JP2015046977A

JP2015046977A - Rotary machine

Info

Publication number: JP2015046977A
Application number: JP2013175865A
Authority: JP
Inventors: 幸憲鈴木; Yukinori Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2015-03-12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent ununiformity in a delivery amount of a magnetic flux at an air gap and to prevent reduction in efficiency, in a claw pole type rotary machine.SOLUTION: A stator core of a stator 1 comprises U, V, and W-phase teeth 3b, 4b, and 5b each having a claw shape, and is a three-dimensional magnetic flux type that flows a magnetic flux in a radial direction and an axial direction. The stator coil is constituted of two-wire U and W-phase coils 7 and 8, provided annularly and sandwiched by the U, V, and W-phase cores 3, 4, and 5 in the axial direction. With respect to a surface of a rotor 2 in the U, V, and W-phase teeth 3b, 4b, and 5b, an air gap α at a side close to a root part is larger, and the air gap α at a side apart from the root part is lower. Thereby, even in a case of a claw pole type, a delivery amount of the magnetic flux at the air gap α can be equalized in the axial direction, and the motor efficiency can be improved.

Description

本発明は、クロー形状（鍵爪形状）を呈する複数のティース（ポール）が設けられるクローポール型の固定子を搭載する回転機（電動モータまたはジェネレータ）に関する。
なお、以下では、「回転子の回転軸」の軸芯方向を「軸方向」と称して説明する。 The present invention relates to a rotating machine (electric motor or generator) equipped with a claw pole type stator provided with a plurality of teeth (poles) having a claw shape (key claw shape).
In the following description, the axial direction of the “rotor axis of the rotor” will be referred to as “axial direction”.

クローポール型とは異なる従来技術の回転機を、図８を参照して説明する。
図８（ａ）、（ｂ）に示す回転機は、ステータコイル１０１が各ティース１０２の周囲に巻回されるタイプ（ステータコイル１０１の一部がステータコア１０３の端から軸方向に突出するコイルエンド型）のＩＰＭモータ（埋込磁石内蔵型の電動モータ）であり、ステータコア１０３は磁束を径方向（軸方向に対して垂直方向）へ流す２次元磁束タイプである。 A prior art rotating machine different from the claw pole type will be described with reference to FIG.
The rotating machine shown in FIGS. 8A and 8B is a type in which the stator coil 101 is wound around each tooth 102 (a coil end in which a part of the stator coil 101 protrudes in the axial direction from the end of the stator core 103. Type) IPM motor (embedded magnet built-in type electric motor), and the stator core 103 is a two-dimensional magnetic flux type in which magnetic flux flows in a radial direction (perpendicular to the axial direction).

２次元磁束タイプのＩＰＭモータに用いられる「ステータコア１０３」と「ロータコア１０４」は、共に表面が絶縁された電磁鋼板を多数積層して形成したものであり、「ステータコア１０３における各ティース１０２」と「ロータコア１０４」の対向面（即ち、固定子と回転子の対向面）は軸方向に沿って平行に設けられる。即ち、従来技術において、各ティース１０２とロータコア１０４との間のエアギャップαは、軸方向で一定に設けられている。 The “stator core 103” and the “rotor core 104” used in the two-dimensional magnetic flux type IPM motor are formed by laminating a large number of electromagnetic steel plates whose surfaces are both insulated, and “each tooth 102 in the stator core 103” and “ Opposing surfaces of the rotor core 104 ”(that is, opposing surfaces of the stator and the rotor) are provided in parallel along the axial direction. That is, in the prior art, the air gap α between each tooth 102 and the rotor core 104 is fixed in the axial direction.

一方、上記とは異なり、図７（ａ）に示すように、クロー形状を呈するティースが複数設けられるクローポール型の固定子を用いる場合であっても、ティースにおいて回転子と対向する面が軸方向に沿って平行に設けられる（例えば、特許文献１参照）。
即ち、クローポール型の固定子を用いる場合であっても、ティースと回転子との間のエアギャップが軸方向で一定に設けられる。 On the other hand, unlike the above, as shown in FIG. 7A, even when a claw pole type stator having a plurality of teeth having a claw shape is used, the surface of the teeth facing the rotor is an axis. It is provided in parallel along the direction (see, for example, Patent Document 1).
That is, even when a claw pole type stator is used, the air gap between the teeth and the rotor is provided constant in the axial direction.

