JP2017147779A - スイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法 - Google Patents
スイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017147779A JP2017147779A JP2016025760A JP2016025760A JP2017147779A JP 2017147779 A JP2017147779 A JP 2017147779A JP 2016025760 A JP2016025760 A JP 2016025760A JP 2016025760 A JP2016025760 A JP 2016025760A JP 2017147779 A JP2017147779 A JP 2017147779A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- teeth
- coil
- tooth
- taper
- assembled
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Images
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Abstract
【課題】ステータを分割させなくても、可能な限り占積率の向上が図られたコイルをティースに組み付ける。
【解決手段】テーパティース441Tは、相対する平面で構成された一対の側壁441a,441bを備える。側壁441a,441bは、ピッチ角αの1/2のテーパ角θ1で先端に向けて窄まるテーパ形状を有している。ストレートティース441Sは、平行な一対の側壁441c,441dを備える。コイルLTは、先端から根元まで隣接するコイルLTと近接する。コイルLSは、隣接するテーパティース441TのコイルLに対して先端LPのみが近接する。
【選択図】図4
【解決手段】テーパティース441Tは、相対する平面で構成された一対の側壁441a,441bを備える。側壁441a,441bは、ピッチ角αの1/2のテーパ角θ1で先端に向けて窄まるテーパ形状を有している。ストレートティース441Sは、平行な一対の側壁441c,441dを備える。コイルLTは、先端から根元まで隣接するコイルLTと近接する。コイルLSは、隣接するテーパティース441TのコイルLに対して先端LPのみが近接する。
【選択図】図4
Description
本発明は、スイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法に関するものである。
近年、材料の入手が容易且つ安価といった観点から、永久磁石が不要なモータであるスイッチトリラクタンスモータが注目されている。スイッチトリラクタンスモータは、ティースと呼ばれる突極が設けられたステータ及びロータと、ステータの各ティースに巻かれたコイルとを備える。そして、スイッチトリラクタンスモータは、ロータの位置情報に基づいた電流をコイルに供給し、連続的な磁気吸引力を発生させることで、ロータを回転させる。
スイッチトリラクタンスモータは、ステータのティースとロータのティースとがずれた箇所では磁気吸引力が発生し、トルクが発生する。しかし、両ティースの位置がずれると、ティースの磁気飽和の影響により、トルクの立ち上がりが鈍くなるという問題がある。
そこで、特許文献1では、ステータ側のティース部を、ロータ側に向けて窄まるテーパ形状に形成し、ティース先端側に磁束を集中させるスイッチトリラクタンスモータが開示されている。
ところで、コイルをティースに対して組み付けるに際し、コイルはティースに対して例えば円周方向の順で組み付けられる。しかし、コイルの占積率を向上させた場合、両隣のティースに既にコイルが組み付けられていると、組み付け済みの両コイルが邪魔になって、対象コイルを対象ティースに組み付けることが困難になるという問題がある。また、ステータを分割させて、対象コイルを対象ティースに組み付けることも考えられるが、この場合、ステータを一体的に構成することができなくなり、磁束の流れが悪化し、ステータの構造が複雑化するという問題が発生する。
特許文献1では、ティースに対してコイルをどのように組み付けるかについての開示が全くなされていないので、上記の問題を解決することはできない。
本発明の目的は、ステータを分割させなくても、可能な限り占積率の向上が図られたコイルをティースに組み付けることができるスイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法を提供することである。
本発明の一態様に係るスイッチトリラクタンスモータは、ロータと、ステータとを備えるスイッチトリラクタンスモータであって、
前記ステータは、バックヨークと、前記ロータの回転軸に対して前記ステータの円周方向に所定のピッチ角で配置され、前記バックヨークと一体的に構成された複数のティースと、前記複数のティースのそれぞれに巻かれた複数のコイルとを備え、
前記複数のティースは、少なくとも半分の個数を占める第1ティースと、残りの第2ティースとを備え、
前記第1ティースは、それぞれ、テーパ角が前記ピッチ角の1/2の角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の平面状の側壁を持ち、
前記第2ティースは、それぞれ、他の第2ティースと隣接しないように配置され、平行な一対の側壁を持ち、
前記第1ティースのコイルは、隣接する第1ティースのコイルに対して先端から根元まで近接するように構成され、
前記第2ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成されている。
前記ステータは、バックヨークと、前記ロータの回転軸に対して前記ステータの円周方向に所定のピッチ角で配置され、前記バックヨークと一体的に構成された複数のティースと、前記複数のティースのそれぞれに巻かれた複数のコイルとを備え、
前記複数のティースは、少なくとも半分の個数を占める第1ティースと、残りの第2ティースとを備え、
前記第1ティースは、それぞれ、テーパ角が前記ピッチ角の1/2の角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の平面状の側壁を持ち、
前記第2ティースは、それぞれ、他の第2ティースと隣接しないように配置され、平行な一対の側壁を持ち、
前記第1ティースのコイルは、隣接する第1ティースのコイルに対して先端から根元まで近接するように構成され、
前記第2ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成されている。
