JP5611094B2

JP5611094B2 - Rotating electric machine

Info

Publication number: JP5611094B2
Application number: JP2011067442A
Authority: JP
Inventors: 敏則田中; 信一山口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: JP2012205387A

Description

この発明は、複数のティースにより複数のスロットが画成されたステータコア、及び各前記ティースに導線が集中巻きして構成された３相のステータコイルを有するステータを備えた回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine including a stator core having a stator core having a plurality of slots defined by a plurality of teeth, and a three-phase stator coil formed by concentrating a conductive wire around each of the teeth.

従来、円筒形状のステータと、このステータの内側に設けられ、ステータに対して回転可能なロータとを備えた永久磁石式電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この電動機では、ロータは、ステータに周方向に並べられた複数の永久磁石を有している。また、ステータは、スロットを画成するティースを有するステータコアと、三相交流の電流が流れるステータコイルとを有している。そして、この各ティースを外径から内径方向に向かってティース幅が狭くなるテーパ形状とすることで、電流を印加した際のトルクの直線性の低下を低減するようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a permanent magnet electric motor including a cylindrical stator and a rotor that is provided inside the stator and is rotatable with respect to the stator is known (see, for example, Patent Document 1).
In this electric motor, the rotor has a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction on the stator. The stator has a stator core having teeth defining a slot and a stator coil through which a three-phase alternating current flows. Each tooth has a tapered shape in which the tooth width becomes narrower from the outer diameter toward the inner diameter, thereby reducing a decrease in torque linearity when a current is applied.

特開２００５−１６８２２３号公報JP 2005-168223 A

しかしながら、上記構成の電動機は、テーパ形状のティースであっても、負荷状態が高くなり、ステータコイルに流れる電流値が大きくなった場合、トルクの線形性が低下するという問題点があった。 However, the electric motor having the above configuration has a problem that even when the teeth are tapered, the linearity of the torque decreases when the load state becomes high and the current value flowing through the stator coil increases.

この発明に係る回転電機は、円環状のヨークから径内側方向に延びた複数のティースにより複数のスロットが画成されたステータコア、及び各前記ティースに導線が集中巻きして構成された３相のステータコイルを有するステータと、
このステータの内側に回転自在に設けられた偶数の極数を有するロータとを備え、
前記ステータコイルの各相のコイル部は、隣接した少なくとも２つの前記ティースに連続して前記導線が巻回されている回転電機であって、
前記スロットは、同相の前記コイル部が配置されたスロットの開口の幅が、異相の前記コイル部が配置されたスロットの開口の幅よりも大きく、
同相の前記コイル部が配置された前記スロットの前記開口の前記幅をＳ１、異相の前記コイル部が配置された前記スロットの前記開口の前記幅をＳ２とした場合、Ｓ１=（２/√３）×Ｓ２の関係が成立する。 The rotating electrical machine according to the present invention includes a stator core in which a plurality of slots are defined by a plurality of teeth extending radially inward from an annular yoke, and a three-phase structure in which a conductive wire is wound around each of the teeth. A stator having a stator coil;
A rotor having an even number of poles rotatably provided inside the stator;
The coil portion of each phase of the stator coil is a rotating electrical machine in which the conducting wire is wound continuously to at least two adjacent teeth.
Said slot has a width of an opening of the slot in which the coil portion of the same phase are arranged, much larger than the width of the opening of the slot in which the coil portion of the hetero-phase are arranged,
S1 = (2 / √3) where S1 is the width of the opening of the slot where the coil portion of the same phase is disposed, and S2 is the width of the opening of the slot where the coil portion of the different phase is disposed. ) × S2 is established .

また、この発明に係る回転電機は、円環状のヨークから径内側方向に延びた複数のティースにより複数のスロットが画成されたステータコア、及び各前記ティースに導線が集中巻きして構成された３相のステータコイルを有するステータと、
このステータの内側に回転自在に設けられたロータとを備え、
前記ティースは、先端部に両周方向にそれぞれ延びたつば部により前記スロットの開口を形成し、
前記ステータコイルの各相のコイル部は、隣接した少なくとも２つの前記ティースに連続して前記導線が巻回されている回転電機であって、
前記つば部は、同相の前記コイル部が配置された前記スロット側の部位の径方向の寸法が、異相の前記コイル部が配置された前記スロット側の部位の径方向の寸法よりも小さい。 Further, the rotating electrical machine according to the present invention includes a stator core in which a plurality of slots are defined by a plurality of teeth extending radially inward from an annular yoke, and a concentric winding of each of the teeth. A stator having a stator coil of phase;
A rotor provided rotatably inside the stator,
The teeth form an opening of the slot by a flange portion extending in both circumferential directions at the tip portion,
The coil portion of each phase of the stator coil is a rotating electrical machine in which the conducting wire is wound continuously to at least two adjacent teeth.
In the collar portion, the radial dimension of the portion on the slot side where the coil portion of the same phase is disposed is smaller than the radial dimension of the portion on the slot side where the coil portion of a different phase is disposed.

