JP2017050941A - Rotary electric machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary electric machine in which reduction of a torque can be suppressed by securing occupancy of a coil of a rotor and the coil can be prevented by a holding member from unintentionally jumping out of a slot of the rotor.SOLUTION: A rotor winding 330 to be wound around an inner rotor 300 is fixed by a liquid-state solidification material such as varnish or resin, and a holding member 350 is formed from insulation paper capable of absorbing the liquid-state solidification material. In the inner rotor 300, an insulator 340 around which the rotor winding 330 is wound is mounted for each of rotor teeth 302, the holding member 350 is disposed between the insulators 340 which are mounted in the rotor teeth 302, and the rotor winding 330 is fixed by injecting the liquid-state solidification material between the insulators 340 mounted in the rotor teeth 302.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、ステータ側で発生した磁束が鎖交するコイルの巻かれる複数の突極部が周方向に並列されているロータを備える回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine including a rotor in which a plurality of salient pole portions wound with a coil interlinked with magnetic flux generated on a stator side are arranged in the circumferential direction.

ハイブリッド車両等に搭載される回転電機として、通電により磁束を発生させる電機子コイルを有するステータと、磁束が鎖交するコイルの巻かれる複数の突極部が周方向に並列されているロータと、を備える回転電機が用いられている。このような、ロータの突極にコイルが巻かれる回転電機は、ロータの回転時にコイルに大きな遠心力が作用するため、ロータのスロットからコイルが意図せず飛び出すおそれがある。   As a rotating electrical machine mounted on a hybrid vehicle or the like, a stator having an armature coil that generates a magnetic flux by energization, and a rotor in which a plurality of salient pole portions wound with a coil interlinking magnetic flux are arranged in the circumferential direction, Is used. In such a rotating electrical machine in which a coil is wound around a salient pole of a rotor, a large centrifugal force acts on the coil when the rotor rotates, and thus the coil may unintentionally jump out of the slot of the rotor.

これに対し、従来の回転電機として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の回転電機は、ロータのスロットからの意図しないコイルの飛び出しを防止するために、隣接し合う突極間にＴ字形状の保持部材を設けている。   On the other hand, what was described in patent document 1 is known as a conventional rotary electric machine. In the rotating electrical machine described in Patent Document 1, a T-shaped holding member is provided between adjacent salient poles in order to prevent unintentional jumping of the coil from the slot of the rotor.

この保持部材は、ロータの径方向外方に延びる脚部と、この脚部の外周側端部からロータの周方向の両側に延びてコイルを外周側から支持する梁部と、を有しており、脚部の内周側端部をロータコアに係止するとともに、梁部の端部をロータの突極に係止することで、ロータのスロットからの意図しないコイルの飛び出しを防止している。この保持部材は、遠心力に抗してコイルを確実に保持できるように、梁部および脚部を太く形成している。   The holding member includes a leg portion that extends radially outward of the rotor, and a beam portion that extends from the outer peripheral side end portion of the leg portion to both sides in the circumferential direction of the rotor to support the coil from the outer peripheral side. In addition, the end of the inner peripheral side of the leg is locked to the rotor core, and the end of the beam is locked to the salient pole of the rotor, thereby preventing unintentional coil jumping out of the rotor slot. . In this holding member, the beam portion and the leg portion are formed thick so that the coil can be reliably held against the centrifugal force.

特開２０１４−０５４０６７号公報JP 2014-054067 A

しかしながら、特許文献１に記載の従来の回転電機は、保持部材の梁部や脚部を太く形成しているため、ロータにおける梁部や脚部の占有率が大きいと、コイルの占有率が小さくなってしまい、適切なトルクが得ることができないという問題があった。   However, since the conventional rotating electric machine described in Patent Document 1 has thick beam portions and leg portions of the holding member, if the occupancy rate of the beam portions and leg portions of the rotor is large, the coil occupancy rate is small. Thus, there is a problem that an appropriate torque cannot be obtained.

そこで、本発明は、ロータのコイルの占有率を確保してトルクの低下を抑制でき、ロータのスロットからの意図しないコイルの飛び出しを保持部材により防止することができる回転電機を提供することを目的としている。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can secure a occupancy ratio of a coil of a rotor and suppress a decrease in torque, and can prevent unintentional jumping of a coil from a rotor slot by a holding member. It is said.

上記課題を解決する回転電機の発明の一態様は、通電により磁束を発生させる電機子コイルを有するステータと、前記磁束が鎖交するコイルの巻かれる複数の突極部が周方向に並列されているロータと、前記ロータの隣接し合う突極部の間に配置され、前記突極部側で支持される支持部と、前記支持部と接続し前記突極部の間の回転軸側の底部で支持される脚部とを有する保持部材と、を備える回転電機であって、前記ロータに巻かれるコイルは、液状の固化材によって固定され、前記保持部材は、前記液状の固化材を吸収可能な絶縁紙によって形成されることを特徴とする。   According to one aspect of the invention of a rotating electrical machine that solves the above problem, a stator having an armature coil that generates a magnetic flux when energized, and a plurality of salient pole portions around which the coil that links the magnetic flux is wound, are arranged in the circumferential direction. Disposed between adjacent salient pole portions of the rotor and supported on the salient pole portion side, and a bottom portion on the rotating shaft side between the salient pole portions connected to the support portion. And a holding member having a leg portion supported by the coil, wherein the coil wound around the rotor is fixed by a liquid solidifying material, and the holding member can absorb the liquid solidifying material. It is characterized by being formed of an insulative paper.

本発明によれば、ロータのコイルの占有率を確保してトルクの低下を抑制でき、ロータのスロットからの意図しないコイルの飛び出しを保持部材により防止することができる。   According to the present invention, it is possible to secure the occupancy ratio of the coil of the rotor and suppress a decrease in torque, and to prevent unintentional jumping of the coil from the slot of the rotor by the holding member.

図１は、本発明の一実施の形態に係る回転電機を示す図であり、その概略構成の１／２モデルを示す回転軸に直交する断面図である。FIG. 1 is a diagram showing a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view orthogonal to a rotation axis showing a half model of the schematic configuration. 図２は、インナロータに設置するダイオードの接続閉回路を示す結線図である。FIG. 2 is a connection diagram illustrating a closed connection circuit of a diode installed in the inner rotor. 図３は、本発明の一実施の形態に係る回転電機の回転軸に平行な断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view parallel to the rotation axis of the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. 図４は、本発明の一実施の形態に係る回転電機のアウタロータを示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view showing the outer rotor of the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. 図５は、本発明の一実施の形態に係る回転電機のインナロータを示す分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view showing the inner rotor of the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. 図６は、本発明の一実施形態に係る回転電機を示す図であり、インナロータのロータ巻線を軸線方向の他端部側から見た正面図である。FIG. 6 is a view showing the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention, and is a front view of the rotor winding of the inner rotor as seen from the other end side in the axial direction. 図７は、本発明の一実施形態に係る回転電機を示す図であり、ロータ巻線を配置した後のインシュレータの斜視図である。FIG. 7 is a view showing the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention, and is a perspective view of the insulator after the rotor windings are arranged. 図８は、本発明の一実施形態に係る回転電機を示す図であり、ロータ巻線を配置する前のインシュレータの斜視図である。FIG. 8 is a view showing the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention, and is a perspective view of the insulator before the rotor winding is arranged. 図９は、本発明の一実施形態に係る回転電機を示す図であり、保持部材を組み付けた後の、回転軸に直交する断面でのインナロータの断面図である。FIG. 9 is a view showing the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the inner rotor in a cross section orthogonal to the rotation axis after the holding member is assembled. 図１０は、本発明の一実施形態に係る回転電機を示す図であり、絶縁紙を成形してなる保持部材の斜視図である。FIG. 10 is a view showing a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention, and is a perspective view of a holding member formed by molding insulating paper. 図１１は、本発明の一実施形態に係る回転電機を示す図であり、保持部材を組み付ける前の、回転軸に直交する断面でのインナロータの断面図である。FIG. 11 is a view illustrating the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the inner rotor in a cross section orthogonal to the rotation axis before the holding member is assembled. 図１２は、本発明の一実施形態に係る回転電機を示す図であり、保持部材を軸線方向の他端部側から組み付けるときの、インナロータの斜視図である。FIG. 12 is a view showing the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention, and is a perspective view of the inner rotor when the holding member is assembled from the other end side in the axial direction.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１〜図１２は本発明の一実施の形態に係る回転電機を説明する図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1-12 is a figure explaining the rotary electric machine which concerns on one embodiment of this invention.

図１において、回転電機１は、ダブルロータ形式の回転電機として構成されており、円筒形状に形成されたステータ１００と、このステータ１００よりも回転軸１Ｃ側に設けられた第２のロータとしてのアウタロータ２００と、このアウタロータ２００よりも回転軸１Ｃ側に設けられた第１のロータとしてのインナロータ３００とを備えている。アウタロータ２００およびインナロータ３００は、回転軸１Ｃを回転中心として相対回転可能にそれぞれ支持されている。なお、図１は機械角３６０度のうちの１８０度分（１／２）の径方向断面図を図示している。インナロータ３００は、本発明におけるロータを構成している。   In FIG. 1, a rotating electrical machine 1 is configured as a double rotor type rotating electrical machine, and has a stator 100 formed in a cylindrical shape and a second rotor provided on the rotating shaft 1 </ b> C side from the stator 100. The outer rotor 200 and an inner rotor 300 as a first rotor provided on the rotating shaft 1C side with respect to the outer rotor 200 are provided. The outer rotor 200 and the inner rotor 300 are supported so as to be relatively rotatable about the rotation shaft 1C as a rotation center. FIG. 1 is a radial sectional view of 180 degrees (1/2) of the mechanical angle of 360 degrees. The inner rotor 300 constitutes a rotor in the present invention.

ステータ１００はステータコア１０１を備えており、このステータコア１０１には、軸心に向かう径方向に延伸されている複数本のステータティース１０２が周方向に並列されている。このステータティース１０２は、後述するアウタロータ２００の磁路部材２０１の外周面２０１ａにエアギャップＧ１を介して内周面１０２ａ側を対面させるように形成されている。   The stator 100 includes a stator core 101, and a plurality of stator teeth 102 extending in the radial direction toward the axis are arranged in parallel in the circumferential direction. The stator teeth 102 are formed so as to face the outer peripheral surface 201a of a magnetic path member 201 of the outer rotor 200, which will be described later, with the inner peripheral surface 102a facing the air gap G1.

このステータ１００は、ステータティース１０２の側面１０２ｂ間をスロット１０３として、三相交流のＷ相、Ｖ相、Ｕ相に対応する電機子コイル１０４が納められている。電機子コイル１０４は分布巻きによりステータティース１０２に巻き回されている。電機子コイル１０４は、通電により磁束を発生させる。   In this stator 100, armature coils 104 corresponding to the W-phase, V-phase, and U-phase of three-phase alternating current are housed with the slot 103 between the side surfaces 102b of the stator teeth 102. The armature coil 104 is wound around the stator teeth 102 by distributed winding. The armature coil 104 generates a magnetic flux when energized.

ステータ１００は、この電機子コイル１０４に三相交流が供給されることで、周方向に回転する回転磁界を発生し、発生した磁束をアウタロータ２００やインナロータ３００に鎖交させることによりこれらアウタロータ２００およびインナロータ３００をそれぞれ回転駆動させる。   When the three-phase alternating current is supplied to the armature coil 104, the stator 100 generates a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction, and links the generated magnetic flux to the outer rotor 200 and the inner rotor 300, thereby the outer rotor 200 and Each of the inner rotors 300 is driven to rotate.

アウタロータ２００は、透磁率の高い鋼材などの軟磁性体からなる磁路部材２０１と、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等の磁束を通さない非磁性体からなる非磁性部材２０２とを有する。磁路部材２０１および非磁性部材２０２は軸線方向に延伸されている。なお、軸線方向は、回転軸１Ｃが延伸する方向と同じ方向を示す。   The outer rotor 200 includes a magnetic path member 201 made of a soft magnetic material such as steel having a high magnetic permeability, and a nonmagnetic member 202 made of a nonmagnetic material that does not pass magnetic flux such as PPS (polyphenylene sulfide) resin. The magnetic path member 201 and the nonmagnetic member 202 are extended in the axial direction. The axial direction indicates the same direction as the direction in which the rotating shaft 1C extends.