本態様によれば、第1ティースは、それぞれ、テーパ角がティースのピッチ角の1/2の角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の平面状の側壁を持っている。そのため、隣接する第1ティースにおいて、相対する側壁同士が平行となり、先端から根元まで近接するようにコイルを構成することができ、コイルの占積率を高めることができる。
ここで、全てのティースを第1ティースで構成した場合、ある1つの対象第1ティースに対象コイルを組み付けるに際し、両隣の第1ティースに既にコイルが組み付けられていると、対象第1ティースに対象コイルを組み付けることができない可能性がある。
そこで、本態様は、平行な一対の側壁を持つ第2ティースを備えている。また、第2ティースは他の第2ティースと隣接しないように配置され、且つ、第2ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成されている。
そのため、第1ティースに対するコイルの組み付けが全て終了した後で、第2ティースにコイルを組み付けることで、ステータを分割させたり、コイルを変形させたりしなくても、全てのティースにコイルを組み付けることが可能となる。その結果、可能な限り占積率の向上が図られたコイルをティースに組み付けることができる。また、ステータが一体的に構成されているので、磁束の流れがスムーズになると同時に、ステータの構造が複雑化することを防止できる。
本発明の別の一態様に係るスイッチトリラクタンスモータは、上記の一態様のスイッチトリラクタンスモータにおいて、第2ティースを、平行な一対の側壁を持つ第2ティースに代えて、第1ティースのテーパ角よりも小さい角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の側壁を持つ第2ティースで構成したものである。
本態様によれば、第2ティースと第1ティースとの隙間(スロット)は、第1ティースのテーパ角−第2ティースのテーパ角で径方向の外側に向けて増大していくので、第2ティースのコイルを、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成できる。そのため、可能な限りコイルの占積率を高めることができる。
また、第2ティースの根元の幅を第1ティースの先端の幅と同じにすることで、第1ティースに対するコイルの組み付けが全て終了した後で、第2ティースにコイルを組み付けることができる。
上記態様において、前記第2ティースは1つであってもよい。
第2ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するので、第2ティースの個数が増大するにつれて、コイルの占積率は低下する。本態様では、第2ティースは1つであるので、占積率の悪化を最小限に抑制できる。
本発明の別の一態様に係る組み付け方法は、前記円周方向の順で前記第1ティースにコイルを組み付ける第1工程と、
前記第1工程の終了後、前記第2ティースにコイルをを組み付ける第2工程とを備え、
前記第1工程では、コイルが組み付け済みの第1ティースに隣接する対象第1ティースに対象コイルを組み付ける場合、前記組み付け済みコイルのテーパに沿って前記対象コイルを組み付ける。
前記第1工程の終了後、前記第2ティースにコイルをを組み付ける第2工程とを備え、
前記第1工程では、コイルが組み付け済みの第1ティースに隣接する対象第1ティースに対象コイルを組み付ける場合、前記組み付け済みコイルのテーパに沿って前記対象コイルを組み付ける。
本態様によれば、第1ティースにコイルを組み付ける第1工程の終了後、第2ティースにコイルを組み付ける第2工程が開始されている。ここで、第2ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接しているので、ステータを分割したり、コイルを変形させたりしなくても、全てのコイルをティースに組み付けることが可能となる。
また、第1工程では、対象第1ティースに対象コイルを組み付ける場合、組み付け済みのコイルのテーパに沿って対象コイルが組み付けられるので、第1ティースにコイルをスムーズに組み付けることができる。
また、第1工程では、円周方向の順で第1ティースにコイルが組み付けられるので、コイルをスムーズに組み付けることが可能となる。
本発明によれば、可能な限り占積率の向上が図られたコイルをティースに組み付けるに際し、ステータを分割させたり、コイルを変形させたりしなくても、全てのコイルをティースに組み付けることができる。また、ステータが一体的に構成されているので、磁束の流れがスムーズになると同時に、ステータの構造が複雑化することを防止できる。
本発明に係るスイッチトリラクタンスモータ(以下、「SRモータ」と記述する。)の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るSRモータが適用されたハイブリッド車100の概略構成図である。
ハイブリッド車100は、車輪10,10と、車軸12と、エンジン20と、トランスミッション30と、SRモータ40と、インバータ50と、バッテリ60と、コントローラ70と、各種センサ(クランク角センサ81、アクセル開度センサ83、車速センサ84)と、サイレントスイッチ90とを有している。
ハイブリッド車100は、いわゆるパラレル式のハイブリッド車である。エンジン20とSRモータ40とは車両の駆動力を出力する駆動源として機能し、このハイブリッド車100では、運転条件に応じて、エンジン20のみによる走行、エンジン20とSRモータ40の双方による走行、あるいは、SRモータ40のみによる走行が実現される。
エンジン20は、トランスミッション30を介して車軸12に連結されている。エンジン20は、例えばガソリンエンジンである。
SRモータ40は、車軸12に連結されているとともに、インバータ50を介してバッテリ60に接続されている。SRモータ40には、バッテリ60の電力がインバータ50にて交流電力に変換された後供給される。SRモータ40は、電力供給を受けて電動機として機能して、車軸12を回転させる。本実施の形態では、SRモータ40は、発電機としても機能する。具体的には、SRモータ40は、減速時に回生動作を行い、インバータ50を介してバッテリ60に電力を供給する。SRモータ40の詳しい構造については後述する。
サイレントスイッチ90は、SRモータ40の制御モードをノーマルモードとサイレントモードとに切り替えるスイッチである。サイレントスイッチ90は、使用者(搭乗者)により操作されるスイッチであり、使用者がこのサイレントスイッチ90をON/OFF操作することより前記モードが切り替えられる。具体的には、サイレントスイッチ90がON操作されるとSRモータ40の制御モードはサイレントモードになり、サイレントスイッチ90がOFF操作されると、SRモータ40の制御モードはノーマルモードになる。本実施の形態では、サイレントスイッチ90は、ハンドルに設けられている。なお、サイレントスイッチ90の取付け位置は、運転者が運転中に操作可能な位置であればよく、例えば、インストゥルメントパネルに取り付けられていてもよい。