この発明による回転電機によれば、スロットは、同相のコイル部が配置されたスロットの開口の幅が、異相のコイル部も配置されたスロットの開口の幅よりも大きくすることで、同相のコイル部が配置されたスロットの開口での漏れ磁束が低減され、ティースの磁気飽和が緩和され、トルクリニアリティー（直線性）が改善される。 According to the rotating electrical machine of the present invention, the slot has the same width as the opening of the slot in which the in-phase coil portion is disposed, and the width of the opening in the slot in which the different-phase coil portion is also disposed. Leakage magnetic flux at the opening of the slot in which the portion is arranged is reduced, magnetic saturation of the teeth is relaxed, and torque linearity (linearity) is improved.

また、この発明による回転電機によれば、つば部は、同相のコイル部が配置されたスロット側の部位の径方向の寸法が、異相のコイル部も配置されたスロット側の部位の径方向の寸法よりも小さいので、同相のコイル部が配置されたスロット側のつば部の部位は、より磁気飽和が生じ易くなり、同相のコイル部が配置されたスロットの開口でのつば部間の漏れ磁束が低減される結果、ティースの磁気飽和が緩和され、トルクリニアリティー（直線性）が改善される。 Further, according to the rotating electrical machine of the present invention, the flange portion has a radial dimension of the slot side portion where the in-phase coil portion is arranged, and a radial size of the slot side portion where the different phase coil portion is also arranged. Since it is smaller than the dimension, the magnetic flux saturation is more likely to occur in the slot side flange portion where the in-phase coil portion is disposed, and the leakage magnetic flux between the flange portions at the opening of the slot where the in-phase coil portion is disposed. As a result, the magnetic saturation of the teeth is relaxed and the torque linearity (linearity) is improved.

この発明の実施の形態１における永久磁石式電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ及びロータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a starter and a rotor when cut | disconnecting along perpendicular | vertical with respect to the axis line of the permanent magnet type electric motor in Embodiment 1 of this invention. 図１のステータコアを示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the stator core of FIG. 実施の形態１の永久磁石式電動機、従来の一例である永久磁石式電動機、及び従来の他の例である永久磁石式電動機における、電流とトルクとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the electric current and the torque in the permanent magnet type electric motor of Embodiment 1, the permanent magnet type electric motor which is a conventional example, and the permanent magnet type electric motor which is another conventional example. 従来の一例である永久磁石式電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ及びロータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a starter and a rotor when cut | disconnecting along perpendicular | vertical with respect to the axis line of the permanent magnet type electric motor which is a conventional example. 従来の他の例である永久磁石式電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ及びロータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a starter and a rotor when cut | disconnecting along perpendicular | vertical with respect to the axis line of the permanent magnet type electric motor which is another conventional example. 図１のステータコイルの各相のコイル部のベクトル図である。It is a vector diagram of the coil part of each phase of the stator coil of FIG. 図１のステータコイルの各相のコイル部における磁束量を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux amount in the coil part of each phase of the stator coil of FIG. この発明の実施の形態２における永久磁石式電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ及びロータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a starter and a rotor when cut | disconnecting along perpendicular | vertical with respect to the axis line of the permanent magnet type electric motor in Embodiment 2 of this invention. 図８のステータコアを示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the stator core of FIG. この発明の実施の形態３における永久磁石式電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ及びロータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a starter and a rotor when it cut | disconnects along perpendicular | vertical with respect to the axis line of the permanent magnet type electric motor in Embodiment 3 of this invention. 図１０のステータコアを示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the stator core of FIG. この発明の実施の形態４における永久磁石式電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ及びロータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a starter and a rotor when cut | disconnecting along perpendicular | vertical with respect to the axis line of the permanent magnet type electric motor in Embodiment 4 of this invention. 図１２のステータコアを示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the stator core of FIG. この発明の実施の形態５における永久磁石式電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ及びロータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a starter and a rotor when it cut | disconnects along perpendicular | vertical with respect to the axis line of the permanent magnet type electric motor in Embodiment 5 of this invention. 図１４のステータコアを示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the stator core of FIG. この発明の実施の形態６における永久磁石式電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ及びロータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a starter and a rotor when cut | disconnecting along perpendicular | vertical with respect to the axis line of the permanent magnet type electric motor in Embodiment 6 of this invention. 図１６のステータコアを示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the stator core of FIG. この発明の実施の形態７における永久磁石式電動機の軸線方向に垂直に沿って切断したときの断面図である。It is sectional drawing when cut | disconnecting along perpendicular | vertical to the axial direction of the permanent-magnet-type electric motor in Embodiment 7 of this invention.

以下、この発明の各実施の形態の永久磁石式電動機について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。 Hereinafter, the permanent magnet type electric motor according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent members and parts will be described with the same reference numerals.

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回転電機である永久磁石式電動機（以下、電動機と略称する。）の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ１及びロータ２を示す断面図である。
この電動機は、ステータ１と、このステータ１の内側に回転自在に設けられたロータ２とを備えている。
ステータ１は、複数枚の電磁鋼板が積層されて構成され、円環状のヨーク４及びこのヨーク４から径内側方向に延びた複数のティース５を有するステータコア６と、各ティース５に導線が集中巻きして構成されたステータコイル７とを備えている。
ロータ２は、中心軸線上に沿って延びたシャフトを有する円柱形状の磁性体８と、この磁性体８の外周面に等分間隔で接着された１０個の永久磁石９とを備えている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a starter 1 and a rotor 2 when cut along the axis of a permanent magnet type electric motor (hereinafter simply referred to as an electric motor) which is a rotating electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. It is.
The electric motor includes a stator 1 and a rotor 2 that is rotatably provided inside the stator 1.
The stator 1 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, and a stator core 6 having an annular yoke 4 and a plurality of teeth 5 extending radially inward from the yoke 4, and a conductive wire is concentrated around each tooth 5. And a stator coil 7 configured as described above.
The rotor 2 includes a columnar magnetic body 8 having a shaft extending along the central axis, and ten permanent magnets 9 bonded to the outer peripheral surface of the magnetic body 8 at equal intervals.