磁路部材２０１は、周方向で非磁性部材２０２に対向するポールピース部２０１Ａと、非磁性部材２０２のステータ側とインナロータ側とにおいて隣り合うポールピース部２０１Ａを接続するブリッジ部２０１Ｂとを有する。   The magnetic path member 201 has a pole piece portion 201A that faces the nonmagnetic member 202 in the circumferential direction, and a bridge portion 201B that connects adjacent pole piece portions 201A on the stator side and the inner rotor side of the nonmagnetic member 202.

ポールピース部２０１Ａとブリッジ部２０１Ｂとは、一体形成されている。したがって、磁路部材２０１は、ポールピース部２０１Ａとブリッジ部２０１Ｂとが一体形成された一体コアとして構成されている。一体コアとして構成された磁路部材２０１は、複数の電磁鋼板を軸線方向に積層したものからなる。   The pole piece portion 201A and the bridge portion 201B are integrally formed. Therefore, the magnetic path member 201 is configured as an integral core in which the pole piece portion 201A and the bridge portion 201B are integrally formed. The magnetic path member 201 configured as an integral core is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction.

非磁性部材２０２は、ポールピース部２０１Ａおよびブリッジ部２０１Ｂで囲まれる空間に設けられている。したがって、本実施の形態のアウタロータ２００は、軟磁性体のポールピース部２０１Ａと非磁性部材２０２とが周方向に交互に配置されている。磁路部材２０１および非磁性部材２０２の詳細な構成については後述する。   The nonmagnetic member 202 is provided in a space surrounded by the pole piece portion 201A and the bridge portion 201B. Therefore, in the outer rotor 200 of the present embodiment, the soft magnetic pole piece portions 201A and the nonmagnetic members 202 are alternately arranged in the circumferential direction. Detailed configurations of the magnetic path member 201 and the nonmagnetic member 202 will be described later.

アウタロータ２００は、ステータ１００のステータティース１０２の内周面１０２ａと、後述するインナロータ３００のロータティース３０２の外周面３０２ａに対して、磁路部材２０１の外周面２０１ａと内周面２０１ｂとが対面するように形成されている。   In the outer rotor 200, the outer peripheral surface 201a and the inner peripheral surface 201b of the magnetic path member 201 face the inner peripheral surface 102a of the stator teeth 102 of the stator 100 and the outer peripheral surface 302a of the rotor teeth 302 of the inner rotor 300 described later. It is formed as follows.

このアウタロータ２００は、ステータ１００の電機子コイル１０４で発生し鎖交する磁束が磁路部材２０１のポールピース部２０１Ａを効率よく通過する一方、非磁性部材２０２ではその磁束の通過を妨げる。このステータ１００の電機子コイル１０４で発生する磁束は、アウタロータ２００のポールピース部２０１Ａを通過した後には、後述するように、インナロータ３００のロータティース３０２の外周面３０２ａに鎖交して、再度、アウタロータ２００のポールピース部２０１Ａを通過することにより、ステータ１００に戻る磁気回路を形成する。   In the outer rotor 200, the magnetic flux generated by the armature coil 104 of the stator 100 passes through the pole piece portion 201 </ b> A of the magnetic path member 201 efficiently, while the nonmagnetic member 202 prevents the magnetic flux from passing therethrough. After passing through the pole piece portion 201A of the outer rotor 200, the magnetic flux generated by the armature coil 104 of the stator 100 is interlinked with the outer peripheral surface 302a of the rotor teeth 302 of the inner rotor 300, as will be described later. A magnetic circuit returning to the stator 100 is formed by passing through the pole piece portion 201 </ b> A of the outer rotor 200.

このとき、アウタロータ２００は、ステータ１００に対して相対回転するので、磁束を通過させる磁路部材２０１のポールピース部２０１Ａと磁束の通過を制限する非磁性部材２０２とが繰り返し切り換えられて磁気回路を形成する。   At this time, since the outer rotor 200 rotates relative to the stator 100, the pole piece portion 201A of the magnetic path member 201 that passes the magnetic flux and the nonmagnetic member 202 that restricts the passage of the magnetic flux are repeatedly switched to change the magnetic circuit. Form.

このようにアウタロータ２００が回転することで、電機子コイル１０４で発生する回転磁界の極数および周波数を変更させることができる。この変調された回転磁界とインナロータ３００が同期回転することによりトルクが発生する。   As the outer rotor 200 rotates in this manner, the number and frequency of the rotating magnetic field generated by the armature coil 104 can be changed. Torque is generated by the synchronous rotation of the modulated rotating magnetic field and the inner rotor 300.

インナロータ３００は、複数の電磁鋼板を軸線方向に積層したロータコア３０１を備えている。このロータコア３０１には、軸心から離隔する径方向に向かって延長されている複数本のロータティース（突極部）３０２が周方向に並列されている。ロータティース３０２は、アウタロータ２００の磁路部材２０１の内周面２０１ｂにエアギャップＧ２を介して外周面３０２ａを対面させるように形成されている。   The inner rotor 300 includes a rotor core 301 in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction. In the rotor core 301, a plurality of rotor teeth (saliency pole portions) 302 extending in the radial direction separated from the shaft center are arranged in parallel in the circumferential direction. The rotor teeth 302 are formed so that the outer peripheral surface 302a faces the inner peripheral surface 201b of the magnetic path member 201 of the outer rotor 200 via the air gap G2.

このロータティース３０２は、誘導コイルＩと界磁コイルＦとからなるロータ巻線３３０を有している。誘導コイルＩは、隣接するロータティース３０２の側面３０２ｂ間をスロット３０３として、ロータティース３０２のアウタロータ２００側に巻き付けられている。界磁コイルＦは、隣接するロータティース３０２の側面３０２ｂ間をスロット３０３として、ロータティース３０２の軸心側に巻き付けられている。すなわち、誘導コイルＩは、スロット３０３においてインナロータ３００の径方向外側に巻き付けられており、界磁コイルＦは、スロット３０３においてインナロータ３００の径方向内側に巻き付けられている。誘導コイルＩと界磁コイルＦとからなるロータ巻線３３０は、本発明におけるコイルを構成している。   The rotor teeth 302 have a rotor winding 330 composed of an induction coil I and a field coil F. The induction coil I is wound around the outer rotor 200 side of the rotor teeth 302 with a slot 303 between the side surfaces 302b of the adjacent rotor teeth 302. The field coil F is wound around the axial center of the rotor teeth 302 with a slot 303 between the side surfaces 302b of the adjacent rotor teeth 302. That is, the induction coil I is wound on the radially outer side of the inner rotor 300 in the slot 303, and the field coil F is wound on the radially inner side of the inner rotor 300 in the slot 303. The rotor winding 330 composed of the induction coil I and the field coil F constitutes a coil in the present invention.

誘導コイルＩは、ロータティース３０２毎にインナロータ３００の周方向において隣同士が逆向きの周回巻線となる集中巻に形成されて、インナロータ３００の周方向に配列されている。この誘導コイルＩは、磁束が鎖交することにより誘導電流を発生（誘起）する。   The induction coil I is formed in a concentrated winding in which each adjacent rotor coil 302 forms a circumferential winding whose direction is opposite to each other in the circumferential direction of the inner rotor 300, and is arranged in the circumferential direction of the inner rotor 300. The induction coil I generates (induces) an induced current by interlinking of magnetic flux.

界磁コイルＦは、ロータティース３０２毎にインナロータ３００の周方向において隣同士が逆向きの周回巻線となる集中巻になるように形成されて、インナロータ３００の周方向に配列されている。この界磁コイルＦは、界磁電流を供給されることにより励磁されて電磁石として機能する。
このように、誘導コイルＩと界磁コイルＦは、電流の向きが等しくなるように巻き回されている。 The field coils F are formed so as to be concentrated windings in which the adjacent windings are opposite to each other in the circumferential direction of the inner rotor 300 for each rotor tooth 302, and are arranged in the circumferential direction of the inner rotor 300. The field coil F is excited by being supplied with a field current and functions as an electromagnet.
Thus, the induction coil I and the field coil F are wound so that the current directions are equal.

ここで、図１の機械角１８０度分の８つの誘導コイルＩを、回転方向（反時計方向）に誘導コイルＩ１〜Ｉ８と呼んで区別する。また、機械角１８０度分の８つの界磁コイルＦを回転方向に界磁コイルＦ１〜Ｆ８と呼んで区別する。   Here, the eight induction coils I corresponding to the mechanical angle of 180 degrees in FIG. 1 are distinguished from each other by calling them induction coils I1 to I8 in the rotation direction (counterclockwise direction). In addition, eight field coils F corresponding to a mechanical angle of 180 degrees are distinguished from each other by being called field coils F1 to F8 in the rotation direction.

図２において、誘導コイルＩ１、Ｉ３、Ｉ５、Ｉ７と界磁コイルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、ダイオードＤ１、Ｄ２と共に閉回路である整流回路Ｃ１を形成している。この整流回路Ｃ１において、３つ置きの誘導コイルＩ１、Ｉ５とダイオードＤ１が直列接続され、３つ置きの誘導コイルＩ３、Ｉ７とダイオードＤ２が直列接続され、界磁コイルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が直列接続されている。また、誘導コイルＩ１、Ｉ５、ダイオードＤ１からなる直列接続と誘導コイルＩ３、Ｉ７、ダイオードＤ２からなる直列接続は、両端部で並列接続された後、ダイオードＤ１、Ｄ２のカソード側で、界磁コイルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４からなる直列接続に接続されている。このように、整流回路Ｃ１は、誘導コイルＩ１、Ｉ３、Ｉ５、Ｉ７で発生する交流の誘導電流をダイオードＤ１、Ｄ２でそれぞれ一方向に整流して界磁コイルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に直流界磁電流として供給するように結線された回路構成となっている。   In FIG. 2, induction coils I1, I3, I5, I7 and field coils F1, F2, F3, F4 together with diodes D1, D2 form a rectifier circuit C1, which is a closed circuit. In this rectifier circuit C1, every third induction coil I1, I5 and diode D1 are connected in series, every third induction coil I3, I7 and diode D2 are connected in series, and field coils F1, F2, F3, F4. Are connected in series. In addition, the series connection consisting of induction coils I1 and I5 and diode D1 and the series connection consisting of induction coils I3 and I7 and diode D2 are connected in parallel at both ends, and then the field coil on the cathode side of diodes D1 and D2. It is connected to a series connection composed of F1, F2, F3, and F4. In this way, the rectifier circuit C1 rectifies the alternating induction current generated in the induction coils I1, I3, I5, and I7 in one direction by the diodes D1 and D2, respectively, and directs the current to the field coils F1, F2, F3, and F4. The circuit configuration is wired so as to supply the field current.

また、誘導コイルＩ２、Ｉ４、Ｉ６、Ｉ８と界磁コイルＦ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８は、ダイオードＤ３、Ｄ４と共に閉回路である整流回路Ｃ２を形成している。この整流回路Ｃ２において、３つ置きの誘導コイルＩ２、Ｉ６とダイオードＤ３が直列接続され、３つ置きの誘導コイルＩ４、Ｉ８とダイオードＤ４が直列接続され、界磁コイルＦ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８が直列接続されている。また、誘導コイルＩ２、Ｉ６、ダイオードＤ３からなる直列接続と誘導コイルＩ４、Ｉ８、ダイオードＤ４からなる直列接続は、両端部で並列接続された後、ダイオードＤ３、Ｄ４のカソード側で界磁コイルＦ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８からなる直列接続に接続されている。このように、整流回路Ｃ２は、誘導コイルＩ２、Ｉ４、Ｉ６、Ｉ８で発生する交流の誘導電流をダイオードＤ３、Ｄ４でそれぞれ一方向に整流して界磁コイルＦ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８に直流界磁電流として供給するように結線された回路構成となっている。   The induction coils I2, I4, I6, and I8 and the field coils F5, F6, F7, and F8 together with the diodes D3 and D4 form a rectifier circuit C2 that is a closed circuit. In this rectifier circuit C2, every third induction coil I2, I6 and diode D3 are connected in series, every third induction coil I4, I8 and diode D4 are connected in series, and field coils F5, F6, F7, F8. Are connected in series. In addition, the series connection including the induction coils I2, I6 and the diode D3 and the series connection including the induction coils I4, I8 and the diode D4 are connected in parallel at both ends, and then the field coil F5 on the cathode side of the diodes D3 and D4. , F6, F7, F8 are connected in series. As described above, the rectifier circuit C2 rectifies the AC induced current generated in the induction coils I2, I4, I6, and I8 in one direction by the diodes D3 and D4, respectively, and directs the current to the field coils F5, F6, F7, and F8. The circuit configuration is wired so as to supply the field current.