クローポール型の固定子は、磁束が径方向に流れるだけでなく、磁束が軸方向にも流れる３次元磁束タイプである。
ステータコイルに巻線電流を付与してクロー形状を呈するティースに磁束を流すと、ティースと回転子の磁束の受渡量（磁束が流れる量）が、軸方向において不均一になる。具体的には、図７（ａ’）に示すように、ティースにおいて「付根部に近い側」は磁束が流れ易くて多くの磁束が流れ、逆に「付根部から軸方向に離れた側」は磁束が流れ難くて少ない磁束が流れる。 The claw pole type stator is a three-dimensional magnetic flux type in which the magnetic flux flows not only in the radial direction but also in the axial direction.
When a winding current is applied to the stator coil to cause a magnetic flux to flow in a claw-shaped tooth, the amount of magnetic flux delivered between the tooth and the rotor (the amount of magnetic flux flows) becomes non-uniform in the axial direction. Specifically, as shown in FIG. 7 (a ′), in the teeth, the “side closer to the root portion” easily flows magnetic flux, and more magnetic flux flows, and conversely “the side away from the root portion in the axial direction”. The magnetic flux is difficult to flow and a small magnetic flux flows.

このように、軸方向において磁束の受渡量が不均一になると、回転子と固定子との間のトルクを有効利用できない。
即ち、クローポール型の固定子を搭載する回転機（電動モータまたはジェネレータ）では、効率が低下したり、出力トルクが低下する不具合が生じる。 Thus, if the amount of magnetic flux delivered in the axial direction is not uniform, the torque between the rotor and the stator cannot be used effectively.
That is, in a rotating machine (electric motor or generator) equipped with a claw pole type stator, there is a problem that efficiency is lowered or output torque is lowered.

特許第３９４４１４０号公報Japanese Patent No. 3944140

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、固定子と回転子との間における磁束の受渡の不均一を防いで、効率の低下を防ぐことができる「クローポール型の固定子を搭載する回転機」の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to prevent unevenness in the delivery of magnetic flux between the stator and the rotor, thereby preventing a decrease in efficiency. Is to provide a rotating machine equipped with a stator of a mold.

本発明の回転機は、クローポール型の固定子を搭載する回転機であり、
ティースにおいて回転子と対向する面を、
（ａ）付根部に近い側のエアギャップが大きく、
（ｂ）付根部から離れた側のエアギャップが小さくなるように、
軸方向に対して傾斜して設けている。 The rotating machine of the present invention is a rotating machine equipped with a claw pole type stator,
The surface of the teeth facing the rotor
(A) The air gap near the root is large,
(B) To reduce the air gap on the side away from the root,
Inclined with respect to the axial direction.

これにより、ティースがクロー形状を呈するものであっても、軸方向における磁束の流れ易さを均一化できる。その結果、固定子と回転子の磁束の受渡量を、軸方向において均一化できる。
このように、クローポール型の固定子を搭載する回転機（電動モータまたはジェネレータ）であっても、軸方向において磁束の受渡量を均一化することができるため、固定子と回転子との間のトルクを有効利用することができ、効率を向上できる。 Thereby, even if the teeth have a claw shape, the easiness of flow of magnetic flux in the axial direction can be made uniform. As a result, the amount of magnetic flux delivered between the stator and the rotor can be made uniform in the axial direction.
Thus, even with a rotating machine (electric motor or generator) equipped with a claw pole type stator, the amount of magnetic flux delivered in the axial direction can be made uniform, so that there is a gap between the stator and the rotor. The torque can be effectively used, and the efficiency can be improved.

３次元磁束タイプのＩＰＭモータの断面図である（実施例１）。(Example 1) which is sectional drawing of a three-dimensional magnetic flux type IPM motor. ３次元磁束タイプのＩＰＭモータの分解斜視図である（実施例１）。1 is an exploded perspective view of a three-dimensional magnetic flux type IPM motor (Example 1). FIG. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である（実施例１）。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1 (Example 1). 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である（実施例１）。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1 (Example 1). 図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である（実施例１）。(Example 1) which is sectional drawing which follows the VV line | wire of FIG. （ａ）ステータコアに付与する巻線電流の説明図、（ｂ）各ティースの磁極変化の説明図である（実施例１）。(A) It is explanatory drawing of the winding current provided to a stator core, (b) It is explanatory drawing of the magnetic pole change of each teeth (Example 1). ティースの軸方向の各部における磁束の受渡量を示す説明図である（参考例と実施例１）。It is explanatory drawing which shows the delivery amount of the magnetic flux in each part of the axial direction of teeth (reference example and Example 1). （ａ）２次元磁束タイプのＩＰＭモータの断面図、（ｂ）２次元磁束タイプのＩＰＭモータの要部断面図である（従来例）。2A is a cross-sectional view of a two-dimensional magnetic flux type IPM motor, and FIG.

以下において、図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。 [Description of Embodiments] [Mode for carrying out the invention] will be described below with reference to the drawings.

本発明の具体的な一例（実施例）を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例は一例であって、本発明が実施例に限定されないことはいうまでもない。 A specific example (example) of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following examples are merely examples, and the present invention is not limited to the examples.