ステータコイル７は、Ｕ相のコイル部１０と、Ｖ相のコイル部１１と、Ｗ相のコイル部１２とから構成されており、それぞれのコイル部１０，１１及び１２がＹ結線されて構成されている。
Ｕ相のコイル部１０は、Ｎｏ１のティース５においてステータコア６の中心から視て時計方向に導線を集中巻で巻回し、引き続き右隣のＮｏ２のティース５に反時計方向に導線を集中巻で巻回し、さらにＮｏ７のティース５に反時計方向に導線を集中巻で巻回し、さらにまたＮｏ８のティース５に時計方向に導線を集中巻で巻回して構成される。
Ｖ相のコイル部１１は、Ｎｏ３のティース５においてステータコア６の中心から視て反時計方向に導線を集中巻で巻回し、引き続き右隣のＮｏ４のティース５に時計方向に導線を集中巻で巻回し、さらにＮｏ９のティース５に時計方向に導線を集中巻で巻回し、さらにまたＮｏ１０のティース５に反時計方向に導線を集中巻で巻回して構成される。
Ｗ相のコイル部１２は、Ｎｏ５のティース５においてステータコア６の中心から視て時計方向に導線を集中巻で巻回し、引き続き右隣のＮｏ６のティース５に反時計方向に導線を集中巻で巻回し、さらにＮｏ１１のティース５に反時計方向に導線を集中巻で巻回し、さらにまたＮｏ１２のティース５に時計方向に導線を集中巻で巻回して構成される。 The stator coil 7 includes a U-phase coil section 10, a V-phase coil section 11, and a W-phase coil section 12, and each coil section 10, 11 and 12 is Y-connected. ing.
The U-phase coil unit 10 winds the lead wire in the clockwise direction in the No. 1 tooth 5 as viewed from the center of the stator core 6, and then continuously winds the lead wire in the counter-clockwise direction on the No. 2 tooth 5 on the right side. Further, the conductive wire is wound around the No. 7 tooth 5 in the counterclockwise direction with concentrated winding, and the conductive wire is wound around the No. 8 tooth 5 in the clockwise direction with concentrated winding.
The V-phase coil unit 11 winds the conductive wire in a counterclockwise direction as viewed from the center of the stator core 6 in the No. 3 tooth 5 in a concentrated manner, and then continuously winds the conductive wire in the clockwise direction on the No. 4 tooth 5 adjacent to the right. Further, the conductive wire is wound around the No. 9 tooth 5 in the clockwise direction with the concentrated winding, and the conductive wire is wound around the No. 10 tooth 5 in the counter-clockwise direction with the concentrated winding.
The W-phase coil section 12 winds the conductive wire in a clockwise direction in the No. 5 tooth 5 as viewed from the center of the stator core 6 and then continuously winds the conductive wire in the counter-clockwise direction on the No. 6 tooth 5 adjacent to the right. Further, the conductive wire is wound around the No. 11 tooth 5 in the counterclockwise direction by concentrated winding, and the conductive wire is wound around the No. 12 tooth 5 in the clockwise direction by concentrated winding.

図２は図１のステータ１のステータコア６を示す要部拡大図である。
ティース５の先端部には、周方向の両側にそれぞれ突出したつば部１３が形成されている。
ティース５間に形成されたスロット１４の開口（つば部１３間）の幅寸法Ｓ１、Ｓ２のうち、同相のコイル部１０，１１，１２が配置されたスロット１４の開口の幅寸法Ｓ１は、異相のコイル部１０，１１，１２も配置されたスロット１４の開口の幅寸法Ｓ２よりも大きい。
以下、同相のコイル部１０，１１，１２が配置されたスロット１４の開口の幅寸法を同相の開口の幅寸法と呼ぶ。また、異相のコイル部１０，１１，１２も配置されたスロット１４の開口の幅寸法を異相の開口の幅寸法と呼ぶ。 FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing the stator core 6 of the stator 1 of FIG.
At the tip end portion of the tooth 5, a flange portion 13 that protrudes on both sides in the circumferential direction is formed.
Of the width dimensions S1 and S2 of the opening of the slot 14 (between the flange portions 13) formed between the teeth 5, the width dimension S1 of the opening of the slot 14 in which the in-phase coil portions 10, 11, and 12 are disposed is different from the phase dimension S1. The coil portions 10, 11, and 12 are also larger than the width dimension S2 of the opening of the slot 14 in which the coil portions 10, 11, and 12 are arranged.
Hereinafter, the width dimension of the opening of the slot 14 in which the in-phase coil portions 10, 11, and 12 are arranged is referred to as the width dimension of the in-phase opening. In addition, the width dimension of the opening of the slot 14 in which the coil portions 10, 11, and 12 of different phases are also referred to as the width dimension of the opening of the different phase.