コントローラ70は、メイン制御器71と、エンジン20を制御するエンジン制御器72と、SRモータ40を制御するモータ制御器73とを含んでいる。コントローラ70は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力を行う入出力(I/O)バスとを有している。なお、各制御器71、72、73は、互いに個別のコントローラとして構成されていてもよく、1つのコントローラとして構成されていてもよい。
コントローラ70には、少なくとも、クランク角センサ81、アクセル開度センサ83、および、車速センサ84によりそれぞれ検出された検出信号と、サイレントスイッチ90の操作信号が入力される。
コントローラ70、特に、メイン制御器71は、前記各センサの検出信号に基づいて現在の運転条件を算出し、算出した運転条件に基づいて、エンジン20およびSRモータ40の駆動/停止を決定する。本実施の形態では、負荷の低い低負荷領域では、エンジン20は停止されてSRモータ40のみが車輪10,10を駆動する。この低負荷領域よりも負荷の高い高負荷領域では、基本的にはSRモータ40が車輪10,10を駆動するが、急加速時等SRモータ40の出力のみでは不十分な場合には、エンジン20が駆動されて、SRモータ40とエンジン20とが車輪10,10を駆動する。メイン制御器71は、エンジン20を駆動させる際には、エンジン20の駆動指令信号をエンジン制御器72に出力し、SRモータ40を駆動させる際には、SRモータ40の駆動指令信号をモータ制御器73に出力する。
エンジン制御器72は、運転条件に基づいてスロットル開度、燃料噴射パルス等を算出し、スロットル、インジェクタ等に信号を出力する。
モータ制御器73は、少なくともSRモータ40が電動機として駆動される運転領域において、サイレントスイッチ90の操作状態に基づいてSRモータ40の制御モードを決定し、決定した制御モードとエンジン20の駆動状態とに基づいて、SRモータ40に発生させる磁気エネルギの変化率を決定する。モータ制御器73は、決定された磁気エネルギの変化率に基づいて、SRモータ40に供給すべき電流波形を決定し、この電流に対応する信号をインバータ50に出力する。
次に、SRモータ40の構造の詳細について説明する。図2は、主面から見たときのSRモータ40の内部構造を示した概略図である。図3は、図2に示すSRモータ40の斜視図である。
SRモータ40は、回転軸46と、回転軸46を囲むロータ42と、ロータ42を囲むステータ44と、ロータ42及びステータ44を収容するケース45とを備える。
ロータ42は、大局的には、所定の厚みを有する円盤状の部材で構成され、径方向の外側に向かって放射状に突出する複数のティース421を備える。本実施の形態では、ロータ42は、鉄芯等の磁性体で構成され、12個のティース421を有するが、これは一例である。
回転軸46は、紙面と直交する方向を長手方向とする棒状の部材で構成され、ロータ42の内周に固着されている。これにより、ロータ42が回転することで、回転軸46が回転され、車輪10が駆動される。
ステータ44は、鉄芯等の磁性体で構成されている。ステータ44は、ロータ42の外側を取り囲む環状のバックヨーク447と、バックヨーク447からロータ42側(内側)に向かって放射状に突出する複数のティース441とを備える。ティース441には、それぞれコイルLが巻かれている。なお、図2以降の図において、コイルLは断面が示され、ティース441の手前側に位置するコイルLの図示は省略されている。
図2の例では、ステータ44は、18個のティース441を有しているが、これは一例である。ティース441は、それぞれ、U、V、W相の三相のコイルLu、Lv、Lwが巻かれている。また、本実施の形態では、バックヨーク447とティース441とは一体的に構成されているものとする。
このSRモータ40では、コイルLは順番に通電されて、ステータ44のティース441に、ロータ42のティース421が磁気吸引されることによりロータ42に回転トルクが発生する。本実施の形態では、コイルLu,Lv、Lwに対して、インバータ50から電流が順に供給される。
バックヨーク447の外縁側には一定の間隔で複数(図2では、6個)のボルト44aが設けられ、このボルト44aによってステータ44はケース45に取り付けられている。
このように構成されたSRモータ40では、ロータ42やステータ44に永久磁石を用いる必要がない。そのため、このSRモータ40を用いれば、永久磁石を用いるモータを用いる場合に比べてコスト面で有利になる。さらに、永久磁石を用いていないことによりこのSRモータ40では逆起電力が発生しない。そのため、このSRモータ40では、より高回転数領域まで高いモータ効率を維持することができる。
図4は、本実施の形態に係るSRモータ40において、ステータ44に設けられたティース441を拡大して示した図である。
ティース441は、ロータ42(図2参照)の中心C1に対してステータ44の円周方向に所定のピッチ角αで配置されている。ここで、ピッチ角αとは、隣接するティース441同士のなす角度である。具体的には、ある1つのティース441に注目すると、その1つのティース441の幅方向の中心を通る径方向線D41と、その1つのティース441に隣接するティース441の径方向線D41とが成す角度である。ここで、径方向線D41とは、ティース441の幅方向の中点と中心C1とを通る、径方向に向かう線である。
本実施の形態では、ティース441は、テーパティース441T(第1ティースの一例)と、ストレートティース441S(第2ティースの一例)とに分けられる。テーパティース441Tは、全ティース441のうち、少なくとも、半分の個数を占めるティース441であり、ストレートティース441Sは、全ティース441のうち、テーパティース441Tを除く、残りのティース441である。また、ストレートティース441Sは、それぞれ、他のストレートティース441Sと隣接して配置されていない。すなわち、ストレートティース441Sにはテーパティース441Tが隣接して配置されている。
図4の例では、ストレートティース441Sの個数は1つにされている。これにより、テーパティース441Tの個数が可能な限り増大されている。後述するように、隣接するテーパティース441Tにおいては、隣接するコイルL同士は根元から先端まで近接するように構成されている。そのため、テーパティース441Tの個数を可能な限り増大させることで、コイルLの占積率が可能な限り高められている。
ここで、近接するとは、隣接するコイルL同士が電気的に接触しない程度の間隔を保って配置されることを意味する。具体的には、近接するとは、少なくとも、隣接するコイルL間に絶縁シート446(図7参照)が介在できる程度の間隔が該当する。