［実施例１］
図１〜図７を参照して実施例１を説明する。なお、以下では、図３の上側を「上」、図３の下側を「下」と称して説明するが、この上下方向は実施例を説明するための方向であり、限定されるものではない。 [Example 1]
Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. In the following description, the upper side of FIG. 3 will be referred to as “upper” and the lower side of FIG. 3 will be referred to as “lower”, but this vertical direction is a direction for explaining the embodiment and is not limited. Absent.

この実施例は、車両に搭載されるＩＰＭモータ（埋込磁石内蔵型の電動モータ）に本発明を適用したものである。
この実施例のＩＰＭモータは、３相９スロットの固定子１と、６極の回転子２とを用いて構成される。
この実施例のＩＰＭモータは、回転子２が固定子１の内側に配置されるインナーロータタイプである。
この実施例のＩＰＭモータは、ステータコイルの一部がステータコアの端から軸方向に突出しないコイルエンドレス型である。
この実施例のＩＰＭモータは、クローポール型のステータコアを採用するものであり、磁束が径方向（軸方向に対して垂直方向）に流れるだけでなく、磁束が軸方向にも流れる３次元磁束タイプである。 In this embodiment, the present invention is applied to an IPM motor (an embedded magnet built-in type electric motor) mounted on a vehicle.
The IPM motor of this embodiment is configured using a three-phase nine-slot stator 1 and a six-pole rotor 2.
The IPM motor of this embodiment is an inner rotor type in which the rotor 2 is disposed inside the stator 1.
The IPM motor of this embodiment is a coil endless type in which a part of the stator coil does not protrude in the axial direction from the end of the stator core.
The IPM motor of this embodiment employs a claw pole type stator core, and not only the magnetic flux flows in the radial direction (perpendicular to the axial direction) but also the magnetic flux flows in the axial direction. It is.

固定子１は、車両に対して直接または間接的に固定支持されるステータコアと、通電により磁力を発生してステータコアに磁束を生じさせるステータコイル（界磁巻線）とを備えて構成される。
ステータコアは、それぞれが磁性体材料よりなるＵ相コア３、Ｖ相コア４、Ｗ相コア５を軸方向に結合して設けられる。 The stator 1 includes a stator core that is fixed and supported directly or indirectly to the vehicle, and a stator coil (field winding) that generates a magnetic force by energization to generate a magnetic flux in the stator core.
The stator core is provided by axially coupling a U-phase core 3, a V-phase core 4, and a W-phase core 5 each made of a magnetic material.

Ｕ相コア３は、ステータコアの上部を構成するものであり、環状を呈するＵ相バックヨーク３ａと、１２０°間隔に設けられる３つのＵ相ティース３ｂとを備える。
Ｖ相コア４は、ステータコアの中間部を構成するものであり、環状を呈するＶ相バックヨーク４ａと、１２０°間隔に設けられる３つのＶ相ティース４ｂとを備える。
Ｗ相コア５は、ステータコアの下部を構成するものであり、環状を呈するＷ相バックヨーク５ａと、１２０°間隔に設けられる３つのＷ相ティース５ｂとを備える。 The U-phase core 3 constitutes the upper part of the stator core, and includes a U-phase back yoke 3a having an annular shape and three U-phase teeth 3b provided at intervals of 120 °.
The V-phase core 4 constitutes an intermediate portion of the stator core, and includes an annular V-phase back yoke 4a and three V-phase teeth 4b provided at intervals of 120 °.
The W-phase core 5 constitutes the lower part of the stator core, and includes a W-phase back yoke 5a having an annular shape and three W-phase teeth 5b provided at intervals of 120 °.

そして、Ｕ相コア３、Ｖ相コア４、Ｗ相コア５は、Ｕ相ティース３ｂ、Ｖ相ティース４ｂ、Ｗ相ティース５ｂが４０°づつずれた角度で組み合わされるものであり、Ｕ相ティース３ｂ、Ｖ相ティース４ｂ、Ｗ相ティース５ｂが直接接触しないように周方向（回転方向）に隙間（磁気遮断用の隙間）を隔てて配置される。
なお、Ｕ相コア３、Ｖ相コア４、Ｗ相コア５は、圧粉コア（表面が絶縁された磁性粉末を所定形状に成形した後に焼結したコア）によって設けられる。 The U-phase core 3, the V-phase core 4, and the W-phase core 5 are configured such that the U-phase teeth 3b, the V-phase teeth 4b, and the W-phase teeth 5b are combined at an angle shifted by 40 °, and the U-phase teeth 3b The V-phase teeth 4b and the W-phase teeth 5b are arranged with a gap (magnetic shielding gap) in the circumferential direction (rotation direction) so that they do not directly contact each other.
The U-phase core 3, the V-phase core 4, and the W-phase core 5 are provided by a dust core (a core obtained by sintering a magnetic powder whose surface is insulated into a predetermined shape and then sintering it).