図３は本願の発明者が実験により電動機における電流値とトルクとの関係を、この実施の形態１の電動機と従来例１，２の電動機とを対比して求めた図である。
図３における従来例１では、ステータコア２０は、図４に示すように、同相の開口の幅寸法Ｓａと、異相の開口の幅寸法Ｓａとは同じであり、これらの幅寸法Ｓａは、実施の形態１の異相の開口の幅寸法Ｓ２と同じである。
図３における従来例２では、ステータコア２１は、図５に示すように、同相の開口の幅寸法Ｓｂと、異相の開口の幅寸法Ｓｂとは同じであり、これらの幅寸法Ｓｂは、実施の形態１の同相の開口の寸法Ｓ１と同じである。 FIG. 3 is a diagram in which the inventor of the present application experimentally obtained the relationship between the current value and torque in the motor by comparing the motor of the first embodiment and the motors of the first and second conventional examples.
In the prior art example 1 in FIG. 3, the stator core 20 has a width dimension Sa of the same-phase opening and a width dimension Sa of the different-phase opening, as shown in FIG. This is the same as the width dimension S2 of the different-phase opening in the first mode.
In the conventional example 2 in FIG. 3, the stator core 21 has the same width Sb of the opening of the same phase as the width Sb of the opening of the different phase, as shown in FIG. It is the same as the dimension S1 of the in-phase opening in the first mode.

図３から分るように、電流値が小さい領域では、スロット１４の開口の幅寸法Ｓａが小さい従来例１の電動機は開口の幅寸法Ｓｂが大きい従来例２の電動機と比較して、大きなトルク出力を得る。
しかしながら、電流値が大きくなると、この関係は逆転し、従来例２の電動機は従来例１の電動機と比較して大きなトルク出力を得る。
これは、電流が大きな値になると、スロット１４の開口の幅寸法Ｓａが小さい従来例１の電動機では、つば部１３での漏れ磁束が増大して隣接したティース５での磁気飽和が顕著になる。この結果、磁気飽和したティース５での磁気抵抗が増大し、ティース５と通じてロータ２を鎖交する磁束量が低減するためである。 As can be seen from FIG. 3, in the region where the current value is small, the electric motor of Conventional Example 1 in which the opening width dimension Sa of the slot 14 is small is larger than the electric motor of Conventional Example 2 in which the opening width dimension Sb is large. Get the output.
However, when the current value increases, this relationship is reversed, and the electric motor of Conventional Example 2 obtains a larger torque output than the electric motor of Conventional Example 1.
This is because, when the current becomes a large value, in the electric motor of Conventional Example 1 in which the width dimension Sa of the opening of the slot 14 is small, the leakage magnetic flux in the collar portion 13 increases and the magnetic saturation in the adjacent teeth 5 becomes remarkable. . As a result, the magnetic resistance in the magnetically saturated teeth 5 increases, and the amount of magnetic flux that links the rotor 2 through the teeth 5 decreases.

この実施の形態１の電動機では、同相の開口の幅寸法Ｓ１は、異相の開口の幅寸法Ｓ２よりも大きくすることで、図３に示すように電流値が大きな領域では、本来漏れ磁束が大きな同相の開口のつば部１３間の漏れ磁束が低減し、図５に示す従来例２の電動機とほぼ同等のトルクを出力する。
また、異相の開口の幅寸法Ｓ２を図４に示す従来例１の電動機に示すように狭くすることで、図３に示すように電流値が小さい領域では、従来例１の電動機とほぼ同等のトルクを出力する。
即ち、この実施の形態１では、電流値の小さい領域から大きな領域までの全領域において、トルクの出力効率の高く、トルクリニアリティーが高い電動機が得られる。 In the electric motor of the first embodiment, the width dimension S1 of the in-phase opening is larger than the width dimension S2 of the out-of-phase opening, so that the leakage flux is inherently large in a region where the current value is large as shown in FIG. The leakage magnetic flux between the flange portions 13 of the in-phase opening is reduced, and a torque substantially equal to that of the electric motor of the conventional example 2 shown in FIG. 5 is output.
Further, by narrowing the width dimension S2 of the opening of the different phase as shown in the electric motor of Conventional Example 1 shown in FIG. 4, in the region where the current value is small as shown in FIG. 3, it is almost the same as the electric motor of Conventional Example 1. Output torque.
That is, in the first embodiment, an electric motor having high torque output efficiency and high torque linearity can be obtained in the entire region from the region where the current value is small to the region where the current value is large.