なお、図4の例では、ストレートティース441Sの個数は1つであるが、これは一例である。例えば、全ティース441の個数をN個とすると、ストレートティース441Sの個数は、ストレートティース441Sが隣接しないという条件の下、最大、N/2個まで許容される。すなわち、本発明では、ストレートティース441Sの個数は1個以上、N/2個以下の範囲をとることができる。
テーパティース441Tは、それぞれ、相対する平面で構成された一対の側壁441a,441bを備える。側壁441a,441bは、先端に向けて窄まるテーパ形状を有している。また、側壁441a,441bは、径方向線D41に対して線対称に傾斜している。また、側壁441a,441bのテーパ角θ1は、ピッチ角αの1/2の角度に設定されている。
ここで、テーパ角θ1とは、ある1つのティース441に注目すると、そのティース441の径方向線D41に対して、そのティース441の側壁441a,441bがなす角度である。
本実施の形態では、テーパ角θ1がピッチ角αの1/2の角度に設定されているので、隣接するテーパティース441T同士において、相対する側壁同士(側壁441b,441a)は平行になる。そのため、側壁441b,441a間に形成される空間であるスロット442は、大局的には直方体状(或いは立方体状)になる。ティース441の先端部441eの形状は、径方向から見て四角形状である。よって、ティース441は、大局的には、断面が四角形の角錐台形状を有する。
ストレートティース441Sは、平行な一対の側壁441c,441dを備える。ここで、側壁441c,441dは、テーパ角θ1が0度に設定されており、ストレートティース441Sの径方向線D41と平行である。また、ストレートティース441S及びテーパティース441Tとは、共に、先端部441eの円周方向の幅が同じ長さである。
本実施の形態では、テーパティース441Tに巻かれるコイルLをコイルLTと記述し、ストレートティース441Sに巻かれるコイルLをコイルLSと記述する。また、コイルLT,LSを総称する場合、コイルLと記述する。
コイルLは、例えば、表面がエナメルで被覆された銅線で構成され、断面が長方形の平角線である。また、コイルLは、1つのティース441に巻かれた集中巻のコイルで構成されている。また、コイルLは、断面の短辺側が曲げられたエッジワイズ巻のコイルで構成されている。また、コイルLの断面の長辺は、スロット442の幅Wのほぼ半分の長さを持っている。また、コイルLはティース441に対して単層巻にされている。
よって、隣接するテーパティース441Tにおいて、隣接するコイルLTは、先端から根元まで近接する。ここで、コイルLの先端とは、ティース441に巻かれたコイルLの中心C1側(内側)の箇所を指し、コイルLの根元とは、ティース441に巻かれたコイルLのバックヨーク447側の箇所を指す。
一方、ストレートティース441SのコイルLSは、図6に示すように、隣接するテーパティース441TのコイルLTに対して先端LPのみが近接する。
本実施の形態では、バックヨーク447と一体的に構成さた各ティース441に対して、事前に螺旋状に巻かれて形成された各コイルLが順に挿入されることで、各コイルLは各ティース441に組み付けられる。
したがって、全てのティース441を全てテーパティース441Tで構成すると、全てのコイルLTの全てのテーパティース441Tへの組み付けをスムーズに行うことができない可能性がある。これは、ある1の対象のテーパティース441Tに対象のコイルLTを組み付けるに際し、この対象のテーパティース441Tの両隣にコイルLTが既に組み付けられていると、これら両隣のコイルLTが邪魔になるからである。
図8は、本実施の形態の比較例に係るSRモータ400において、テーパティース441Tを拡大して示した図である。SRモータ400では、全てがテーパティース441Tで構成されている。また、全てのテーパティース441Tはバックヨーク447と一体的に構成されている。
また、左から2つ目のテーパティース441Tは、対象のコイルLTが組み付けられる対象のテーパティース441Tであるものとする。また、対象のテーパティース441Tの両隣のテーパティース441T(左から1つ目のテーパティース441Tと左から3つ目のテーパティース441T)には、既にコイルLTが組み付けられているものとする。また、コイルLTにおいて、先端側の幅をKW1、根元側の幅をKW2(>KW1)とする。
この場合、対象のテーパティース441Tの先端側の円周方向の幅と、対象のテーパティース441Tの両隣のスロット442の空きスペースの先端側の円周方向の幅との合計は幅KW1しかなく、幅KW2に満たない。そのため、両隣の組み付け済みのコイルLTが邪魔になって対象のコイルLTをテーパティース441Tに組み付けることが困難になっていることが分かる。
そこで、本実施の形態では、図4に示すようにストレートティース441Sを設けている。そのため、図6に示すように、全てのテーパティース441Tに対してコイルLTの組み付けが終了した後、コイルLSをストレートティース441Sに組み付けることで、全てのコイルLを全てのティース441に組み付けることができる。
図6は、ストレートティース441SにコイルLSが組み付けられる様子を示す図である。図6に示すように、ストレートティース441Sの両隣のテーパティース441Tには既にコイルLTが組み付けられている。そのため、ストレートティース441Sの円周方向の幅と、ストレートティース441Sの両隣にあるスロット442の空きスペースの先端側の幅との合計幅は、KW1となり、KW2に満たない。しかし、コイルLSは、根元から先端までの幅が一律にKW1であるので、両隣に組み付け済みのコイルLTがあったとしても、ストレートティース441Sに組み付けることができる。
図7は、テーパティース441T間に位置するスロット442を拡大して示した図である。図7に示すように、コイルLTは、テーパティース441Tに対して、テーパティース441Tの形状に沿って、螺旋状に間を詰めて巻かれている。そのため、コイルLTの断面の長辺t1は、スロット442の幅Wの方向に対して角度θ2だけ傾斜している。したがって、厳密には、長辺t1にcosθ2を乗じた値(t1・cosθ2)が、W/2とほぼ等しい値を持っている。
但し、t1・cosθ2=W/2に設定すると、隣接するコイルLTの間、及び、コイルLTと側壁441a,441bとの間に絶縁シート446を介在させることができなくなる。そこで、より厳密には、絶縁シート446の挿入スペースを考慮して、t1・cosθ2は、W/2よりも一定の隙間長だけ小さい値を持っている。隙間長としては、絶縁シート446の厚さの2倍よりも多少大きな長さが採用できる。
また、図7の例では、角度θ2だけ傾斜してコイルLTが巻かれているので、これに合わせて、スロット442の底面442aは傾斜している。具体的には、底面442aは、図7において、左側のコイルLTに対応する底面442a1と、右側のコイルLTに対応する底面442a2とを備えている。底面442a1,442a2は、幅Wの方向に対して角度θ2で、スロット442の中心線D42に対して線対称に傾斜した平面である。図7の例では、角度θ2は、テーパ角θ1と同じ角度が採用されているが、これは一例であり、テーパ角θ1と異なる角度が採用されてもよい。