ここで、Ｕ相ティース３ｂ、Ｖ相ティース４ｂ、Ｗ相ティース５ｂのそれぞれは、クロー形状（鍵爪形状）を呈するものであり、それぞれの軸方向の長さは、回転子２におけるロータコア６の軸方向の長さと略同じに設けられている。 Here, each of the U-phase teeth 3b, the V-phase teeth 4b, and the W-phase teeth 5b has a claw shape (key claw shape), and the respective axial lengths of the rotor core 6 in the rotor 2 are It is provided approximately the same as the axial length.

具体的に、Ｕ相ティース３ｂは、図３に示すように、Ｕ相バックヨーク３ａの内側において内径方向へ伸びた後、下方向へ延長した略Ｌ字形状を呈する。
Ｖ相ティース４ｂは、図４に示すように、Ｖ相バックヨーク４ａの内側において内径方向へ伸びた後、上下方向へ延長した略Ｔ字形状を呈する。
Ｗ相ティース５ｂは、図５に示すように、Ｗ相バックヨーク５ａの内側において内径方向へ伸びた後、上方向へ延長した略Ｌ字形状を呈する。 Specifically, as shown in FIG. 3, the U-phase teeth 3 b have a substantially L shape that extends in the inner diameter direction inside the U-phase back yoke 3 a and then extends downward.
As shown in FIG. 4, the V-phase teeth 4b have a substantially T-shape that extends in the inner diameter direction inside the V-phase back yoke 4a and then extends in the vertical direction.
As shown in FIG. 5, the W-phase teeth 5b have an approximately L-shape that extends in the inner diameter direction inside the W-phase back yoke 5a and then extends upward.

ステータコイルは、ステータコアを構成するＵ、Ｖ、Ｗ相コア３、４、５の各間に挟まれる環状コイルであり、Ｕ相コイル７とＷ相コイル８によって構成される。
具体的に、Ｕ相コイル７は、Ｕ相バックヨーク３ａとＶ相バックヨーク４ａの間に挟まれ、Ｕ相バックヨーク３ａとＶ相バックヨーク４ａの間の環状溝に収容される環状コイルであり、絶縁被覆が施された銅線またはアルミ線を環状に巻回し、表面（ステータコアとの接触面）を樹脂でコーティングした樹脂モールド品である。
同様に、Ｗ相コイル８は、Ｖ相バックヨーク４ａとＷ相バックヨーク５ａの間に挟まれ、Ｖ相バックヨーク４ａとＷ相バックヨーク５ａの間の環状溝に収容される環状コイルであり、絶縁被覆が施された銅線またはアルミ線を環状に巻回し、表面を樹脂でコーティングした樹脂モールド品である。 The stator coil is an annular coil that is sandwiched between the U, V, and W phase cores 3, 4, and 5 that constitute the stator core, and includes a U phase coil 7 and a W phase coil 8.
Specifically, U-phase coil 7 is an annular coil that is sandwiched between U-phase back yoke 3a and V-phase back yoke 4a and is accommodated in an annular groove between U-phase back yoke 3a and V-phase back yoke 4a. There is a resin molded product in which a copper wire or aluminum wire with an insulating coating is wound in a ring shape and the surface (contact surface with the stator core) is coated with a resin.
Similarly, W-phase coil 8 is an annular coil that is sandwiched between V-phase back yoke 4a and W-phase back yoke 5a, and is accommodated in an annular groove between V-phase back yoke 4a and W-phase back yoke 5a. This is a resin molded product in which a copper wire or an aluminum wire with an insulating coating is annularly wound and the surface is coated with a resin.

回転子２は、固定子１の中心において回転自在に支持される回転軸に結合されるロータコア６と、このロータコア６に等間隔で埋設した６個の永久磁石９とを備えて構成される。
ロータコア６は、表面に絶縁膜が形成されたリング状の電磁鋼板（軟鉄板、珪素鋼板、アモルファス金属板等）を多数積層して設けられる。 The rotor 2 includes a rotor core 6 coupled to a rotating shaft that is rotatably supported at the center of the stator 1, and six permanent magnets 9 embedded in the rotor core 6 at equal intervals.
The rotor core 6 is provided by laminating a large number of ring-shaped electromagnetic steel plates (soft iron plate, silicon steel plate, amorphous metal plate, etc.) having an insulating film formed on the surface.

永久磁石９は、ステータコアに６０度間隔で設けられた６つのスリット内に、磁極を交互に反転するように挿入固定したものであり、回転子２に６極の磁界を形成するものである。なお、永久磁石９の種類（フェライト、アルニコ、希土類等）は限定されるものではなく、コスト、昇温状況、駆動対象物等に応じて適宜選択されるものである。 The permanent magnet 9 is inserted and fixed in six slits provided in the stator core at intervals of 60 degrees so that the magnetic poles are alternately reversed, and forms a six-pole magnetic field on the rotor 2. Note that the type of the permanent magnet 9 (ferrite, alnico, rare earth, etc.) is not limited, and is appropriately selected according to the cost, the temperature rise condition, the driven object, and the like.