この回路構成により、誘導コイルＩで発生させた誘導電流を整流し界磁電流として界磁コイルＦを励磁させることができるため、ロータティース３０２を電磁石として機能させることができる。   With this circuit configuration, the induction current generated by the induction coil I can be rectified and the field coil F can be excited as a field current, so that the rotor teeth 302 can function as an electromagnet.

ここで、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、誘導コイルＩや界磁コイルＦを多極化させる場合でも、直列接続することにより使用数を抑えており、大量使用を回避するために、一般的なＨブリッジ型の全波整流回路を形成するのではなく、それぞれ１８０度位相差になるように結線して、一方の誘導電流を反転させて半波整流出力する中性点クランプ型の半波整流回路を形成している。   Here, even when the induction coils I and the field coils F are multipolarized, the number of diodes D1, D2, D3, and D4 is reduced by using a series connection, and in order to avoid mass use, Rather than forming an H-bridge type full-wave rectifier circuit, the neutral-point-clamped half-wave rectifier outputs a half-wave rectified output by inverting one of the induction currents so that each phase is 180 degrees. A circuit is formed.

整流回路Ｃ１、Ｃ２の界磁コイルＦは、隣接するロータティース３０２毎の巻付方向を逆向きにされている。このことから、磁気回路の一部を構成するインナロータ３００の一つのロータティース３０２は、アウタロータ２００のポールピース部２０１Ａから誘導する方向となるＳ極を対面させる電磁石として機能するように磁化されている。また、隣接するもう一つのロータティース３０２は、磁束をアウタロータ２００側に誘導する方向となるＮ極を対面させる電磁石として機能するように磁化されている。   In the field coils F of the rectifier circuits C1 and C2, the winding directions of the adjacent rotor teeth 302 are reversed. Accordingly, one rotor tooth 302 of the inner rotor 300 that constitutes a part of the magnetic circuit is magnetized so as to function as an electromagnet that faces the south pole that is directed from the pole piece portion 201A of the outer rotor 200. . Further, another adjacent rotor tooth 302 is magnetized so as to function as an electromagnet that faces the N pole in a direction in which magnetic flux is guided to the outer rotor 200 side.

ここで、回転電機１のトルクの発生原理を説明する。インナロータ３００は、ステータ１００からアウタロータ２００を介して鎖交する磁束のうち、そのアウタロータ２００の回転によって変調された磁束がインナロータ３００の回転と同期して鎖交する。   Here, the principle of torque generation of the rotating electrical machine 1 will be described. In the inner rotor 300, among the magnetic fluxes linked from the stator 100 via the outer rotor 200, the magnetic flux modulated by the rotation of the outer rotor 200 is linked in synchronization with the rotation of the inner rotor 300.

また、一方で、回転電機１は、インナロータ３００の誘導コイルＩに鎖交する磁束に、アウタロータ２００により変調されずに（インナロータ３００の回転に同期せずに）変動する成分が含まれており、これにより誘導コイルＩに交流の誘導電流を発生させることができる。そして、その交流の誘導電流をダイオードＤ１、Ｄ２で整流して直流の界磁電流とし、界磁コイルＦに通電することにより、ロータティース３０２を電磁石として機能させて界磁磁束を発生させることができる。このようにして、回転電機１はトルクを発生することができる。   On the other hand, in the rotating electrical machine 1, the magnetic flux interlinked with the induction coil I of the inner rotor 300 includes a component that varies without being modulated by the outer rotor 200 (not synchronized with the rotation of the inner rotor 300). As a result, an alternating induction current can be generated in the induction coil I. Then, the AC induced current is rectified by the diodes D1 and D2 to be a DC field current, and the field coil F is energized to cause the rotor teeth 302 to function as an electromagnet to generate a field magnetic flux. it can. In this way, the rotating electrical machine 1 can generate torque.

なお、このとき、ステータ１００のステータティース１０２からアウタロータ２００のポールピース部２０１Ａを介してインナロータ３００のロータティース３０２に鎖交する磁束は、分布巻きした電機子コイル１０４に交流電源から電力供給して発生させる。   At this time, the magnetic flux interlinking from the stator teeth 102 of the stator 100 to the rotor teeth 302 of the inner rotor 300 through the pole piece portion 201A of the outer rotor 200 is supplied from the AC power source to the distributed armature coil 104. generate.

ところで、この電機子コイル１０４は、本実施の形態では分布巻きを採用するが、集中巻きを採用してもよい。集中巻きを採用する場合には、ロータティース３０２に鎖交する磁束に分布巻きのコイルで発生する場合よりも多くの高調波成分を重畳させることができる。この磁束に重畳される高調波成分は、磁束量の変動として作用するため、誘導コイルＩに誘導電流を効果的に発生させることができ、より大きな界磁電流を界磁コイルＦに供給して界磁磁束を発生させることができる。   By the way, this armature coil 104 employs distributed winding in the present embodiment, but may employ concentrated winding. When concentrated winding is employed, more harmonic components can be superimposed on the magnetic flux interlinking with the rotor teeth 302 than when generated by a distributed winding coil. Since the harmonic component superimposed on the magnetic flux acts as a fluctuation in the amount of magnetic flux, an induction current can be effectively generated in the induction coil I, and a larger field current is supplied to the field coil F. Field magnetic flux can be generated.

これらのことから、回転電機１は、永久磁石を設けることなく、インナロータ３００を電磁石トルク（回転力）により相対回転させることができる。このインナロータ３００では、磁化方向（Ｎ極、Ｓ極）が周方向に向かって交互になるように並列されている電磁石としてロータティース３０２を機能させることにより、アウタロータ２００およびステータ１００との間で鎖交させる磁束をスムーズにスロット３０３を迂回させて受け渡すことができる。   For these reasons, the rotating electrical machine 1 can relatively rotate the inner rotor 300 with electromagnet torque (rotational force) without providing a permanent magnet. In the inner rotor 300, the rotor teeth 302 function as electromagnets arranged in parallel so that the magnetization directions (N pole and S pole) are alternated in the circumferential direction, whereby a chain is formed between the outer rotor 200 and the stator 100. The magnetic flux to be exchanged can be passed around the slot 303 smoothly.

この回転電機１は、ステータ１００に対してアウタロータ２００が相対回転し、また、その回転するアウタロータ２００（磁路部材２０１）を経由する磁束が鎖交されるインナロータ３００が電磁石トルクにより相対回転されるので、アウタロータ２００を低速回転させ、インナロータ３００を高速回転させることができる。また、反対に、アウタロータ２００を高速回転させ、インナロータ３００を低速回転させることもできる。   In this rotating electrical machine 1, the outer rotor 200 rotates relative to the stator 100, and the inner rotor 300 to which the magnetic flux passing through the rotating outer rotor 200 (magnetic path member 201) is linked is rotated relative to the electromagnet torque. Therefore, the outer rotor 200 can be rotated at a low speed, and the inner rotor 300 can be rotated at a high speed. Conversely, the outer rotor 200 can be rotated at a high speed and the inner rotor 300 can be rotated at a low speed.

この回転電機１は、ステータ１００、アウタロータ２００およびインナロータ３００の構造に応じて上述の回転駆動に必要なトルクが発生するようになっている。具体的には、ステータ１００の電機子コイル１０４の極対数をＡとし、アウタロータ２００の極数となるポールピース部２０１Ａの数をＨとし、インナロータ３００の極対数となるロータティース（電磁石）３０２の極対数をＰとしたときに、次式（１）を成立させる組み合わせとなる。
Ｈ＝｜Ａ±Ｐ｜ ......（１） The rotating electrical machine 1 is configured to generate a torque necessary for the above-described rotational drive in accordance with the structure of the stator 100, the outer rotor 200, and the inner rotor 300. Specifically, the number of pole pairs of the armature coil 104 of the stator 100 is A, the number of pole piece parts 201A that is the number of poles of the outer rotor 200 is H, and the rotor teeth (electromagnet) 302 that is the number of pole pairs of the inner rotor 300 is When the number of pole pairs is P, the following formula (1) is established.
H = | A ± P | (1)

この構造では、トルクを効果的に発生させてアウタロータ２００とインナロータ３００とをステータ１００に対して効率よく相対回転させることができる。例えば、本実施の形態の回転電機１では、ステータ１００の電機子コイル１０４の極対数Ａ＝４、アウタロータ２００の極数Ｈ＝１２、および、インナロータ３００のロータティース３０２の極対数Ｐ＝８であり、上記の式（１）を満たしている。   With this structure, it is possible to effectively generate torque and to efficiently rotate the outer rotor 200 and the inner rotor 300 relative to the stator 100. For example, in the rotating electrical machine 1 of the present embodiment, the number of pole pairs A = 4 of the armature coil 104 of the stator 100, the number of poles H = 12 of the outer rotor 200, and the number of pole pairs P = 8 of the rotor teeth 302 of the inner rotor 300. Yes, the above equation (1) is satisfied.

図３に示すように、回転電機１は、ステータ１００内にアウタロータ２００が回転自在に収容されており、さらに、そのアウタロータ２００内にインナロータ３００が回転自在に収容されている。   As shown in FIG. 3, in the rotating electrical machine 1, an outer rotor 200 is rotatably accommodated in a stator 100, and an inner rotor 300 is rotatably accommodated in the outer rotor 200.

また、アウタロータ２００の磁路部材２０１には、アウタ回転軸２１０が一体回転可能に連結されている。インナロータ３００のロータコア３０１には、インナ回転軸３１０が一体回転可能に連結されている。これにより、回転電機１は、磁気変調原理を利用してアウタ回転軸２１０およびインナ回転軸３１０のそれぞれに動力を伝達することのできる磁気変調型二軸モータとして構成される。   Further, an outer rotating shaft 210 is coupled to the magnetic path member 201 of the outer rotor 200 so as to be integrally rotatable. An inner rotary shaft 310 is coupled to the rotor core 301 of the inner rotor 300 so as to be integrally rotatable. Thereby, the rotary electric machine 1 is configured as a magnetic modulation type biaxial motor capable of transmitting power to each of the outer rotary shaft 210 and the inner rotary shaft 310 using the magnetic modulation principle.

したがって、回転電機１は、例えばステータ１００を遊星歯車機構のサンギヤ、アウタロータ２００を遊星歯車機構のキャリヤ、インナロータ３００を遊星歯車機構のリングギヤとして機能させることができ、機械式の遊星歯車機構と同等の機能を備えることができる。なお、本実施の形態に係る回転電機１は、アウタロータ２００がキャリヤとして機能するよう構成される。   Therefore, the rotating electrical machine 1 can function, for example, the stator 100 as a sun gear of a planetary gear mechanism, the outer rotor 200 as a carrier of a planetary gear mechanism, and the inner rotor 300 as a ring gear of the planetary gear mechanism, and is equivalent to a mechanical planetary gear mechanism. A function can be provided. The rotating electrical machine 1 according to the present embodiment is configured such that the outer rotor 200 functions as a carrier.

