少なくとも何れか1項に記載の回転電機のステータ構造。
- 前記第1磁性材は方向性電磁鋼板であり、前記第2磁性材は無方向性電磁鋼板であることを特徴とする請求項1乃至8の少なくとも何れか1項に記載の回転電機のステータ構造。
- ステータコイルが巻回されるティース部を備える回転電機において、
前記ティース部は、
前記ステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成されるティース本体素片と、
ロータに対向する先端において前記ティース本体素片に連結され、前記第1磁性材に比して透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成されるティース先端素片とを備えることを特徴とする回転電機。 - 環状に形成されるヨーク部と、前記ヨーク部の周方向に所定間隔で連結され、前記ヨーク部の環中心に向かってステータコイルが巻回されるティース部とを備える回転電機において、
前記ティース部は、前記ステータコイルの巻回軸方向に大きな透磁率を有する第1磁性材で構成されるティース本体素片を備えると共に、
前記ヨーク部は、
前記第1磁性材に比して透磁率の方向性の小さな第2磁性材で構成され、前記ティース本体素片が連結される第1ヨーク素片と、
環状周方向に大きな透磁率を有する前記第1磁性材で構成され、隣接する2つの前記第1ヨーク素片の間に配置され、前記第1ヨーク素片と連結される第2ヨーク素片とを備えることを特徴とする回転電機。
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Cited By (11)
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---|---|---|---|---|
JP2008182288A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Audio Technica Corp | コンデンサマイクロホンおよびその製造方法 |
JP2009247060A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Jfe Steel Corp | 電動機用固定子鉄心 |
JP2010259246A (ja) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Yaskawa Electric Corp | 固定子鉄心およびそれを備えるモータ |
JP2011244673A (ja) * | 2010-05-21 | 2011-12-01 | Ihi Corp | 分割型ステータ |
JP2011244672A (ja) * | 2010-05-21 | 2011-12-01 | Ihi Corp | 分割型ステータ |
JP2013021766A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Jfe Steel Corp | モータ特性解析方法 |
WO2014048464A1 (de) * | 2012-09-26 | 2014-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Aktivteil einer elektrischen maschine, radialmagnetlager und verfahren zur herstellung eines radialmagnetlagers |
JP2014207743A (ja) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 回転機 |
WO2014180545A1 (en) * | 2013-05-06 | 2014-11-13 | Tata Steel Uk Limited | Multi-material rotor or stator pole for electric motors and generators and method for manufacturing such poles |
EP3487040A1 (de) * | 2012-09-26 | 2019-05-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Aktivteil einer elektrischen maschine und elektrische maschine |
CN113346646A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-03 | 西北工业大学 | 一种混合硅钢定子结构以及与其配套使用的转子结构及具有该结构的永磁电机 |
-
2003
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Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008182288A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Audio Technica Corp | コンデンサマイクロホンおよびその製造方法 |
JP2009247060A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Jfe Steel Corp | 電動機用固定子鉄心 |
JP2010259246A (ja) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Yaskawa Electric Corp | 固定子鉄心およびそれを備えるモータ |
JP2011244673A (ja) * | 2010-05-21 | 2011-12-01 | Ihi Corp | 分割型ステータ |
JP2011244672A (ja) * | 2010-05-21 | 2011-12-01 | Ihi Corp | 分割型ステータ |
JP2013021766A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Jfe Steel Corp | モータ特性解析方法 |
WO2014048464A1 (de) * | 2012-09-26 | 2014-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Aktivteil einer elektrischen maschine, radialmagnetlager und verfahren zur herstellung eines radialmagnetlagers |
WO2014049007A1 (de) * | 2012-09-26 | 2014-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Aktivteil einer elektrischen maschine, radialmagnetlager und verfahren zur herstellung eines radialmagnetlagers |
US9777770B2 (en) | 2012-09-26 | 2017-10-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Active part of an electrical machine, radial magnetic bearing and method for producing a radial magnetic bearing |
RU2644570C2 (ru) * | 2012-09-26 | 2018-02-13 | Сименс Акциенгезелльшафт | Активная часть электрической машины, радиальный магнитный подшипник и способ изготовления радиального магнитного подшипника |
EP3487040A1 (de) * | 2012-09-26 | 2019-05-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Aktivteil einer elektrischen maschine und elektrische maschine |
JP2014207743A (ja) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 回転機 |
WO2014180545A1 (en) * | 2013-05-06 | 2014-11-13 | Tata Steel Uk Limited | Multi-material rotor or stator pole for electric motors and generators and method for manufacturing such poles |
CN113346646A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-03 | 西北工业大学 | 一种混合硅钢定子结构以及与其配套使用的转子结构及具有该结构的永磁电机 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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