上述したＵ相コイル７とＷ相コイル８は、通電装置によって巻線電流（ステータコイルの通電量）が制御される。
この実施例のＩＰＭモータは、上述したように、Ｕ相コイル７とＷ相コイル８の「２線式」であり、通電装置は、図６（ａ）に示す位相間隔でＵ相コイル７とＷ相コイル８にサインカーブを描く巻線電流Ａ、Ｂを付与する。 The winding current (amount of energization of the stator coil) of the U-phase coil 7 and the W-phase coil 8 described above is controlled by an energization device.
As described above, the IPM motor of this embodiment is a “two-wire type” of the U-phase coil 7 and the W-phase coil 8, and the energizing device is connected to the U-phase coil 7 at the phase interval shown in FIG. Winding currents A and B that draw a sine curve are applied to the W-phase coil 8.

具体的に通電装置は、電流位相０度の時にＵ相コイル７に最大の巻線電流Ａを与え、電流位相２４０度の時にＷ相コイル８に最大の巻線電流Ｂを与える。これにより、Ｕ相ティース３ｂにはＵ相コイル７による磁界が発生し、Ｗ相ティース５ｂにはＷ相コイル８による磁界が発生する。
一方、Ｖ相ティース４ｂには、Ｕ相コイル７とＷ相コイル８による磁界の和が逆向きに発生する。 Specifically, the energization device applies the maximum winding current A to the U-phase coil 7 when the current phase is 0 degrees, and applies the maximum winding current B to the W-phase coil 8 when the current phase is 240 degrees. As a result, a magnetic field generated by the U-phase coil 7 is generated in the U-phase teeth 3b, and a magnetic field generated by the W-phase coil 8 is generated in the W-phase teeth 5b.
On the other hand, the sum of magnetic fields generated by the U-phase coil 7 and the W-phase coil 8 is generated in the opposite direction in the V-phase teeth 4b.

これにより、Ｕ相ティース３ｂ、Ｖ相ティース４ｂ、Ｗ相ティース５ｂには、図６（ｂ）に示すように、磁界Ｕ、Ｖ、Ｗが等間隔で連続的に変化する。即ち、この実施例のＩＭＰモータは「２線式」であるが、Ｕ相ティース３ｂ、Ｖ相ティース４ｂ、Ｗ相ティース５ｂのそれぞれに「３線式」と同様の回転磁界Ｕ、Ｖ、Ｗを生じさせることができ、「３線式」と同様に、ＩＭＰモータを回転駆動できる。 As a result, as shown in FIG. 6B, the magnetic fields U, V, and W continuously change at equal intervals in the U-phase teeth 3b, the V-phase teeth 4b, and the W-phase teeth 5b. In other words, the IMP motor of this embodiment is “two-wire type”, but the U-phase teeth 3b, V-phase teeth 4b, and W-phase teeth 5b are respectively rotated magnetic fields U, V, and W similar to the “three-wire type”. The IMP motor can be rotationally driven in the same manner as the “3-wire type”.

固定子１と回転子２の軸芯は、同軸（同芯）に配置され、ロータコア６とＵ、Ｖ、Ｗ相ティース３ｂ、４ｂ、５ｂは非接触に設けられる。そして、ロータコア６とティース３ｂ、４ｂ、５ｂの間には、磁束の受渡しを行うエアギャップα（磁気ギャップ）が形成される。 The shaft cores of the stator 1 and the rotor 2 are coaxially (concentric), and the rotor core 6 and the U, V, and W phase teeth 3b, 4b, and 5b are provided in a non-contact manner. An air gap α (magnetic gap) for transferring magnetic flux is formed between the rotor core 6 and the teeth 3b, 4b, and 5b.

エアギャップαで受け渡される磁束は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相ティース３ｂ、４ｂ、５ｂの付根部を流れる。このため、エアギャップαを軸方向で一定に設けた場合、付根部に近い側のエアギャップαでは磁束が流れ易くなり、逆に付根部から離れた側のエアギャップαでは磁束が流れ難くなる。 The magnetic flux passed through the air gap α flows through the roots of the U, V, and W phase teeth 3b, 4b, and 5b. For this reason, when the air gap α is provided constant in the axial direction, the magnetic flux easily flows in the air gap α on the side close to the root portion, and conversely, the magnetic flux hardly flows in the air gap α on the side away from the root portion. .