この構造により、回転電機１は、例えば、ハイブリッド自動車にエンジン（内燃機関）と共に駆動源として搭載する場合、アウタロータ２００のアウタ回転軸２１０とインナロータ３００のインナ回転軸３１０とをそれぞれ車両の動力伝達経路に直接連結して、ステータ１００の電機子コイル１０４にインバータを介して車両のバッテリを接続することにより駆動源と共に動力伝達機構としても機能させることができる。   With this structure, for example, when the rotating electrical machine 1 is mounted as a drive source together with an engine (internal combustion engine) in a hybrid vehicle, the outer rotating shaft 210 of the outer rotor 200 and the inner rotating shaft 310 of the inner rotor 300 are respectively connected to the power transmission path of the vehicle. By connecting directly to the armature coil 104 of the stator 100 via an inverter, it is possible to function as a power transmission mechanism together with the drive source.

（アウタロータ）
図３、図４において、アウタロータ２００は、上述した磁路部材２０１および非磁性部材２０２に加えて、鉄材からなるアウタ回転軸２１０と、円環状のフランジ２１５と、円筒状の円筒軸２１４とを備えている。 (Outer rotor)
3 and 4, the outer rotor 200 includes an outer rotating shaft 210 made of iron, an annular flange 215, and a cylindrical cylindrical shaft 214 in addition to the magnetic path member 201 and the nonmagnetic member 202 described above. I have.

アウタ回転軸２１０は、円柱状の小径部２１０Ａと、この小径部２１０Ａの他端部に連続するフランジ形状の大径部２１０Ｂとからなる。大径部２１０Ｂは、回転軸１Ｃを中心とした径方向が小径部２１０Ａの径方向よりも大きく形成されており、軸線方向の他端部側で磁路部材２０１に対向している。   The outer rotating shaft 210 includes a cylindrical small-diameter portion 210A and a flange-shaped large-diameter portion 210B continuous with the other end of the small-diameter portion 210A. The large-diameter portion 210B is formed such that the radial direction around the rotation shaft 1C is larger than the radial direction of the small-diameter portion 210A, and faces the magnetic path member 201 on the other end side in the axial direction.

アウタ回転軸２１０の小径部２１０Ａには、軸線方向の一端部から他端部に向かって、レゾルバリング２２１、レゾルバロータ２２０、リテーナ２１８が設けられている。レゾルバロータ２２０は、レゾルバリング２２１によって小径部２１０Ａに一体回転自在に固定されている。   A resolver ring 221, a resolver rotor 220, and a retainer 218 are provided in the small diameter portion 210 </ b> A of the outer rotating shaft 210 from one end portion in the axial direction toward the other end portion. The resolver rotor 220 is fixed to the small diameter portion 210 </ b> A by a resolver ring 221 so as to be integrally rotatable.

リテーナ２１８は、円環状に形成されており、その内縁部の軸線方向の一端部側の側面で、後述するラジアルボールベアリング２１の外輪を支持している。また、リテーナ２１８にはナット部２１８Ａが設けられており、このナット部２１８Ａには、後述するボルト２６が螺合される。   The retainer 218 is formed in an annular shape, and supports an outer ring of a radial ball bearing 21 to be described later on a side surface on one end side in the axial direction of an inner edge portion thereof. Further, the retainer 218 is provided with a nut portion 218A, and a bolt 26 described later is screwed into the nut portion 218A.

フランジ２１５は、アウタ回転軸２１０の大径部２１０Ｂと磁路部材２０１および非磁性部材２０２との間に設けられている。フランジ２１５は、例えばアルミ材などの非磁性体からなる。これにより、電機子コイル１０４により発生した磁束が鉄材からなるアウタ回転軸２１０に漏れ磁束として流れてしまうことが防止される。   The flange 215 is provided between the large diameter portion 210 </ b> B of the outer rotating shaft 210 and the magnetic path member 201 and the nonmagnetic member 202. The flange 215 is made of a nonmagnetic material such as an aluminum material. As a result, the magnetic flux generated by the armature coil 104 is prevented from flowing as a leakage magnetic flux to the outer rotary shaft 210 made of iron.

大径部２１０Ｂおよびフランジ２１５には、周方向に並んだ複数の挿通孔２１０Ｂ１、２１５Ａがそれぞれ形成されており、これらの挿通孔２１０Ｂ１、２１５Ａには非磁性体ボルト２１９が挿通されている。非磁性部材２０２には挿通孔２０２Ａが形成されており、この挿通孔２０２Ａには非磁性体ボルト２１９が挿通されている。   A plurality of insertion holes 210B1 and 215A arranged in the circumferential direction are respectively formed in the large diameter portion 210B and the flange 215, and a non-magnetic bolt 219 is inserted through these insertion holes 210B1 and 215A. An insertion hole 202A is formed in the nonmagnetic member 202, and a nonmagnetic bolt 219 is inserted into the insertion hole 202A.

非磁性体ボルト２１９は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等の磁束を通さない非磁性体で構成されている。このため、アウタロータ２００は、各ポールピース部２０１Ａ（図１参照）が磁気的に独立し、非磁性体ボルト２１９を磁性体で構成した場合と比べて各ポールピース部２０１Ａによるパーミアンス変動（突極比）を大きくすることができる。これにより、回転電機１におけるトルク密度が向上する。   The nonmagnetic bolt 219 is made of a nonmagnetic material that does not pass magnetic flux, such as PPS (polyphenylene sulfide) resin. For this reason, in the outer rotor 200, each pole piece portion 201A (see FIG. 1) is magnetically independent, and the permeance variation (saliency pole) by each pole piece portion 201A is compared with the case where the non-magnetic bolt 219 is made of a magnetic material. Ratio) can be increased. Thereby, the torque density in the rotary electric machine 1 is improved.

また、非磁性体ボルト２１９が非磁性体で構成されるため、ギャップ中に発生する高調波磁束に起因して非磁性体ボルト２１９内で発生する渦電流、および非磁性体ボルト２１９間で発生する渦電流による損失を低減することができる。   Further, since the nonmagnetic bolt 219 is made of a nonmagnetic material, eddy current generated in the nonmagnetic bolt 219 due to the harmonic magnetic flux generated in the gap and generated between the nonmagnetic bolts 219. Loss due to eddy currents can be reduced.

円筒軸２１４は、磁路部材２０１および非磁性部材２０２の軸線方向の他端部側（図３中、左端側）に設けられており、この円筒軸２１４には、非磁性体ボルト２１９の軸線方向の他端部が螺合される雌ねじ２１４Ａが形成されている。   The cylindrical shaft 214 is provided on the other end side in the axial direction of the magnetic path member 201 and the nonmagnetic member 202 (left end side in FIG. 3). The cylindrical shaft 214 includes an axis of the nonmagnetic bolt 219. A female screw 214A is formed to which the other end in the direction is screwed.

円筒軸２１４は、例えば非磁性体のステンレスで構成されている。これにより、電機子コイル１０４により発生した磁束が円筒軸２１４を介して外部に漏れ磁束として流れてしまうことが防止される。   The cylindrical shaft 214 is made of, for example, nonmagnetic stainless steel. As a result, the magnetic flux generated by the armature coil 104 is prevented from flowing to the outside as a leakage magnetic flux via the cylindrical shaft 214.

アウタロータ２００において、非磁性体ボルト２１９を軸線方向の他端部側から大径部２１０Ｂの挿通孔２１０Ｂ１、フランジ２１５の挿通孔２１５Ａ、非磁性部材２０２の挿通孔２０２Ａに順次挿通し、円筒軸２１４の雌ねじ２１４Ａに螺合することで、磁路部材２０１および非磁性部材２０２の軸線方向の一端部側（図３中、右端側）にフランジ２１５およびアウタ回転軸２１０が固定されるとともに、磁路部材２０１および非磁性部材２０２の軸線方向の他端部側に円筒軸２１４が固定される。   In the outer rotor 200, the nonmagnetic bolt 219 is sequentially inserted from the other end side in the axial direction into the insertion hole 210 </ b> B <b> 1 of the large diameter portion 210 </ b> B, the insertion hole 215 </ b> A of the flange 215, and the insertion hole 202 </ b> A of the nonmagnetic member 202. The flange 215 and the outer rotary shaft 210 are fixed to one end side in the axial direction of the magnetic path member 201 and the nonmagnetic member 202 (right end side in FIG. 3), and the magnetic path A cylindrical shaft 214 is fixed to the other end side in the axial direction of the member 201 and the nonmagnetic member 202.

（インナロータ）
図３、図５において、インナロータ３００は鉄材からなるインナ回転軸３１０を備えている。このインナ回転軸３１０の外周部には、軸線方向の一端部側から他端部側に向かって、バランスプレート３１１、スペーサ３１２、ロータ巻線３３０、スペーサ３１４、ダイオードホルダ３１５、バランスプレート３１６、Ｕナット３１７、リテーナ３１８、レゾルバロータ３１９、レゾルバリング３２０が設けられている。 (Inner rotor)
3 and 5, the inner rotor 300 includes an inner rotating shaft 310 made of iron. On the outer periphery of the inner rotary shaft 310, the balance plate 311, the spacer 312, the rotor winding 330, the spacer 314, the diode holder 315, the balance plate 316, U are arranged from one end to the other end in the axial direction. A nut 317, a retainer 318, a resolver rotor 319, and a resolver ring 320 are provided.

バランスプレート３１１は、鉄材を円環状に形成したものからなり、内周縁部でインナ回転軸３１０の鍔部によって軸線方向に位置決めされている。バランスプレート３１１は、ロータ巻線３３０の軸線方向の一端部側（図３中、右端側）からスペーサ３１２を介してロータ巻線３３０を支持している。   The balance plate 311 is made of an iron material formed in an annular shape, and is positioned in the axial direction by the flange portion of the inner rotary shaft 310 at the inner peripheral edge portion. The balance plate 311 supports the rotor winding 330 via a spacer 312 from one end side (right end side in FIG. 3) of the rotor winding 330 in the axial direction.

スペーサ３１２は、ロータ巻線３３０の軸線方向の一端部とバランスプレート３１１との間に介装されている。スペーサ３１２は、回転軸１Ｃを中心とした径方向がロータ巻線３３０の径方向より小さく形成されており、ロータ巻線３３０とバランスプレート３１１との間に空間を形成している。スペーサ３１２は、アルミ材を円環状に形成したものからなる。バランスプレート３１１およびスペーサ３１２は、ロータ巻線３３０と一体回転するようにインナ回転軸３１０に対して回り止めされている。   The spacer 312 is interposed between the axial end of the rotor winding 330 and the balance plate 311. The spacer 312 is formed such that the radial direction around the rotating shaft 1 </ b> C is smaller than the radial direction of the rotor winding 330, and a space is formed between the rotor winding 330 and the balance plate 311. The spacer 312 is made of an aluminum material formed in an annular shape. The balance plate 311 and the spacer 312 are prevented from rotating with respect to the inner rotary shaft 310 so as to rotate integrally with the rotor winding 330.

バランスプレート３１６は、鉄材を円環状に形成したものからなり、内周縁部でＵナット３１７によって軸線方向に位置決めされている。バランスプレート３１６は、ロータ巻線３３０の軸線方向の他端部側（図３中、左端側）からダイオードホルダ３１５およびスペーサ３１４を介してロータ巻線３３０を支持している。   The balance plate 316 is made of an iron material formed in an annular shape, and is positioned in the axial direction by a U nut 317 at the inner peripheral edge. The balance plate 316 supports the rotor winding 330 via the diode holder 315 and the spacer 314 from the other end side in the axial direction of the rotor winding 330 (left end side in FIG. 3).

スペーサ３１４は、ロータ巻線３３０の軸線方向の他端部とダイオードホルダ３１５との間に介装されている。スペーサ３１４は、ロータ巻線３３０より回転軸１Ｃを中心とした径方向の寸法が小さく形成されており、ロータ巻線３３０とダイオードホルダ３１５との間に空間を形成している。スペーサ３１４は、アルミ材を円環状に形成したものからなる。   The spacer 314 is interposed between the other end portion in the axial direction of the rotor winding 330 and the diode holder 315. The spacer 314 has a smaller radial dimension around the rotation axis 1 </ b> C than the rotor winding 330, and forms a space between the rotor winding 330 and the diode holder 315. The spacer 314 is made of an aluminum material formed in an annular shape.