絶縁シート446は、例えば、絶縁体で構成され、隣接するコイルLT同士間と、側壁441a,441b及びコイルLT間と、底面442a及びコイルLT間とに介在する。具体的には、絶縁シート446は、反時計回りに連なった面446a,446b,446c,446d,446e,446f,446gを備える。面446aは、絶縁シート446の先端を含み、幅Wの半分より短い長さを持ち、スロット442の開口側の一部を覆う。面446bは、右側のコイルLTと側壁441bとの間に介在し、右側のコイルLTと右側のテーパティース441Tとを絶縁させる。面446cは、底面442aと左右のコイルLTとの間に介在し、左右のコイルLTと、バックヨーク447とを絶縁させる。面446dは、左側のコイルLTと側壁441aとの間に介在し、左側のコイルLTと左側のテーパティース441Tとを絶縁させる。面446eは、幅Wのほぼ半分の長さを持ち、スロット442の開口側の一部を覆う。面446fは左右のコイルLTの間に介在し、左側のコイルLTと右側のコイルLTとを絶縁させる。面446gは、絶縁シート446の後端を含み、面446cと右側のコイルLTとの間に介在し、右側のコイルLTとバックヨーク447とを絶縁させる。
テーパティース441Tの先端には、スロット442の開口部側を向く一対の突起441fが設けられている。突起441fは、各スロット442に対して一対存在する。フタ445は、スロット442の幅Wとほぼ同じ長さを持つ可撓性のある部材で構成され、一対の突起441fによってスロット442の先端側に取り付けられ、スロット442の開口部を閉塞する。
絶縁シート446は、下記のようにしてスロット442に装着される。まず、左側のコイルLTと右側のコイルLTとが組み付けられる前に、側壁441b、底面442a、側壁441aに沿うように、絶縁シート446はスロット442内に挿入される。このとき、面446a及び面446e〜446gは、折り曲げられていない状態で、スロット442の開口部からはみ出た状態になっている。次に、左右のコイルLTがティース441に組み付けられる。
次に、絶縁シート446は、撓みが無くなるまで左右のコイルLTの間に押し込まれ、最終的に後端が底面442a2の所定の位置に到達する。これにより、面446e〜446gが形成される。次に、絶縁シート446の先端側が折り曲げられ、面446aが形成される。以上により、絶縁シート446がスロット442に装着される。絶縁シート446の装着が終了すると、フタ445が一対の突起441fの内側にねじ込まれて取り付けられる。
なお、図7では、テーパティース441T間に位置するスロット442を示したが、ストレートティース441Sとテーパティース441Tとの間に位置するスロット442においても、図7と同様に、絶縁シート446が装着される。
ここで、ティース441にコイルLを組み付ける際、突起441fが邪魔になることが懸念されるが、コイルLは変形させることができるので、突起441fがあっても問題はない。また、組み付けの容易性を考慮に入れて、突起441fは省かれても良い。
[組み付け方法]
次に、本実施の形態に係るSRモータ40の組み付け方法について、図4〜図6を用いて説明する。なお、組み付け方法は、図4〜図6に向かうにつれて、下記の工程S1〜S3が進行する。なお、工程S1、S2は第1工程に相当し、工程S3は第2工程に相当する。
次に、本実施の形態に係るSRモータ40の組み付け方法について、図4〜図6を用いて説明する。なお、組み付け方法は、図4〜図6に向かうにつれて、下記の工程S1〜S3が進行する。なお、工程S1、S2は第1工程に相当し、工程S3は第2工程に相当する。
(工程S1)
工程S1を図4を用いて説明する。なお、図4においては、全てのティース441に対してコイルLは組み付けられていないものとする。
工程S1を図4を用いて説明する。なお、図4においては、全てのティース441に対してコイルLは組み付けられていないものとする。
工程S1では、ストレートティース441Sの右隣に位置するテーパティース441Tが対象のテーパティース441Tとされ、この対象のテーパティース441TにコイルLTが組み付けられる。対象のテーパティース441Tの両隣のティース441には、コイルLが組み付けられていないので、コイルLTは、中心軸D44が対象のテーパティース441Tの径方向線D41に沿って外側にスライドされることで、対象のテーパティース441Tに組み付けられる。ここで、中心軸D44とは、角錐台の外周形状を持つコイルLの断面の中心を通る線である。
(工程S2)
工程S2を図5を用いて説明する。図5は、2つ目以降のコイルLTがテーパティース441Tに組み付けられる様子を示す図である。工程S2では、テーパティース441Tに対して、時計回りの順でコイルLTが組み付けられる。工程S2では、左隣のテーパティース441Tに対して既にコイルLTが組み付けられているので、中心軸D44が径方向線D41に沿うように対象のコイルLTをスライドさせると、この左隣のコイルLTが邪魔になり、対象のコイルを対象のテーパティース441Tに組み付けることはできない。
工程S2を図5を用いて説明する。図5は、2つ目以降のコイルLTがテーパティース441Tに組み付けられる様子を示す図である。工程S2では、テーパティース441Tに対して、時計回りの順でコイルLTが組み付けられる。工程S2では、左隣のテーパティース441Tに対して既にコイルLTが組み付けられているので、中心軸D44が径方向線D41に沿うように対象のコイルLTをスライドさせると、この左隣のコイルLTが邪魔になり、対象のコイルを対象のテーパティース441Tに組み付けることはできない。
そこで、工程S2では、対象のコイルLTは、中心軸D44に対してテーパ角θ1だけ傾斜したテーパ方向線D43の外側の方向にスライドさせることで、対象のテーパティース441Tに組み付けられる。これにより、対象のコイルLTは、隣接するコイルLTのテーパに沿って組み付けられることになる。
以降、工程S2では、コイルLTは、時計回りの順でテーパティース441Tに組み付けられていく。ここでは、テーパティース441Tは17個なので、工程S2の終了時点で、17個のコイルLが17個のテーパティース441Tに組み付けられている。
(工程S3)
工程S3を図6を用いて説明する。工程S3では、コイルLSがストレートティース441Sに対して組み付けられる。詳細には、コイルLSは、中心軸D44がストレートティース441Sの径方向線D41に沿ってスライドされることで、ストレートティース441Sに組み付けられる。