具体的に、エアギャップαを軸方向で一定に設けた場合、鍵爪部が下方へ延びる略Ｌ字形のＵ相ティース３ｂでは、付根部が存在する上側では磁束が流れ易く、付根部から離れた下側ほど磁束が流れ難くなる。
また、エアギャップαを軸方向で一定に設けた場合、鍵爪部が上下方向へ延びる略Ｔ字形のＶティースでは、付根部が存在する上下方向の中間では磁束が流れ易く、付根部から離れた上側と下側では磁束が流れ難くなる。
同様に、エアギャップαを軸方向で一定に設けた場合、鍵爪部が上方へ延びる略Ｌ字形のＷティースでは、付根部が存在する下側では磁束が流れ易く、付根部から離れた上側ほど磁束が流れ難くなる。 Specifically, when the air gap α is provided constant in the axial direction, in the substantially L-shaped U-phase tooth 3b in which the key claw portion extends downward, the magnetic flux easily flows on the upper side where the root portion exists, and is separated from the root portion. The lower the magnetic flux is, the more difficult it is to flow.
In addition, when the air gap α is fixed in the axial direction, in the substantially T-shaped V-tooth in which the key claw portion extends in the vertical direction, the magnetic flux easily flows in the middle in the vertical direction where the root portion exists, and is separated from the root portion. It is difficult for the magnetic flux to flow on the upper and lower sides.
Similarly, when the air gap α is fixed in the axial direction, in the substantially L-shaped W teeth in which the key claw portion extends upward, the magnetic flux easily flows on the lower side where the root portion exists, and the upper side away from the root portion. The magnetic flux is less likely to flow.

このように、エアギャップαを軸方向で一定に設けた場合、エアギャップαの軸方向において磁束が流れ易い部位と流れ難い部位とが存在するため、軸方向において磁束の受渡量が不均一になる。
その具体例を、図７を参照して説明する。なお、図７は、Ｕ相ティース３ｂに流れる磁束を磁界解析したものである。図７（ａ）に示すように、エアギャップαを軸方向で一定に設けてＵ相ティース３ｂに流れる磁束を、軸方向の５箇所で磁界解析する。すると、図７（ｂ）に示すように、付根部が存在する上側では磁束が多く流れ、付根部から離れた下側では磁束の流れが少ない。 As described above, when the air gap α is provided in the axial direction, there are a portion where the magnetic flux easily flows and a portion where it is difficult to flow in the axial direction of the air gap α. Become.
A specific example will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a magnetic field analysis of the magnetic flux flowing through the U-phase tooth 3b. As shown in FIG. 7A, magnetic flux analysis is performed on the magnetic flux flowing in the U-phase teeth 3b with the air gap α being constant in the axial direction at five locations in the axial direction. Then, as shown in FIG. 7B, a large amount of magnetic flux flows on the upper side where the root portion exists, and a small amount of magnetic flux flows on the lower side far from the root portion.

この不具合を解決するために、この実施例では、
Ｕ、Ｖ、Ｗ相ティース３ｂ、４ｂ、５ｂにおいて回転子２と対向する面を、
（ａ）付根部に近い側のエアギャップαが大きく、
（ｂ）付根部から離れた側のエアギャップαが小さくなるように、
軸方向に対して傾斜して設けている。
即ち、Ｕ、Ｖ、Ｗ相ティース３ｂ、４ｂ、５ｂの内面（回転子２の対向面）形状を、付根部から離れるに従って小径化するようにテーパ形状に設けている。 In order to solve this problem, in this embodiment,
The surface facing the rotor 2 in the U, V, W phase teeth 3b, 4b, 5b,
(A) The air gap α on the side close to the root is large,
(B) To reduce the air gap α on the side away from the root,
Inclined with respect to the axial direction.
That is, the inner surfaces (opposing surfaces of the rotor 2) of the U, V, and W phase teeth 3b, 4b, and 5b are provided in a tapered shape so that the diameter decreases as the distance from the root portion increases.

具体的に、鍵爪部が下方へ延びる略Ｌ字形のＵ相ティース３ｂでは、図３に示すように、付根部が存在する上側ではエアギャップαが大きく、付根部から下方に向かうほどエアギャップαが小さくなるように、Ｕ相ティース３ｂにおけるロータコア６と対向する面を傾斜して設けている。 Specifically, in the substantially L-shaped U-phase tooth 3b in which the key claw portion extends downward, as shown in FIG. 3, the air gap α is larger on the upper side where the root portion is present, and the air gap decreases toward the lower side from the root portion. The surface facing the rotor core 6 in the U-phase teeth 3b is provided to be inclined so that α is small.

また、鍵爪部が中間部から上下方向へ延びる略Ｔ字形のＶ相ティース４ｂでは、図４に示すように、付根部が存在する上下方向の中間ではエアギャップαが大きく、付根部から上方に向かうほどエアギャップαが小さくなり、付根部から下方に向かうほどエアギャップαが小さくなるように、Ｖ相ティース４ｂにおけるロータコア６と対向する面を傾斜して設けている。 Further, in the substantially T-shaped V-phase teeth 4b in which the key claw portion extends in the vertical direction from the middle portion, as shown in FIG. 4, the air gap α is large in the middle in the vertical direction where the root portion exists, and the upper portion from the root portion. The surface facing the rotor core 6 in the V-phase teeth 4b is inclined so that the air gap α becomes smaller toward the center and the air gap α becomes smaller toward the lower side from the root portion.