ダイオードホルダ３１５は、円環状に形成された回路基板からなり、前述のダイオードＤ１〜Ｄ４を保持している。バランスプレート３１６、ダイオードホルダ３１５およびスペーサ３１４は、ロータ巻線３３０と一体回転するようにインナ回転軸３１０に対して回り止めされている。   The diode holder 315 is made of a circuit board formed in an annular shape, and holds the aforementioned diodes D1 to D4. The balance plate 316, the diode holder 315, and the spacer 314 are prevented from rotating with respect to the inner rotary shaft 310 so as to rotate integrally with the rotor winding 330.

Ｕナット３１７は、内周面に図示しない雌ねじが形成されており、インナ回転軸３１０の外周面に形成された図示しない雄ねじに螺合している。Ｕナット３１７がインナ回転軸３１０に螺合することで、ロータ巻線３３０は、スペーサ３１２、３１４およびダイオードホルダ３１５を介してバランスプレート３１１、３１６により軸線方向の両側から挟まれた状態で、インナ回転軸３１０に対して軸線方向および回転方向に固定される。   The U nut 317 has a female screw (not shown) formed on the inner peripheral surface thereof, and is screwed to a male screw (not shown) formed on the outer peripheral surface of the inner rotary shaft 310. When the U nut 317 is screwed to the inner rotating shaft 310, the rotor winding 330 is sandwiched from both sides in the axial direction by the balance plates 311 and 316 via the spacers 312 and 314 and the diode holder 315. The rotation axis 310 is fixed in the axial direction and the rotation direction.

リテーナ３１８は、円環状に形成されており、その内縁部の軸線方向の他端部側（図３中、左端側）の側面で、後述するラジアルボールベアリング２３の外輪を支持している。また、リテーナ３１８の外縁部の軸線方向の一端部側（図３中、右端側）には、ナット部３１８Ａが設けられており、このナット部３１８Ａには、後述するボルト２５が螺合される。   The retainer 318 is formed in an annular shape, and supports an outer ring of a radial ball bearing 23 described later on the side surface of the inner edge portion on the other end side in the axial direction (left end side in FIG. 3). A nut portion 318A is provided on one end side (right end side in FIG. 3) of the outer edge portion of the retainer 318 in the axial direction, and a bolt 25 described later is screwed into the nut portion 318A. .

（ケースを含めた全体構造）
図３において、回転電機１はケース１０を備えており、このケース１０の内部に前述のステータ１００、アウタロータ２００およびインナロータ３００を収容している。 (Overall structure including case)
In FIG. 3, the rotating electrical machine 1 includes a case 10 in which the above-described stator 100, outer rotor 200, and inner rotor 300 are accommodated.

ケース１０は、軸線方向の一端部側から他端部側に向かって、第１フランジ１１、第１スペーサ１２、第１ケース１３、第２ケース１４、第２スペーサ１５、第２フランジ１６を備えている。   The case 10 includes a first flange 11, a first spacer 12, a first case 13, a second case 14, a second spacer 15, and a second flange 16 from one end side in the axial direction toward the other end side. ing.

第１ケース１３は、円盤状のプレート部１３Ａと、このプレート部１３Ａの外縁部の他端部側に連続する円筒状の円筒部１３Ｂとからなる。プレート部１３Ａの中心部には貫通孔１３Ｃが形成されており、この貫通孔１３Ｃにはアウタ回転軸２１０の小径部２１０Ａが貫通している。   The first case 13 includes a disc-shaped plate portion 13A and a cylindrical cylindrical portion 13B continuous to the other end side of the outer edge portion of the plate portion 13A. A through hole 13C is formed at the center of the plate portion 13A, and a small diameter portion 210A of the outer rotating shaft 210 passes through the through hole 13C.

円筒部１３Ｂの内周面にはステータ１００が固定されている。また、円筒部１３Ｂは、アウタロータ２００の磁路部材２０１および非磁性部材２０２と、インナロータ３００のロータコア３０１およびロータ巻線３３０とに径方向で対向している。   A stator 100 is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 13B. The cylindrical portion 13 </ b> B faces the magnetic path member 201 and the nonmagnetic member 202 of the outer rotor 200 and the rotor core 301 and the rotor winding 330 of the inner rotor 300 in the radial direction.

このように、円筒部１３Ｂの径方向内方には、回転電機１の主要部であるステータ１００と、アウタロータ２００の磁路部材２０１および非磁性部材２０２と、インナロータ３００のロータコア３０１およびロータ巻線３３０とが収容されている。   Thus, on the radially inner side of the cylindrical portion 13B, the stator 100 that is the main portion of the rotating electrical machine 1, the magnetic path member 201 and the nonmagnetic member 202 of the outer rotor 200, the rotor core 301 of the inner rotor 300, and the rotor windings. 330 is accommodated.

貫通孔１３Ｃにはラジアルボールベアリング２１が設けられている。ラジアルボールベアリング２１は、第１ケース１３のプレート部１３Ａに軸線方向の一端部からボルト２６を挿通してリテーナ２１８のナット部２１８Ａに螺合することで、軸線方向に位置決めされる。第１ケース１３のプレート部１３Ａは、このラジアルボールベアリング２１を介してアウタ回転軸２１０の小径部２１０Ａを回転自在に支持している。   A radial ball bearing 21 is provided in the through hole 13C. The radial ball bearing 21 is positioned in the axial direction by inserting a bolt 26 into the plate portion 13A of the first case 13 from one end in the axial direction and screwing it into the nut portion 218A of the retainer 218. The plate portion 13 </ b> A of the first case 13 supports the small-diameter portion 210 </ b> A of the outer rotating shaft 210 via the radial ball bearing 21 so as to be rotatable.

また、貫通孔１３Ｃにはレゾルバセンサ３１が固定されている。一方、アウタ回転軸２１０の小径部２１０Ａには、レゾルバセンサ３１と径方向で対向するように、円環状のレゾルバロータ２２０が設けられている。レゾルバロータ２２０は、レゾルバリング２２１によってアウタ回転軸２１０の小径部２１０Ａに一体回転自在に固定されている。   A resolver sensor 31 is fixed in the through hole 13C. On the other hand, an annular resolver rotor 220 is provided on the small diameter portion 210 </ b> A of the outer rotating shaft 210 so as to face the resolver sensor 31 in the radial direction. The resolver rotor 220 is fixed to the small-diameter portion 210 </ b> A of the outer rotating shaft 210 by a resolver ring 221 so as to be integrally rotatable.

レゾルバセンサ３１は、レゾルバロータ２２０の回転角を検出することで、アウタロータ２００の回転角を検出している。   The resolver sensor 31 detects the rotation angle of the outer rotor 200 by detecting the rotation angle of the resolver rotor 220.

第２ケース１４は、円筒状の外筒部１４Ａと、この外筒部１４Ａの内周側に配置された円筒状の内筒部１４Ｂと、外筒部１４Ａおよび内筒部１４Ｂの軸線方向の他端部側に連続する円盤状のプレート部１４Ｃとを有している。   The second case 14 includes a cylindrical outer cylinder portion 14A, a cylindrical inner cylinder portion 14B disposed on the inner peripheral side of the outer cylinder portion 14A, and the axial direction of the outer cylinder portion 14A and the inner cylinder portion 14B. It has a disc-shaped plate portion 14C continuous on the other end side.

第１ケース１３と第２ケース１４は、第１ケース１３の円筒部１３Ｂと第２ケース１４の外筒部１４Ａとを軸線方向に付き合わせて図示しないボルトで締結することにより、ステータ１００、アウタロータ２００およびインナロータ３００を収容した状態で連結されている。   The first case 13 and the second case 14 are formed by attaching the cylindrical portion 13B of the first case 13 and the outer cylindrical portion 14A of the second case 14 together in the axial direction and fastening them with bolts (not shown). 200 and the inner rotor 300 are connected.

外筒部１４Ａは、アウタロータ２００の円筒軸２１４の軸線方向の他端部と径方向に対向しており、ラジアルボールベアリング２２を介して、円筒軸２１４を回転自在に支持している。   The outer cylinder portion 14 </ b> A is opposed to the other end portion in the axial direction of the cylindrical shaft 214 of the outer rotor 200 in the radial direction, and supports the cylindrical shaft 214 rotatably via the radial ball bearing 22.

ここで、本実施の形態のアウタロータ２００は、磁路部材２０１および非磁性部材２０２が軸線方向の一端部側でアウタ回転軸２１０の大径部２１０Ｂに固定された、カップ型構造となっている。   Here, the outer rotor 200 of the present embodiment has a cup-type structure in which the magnetic path member 201 and the nonmagnetic member 202 are fixed to the large diameter portion 210B of the outer rotating shaft 210 on one end side in the axial direction. .

このようなカップ型構造のアウタロータ２００を、第１ケース１３に対して例えば片持ち支持させると、固有振動が発生した場合や、アウタロータ２００に作用する電磁吸引力とアウタロータ２００の固有振動とが共振して過大な力が作用した場合に、電磁振動が大きくなってしまう。また、アウタロータ２００が偏心駆動した場合には、片持ち支持しているラジアルボールベアリングに過大な負荷がかかり、そのラジアルボールベアリングの耐久性に影響を与えてしまう。   When the cup-shaped outer rotor 200 is cantilevered with respect to the first case 13, for example, when natural vibration occurs, the electromagnetic attraction acting on the outer rotor 200 and the natural vibration of the outer rotor 200 resonate. When an excessive force is applied, electromagnetic vibration becomes large. In addition, when the outer rotor 200 is driven eccentrically, an excessive load is applied to the radial ball bearing that is cantilevered, which affects the durability of the radial ball bearing.

そこで、本実施の形態では、アウタロータ２００の軸線方向の他端部側、すなわち円筒軸２１４を、アウタ回転軸２１０を支持しているラジアルボールベアリング２１よりも回転軸１Ｃを中心とした径方向の寸法が大きいラジアルボールベアリング２２によって第２ケース１４に対して支持する構成とした。   Therefore, in the present embodiment, the other end side in the axial direction of the outer rotor 200, that is, the cylindrical shaft 214 is positioned in the radial direction around the rotation shaft 1 </ b> C rather than the radial ball bearing 21 supporting the outer rotation shaft 210. It was set as the structure supported with respect to the 2nd case 14 by the radial ball bearing 22 with a big dimension.

これにより、本実施の形態のアウタロータ２００は、両持ち支持構造をとることができ、上述したような電磁振動の増大や、ラジアルボールベアリング２１に対して偏心駆動による過大な負荷がかかることを防止することができる。   As a result, the outer rotor 200 of the present embodiment can have a both-end support structure, which prevents an increase in electromagnetic vibration as described above and an excessive load on the radial ball bearing 21 due to the eccentric drive. can do.

内筒部１４Ｂの内周にはレゾルバセンサ３２が固定されている。一方、インナ回転軸３１０には、レゾルバセンサ３２と径方向で対向するように、円環状のレゾルバロータ３１９が設けられている。レゾルバロータ３１９は、レゾルバリング３２０によってインナ回転軸３１０に一体回転自在に固定されている。   A resolver sensor 32 is fixed to the inner periphery of the inner cylinder portion 14B. On the other hand, the inner rotary shaft 310 is provided with an annular resolver rotor 319 so as to face the resolver sensor 32 in the radial direction. The resolver rotor 319 is fixed to the inner rotation shaft 310 by a resolver ring 320 so as to be integrally rotatable.

レゾルバセンサ３２は、レゾルバロータ３１９の回転角を検出することで、インナロータ３００の回転角を検出している。   The resolver sensor 32 detects the rotation angle of the inner rotor 300 by detecting the rotation angle of the resolver rotor 319.

内筒部１４Ｂの軸線方向の一端部の内周にはラジアルボールベアリング２３が設けられている。ラジアルボールベアリング２３は、内筒部１４Ｂに軸線方向の他端部からボルト２５を挿通してリテーナ３１８のナット部３１８Ａに螺合することで、軸線方向に位置決めされる。第２ケース１４の内筒部１４Ｂは、ラジアルボールベアリング２３を介してインナ回転軸３１０を回転自在に支持している。   A radial ball bearing 23 is provided on the inner circumference of one end portion in the axial direction of the inner cylinder portion 14B. The radial ball bearing 23 is positioned in the axial direction by inserting a bolt 25 from the other end in the axial direction into the inner cylinder portion 14B and screwing it into the nut portion 318A of the retainer 318. The inner cylindrical portion 14 </ b> B of the second case 14 rotatably supports the inner rotary shaft 310 via the radial ball bearing 23.