工程S3を図6を用いて説明する。工程S3では、コイルLSがストレートティース441Sに対して組み付けられる。詳細には、コイルLSは、中心軸D44がストレートティース441Sの径方向線D41に沿ってスライドされることで、ストレートティース441Sに組み付けられる。
以上により、全てのティース441に対するコイルLの組み付けが終了する。
このように、本実施の形態に係るSRモータ40は、ストレートティース441Sを備え、且つ、コイルLSは、先端LPのみが隣接するコイルLTと近接するように構成されている。
そのため、テーパティース441Tに対するコイルLTの組み付けが全て終了した後で、ストレートティース441SにコイルLSを組み付けることで、ステータ44を分割させたり、コイルLを変形させたりしなくても、全てのティース441にコイルLを組み付けることが可能となる。その結果、可能な限り占積率の向上が図られたコイルLをティース441に組み付けることができる。また、ステータ44が一体的に構成されているので、磁束の流れがスムーズになると同時に、ステータ44の構造が複雑化することを防止できる。
(変形例1)
本実施の形態では、ストレートティース441Sが1個の場合についての組み付け方法を説明したが、ストレートティース441Sが複数の場合の組み付け方法は以下の通りとなる。
本実施の形態では、ストレートティース441Sが1個の場合についての組み付け方法を説明したが、ストレートティース441Sが複数の場合の組み付け方法は以下の通りとなる。
工程S1は、ストレートティース441Sが1個の場合と同じである。工程S2では、ストレートティース441Sを飛ばしながら、時計回りの方向で順にコイルLTがテーパティース441Tに組み付けられる。このとき、左隣のティース441がテーパティース441Tであれば、そのテーパティース441Tには既にコイルLTが組み付けられているので、組み付け対象のコイルLTは、図5に示すように、左隣のコイルLTのテーパに沿って組み付けられる。一方、左隣のティース441がストレートティース441Sであれば、そのストレートティース441Sには、まだ、コイルLSが組み付けられていないので、組み付け対象のコイルLTは、図4に示すように中心軸D44が径方向線D41の方向に沿うように組み付けられる。
工程S3では、テーパティース441Tを飛ばしながら、時計回りの順でコイルLSがストレートティース441Sに組み付けられる。このときコイルLSは、図6に示すように中心軸D44が径方向に沿うように組み付けられる。
(変形例2)
変形例1及び実施の形態においては、コイルLTはテーパティース441Tに対して時計回りの順で組み付けられていたが、反時計回りの順で組み付けられても良い。このことは、ストレートティース441Sが複数あり、これらのストレートティース441SにコイルLSを組み付ける場合も同じである。
変形例1及び実施の形態においては、コイルLTはテーパティース441Tに対して時計回りの順で組み付けられていたが、反時計回りの順で組み付けられても良い。このことは、ストレートティース441Sが複数あり、これらのストレートティース441SにコイルLSを組み付ける場合も同じである。
(変形例3)
工程S1では、ストレートティース441Sの右隣のテーパティース441Tに1つ目のコイルLTが組み付けられていたが、任意のテーパティース441Tに1つ目のコイルLTが組み付けられても良い。この場合、工程S2では、1つ目のコイルLTを基準に時計回りの順でコイルLTを組み付けていき、その後、1つ目のコイルLTを基準に反時計回りの順でコイルLTを組み付けていっても良い。或いは、工程S2では、1つ目のコイルLTを基準に反時計回りの順でコイルLTを組み付けていき、その後、1つ目のコイルLTを基準に時計回りの順でコイルLTを組み付けていっても良い。このことは、複数のストレートティース441Sに対してコイルLSを組み付ける場合も同じである。
工程S1では、ストレートティース441Sの右隣のテーパティース441Tに1つ目のコイルLTが組み付けられていたが、任意のテーパティース441Tに1つ目のコイルLTが組み付けられても良い。この場合、工程S2では、1つ目のコイルLTを基準に時計回りの順でコイルLTを組み付けていき、その後、1つ目のコイルLTを基準に反時計回りの順でコイルLTを組み付けていっても良い。或いは、工程S2では、1つ目のコイルLTを基準に反時計回りの順でコイルLTを組み付けていき、その後、1つ目のコイルLTを基準に時計回りの順でコイルLTを組み付けていっても良い。このことは、複数のストレートティース441Sに対してコイルLSを組み付ける場合も同じである。
(変形例4)
工程S1では、中心軸D44が径方向線D41に沿うようにコイルLTは組み付けられたが、中心軸D44が径方向線D41に対してテーパ角θ1傾斜する方向に、コイルLTは組み付けられても良い。この場合、全てのテーパティース441Tに対してコイルLTはテーパに沿って組み付けられることになり、工程S1の処理負担を軽減できる。
工程S1では、中心軸D44が径方向線D41に沿うようにコイルLTは組み付けられたが、中心軸D44が径方向線D41に対してテーパ角θ1傾斜する方向に、コイルLTは組み付けられても良い。この場合、全てのテーパティース441Tに対してコイルLTはテーパに沿って組み付けられることになり、工程S1の処理負担を軽減できる。
(変形例5)
上記実施の形態では、コイルLはエッジワイズ巻であったが、本発明はこれに限定されず、コイルLはフラットワイズ巻であってもよい。図9は、フラットワイズ巻のコイルLを採用した場合において、主面から見たときのSRモータ40の内部構造を示した概略図である。
上記実施の形態では、コイルLはエッジワイズ巻であったが、本発明はこれに限定されず、コイルLはフラットワイズ巻であってもよい。図9は、フラットワイズ巻のコイルLを採用した場合において、主面から見たときのSRモータ40の内部構造を示した概略図である。
図9において、図2との相違点は、コイルLの巻き方にある。すなわち、図9では、フラットワイズ巻のコイルLが採用されているので、コイルLの断面SDが径方向に長い長方形の形状を持っている。フラットワイズ巻とは、断面SDの長辺側が曲げらた巻き方を指す。フラットワイズ巻が採用された場合であっても、コイルLは、集中巻にされている。
図9の例では、コイルLは3層巻にされている。したがって、コイルLの断面SDの短辺をt2とすると、3・t2が幅Wのほぼ半分の長さになるように設定されている。これをn(nは1以上の整数)層巻に一般化すると、n・t2が幅Wのほぼ半分の長さになるように設定されている。
但し、図7で説明したように、コイルLが角度θ2で螺旋状に巻かれている点、及び絶縁シート446が介在されている点を考慮すると、3・t2・cosθ2が、幅Wの半分よりも一定の隙間長だけ小さい値を持っているものとしてもよい。このことを、n層巻に一般化すると、n・t2・cosθ2が、幅Wの半分よりも一定の隙間長だけ小さい値を持っているものとしてもよい。