図６はステータコイル７において、Ｕ相のコイル部１０、Ｖ相のコイル部１１及びＷ相のコイル部１２の各ベクトル図であり、３相電流における各相のコイル部１０，１１、１２は、１２０度の位相差となる。
この実施の形態では、各相のコイル部１０，１１、１２は、図１から分るように連続して２列に並んで配置されており、各ティース５での磁束の大きさは、ベクトルで示すと図７に示す値が得られる。
この時、Ｕ＋とＵ−における磁束は、(０,２)となりその大きさは２となる。
また、Ｗ＋とＵ＋における磁束は、(−（√３）/２,−３/２)となり、その大きさは、（√３）/２）^２＋（３/２）^２の平方根で√３となる。
また、Ｖ−とＵ−における磁束は、(（√３）/２,３/２)となり、その大きさは、Ｗ＋とＵ＋における磁束の大きさと同様に√３となる。
つまり、同相間におけるティース５の部分の磁束の大きさが２に対し、異相間におけるティース５では√３となり、同相間の方がより漏れ磁束量が大きくなる。
このため、同相の開口の幅寸法Ｓ１、異相の開口の幅寸法Ｓ２との関係を、Ｓ１：Ｓ２=２：√３、つまりＳ１=（２/√３）×Ｓ２とすることで、同相のティース５間及び異相のティース５間のそれぞれのつば部１３での漏れ磁束量をほぼ同じにすることができる。 FIG. 6 is a vector diagram of the U-phase coil unit 10, the V-phase coil unit 11, and the W-phase coil unit 12 in the stator coil 7. The coil units 10, 11, and 12 of each phase in a three-phase current are shown in FIG. , The phase difference is 120 degrees.
In this embodiment, the coil portions 10, 11, and 12 of each phase are arranged in two rows continuously as shown in FIG. 1, and the magnitude of the magnetic flux in each tooth 5 is a vector. The value shown in FIG. 7 is obtained.
At this time, the magnetic fluxes at U + and U− are (0, 2) and the magnitude is 2.
The magnetic flux in W + and U + is (− (√3) / 2, −3 / 2), and the magnitude is (√3) / 2) ² + (3/2) ² √3 It becomes.
The magnetic flux at V− and U− is ((√3) / 2, 3/2), and the magnitude is √3, similar to the magnitude of the magnetic flux at W + and U +.
That is, the magnitude of the magnetic flux in the portion of the tooth 5 between the in-phase is 2, whereas the tooth 5 in the inter-phase is √3, and the amount of leakage magnetic flux is larger between the in-phase.
For this reason, the relationship between the width dimension S1 of the in-phase opening and the width dimension S2 of the different-phase opening is S1: S2 = 2: √3, that is, S1 = (2 / √3) × S2. The amount of magnetic flux leakage at each brim 13 between the teeth 5 and between the different-phase teeth 5 can be made substantially the same.

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２における電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ１Ａ及びロータ２Ａを示す断面図、図９は図８のステータ１Ａのステータコア６Ａを示す要部拡大図である。
このステータ１Ａは、ステータコア６Ａのティース５の数は９で、各ティース５には、
各相のコイル部１０，１１、１２がそれぞれ連続して３列に並んで配置されている。また、実施の形態１の電動機と同様に、同相の開口の幅寸法Ｓ１は、異相の開口の幅寸法Ｓ２よりも大きい。
ロータ２Ａは、磁性体８の周面に８個の永久磁石９が配置されている。
他の構成は、実施の形態１の電動機と同じである。 Embodiment 2. FIG.
8 is a cross-sectional view showing starter 1A and rotor 2A when cut along a direction perpendicular to the axis of the electric motor according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 9 is a main portion showing stator core 6A of stator 1A in FIG. It is an enlarged view.
In the stator 1A, the number of teeth 5 of the stator core 6A is 9, and each tooth 5 includes
The coil portions 10, 11, 12 of each phase are continuously arranged in three rows. Similarly to the electric motor of the first embodiment, the width dimension S1 of the opening in the same phase is larger than the width dimension S2 of the opening in the different phase.
In the rotor 2 </ b> A, eight permanent magnets 9 are arranged on the peripheral surface of the magnetic body 8.
Other configurations are the same as those of the electric motor of the first embodiment.

この実施の形態では、実施の形態１の電動機と同様に、同相の開口の幅寸法Ｓ１は、異相の開口の幅寸法Ｓ２よりも大きいので、実施の形態１と同様に、同相のコイル部１０，１１，１２が配置されたスロット１４の開口での漏れ磁束が低減されてティース５の磁気飽和が緩和され、電流値が大きくなった場合もトルクの線形性が失われることなく、大きなトルクを出力することができる。 In this embodiment, similarly to the electric motor of the first embodiment, the width dimension S1 of the in-phase opening is larger than the width dimension S2 of the different-phase opening, so that the in-phase coil portion 10 is the same as in the first embodiment. , 11, 12, the leakage magnetic flux at the opening of the slot 14 is reduced, the magnetic saturation of the teeth 5 is relaxed, and even when the current value is increased, the torque linearity is not lost, and a large torque is applied. Can be output.

実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３における電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ１Ｂ及びロータ２Ｂを示す断面図、図１１は図１０のステータ１Ｂのステータコア６Ｂを示す要部拡大図である。
このステータ１Ｂは、ステータコア６Ｂのティース５の数は１２で、各ティース５には、各相のコイル部１０，１１、１２がそれぞれ連続して２列に並んで配置されている。
また、各ティース５のつば部１３の高さは、同相の開口でＨ１、異相の開口でＨ２とすると、Ｈ１がＨ２よりも小さな値になっている。
また、ロータ２Ｂは、磁性体８の周面に１０個の永久磁石９が配置されている。
他の構成は、実施の形態１と同じである。 Embodiment 3 FIG.
10 is a cross-sectional view showing starter 1B and rotor 2B when cut along a direction perpendicular to the axis of the electric motor according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 11 is a main portion showing stator core 6B of stator 1B in FIG. It is an enlarged view.
In this stator 1B, the number of teeth 5 of the stator core 6B is twelve, and the coil portions 10, 11, 12 of each phase are continuously arranged in two rows on each tooth 5, respectively.
In addition, the height of the flange portion 13 of each tooth 5 is H1 smaller than H2 when H1 is the same-phase opening and H2 is the different-phase opening.
In the rotor 2 </ b> B, ten permanent magnets 9 are arranged on the peripheral surface of the magnetic body 8.
Other configurations are the same as those of the first embodiment.