アウタ回転軸２１０の大径部２１０Ｂの内周にはラジアルボールベアリング２４が設けられている。大径部２１０Ｂは、ラジアルボールベアリング２４を介してインナ回転軸３１０の一端部を回転自在に支持している。   A radial ball bearing 24 is provided on the inner periphery of the large-diameter portion 210B of the outer rotating shaft 210. The large-diameter portion 210B rotatably supports one end portion of the inner rotary shaft 310 via the radial ball bearing 24.

第１スペーサ１２には貫通孔１２Ａが形成されており、この貫通孔１２Ａは、レゾルバセンサ３１から延びる配線３１Ａが貫通している。また、第１スペーサ１２は、第１ケース１３と第１フランジ１１との間に介装されることで、配線３１Ａが通過する空間を第１ケース１３と第１フランジ１１との間に確保している。   A through hole 12A is formed in the first spacer 12, and a wiring 31A extending from the resolver sensor 31 passes through the through hole 12A. Further, the first spacer 12 is interposed between the first case 13 and the first flange 11, thereby ensuring a space through which the wiring 31 </ b> A passes between the first case 13 and the first flange 11. ing.

第２スペーサ１５には貫通孔１５Ａが形成されており、この貫通孔１５Ａは、レゾルバセンサ３２から延びる配線３２Ａが貫通している。また、第２スペーサ１５は、第２ケース１４と第２フランジ１６との間に介装されることで、配線３２Ａが通過する空間を第２ケース１４と第２フランジ１６との間に確保している。   A through-hole 15A is formed in the second spacer 15, and a wiring 32A extending from the resolver sensor 32 passes through the through-hole 15A. Further, the second spacer 15 is interposed between the second case 14 and the second flange 16, so that a space through which the wiring 32 </ b> A passes is secured between the second case 14 and the second flange 16. ing.

第１ケース１３の軸線方向の一端部側には、円筒状の第１スペーサ１２を介して、図示しないボルトにより第１フランジ１１が固定されている。第１フランジ１１は、第１ケース１３より回転軸１Ｃを中心とした径方向の寸法が大きいフランジ形状に形成されており、図示しないボルトにより車両の車体に固定される。   The first flange 11 is fixed to one end of the first case 13 in the axial direction by a bolt (not shown) via a cylindrical first spacer 12. The first flange 11 is formed in a flange shape having a larger radial dimension around the rotation shaft 1C than the first case 13, and is fixed to the vehicle body by a bolt (not shown).

第１フランジ１１の内周側において、アウタ回転軸２１０の小径部２１０Ａの軸線方向の一端部にはカップリング３３が設けられている。アウタ回転軸２１０の小径部２１０Ａには、カップリング３３を介して、例えば図示しない車両の駆動軸が連結される。アウタ回転軸２１０の回転は、このカップリング３３を介して車両の駆動軸に伝達される。   On the inner peripheral side of the first flange 11, a coupling 33 is provided at one end portion in the axial direction of the small diameter portion 210 </ b> A of the outer rotating shaft 210. For example, a vehicle drive shaft (not shown) is coupled to the small diameter portion 210 </ b> A of the outer rotating shaft 210 via a coupling 33. The rotation of the outer rotating shaft 210 is transmitted to the drive shaft of the vehicle through this coupling 33.

第２ケース１４の軸線方向の他端部側には、円筒状の第２スペーサ１５を介して、図示しないボルトにより第２フランジ１６が固定されている。第２フランジ１６は、第２ケース１４より回転軸１Ｃを中心とした径方向の寸法が大きいフランジ形状に形成されており、図示しないボルトにより車両の車体に固定される。   On the other end side in the axial direction of the second case 14, a second flange 16 is fixed by a bolt (not shown) via a cylindrical second spacer 15. The second flange 16 is formed in a flange shape having a larger radial dimension around the rotation shaft 1C than the second case 14, and is fixed to the vehicle body by a bolt (not shown).

第２フランジ１６の内周側において、インナロータ３００のインナ回転軸３１０の軸線方向の他端部にはカップリング３４が設けられおり、このカップリング３４の他端部には、例えば、車両の図示しないエンジンの出力軸が連結される。インナ回転軸３１０には、このカップリング３４を介してエンジンの回転が伝達される。
なお、本実施の形態の回転電機１では、アウタ回転軸２１０に車両の駆動軸が連結され、インナ回転軸３１０にエンジンの出力軸が連結されるが、他の実施の形態の回転電機として、アウタ回転軸２１０にエンジンの出力軸が連結され、インナ回転軸３１０に車両の駆動軸が連結されてもよい。 On the inner peripheral side of the second flange 16, a coupling 34 is provided at the other end of the inner rotor 300 in the axial direction of the inner rotating shaft 310. The engine output shaft is not connected. Engine rotation is transmitted to the inner rotating shaft 310 via the coupling 34.
In the rotating electrical machine 1 of the present embodiment, a vehicle drive shaft is connected to the outer rotating shaft 210, and an engine output shaft is connected to the inner rotating shaft 310, but as a rotating electrical machine of other embodiments, An engine output shaft may be connected to the outer rotating shaft 210, and a vehicle driving shaft may be connected to the inner rotating shaft 310.

（インシュレータについて）
このように構成された回転電機１は、インナロータ３００がエンジンの出力軸に直結される場合、エンジンの振動が出力軸を伝ってインナロータ３００に伝達され、インナロータ３００のロータ巻線３３０が振動する。特に、ロータ巻線３３０は共振が発生した場合に大きく振動する。 (About insulators)
In the rotary electric machine 1 configured as described above, when the inner rotor 300 is directly connected to the output shaft of the engine, the vibration of the engine is transmitted to the inner rotor 300 through the output shaft, and the rotor winding 330 of the inner rotor 300 vibrates. In particular, the rotor winding 330 vibrates greatly when resonance occurs.

ロータ巻線３３０が振動すると、電磁鋼板からなるロータティース３０２との間でロータ巻線３３０の皮膜が擦れて破れるおそれがある。ロータ巻線３３０の皮膜が破れるとロータ巻線３３０が地絡してしまう。   When the rotor winding 330 vibrates, the film of the rotor winding 330 may be rubbed and broken with the rotor teeth 302 made of an electromagnetic steel plate. When the film of the rotor winding 330 is broken, the rotor winding 330 is grounded.

そこで、本実施形態では、図６において、インナロータ３００は、ロータティース３０２とロータ巻線３３０との間に、電気絶縁性を有する樹脂等からなるインシュレータ３４０を備えている。   Therefore, in the present embodiment, in FIG. 6, the inner rotor 300 includes an insulator 340 made of a resin having electrical insulation between the rotor teeth 302 and the rotor winding 330.

このインシュレータ３４０は、予めロータ巻線３３０を外側に巻き回した状態で保持し、ロータティース３０２ごとに装着される。これにより、ロータ巻線３３０がロータティース３０２に直接接触することがなくなるため、ロータ巻線３３０の皮膜がロータティース３０２との間で擦れて破れることが防止される。本実施形態では、ロータティース３０２は、従来の回転電機のロータティースのように先端の鍔部を備えておらず、先端部と基部とで断面形状が等しいか、緩やかに拡大するように形成されている。   The insulator 340 holds the rotor winding 330 in a state of being wound outward in advance, and is attached to each rotor tooth 302. As a result, the rotor winding 330 is not in direct contact with the rotor teeth 302, and the coating of the rotor winding 330 is prevented from rubbing against the rotor teeth 302 and breaking. In the present embodiment, the rotor teeth 302 are not provided with a flange portion at the tip, unlike the rotor teeth of a conventional rotating electric machine, and the tip portion and the base portion have the same cross-sectional shape or are formed so as to expand gently. ing.

これにより、ステータ１００で発生してインナロータ３００の誘導コイルＩに鎖交する磁束のうち、インナロータ３００の回転に同期せずに変動する非同期磁束がロータティース３０２の鍔部により遮られることが防止され、効率よく誘導コイルＩに誘導電流を発生させることができる。また、ロータティース３０２にインシュレータ３４０を径方向外方から装着できる。   As a result, out of the magnetic flux generated in the stator 100 and interlinked with the induction coil I of the inner rotor 300, the asynchronous magnetic flux that fluctuates without synchronizing with the rotation of the inner rotor 300 is prevented from being blocked by the flange portion of the rotor teeth 302. Inductive current can be efficiently generated in the induction coil I. Further, the insulator 340 can be attached to the rotor teeth 302 from the outside in the radial direction.

以下、インシュレータ３４０の詳細な構成について説明する。図７、図８において、インシュレータ３４０は、ロータ巻線３３０が巻き回される軸となる筒部３４１と、この筒部３４１のロータ径方向外側端部に設けられた鍔部３４２とを有する。   Hereinafter, a detailed configuration of the insulator 340 will be described. 7 and 8, the insulator 340 includes a cylindrical portion 341 that serves as a shaft around which the rotor winding 330 is wound, and a flange portion 342 that is provided at the outer end in the rotor radial direction of the cylindrical portion 341.

筒部３４１のロータ径方向外側には鍔部３４２と隙間を隔てて誘導コイルＩが巻き回されている。筒部３４１のロータ径方向内周側には界磁コイルＦが巻き回されている。   An induction coil I is wound around the outer side of the cylindrical portion 341 in the rotor radial direction with a gap from the flange portion 342. A field coil F is wound around the inner circumferential side of the cylindrical portion 341 in the rotor radial direction.

筒部３４１には、矩形断面形状の嵌合孔３４１Ａが設けられており、この嵌合孔３４１Ａは、ロータティース３０２が隙間無く嵌合可能な寸法に形成されている。   The cylindrical portion 341 is provided with a fitting hole 341A having a rectangular cross-sectional shape, and the fitting hole 341A is formed to have a dimension that allows the rotor teeth 302 to be fitted without a gap.

鍔部３４２は、筒部３４１のロータ径方向外側の端部からインナロータ３００の外周面に沿うように周方向に延出して形成されている。また、鍔部３４２は軸線方向にも延出しており、この延出する部分は、周方向の長さよりも軸線方向の長さが大きく形成されている。   The flange portion 342 is formed to extend in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the inner rotor 300 from the end portion of the cylindrical portion 341 on the outer side in the rotor radial direction. Further, the flange portion 342 extends in the axial direction, and the extending portion has a length in the axial direction larger than the length in the circumferential direction.

このインシュレータ３４０は、誘導コイルＩと界磁コイルＦが巻き回されたカセットボビンの状態で、嵌合孔３４１Ａにロータティース３０２を嵌合することによって、径方向外方からロータティース３０２に装着される。   The insulator 340 is attached to the rotor teeth 302 from the outside in the radial direction by fitting the rotor teeth 302 into the fitting holes 341A in a cassette bobbin state in which the induction coil I and the field coil F are wound. The

このように、インシュレータ３４０は、ロータ巻線３３０が巻き回された状態でロータコア３０１のロータティース３０２に対して径方向外方からロータティース３０２ごとに装着自在であり、いわゆるカセットボビンの構造となっているため、ロータ巻線３３０の皮膜が保護されるという効果に加えて、インナロータ３００の組み付け性が向上するという効果も奏する。   In this manner, the insulator 340 can be attached to the rotor teeth 302 of the rotor core 301 from the outside in the radial direction in a state where the rotor winding 330 is wound, and has a so-called cassette bobbin structure. Therefore, in addition to the effect that the film of the rotor winding 330 is protected, there is also an effect that the assembling property of the inner rotor 300 is improved.

本実施形態では、インシュレータ３４０は、誘導コイルＩを巻く領域と界磁コイルＦを巻く領域とを仕切る中間リブ３４３を有している。この中間リブ３４３は、鍔部３４２と同様に筒部３４１からスロット３０３に延出するように形成されている。   In the present embodiment, the insulator 340 includes an intermediate rib 343 that partitions the region where the induction coil I is wound from the region where the field coil F is wound. The intermediate rib 343 is formed so as to extend from the cylindrical portion 341 to the slot 303 like the flange portion 342.