さらに、鍵爪部が上方へ延びる略Ｌ字形のＷ相ティース５ｂでは、図５に示すように、付根部が存在する下側ではエアギャップαが大きく、付根部から上方に向かうほどエアギャップαが小さくなるように、Ｗ相ティース５ｂにおけるロータコア６と対向する面を傾斜して設けている。 Further, in the substantially L-shaped W-phase teeth 5b in which the key claw portion extends upward, as shown in FIG. 5, the air gap α is larger on the lower side where the root portion is present, and the air gap α increases toward the upper side from the root portion. The surface facing the rotor core 6 in the W-phase teeth 5b is provided so as to be small.

このように設けることで、Ｕ、Ｖ、Ｗ相ティース３ｂ、４ｂ、５ｂがクロー形状を呈するＩＰＭモータであっても、軸方向における磁束の流れ易さを均一化することができ、固定子１と回転子２の磁束の受渡量を、軸方向において均一化できる。 By providing in this way, even if the U, V, W phase teeth 3b, 4b, 5b are claw-shaped IPM motors, the easiness of flow of magnetic flux in the axial direction can be made uniform, and the stator 1 The amount of magnetic flux delivered to the rotor 2 can be made uniform in the axial direction.

その具体例を、図７を参照して説明する。この実施例では、上述したように、Ｕ相ティース３ｂにおけるロータコア６と対向する面を傾斜して設けている。このため、Ｕ相ティース３ｂに流れる磁束を、図７（ｂ）に示すように、軸方向の５箇所で磁界解析すると、図７（ｂ’）に示すように、「付根部が存在する上側」から「付根部から離れた下側」までの広い範囲で磁束の流れを均一にできる。
もちろん、Ｖ相ティース４ｂとＷ相ティース５ｂでも同様の効果が得られる。 A specific example will be described with reference to FIG. In this embodiment, as described above, the surface facing the rotor core 6 in the U-phase teeth 3b is provided to be inclined. For this reason, when magnetic field analysis is performed on the magnetic flux flowing through the U-phase tooth 3b at five locations in the axial direction as shown in FIG. 7 (b), as shown in FIG. ”To“ the lower side away from the root portion ”, the magnetic flux can be made uniform in a wide range.
Of course, the same effect can be obtained with the V-phase teeth 4b and the W-phase teeth 5b.

（実施例１の効果１）
この実施例のＩＰＭモータは、上述したように、コイルエンドレス型で、且つＵ、Ｖ、Ｗ相ティース３ｂ、４ｂ、５ｂがクロー形状を呈する３次元磁束タイプであるが、本発明を採用することにより、軸方向における磁束の流れ易さを均一化でき、固定子１と回転子２の磁束の受渡量を、軸方向において均一化できる。
このため、コイルエンドレス型でクローポール型の固定子１を搭載するＩＰＭモータであっても、固定子１と回転子２との間で発生するトルクを有効利用することができ、モータ効率を向上できる。 (Effect 1 of Example 1)
As described above, the IPM motor of this embodiment is a coil endless type and is a three-dimensional magnetic flux type in which the U, V, and W phase teeth 3b, 4b, and 5b have a claw shape, but the present invention is adopted. Thus, the easiness of the flow of magnetic flux in the axial direction can be made uniform, and the amount of magnetic flux delivered between the stator 1 and the rotor 2 can be made uniform in the axial direction.
For this reason, even an IPM motor equipped with a coil endless type claw pole type stator 1 can effectively use the torque generated between the stator 1 and the rotor 2 and improve the motor efficiency. it can.

（実施例１の効果２）
この実施例の固定子１は、上述したように、コイルエンドレス型であるため、軸方向寸法を従来の２次元磁束タイプ（コイルエンド型）に比較し短縮することができる。その結果、ＩＰＭモータを偏平化でき、小型、軽量化を達成できる。 (Effect 2 of Example 1)
Since the stator 1 of this embodiment is a coil endless type as described above, the axial dimension can be shortened compared to the conventional two-dimensional magnetic flux type (coil end type). As a result, the IPM motor can be flattened, and a reduction in size and weight can be achieved.

（実施例１の効果３）
この実施例の固定子１は、上述したように、コイルエンドレス型であり、ステータコイル（Ｕ、Ｗ相コイル７、８）を予め環状に設けておき、Ｕ、Ｖ、Ｗ相コア３、４、５で挟み込む構成を採用する。これにより、固定子１の組付を容易化できる。このため、ティース周囲にステータコイルを巻く「巻線工程」を廃止することができ、製造コストを低減することができる。 (Effect 3 of Example 1)
As described above, the stator 1 of this embodiment is a coil endless type, and stator coils (U and W phase coils 7 and 8) are provided in an annular shape in advance, and U, V, and W phase cores 3, 4 are provided. 5 is adopted. Thereby, the assembly | attachment of the stator 1 can be made easy. For this reason, the “winding step” of winding the stator coil around the teeth can be eliminated, and the manufacturing cost can be reduced.