この実施の形態では、同相間のスロット１４の開口でのつば部１３の高さＨ１は、異相間のスロット１４の開口でのつば部１３の高さＨ２よりも小さくなっている。
従って、同相の開口でのつば部１３は、異相の開口でのつば部１３と比較してより磁気飽和が起こり易くなり、同相の開口のつば部１３間の磁気抵抗値が大きくなる。
即ち、磁気飽和の影響により、同相の開口のつば部１３間での漏れ磁束は低減されるので、隣接したティース５の磁気飽和が緩和され、電流値が大きくなった場合もトルクの線形性が失われることなく、大きなトルクを出力することができる。 In this embodiment, the height H1 of the collar portion 13 at the opening of the slot 14 between the same phases is smaller than the height H2 of the collar portion 13 at the opening of the slot 14 between the different phases.
Therefore, the collar portion 13 at the in-phase opening is more susceptible to magnetic saturation than the collar portion 13 at the different-phase opening, and the magnetic resistance value between the in-phase opening flange portions 13 is increased.
That is, since the magnetic flux leakage between the flange portions 13 of the in-phase opening is reduced due to the magnetic saturation, the magnetic saturation of the adjacent teeth 5 is alleviated and the torque linearity is maintained even when the current value is increased. A large torque can be output without being lost.

実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４における電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ１Ｃ及びロータ２Ｃを示す断面図、図１３は図１２のステータ１Ｃのステータコア６Ｃを示す要部拡大図である。
このステータ１Ｃは、ステータコア６Ｃのティース５の数は９で、各ティース５には、
各相のコイル部１０，１１、１２がそれぞれ連続して３列に並んで配置されている。また、実施の形態３の電動機と同様に、同相の開口でのつば部１３の高さＨ１は、異相の開口でのつば部１３の高さＨ２よりも小さくなっている。
ロータ２Ｃは、磁性体８の周面に８個の永久磁石９が配置されている。
他の構成は、実施の形態３の電動機と同じである。 Embodiment 4 FIG.
12 is a cross-sectional view showing starter 1C and rotor 2C when cut along a direction perpendicular to the axis of the electric motor according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 13 is a main portion showing stator core 6C of stator 1C in FIG. It is an enlarged view.
In this stator 1C, the number of teeth 5 of the stator core 6C is 9, and each tooth 5 has
The coil portions 10, 11, 12 of each phase are continuously arranged in three rows. Similarly to the electric motor of the third embodiment, the height H1 of the collar portion 13 at the opening of the same phase is smaller than the height H2 of the collar portion 13 at the opening of the different phase.
In the rotor 2 </ b> C, eight permanent magnets 9 are arranged on the peripheral surface of the magnetic body 8.
Other configurations are the same as those of the electric motor of the third embodiment.

この実施の形態では、実施の形態３と同様に、同相の開口でのつば部１３の高さＨ１は、異相の開口でのつば部１３の高さＨ２よりも小さくなっているので、同相の開口でのつば部１３は、異相の開口でのつば部１３と比較してより磁気飽和が起こり易くなり、同相のつば部１３間の磁気抵抗値が大きくなる。
即ち、磁気飽和の影響により、同相のつば部１３間での漏れ磁束は低減されるので、電流値が大きくなった場合もトルクの線形性が失われることなく、大きなトルクを出力することができる。 In this embodiment, as in the third embodiment, the height H1 of the collar portion 13 at the opening of the in-phase is smaller than the height H2 of the collar portion 13 at the opening of the different phase. The flange portion 13 at the opening is more susceptible to magnetic saturation than the flange portion 13 at the opening of the different phase, and the magnetic resistance value between the flange portions 13 of the same phase is increased.
That is, the leakage magnetic flux between the in-phase brim portions 13 is reduced due to the influence of magnetic saturation, so that a large torque can be output without losing the linearity of the torque even when the current value increases. .

実施の形態５．
図１４はこの発明の実施の形態５における電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのステータ１Ｄ及びロータ２Ｄを示す断面図、図１５は図１４のステータの１Ｄのステータコア６Ｄを示す要部拡大図である。
このステータ１Ｄは、ステータコア６Ｄのティース５の数は１２で、各ティース５には、各相のコイル部１０，１１、１２がそれぞれ連続して２列に並んで配置されている。また、実施の形態１の電動機と同様に、同相の開口の幅寸法Ｓ１は、異相の開口の幅寸法Ｓ２よりも大きい。さらに、実施の形態３の電動機と同様に、同相の開口でのつば部１３の高さＨ１は、異相の開口でのつば部１３の高さＨ２よりも小さい。
ロータ２Ｄは、磁性体８の周面に１０個の永久磁石９が配置されている。
他の構成は、実施の形態３の電動機と同じである。 Embodiment 5 FIG.
14 is a cross-sectional view showing the stator 1D and the rotor 2D when cut along a direction perpendicular to the axis of the electric motor according to Embodiment 5 of the present invention, and FIG. 15 is a schematic view showing the stator core 6D of the stator 1D of FIG. FIG.
In the stator 1D, the number of teeth 5 of the stator core 6D is 12, and the coil portions 10, 11, and 12 of each phase are continuously arranged in two rows on each tooth 5. Similarly to the electric motor of the first embodiment, the width dimension S1 of the opening in the same phase is larger than the width dimension S2 of the opening in the different phase. Further, similarly to the electric motor of the third embodiment, the height H1 of the collar portion 13 at the opening of the same phase is smaller than the height H2 of the collar portion 13 at the opening of the different phase.
In the rotor 2 </ b> D, ten permanent magnets 9 are arranged on the circumferential surface of the magnetic body 8.
Other configurations are the same as those of the electric motor of the third embodiment.