また、インシュレータ３４０は、中間リブ３４３よりも回転軸１Ｃ側に内側リブ３４４を有している。内側リブ３４４は、筒部３４１のロータ径方向内周部から、鍔部３４２と同様にスロット３０３に延出するように形成されており、界磁コイルＦを巻く領域を仕切っている。   Further, the insulator 340 has an inner rib 344 closer to the rotation shaft 1C than the intermediate rib 343. The inner rib 344 is formed so as to extend from the inner peripheral portion of the cylindrical portion 341 in the rotor radial direction to the slot 303 similarly to the flange portion 342, and partitions the region around which the field coil F is wound.

（保持部材について。）
このように構成された回転電機１において、インナロータ３００が回転するとき、インシュレータ３４０に配置されたロータ巻線３３０には大きな遠心力が作用するため、ロータ巻線３３０が遠心力によって径方向外方に位置ずれしたり意図せず飛び出したりすることを防止する必要がある。そこで、インナロータ３００は、遠心力に抗してロータ巻線３３０を支持するＴ字形状の保持部材３５０を備えている。 (About the holding member.)
In the rotating electrical machine 1 configured as described above, when the inner rotor 300 rotates, a large centrifugal force acts on the rotor winding 330 disposed in the insulator 340, so that the rotor winding 330 is radially outward by the centrifugal force. It is necessary to prevent misalignment or unintentional pop-out. Therefore, the inner rotor 300 includes a T-shaped holding member 350 that supports the rotor winding 330 against a centrifugal force.

図９、図１０において、保持部材３５０は、Ｔ字状の断面形状に形成されており、インナロータ３００のスロット３０３内に配置されている。   9 and 10, the holding member 350 is formed in a T-shaped cross section and is disposed in the slot 303 of the inner rotor 300.

保持部材３５０は、インナロータ３００の隣接し合うロータティース３０２の間に配置され、このロータティース３０２側で支持される支持部３５２と、支持部３５２と接続しロータティース３０２の間の回転軸１Ｃ側の底部で支持される脚部３５１とを有する。   The holding member 350 is disposed between the adjacent rotor teeth 302 of the inner rotor 300, and is supported on the rotor teeth 302 side. The holding member 350 is connected to the support portion 352, and is on the rotating shaft 1 </ b> C side between the rotor teeth 302. And a leg 351 supported at the bottom.

支持部３５２は板状に形成されており、脚部３５１の径方向外側の端部から周方向両側に梁状に伸びている。脚部３５１は板状に形成されており、径方向に延びている。脚部３５１は、ロータコア３０１の軸線方向の全長とほぼ同じか、またはこの軸線方向の全長よりも少し短い長さを有する。   The support portion 352 is formed in a plate shape and extends in a beam shape from both ends of the leg portion 351 on the outer side in the radial direction in the circumferential direction. The leg portion 351 is formed in a plate shape and extends in the radial direction. The leg portion 351 has a length that is substantially the same as the overall length of the rotor core 301 in the axial direction or slightly shorter than the overall length in the axial direction.

また、脚部３５１には板状のスリット挿入部３５３が設けられており、このスリット挿入部３５３は、脚部３５１の径方向内側の端部から周方向両側に伸びている。スリット挿入部３５３は、支持部３５２よりも短く形成されている。   The leg portion 351 is provided with a plate-like slit insertion portion 353, and the slit insertion portion 353 extends from the radially inner end of the leg portion 351 to both sides in the circumferential direction. The slit insertion part 353 is formed shorter than the support part 352.

図９、図１１において、保持部材３５０は、ロータティース３０２に装着されたインシュレータ３４０間に配置されている。具体的には、インナロータ３００のロータコア３０１において、スロット３０３の底部にはスリット３０４が形成されており、このスリット３０４は、周方向に直線状に延びるとともに、その中央部でスロット３０３に開口している。   9 and 11, the holding member 350 is disposed between the insulators 340 attached to the rotor teeth 302. Specifically, in the rotor core 301 of the inner rotor 300, a slit 304 is formed at the bottom of the slot 303. The slit 304 extends linearly in the circumferential direction and opens into the slot 303 at the center. Yes.

このスリット３０４には、保持部材３５０の脚部３５１のスリット挿入部３５３が軸線方向から挿入されて保持される。このように、脚部３５１のスリット挿入部３５３を支持するためのスリット３０４を、ロータ巻線３３０が配置されるスロット３０３ではなくスロット３０３の底部のロータコア３０１に形成したことで、磁気回路に悪影響を与えず、かつ、ロータ巻線３３０の占有率を低下させることがない。   In this slit 304, the slit insertion portion 353 of the leg portion 351 of the holding member 350 is inserted and held from the axial direction. As described above, the slit 304 for supporting the slit insertion portion 353 of the leg portion 351 is formed in the rotor core 301 at the bottom of the slot 303 instead of the slot 303 in which the rotor winding 330 is disposed, thereby adversely affecting the magnetic circuit. And the occupation ratio of the rotor winding 330 is not reduced.

また、隣り合うロータ巻線３３０の間には隙間が形成されており、この隙間には保持部材３５０の脚部３５１が軸線方向から挿入される。   Further, a gap is formed between adjacent rotor windings 330, and the leg portion 351 of the holding member 350 is inserted into the gap from the axial direction.

さらに、ロータ巻線３３０の誘導コイルＩとインシュレータ３４０の鍔部３４２との間には隙間が形成されており、この隙間には保持部材３５０の支持部３５２が軸線方向から挿入される。   Further, a gap is formed between the induction coil I of the rotor winding 330 and the flange portion 342 of the insulator 340, and the support portion 352 of the holding member 350 is inserted into the gap from the axial direction.

このように、保持部材３５０の脚部３５１、支持部３５２およびスリット挿入部３５３は、非常に狭い隙間に挿入される。このため、保持部材３５０は、組み付けの際は薄く柔軟性のある状態で隙間に挿入できることが要求され、隙間への挿入後は、遠心力に抗してインシュレータ３４０を保持可能な剛性と強度が要求される。   As described above, the leg portion 351, the support portion 352, and the slit insertion portion 353 of the holding member 350 are inserted into a very narrow gap. For this reason, the holding member 350 is required to be inserted into the gap in a thin and flexible state during assembly. After insertion into the gap, the holding member 350 has sufficient rigidity and strength to hold the insulator 340 against centrifugal force. Required.

このような相反する要求を満たすため、保持部材３５０は、図１０に示すように、２枚のシート状の絶縁紙をコの字型に成形した後、背中合わせになるように熱溶着で張り合わせたものを基材とし、この基材にワニスや樹脂等の液状の固化材を含浸させて固化させたものから構成される。   In order to satisfy such conflicting requirements, the holding member 350 was formed by forming two sheets of insulating paper into a U-shape and then bonding them by heat welding so as to be back to back as shown in FIG. It is composed of a base material which is solidified by impregnating the base material with a liquid solidifying material such as varnish or resin.

絶縁紙は、ワニスや樹脂等の液状の固化材を毛細管効果によって吸引可能なように、繊維質または多孔質の材料から構成されている。絶縁紙としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる繊維状のシート（いわゆるＰＥＴ紙）の両面に、アラミド樹脂からなる繊維状のシート（いわゆるアラミド紙）を接着剤で張り合わせて構成された多層ラミネート構造の絶縁紙を用いることができる。このようにすることで、毛細管効果に加えて、絶縁性、耐熱性および機械強度を絶縁紙に与えることができる。また、絶縁紙として、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を用いてもよい。   The insulating paper is made of a fibrous or porous material so that a liquid solidified material such as varnish or resin can be sucked by a capillary effect. Insulating paper is a multi-layer laminate structure in which a fibrous sheet (so-called aramid paper) made of aramid resin is bonded to both sides of a fibrous sheet (so-called PET paper) made of PET (polyethylene terephthalate) with an adhesive. Insulating paper can be used. By doing in this way, in addition to a capillary effect, insulation, heat resistance, and mechanical strength can be given to insulating paper. Further, PPS (polyphenylene sulfide) resin may be used as the insulating paper.

保持部材３５０の準備工程では、保持部材３５０を構成する２枚の絶縁紙は、熱溶着による張り合わせにより、前述の各隙間に挿入可能な柔軟性を維持したままＴ字形に形成される。   In the preparation process of the holding member 350, the two insulating papers constituting the holding member 350 are formed in a T shape while maintaining flexibility that can be inserted into each of the above-described gaps by bonding by thermal welding.

そして、保持部材３５０の組み付け工程では、保持部材３５０の絶縁紙は、図１２に示すように、ロータコア３０１の各ロータティース３０２に軸線方向の他端部側から嵌め込まれる。その後、絶縁紙にワニスや樹脂等の液状の固化材を封入する。この液状の固化剤は、保持部材３５０の脚部３５１、支持部３５２およびスリット挿入部３５３が挿入される隙間が非常に狭いことによる毛細管効果によって、各隙間に行き渡る。そして、液状の固化剤は、絶縁紙が有する毛細管効果によって絶縁紙に吸引される。その後、液状の固化材が固まることで、保持部材３５０は十分な剛性と強度を有した部材になる。   In the assembling process of the holding member 350, the insulating paper of the holding member 350 is fitted into each rotor tooth 302 of the rotor core 301 from the other end side in the axial direction as shown in FIG. Thereafter, a liquid solidifying material such as varnish or resin is sealed in the insulating paper. This liquid solidifying agent spreads to each gap by a capillary effect due to a very narrow gap into which the leg portion 351, the support portion 352, and the slit insertion portion 353 of the holding member 350 are inserted. Then, the liquid solidifying agent is sucked into the insulating paper by the capillary effect of the insulating paper. Thereafter, the holding member 350 becomes a member having sufficient rigidity and strength by solidifying the liquid solidifying material.

ここで、ワニスや樹脂等の液状の固化剤は、ロータ巻線３３０の固定にも用いられるものである。ロータ巻線３３０は、予めインシュレータ３４０に巻き回された状態でロータティース３０２に装着された後、インシュレータ３４０間に液状の固化材を注入することで固定される。したがって、保持部材３５０への液状の固化剤の注入工程と、ロータ巻線３３０への液状の固化剤の注入工程は、１つの工程として同時に行うことができる。   Here, the liquid solidifying agent such as varnish or resin is also used for fixing the rotor winding 330. The rotor winding 330 is fixed by injecting a liquid solidified material between the insulators 340 after being mounted on the rotor teeth 302 while being wound around the insulator 340 in advance. Therefore, the step of injecting the liquid solidifying agent into the holding member 350 and the step of injecting the liquid solidifying agent into the rotor winding 330 can be performed simultaneously as one step.

液状の固化剤の固化後の保持部材３５０において、支持部３５２は、固化材によってインシュレータ３４０の鍔部３４２と誘導コイルＩの外周面とに固定され、鍔部３４２と誘導コイルＩの外周面側との間で支持される。   In the holding member 350 after solidification of the liquid solidifying agent, the support portion 352 is fixed to the flange portion 342 of the insulator 340 and the outer peripheral surface of the induction coil I by the solidifying material, and the outer peripheral surface side of the flange portion 342 and the induction coil I Supported between.

また、脚部３５１のスリット挿入部３５３は、固化材によってインナロータ３００のスロット３０３の底部に形成されたスリット３０４に固定され、このスリット３０４で支持される。   Further, the slit insertion portion 353 of the leg portion 351 is fixed to and supported by the slit 304 formed at the bottom of the slot 303 of the inner rotor 300 by a solidifying material.

このように、隣り合うロータ巻線３３０の隙間に挿入された脚部３５１での固化材による保持力だけでなく、インシュレータ３４０の鍔部３４２と誘導コイルＩの外周面での保持力と、脚部３５１とスリット挿入部３５３での保持力により、保持部材３５０とロータ巻線３３０をインナロータ３００に保持できる。   Thus, not only the holding force by the solidified material at the leg portion 351 inserted in the gap between the adjacent rotor windings 330 but also the holding force at the outer peripheral surface of the flange portion 342 of the insulator 340 and the induction coil I, the leg The holding member 350 and the rotor winding 330 can be held on the inner rotor 300 by the holding force at the portion 351 and the slit insertion portion 353.