このように変形例のSRモータ40によれば、フラットワイズ巻のコイルLで構成されているので、コイルLの形成が容易となる。
(変形例6)
コイルLの断面は長方形として説明したが、本発明はこれに限定されず、正方形であってもよい。但し、巻数の削減の観点からすると、コイルLの断面は正方形よりも長方形の方が好ましい。
コイルLの断面は長方形として説明したが、本発明はこれに限定されず、正方形であってもよい。但し、巻数の削減の観点からすると、コイルLの断面は正方形よりも長方形の方が好ましい。
(変形例7)
上記実施の形態では、第2ティースの一例として、ストレートティース441Sを採用したが、本発明はこれに限定されず、テーパティースで構成してもよい。図10は、第2ティースをテーパティース441T’で構成した場合において、テーパティース441T’にコイルが組み付けられる様子を示す図である。
上記実施の形態では、第2ティースの一例として、ストレートティース441Sを採用したが、本発明はこれに限定されず、テーパティースで構成してもよい。図10は、第2ティースをテーパティース441T’で構成した場合において、テーパティース441T’にコイルが組み付けられる様子を示す図である。
テーパティース441T’は、相対する平面で構成された一対の側壁441a’,441b’を備える。側壁441a’,441b’は、先端に向けて窄まるテーパ形状を有している。また、側壁441a’,441b’は、径方向線D41に対して線対称に傾斜している。また、側壁441a’,441b’のテーパ角θ1’は、テーパティース441Tのテーパ角θ1(=1/2α)よりも小さい角度に設定されている。
これにより、テーパティース441T’の両隣のスロット442は、組み付け済みコイルLTに沿って、径方向の外側に向けて、θ1−θ1’のテーパ角で広がりを持つことになる。その結果、コイルLT’を先端LPでのみ隣接するコイルLTと近接させることができ、可能な限りコイルの占積率を高めることができる。
また、テーパティース441T’は、根元の幅Wbがテーパティース441Tの先端の幅Wtと同じ値に設定されている。これにより、テーパティース441T’の円周方向の幅と、テーパティース441T’の両隣にあるスロット442の空きスペースの先端側の幅との合計幅は、KW1より大きくなる。また、コイルLT’は、テーパティース441T’に対応する形状を持つので、根元の幅はKW1となる。よって、両隣に組み付け済みのコイルLTがあったとしても、コイルLT’をテーパティース441T’に組み付けることができる。
また、コイルとティースとの間の絶縁に樹脂製ボビンが用いられることもある(例えば、特開2009−189138号公報参照)。このような樹脂製ボビンは、形成工程で型から抜くために1〜2度の抜き勾配が設けられることもある。したがって、本発明において、ティースとコイルとの絶縁に樹脂製ボビンを適用する場合、ティースのテーパ角を1〜2度設けるのが望ましい。そこで、変形例7では、テーパティース441T’のテーパ角θ1’として、1〜2度が採用されてもよい。また、1〜2度の微細なテーパ角であれば、テーパティース441T’の先端の幅をテーパティース441Tの先端の幅と同じにしても、コイルLT’は多少の変形を許容するので、コイルLT’をテーパティース441T’に組み付けることが可能である。
(変形例8)
上記実施の形態において、ストレートティース441Sは、テーパ角を0度としたが、これは厳密に0度を意味するのではなく、変形例7で示した樹脂製ボビンの適用を考慮して、1〜2度のマージンがあっても良い。
上記実施の形態において、ストレートティース441Sは、テーパ角を0度としたが、これは厳密に0度を意味するのではなく、変形例7で示した樹脂製ボビンの適用を考慮して、1〜2度のマージンがあっても良い。
C1 中心
D41 径方向線
D42 中心線
D43 テーパ方向線
D44 中心軸
L コイル
LP 先端
L,LS,LT,Lu,Lv,Lw コイル
S1 工程
S2 工程
S3 工程
θ1 テーパ角
40 SRモータ
42 ロータ
421 ティース
44 ステータ
441 ティース
441S ストレートティース
441T テーパティース
441a,441b,441c,441d 側壁
45 ケース
46 回転軸
441f 突起
441e 先端部
442 スロット
442a 底面
445 フタ
446 絶縁シート
447 バックヨーク
D41 径方向線
D42 中心線
D43 テーパ方向線
D44 中心軸
L コイル
LP 先端
L,LS,LT,Lu,Lv,Lw コイル
S1 工程
S2 工程
S3 工程
θ1 テーパ角
40 SRモータ
42 ロータ
421 ティース
44 ステータ
441 ティース
441S ストレートティース
441T テーパティース
441a,441b,441c,441d 側壁
45 ケース
46 回転軸
441f 突起
441e 先端部
442 スロット
442a 底面
445 フタ
446 絶縁シート
447 バックヨーク
Claims (4)
- ロータと、ステータとを備えるスイッチトリラクタンスモータであって、
前記ステータは、バックヨークと、前記ロータの回転軸に対して前記ステータの円周方向に所定のピッチ角で配置され、前記バックヨークと一体的に構成された複数のティースと、前記複数のティースのそれぞれに巻かれた複数のコイルとを備え、
前記複数のティースは、少なくとも半分の個数を占める第1ティースと、残りの第2ティースとを備え、
前記第1ティースは、それぞれ、テーパ角が前記ピッチ角の1/2の角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の平面状の側壁を持ち、
前記第2ティースは、それぞれ、他の第2ティースと隣接しないように配置され、平行な一対の側壁を持ち、
前記第1ティースのコイルは、隣接する第1ティースのコイルに対して先端から根元まで近接するように構成され、
前記第2ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成されているスイッチトリラクタンスモータ。 - ロータと、ステータとを備えるスイッチトリラクタンスモータであって、
前記ステータは、バックヨークと、前記ロータの回転軸に対して前記ステータの円周方向に所定のピッチ角で配置され、前記バックヨークと一体的に構成された複数のティースと、前記複数のティースのそれぞれに巻かれた複数のコイルとを備え、
前記複数のティースは、少なくとも半分の個数を占める第1ティースと、残りの第2ティースとを備え、
前記第1ティースは、それぞれ、テーパ角が前記ピッチ角の1/2の角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の平面状の側壁を持ち、