この実施の形態５の電動機では、実施の形態１の電動機と同様に同相の開口の幅寸法Ｓ１は、異相の開口の幅寸法Ｓ２よりも大きく、かつ実施の形態３の電動機と同様に、同相の開口でのつば部１３の高さＨ１は、異相の開口でのつば部１３の高さＨ２よりも小さいので、実施の形態１、３のものと比較して、同相の開口での漏れ磁束がより低減され、電流値が大きくなった場合もトルクの線形性が失われることなく、大きなトルクを出力することが可能となる。 In the electric motor of the fifth embodiment, the width dimension S1 of the in-phase opening is larger than the width dimension S2 of the out-of-phase opening as in the electric motor of the first embodiment, and the same phase as in the electric motor of the third embodiment. Since the height H1 of the collar portion 13 at the opening of the outer diameter is smaller than the height H2 of the collar portion 13 at the opening of the different phase, the leakage magnetic flux at the opening of the same phase as compared with those of the first and third embodiments. When the current value is increased and the current value is increased, a large torque can be output without losing the linearity of the torque.

実施の形態６．
図１６はこの発明の実施の形態６における電動機の軸線に対して垂直に沿って切断したときのスタータ１Ｅ及びロータ２Ｅを示す断面図、図１７は図１６のステータ１Ｅのステータコア６Ｅを示す要部拡大図である。
このステータ１Ｅは、ステータコア６Ｅのティース５の数は９で、各ティース５には、各相のコイル部１０，１１、１２がそれぞれ連続して３列に並んで配置されている。また、実施の形態５の電動機と同様に、同相の開口の幅寸法Ｓ１は、異相の開口の幅寸法Ｓ２よりも大きく、かつ同相の開口でのつば部１３の高さＨ１は、異相の開口でのつば部１３の高さＨ２よりも小さくなっている。
ロータ２Ｅは、磁性体８の周面に８個の永久磁石９が配置されている。
他の構成は、実施の形態５の電動機と同じである。 Embodiment 6 FIG.
16 is a cross-sectional view showing starter 1E and rotor 2E when cut along a direction perpendicular to the axis of the electric motor according to Embodiment 6 of the present invention, and FIG. 17 is a main portion showing stator core 6E of stator 1E in FIG. It is an enlarged view.
In the stator 1E, the number of teeth 5 of the stator core 6E is 9, and the coil portions 10, 11, and 12 of each phase are continuously arranged in three rows in each tooth 5. Similarly to the electric motor of the fifth embodiment, the width dimension S1 of the in-phase opening is larger than the width dimension S2 of the out-of-phase opening, and the height H1 of the collar portion 13 in the in-phase opening is the out-of-phase opening. It is smaller than the height H2 of the collar portion 13 at.
In the rotor 2E, eight permanent magnets 9 are arranged on the peripheral surface of the magnetic body 8.
Other configurations are the same as those of the electric motor of the fifth embodiment.

この実施の形態６の電動機では、実施の形態５の電動機と同様に、同相の開口での漏れ磁束が低減され、電流値が大きくなった場合もトルクの線形性が失われることなく、大きなトルクを出力することが可能となる。 In the electric motor according to the sixth embodiment, as in the electric motor according to the fifth embodiment, the leakage magnetic flux at the in-phase opening is reduced, and even when the current value increases, the linearity of the torque is not lost, and a large torque Can be output.

実施の形態７．
図１８はこの発明の実施の形態７における電動機の軸線方向に垂直に沿って切断したときの断面図である。
この実施の形態では、ステータ１Ｆは、ステータコア６Ｆのティース５Ａが先端部から根元部に向かって膨大のテーパ形状である。
他の構成は、実施の形態１の電動機と同じである。 Embodiment 7 FIG.
FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the direction perpendicular to the axial direction of the electric motor according to Embodiment 7 of the present invention.
In this embodiment, the stator 1F has an enormous taper shape with the teeth 5A of the stator core 6F from the tip portion toward the root portion.
Other configurations are the same as those of the electric motor of the first embodiment.

この実施の形態では、同相の開口での漏れ磁束が低減されることに加えて、ステータコア６Ｆのティース５Ａは先端部から根元部に向かって膨大のテーパ形状であるので、ティース５における磁気飽和が緩和され、さらにトルクの線形性が改善される。 In this embodiment, in addition to the leakage magnetic flux at the in-phase opening being reduced, the teeth 5A of the stator core 6F are enormously tapered from the tip portion toward the root portion. It is relaxed and torque linearity is improved.