このため、保持部材３５０が遠心力に抗してインシュレータ３４０とロータ巻線３３０を強固に保持することができ、インシュレータ３４０に巻いたロータ巻線３３０が遠心力によって位置ずれすることが防止される。   For this reason, the holding member 350 can firmly hold the insulator 340 and the rotor winding 330 against the centrifugal force, and the rotor winding 330 wound around the insulator 340 is prevented from being displaced due to the centrifugal force. .

また、絶縁紙を成形と熱溶着後の柔軟性のある状態で隙間に挿入できるため、挿入作業を含む組み付け工程を良好に円滑に行うことができる。   In addition, since the insulating paper can be inserted into the gap in a flexible state after molding and heat welding, the assembling process including the inserting operation can be performed smoothly and smoothly.

また、保持部材３５０が絶縁紙からなるため、樹脂やワニス等の液状の固化材を絶縁紙に封入する際に、絶縁紙が毛細管効果により固化材を吸引して固まることで保持部材３５０の強度を向上できる。   Further, since the holding member 350 is made of insulating paper, when the liquid solidifying material such as resin or varnish is sealed in the insulating paper, the strength of the holding member 350 is obtained by the insulating paper sucking and solidifying the solidifying material by a capillary effect. Can be improved.

また、絶縁紙の毛細管効果を利用することで、絶縁紙がワニスや樹脂等の液状の固化剤を吸引して固まるため、保持部材３５０を強度を有した部材にすることができ、低コストで保持部材３５０の強度を向上できる。   In addition, by utilizing the capillary effect of the insulating paper, the insulating paper is solidified by sucking a liquid solidifying agent such as varnish or resin, so that the holding member 350 can be a member having strength, and at low cost. The strength of the holding member 350 can be improved.

以上のように説明した回転電機１の作用効果について説明する。本実施形態の回転電機１において、保持部材３５０は、インナロータ３００の隣接し合うロータティース３０２の間に配置され、このロータティース３０２側で支持される支持部３５２と、支持部３５２と接続しロータティース３０２の間の回転軸１Ｃ側の底部で支持される脚部３５１とを有する。   The effect of the rotary electric machine 1 demonstrated as mentioned above is demonstrated. In the rotating electrical machine 1 of the present embodiment, the holding member 350 is disposed between the adjacent rotor teeth 302 of the inner rotor 300, and is supported by the rotor teeth 302 side, and is connected to the support portion 352 and the rotor. Leg portions 351 supported at the bottom of the rotating shaft 1 </ b> C side between the teeth 302.

そして、インナロータ３００に巻かれるロータ巻線３３０は、ワニスや樹脂等の液状の固化材によって固定され、保持部材３５０は、液状の固化材を吸収可能な絶縁紙によって形成される。   The rotor winding 330 wound around the inner rotor 300 is fixed by a liquid solidifying material such as varnish or resin, and the holding member 350 is formed by insulating paper capable of absorbing the liquid solidifying material.

この構成により、インナロータ３００のロータ巻線３３０を液状の固化材によって固定するようにし、保持部材３５０を、液状の固化材を吸収可能な絶縁紙によって形成することによって、絶縁紙に吸収された液状の固化材が固化するため、コイルと保持部材３５０とを一体に保持し、インナロータ３００のスロット３０３からの意図しないロータ巻線３３０の飛び出しを保持部材３５０により防止できる。   With this configuration, the rotor winding 330 of the inner rotor 300 is fixed by a liquid solidifying material, and the holding member 350 is formed of insulating paper capable of absorbing the liquid solidifying material, whereby the liquid absorbed by the insulating paper. Since the solidified material is solidified, the coil and the holding member 350 are held together, and the holding member 350 can prevent the rotor winding 330 from unintentionally jumping out of the slot 303 of the inner rotor 300.

また、絶縁紙に吸収された固化材が固化することで保持部材３５０の強度を向上できるため、保持部材３５０の厚みを薄くし、液状の固化材によってコイルと保持部材３５０とを一体に保持できるので、インナロータ３００におけるロータ巻線３３０の占有率を確保してトルクの低下を抑制できる。   Further, since the strength of the holding member 350 can be improved by solidifying the solidified material absorbed by the insulating paper, the thickness of the holding member 350 can be reduced, and the coil and the holding member 350 can be integrally held by the liquid solidified material. Therefore, the occupation ratio of the rotor winding 330 in the inner rotor 300 can be ensured, and a reduction in torque can be suppressed.

この結果、インナロータ３００のロータ巻線３３０の占有率を確保してトルクの低下を抑制しつつ、インナロータ３００のスロット３０３からの意図しないロータ巻線３３０の飛び出しを保持部材３５０により防止することができる。   As a result, it is possible to prevent the holding member 350 from unintentionally jumping out of the rotor winding 330 from the slot 303 of the inner rotor 300 while ensuring the occupation ratio of the rotor winding 330 of the inner rotor 300 and suppressing a decrease in torque. .

また、本実施形態の回転電機１において、インナロータ３００は、コイルの巻かれたインシュレータ３４０がロータティース３０２ごとに装着され、保持部材３５０は、ロータティース３０２に装着されたインシュレータ３４０間に配置され、ロータ巻線３３０は、ロータティース３０２に装着されたインシュレータ３４０間に液状の固化材を注入して固定される。   Further, in the rotating electrical machine 1 of the present embodiment, the inner rotor 300 is provided with an insulator 340 wound with a coil for each rotor tooth 302, and the holding member 350 is disposed between the insulators 340 attached to the rotor tooth 302. The rotor winding 330 is fixed by injecting a liquid solidified material between the insulators 340 attached to the rotor teeth 302.

この構成により、保持部材３５０への固化剤の注入工程と、ロータ巻線３３０への液状の固化剤の注入工程を、１つの工程として同時に行うことができる。   With this configuration, the step of injecting the solidifying agent into the holding member 350 and the step of injecting the liquid solidifying agent into the rotor winding 330 can be performed simultaneously as one step.

また、本実施形態の回転電機１において、インシュレータ３４０は、インナロータ３００の外周面に沿って形成される鍔部３４２を有し、保持部材３５０の支持部３５２は、インシュレータ３４０の鍔部３４２と誘導コイルＩの外周面側との間で支持され、保持部材３５０の脚部３５１は、インナロータ３００のスロット３０３の底部に形成されたスリット３０４で支持される。   Further, in the rotating electrical machine 1 of the present embodiment, the insulator 340 has a flange portion 342 formed along the outer peripheral surface of the inner rotor 300, and the support portion 352 of the holding member 350 is guided with the flange portion 342 of the insulator 340. The leg portion 351 of the holding member 350 is supported by a slit 304 formed at the bottom of the slot 303 of the inner rotor 300.

この構成により、隣り合うロータ巻線３３０の隙間に挿入された脚部３５１での固化材による保持力だけでなく、インシュレータ３４０の鍔部３４２と誘導コイルＩの外周面での保持力と、脚部３５１とスリット挿入部３５３での保持力により、保持部材３５０とロータ巻線３３０をインナロータ３００に保持できる。   With this configuration, not only the holding force by the solidified material at the leg portion 351 inserted in the gap between the adjacent rotor windings 330 but also the holding force at the outer peripheral surface of the flange portion 342 of the insulator 340 and the induction coil I, the leg The holding member 350 and the rotor winding 330 can be held on the inner rotor 300 by the holding force at the portion 351 and the slit insertion portion 353.

このため、保持部材３５０が遠心力に抗してインシュレータ３４０とロータ巻線３３０を強固に保持することができ、インシュレータ３４０に巻いたロータ巻線３３０が遠心力によって位置ずれすることが防止される。   For this reason, the holding member 350 can firmly hold the insulator 340 and the rotor winding 330 against the centrifugal force, and the rotor winding 330 wound around the insulator 340 is prevented from being displaced due to the centrifugal force. .

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。   While embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.

本実施形態の回転電機１は、ラジアルギャップ構造のインナーロータタイプであるが、アキシャルギャップ構造またはアウタロータ構造であってもよい。また、各コイルには、銅線、アルミ導体、リッツ線を用いることができる。また、磁路部材２０１やロータコア３０１には、積層電磁鋼板に代えて、軟磁性複合材料であるＳＭＣ（Soft Magnetic Composite）コアを用いることができる。また、回転電機１は、ハイブリッド車両のみでなく、風力発電機、工作機械等の他の産業分野にも適用することができる。   The rotating electrical machine 1 of the present embodiment is an inner rotor type having a radial gap structure, but may be an axial gap structure or an outer rotor structure. Moreover, a copper wire, an aluminum conductor, and a litz wire can be used for each coil. Further, as the magnetic path member 201 and the rotor core 301, an SMC (Soft Magnetic Composite) core, which is a soft magnetic composite material, can be used instead of the laminated electromagnetic steel sheet. The rotating electrical machine 1 can be applied not only to hybrid vehicles but also to other industrial fields such as wind power generators and machine tools.

１...回転電機、１Ｃ...回転軸、１００...ステータ、１０４...電機子コイル、３００...インナロータ（ロータ）、３０２...ロータティース（突極部）、３０４...スリット、３３０...ロータ巻線（コイル）、３４０...インシュレータ、３４２...鍔部、３５０...保持部材、３５１...脚部、３５２...支持部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotary electric machine, 1C ... Rotating shaft, 100 ... Stator, 104 ... Armature coil, 300 ... Inner rotor (rotor), 302 ... Rotor teeth (saliency pole part), 304 ... Slit, 330 ... Rotor winding (coil), 340 ... Insulator, 342 ... Hook, 350 ... Holding member, 351 ... Leg, 352 ... Support

Claims (3)

通電により磁束を発生させる電機子コイルを有するステータと、
前記磁束が鎖交するコイルの巻かれる複数の突極部が周方向に並列されているロータと、
前記ロータの隣接し合う突極部の間に配置され、前記突極部側で支持される支持部と、前記支持部と接続し前記突極部の間の回転軸側の底部で支持される脚部とを有する保持部材と、を備える回転電機であって、
前記ロータに巻かれるコイルは、液状の固化材によって固定され、
前記保持部材は、前記液状の固化材を吸収可能な絶縁紙によって形成されることを特徴とする回転電機。 A stator having an armature coil that generates magnetic flux when energized;
A rotor in which a plurality of salient pole portions wound with a coil interlinked with the magnetic flux are arranged in the circumferential direction;
The rotor is disposed between adjacent salient pole portions of the rotor and supported by the salient pole portion side, and is connected to the support portion and supported by the bottom portion on the rotating shaft side between the salient pole portions. A rotating electric machine comprising a holding member having a leg portion,
The coil wound around the rotor is fixed by a liquid solidifying material,
The rotating electric machine according to claim 1, wherein the holding member is formed of insulating paper capable of absorbing the liquid solidifying material. 前記ロータは、前記コイルの巻かれたインシュレータが前記突極部ごとに装着され、
前記保持部材は、前記突極部に装着されたインシュレータ間に配置され、
前記コイルは、前記突極部に装着されたインシュレータ間に前記液状の固化材を注入して固定されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。 The rotor is equipped with an insulator wound with the coil for each salient pole part,
The holding member is disposed between insulators attached to the salient pole parts,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the coil is fixed by injecting the liquid solidified material between insulators mounted on the salient pole portions. 前記インシュレータは、前記ロータの外周面に沿って形成される鍔部を有し、
前記保持部材の支持部は、前記インシュレータの鍔部と前記コイルの外周面側との間で支持され、
前記保持部材の脚部は、前記ロータの底部に形成されたスリットで支持されることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。 The insulator has a flange formed along the outer peripheral surface of the rotor,
The support portion of the holding member is supported between the flange portion of the insulator and the outer peripheral surface side of the coil,
The rotating electrical machine according to claim 2, wherein the leg portion of the holding member is supported by a slit formed in a bottom portion of the rotor.
JP2015171358A 2015-08-31 2015-08-31 Rotating electric machine Active JP6593038B2 (en)

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