前記第2ティースは、それぞれ、他の第2ティースと隣接しないように配置され、前記第1ティースのテーパ角より小さい角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の側壁を持ち、
前記第1ティースのコイルは、隣接する第1ティースのコイルに対して先端から根元まで近接するように構成され、
前記第2ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成されているスイッチトリラクタンスモータ。 - 請求項1又は2記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、
前記第2ティースは1つであるスイッチトリラクタンスモータ。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの組み付け方法であって、
前記円周方向の順で前記第1ティースにコイルを組み付ける第1工程と、
前記第1工程の終了後、前記第2ティースにコイルをを組み付ける第2工程とを備え、
前記第1工程では、コイルが組み付け済みの第1ティースに隣接する対象第1ティースに対象コイルを組み付ける場合、前記組み付け済みコイルのテーパに沿って前記対象コイルを組み付ける組み付け方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016025760A JP2017147779A (ja) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | スイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016025760A JP2017147779A (ja) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | スイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017147779A true JP2017147779A (ja) | 2017-08-24 |
Family
ID=59683273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016025760A Abandoned JP2017147779A (ja) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | スイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017147779A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110676953A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-10 | 浙江大学 | 电机定子、电机及定子绕组的安装方法 |
CN112713668A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-27 | 郑州轻工业大学 | 一种定子极宽不均匀分布的三相双凸极电机 |
-
2016
- 2016-02-15 JP JP2016025760A patent/JP2017147779A/ja not_active Abandoned
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110676953A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-10 | 浙江大学 | 电机定子、电机及定子绕组的安装方法 |
CN112713668A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-27 | 郑州轻工业大学 | 一种定子极宽不均匀分布的三相双凸极电机 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4319961B2 (ja) | 回転電機及び電機巻線 | |
JP4576363B2 (ja) | 補機駆動装置 | |
JP4640422B2 (ja) | ランデルロータ型モータ | |
US20120038236A1 (en) | Permanent Magnet Rotating Electric Machine and Electric Car Using the Same | |
JPWO2008020471A1 (ja) | 回転電機 | |
JP6352916B2 (ja) | 回転電気機械のコイル及び固定子アセンブリ | |
US20120286613A1 (en) | Asymmetric stator teeth in an electric motor | |
JP6222032B2 (ja) | 回転電機 | |
JP6307324B2 (ja) | ブラシレスモータおよびこれを用いた電動パワーステアリング装置 | |
US20140175935A1 (en) | Rotary electric machine | |
WO2013077115A1 (ja) | 回転電機 | |
US20110163641A1 (en) | Permanent-magnet synchronous motor | |
EP3288180A1 (en) | Circuit and control method for the same | |
JP7205146B2 (ja) | 回転電機、制御装置、車両システム、回転電機のメンテナンス方法 | |
KR20150020883A (ko) | 헤어핀 모터의 고정자 코일 권선구조 | |
JP2008148519A (ja) | リラクタンス型電機 | |
CN105659472B (zh) | 电机 | |
JP5567775B2 (ja) | ロータおよび回転電機 | |
JP2017147779A (ja) | スイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法 | |
JP2017147780A (ja) | スイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法 | |
JP7103122B2 (ja) | 回転電機 | |
JP4329511B2 (ja) | 同期モータおよびそれを用いた車両ユニット | |
EP3562008A1 (en) | Rotational electric machine | |
JP2017147778A (ja) | スイッチトリラクタンスモータ | |
JP5805046B2 (ja) | 車両用電動機および車両用発電機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20171226 |