上記の実施例では、ＩＰＭモータに本発明を適用する例を示したが、限定するものではない。具体的には、ＳＰＭ（表面磁石配置型）モータ、永久磁石９を用いないＳＲ（スイッチドリラクタンス）モータ、誘導モータなどに広く適用可能なものである。 In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the IPM motor has been described, but the present invention is not limited thereto. Specifically, the present invention is widely applicable to SPM (surface magnet arrangement type) motors, SR (switched reluctance) motors that do not use permanent magnets 9, induction motors, and the like.

上記実施例において開示した具体的な数値（３相９スロット、６極ロータ等）は、実施例説明のための具体的な一例であって、適宜変更可能なものである。 Specific numerical values disclosed in the above-described embodiments (three-phase, nine-slot, six-pole rotor, etc.) are specific examples for explaining the embodiments and can be changed as appropriate.

上記の実施例では、インナーロータタイプを示したが、アウターロータタイプであっても良い。 In the above embodiment, an inner rotor type is shown, but an outer rotor type may be used.

上記の実施例では、出力トルクを発生する電動モータ（電動機）に本発明を適用する例を示したが、回転子２の回転によって発電を行うジェネレータ（発電機）に本発明を適用しても良い。もちろん、電動モータとジェネレータの両方の機能を果たす回転機に本発明を適用しても良いことは言うまでもない。 In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the electric motor (electric motor) that generates the output torque has been described. good. Of course, it goes without saying that the present invention may be applied to a rotating machine that functions as both an electric motor and a generator.

上記の実施例では、車両搭載用に本発明を適用する例を示したが、車両以外の産業用機器、家庭用機器などに広く適用可能なものである。 In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to mounting on a vehicle has been shown. However, the present invention can be widely applied to industrial equipment other than vehicles, household equipment, and the like.

１固定子
２回転子
３ａＵ相バックヨーク
３ｂＵ相ティース
４ａＶ相バックヨーク
４ｂＶ相ティース
５ａＷ相バックヨーク
５ｂＷ相ティース
α エアギャップ 1 Stator 2 Rotor 3a U Phase Back Yoke 3b U Phase Teeth 4a V Phase Back Yoke 4b V Phase Teeth 5a W Phase Back Yoke 5b W Phase Teeth α Air Gap

Claims

クロー形状を呈するティース（３ｂ、４ｂ、５ｂ）が複数設けられるクローポール型の固定子（１）を搭載する回転機において、
前記ティース（３ｂ、４ｂ、５ｂ）においてバックヨーク（３ａ、４ａ、５ａ）と接続する箇所を付根部、前記ティース（３ｂ、４ｂ、５ｂ）と回転子（２）との間の隙間をエアギャップ（α）とした場合、
前記ティース（３ｂ、４ｂ、５ｂ）において前記回転子（２）と対向する面は、
（ａ）前記付根部に近い側のエアギャップ（α）が大きく、
（ｂ）前記付根部から離れた側のエアギャップ（α）が小さくなるように、
軸方向に対して傾斜して設けられることを特徴とする回転機。 In a rotating machine equipped with a claw pole type stator (1) provided with a plurality of teeth (3b, 4b, 5b) having a claw shape,
In the teeth (3b, 4b, 5b), a portion to be connected to the back yoke (3a, 4a, 5a) is a root portion, and a gap between the teeth (3b, 4b, 5b) and the rotor (2) is an air gap. (Α)
In the teeth (3b, 4b, 5b), the surface facing the rotor (2) is
(A) The air gap (α) on the side close to the root is large,
(B) so that the air gap (α) on the side away from the root portion is small;
A rotating machine characterized by being provided to be inclined with respect to an axial direction.

請求項１に記載の回転機において、
前記固定子（１）のステータコアは、複数のコア（３、４、５）を軸方向に組み合わせて設けられることを特徴とする回転機。 The rotating machine according to claim 1,
The stator core of the stator (1) is provided by combining a plurality of cores (3, 4, 5) in the axial direction.

請求項２に記載の回転機において、
前記固定子（１）のステータコイル（７、８）は、前記複数のコア（３、４、５）によって軸方向に挟まれる環状コイルであり、
前記固定子は、前記ステータコイル（７、８）の一部が前記ステータコアの軸方向の端から軸方向に突出しないコイルエンドレス型であることを特徴とする回転機。 The rotating machine according to claim 2,
The stator coils (7, 8) of the stator (1) are annular coils sandwiched in the axial direction by the plurality of cores (3, 4, 5),
The stator is a coil endless type in which a part of the stator coil (7, 8) is a coil endless type in which the stator core does not protrude in an axial direction from an axial end of the stator core.