なお、上記各実施の形態１〜７は、ティース５の数が９で極数が８極または１０極の場合、またはティース５，５Ａの数が１２で極数が１０極の場合について説明したが、ティース５，５Ａの数が１２の場合には極数が１４極の場合であってもよい。
また、ティース５，５Ａの数が１８で極数が１６極または２０極、ティース５，５Ａの数が２４で極数が２０極または２８極のように、ティース５の数及び極数のそれぞれの整数倍の電動機においても、同様の効果が得られる。
要は、ステータ１〜１Ｆは、導線が巻回された３Ｚ個（Ｚは自然数）のティース５，５Ａを有し、ロータ２〜２Ｅは、２Ｐ極（Ｐは自然数）の極数を有し、ｑ＝３Ｚ/（３×２Ｐ）とした場合に、０.２５<ｑ<０.５となる関係が成立する電動機であればよい。
また、各実施の形態１〜７の永久磁石９はセグメント型であるが、リング状の永久磁石であってもよい。
また、ロータ２〜２Ｅについては、永久磁石９ではなく、ロータコアに導線を巻回したロータコイルで磁極を構成するようにしてもよい。
また、実施の形態７のティース５Ａは、先端部から根元部に向かって膨大のテーパ形状であるが、このティース５Ａについては、実施の形態２〜７の電動機にも適用できる。
また、実施の形態１，２，７では、ティース５，５Ａの先端部につば部１３が形成されていたが、この発明は、つば部１３を有しないティースを有するステータコアを備えた電動機にも適用することができる。
さらに、上記各実施の形態１〜７では、何れも回転電機である電動機について説明したが、この発明は、発電機にも適用することができる。 In addition, each said Embodiment 1-7 demonstrated the case where the number of teeth 5 is 9 and the number of poles is 8 poles or 10 poles, or the number of teeth 5 and 5A is 12 and the number of poles is 10 poles. However, when the number of teeth 5 and 5A is 12, the number of poles may be 14 poles.
Further, the number of teeth 5 and the number of poles are respectively such that the number of teeth 5 and 5A is 18 and the number of poles is 16 or 20, and the number of teeth 5 and 5A is 24 and the number of poles is 20 or 28. The same effect can be obtained with an electric motor that is an integral multiple of.
In short, the stators 1 to 1F have 3Z teeth (5 is a natural number) 5A around which conductive wires are wound, and the rotors 2 to 2E have 2P poles (P is a natural number). , Q = 3Z / (3 × 2P) as long as the electric motor satisfies the relationship of 0.25 <q <0.5.
Moreover, although the permanent magnet 9 of each Embodiment 1-7 is a segment type, a ring-shaped permanent magnet may be sufficient.
Further, for the rotors 2 to 2E, the magnetic poles may be configured by a rotor coil in which a conducting wire is wound around the rotor core instead of the permanent magnet 9.
Moreover, although the teeth 5A of Embodiment 7 are enormously tapered from the tip portion toward the root portion, the teeth 5A can also be applied to the electric motors of Embodiments 2 to 7.
Moreover, in Embodiment 1, 2, 7, the collar part 13 was formed in the front-end | tip part of the teeth 5 and 5A, However, this invention also exists in the electric motor provided with the stator core which has the teeth which do not have the collar part 13. Can be applied.
Furthermore, in each of the first to seventh embodiments, the electric motor that is a rotating electric machine has been described. However, the present invention can also be applied to a generator.

１〜１Ｆステータ、２〜２Ｅロータ、４ヨーク、５，５Ａティース、６〜６Ｆ，２０，２１ステータコア、７ステータコイル、８磁性体、９永久磁石、１０Ｕ相のコイル部、１１Ｖ相のコイル部、１２Ｗ相のコイル部、１３つば部、１４スロット。 1 to 1F stator, 2 to 2E rotor, 4 yoke, 5, 5A teeth, 6 to 6F, 20, 21 stator core, 7 stator coil, 8 magnetic body, 9 permanent magnet, 10 U phase coil, 11 V phase Coil part, 12 W phase coil part, 13 brim part, 14 slots.

Claims

円環状のヨークから径内側方向に延びた複数のティースにより複数のスロットが画成されたステータコア、及び各前記ティースに導線が集中巻きして構成された３相のステータコイルを有するステータと、
このステータの内側に回転自在に設けられた偶数の極数を有するロータとを備え、
前記ステータコイルの各相のコイル部は、隣接した少なくとも２つの前記ティースに連続して前記導線が巻回されている回転電機であって、
前記スロットは、同相の前記コイル部が配置されたスロットの開口の幅が、異相の前記コイル部が配置されたスロットの開口の幅よりも大きく、
同相の前記コイル部が配置された前記スロットの前記開口の前記幅をＳ１、異相の前記コイル部が配置された前記スロットの前記開口の前記幅をＳ２とした場合、Ｓ１=（２/√３）×Ｓ２の関係が成立することを特徴とする回転電機。 A stator core having a plurality of slots defined by a plurality of teeth extending radially inward from an annular yoke, and a stator having a three-phase stator coil configured such that a conductive wire is concentratedly wound around each of the teeth;
A rotor having an even number of poles rotatably provided inside the stator;
The coil portion of each phase of the stator coil is a rotating electrical machine in which the conducting wire is wound continuously to at least two adjacent teeth.
Said slot has a width of an opening of the slot in which the coil portion of the same phase are arranged, much larger than the width of the opening of the slot in which the coil portion of the hetero-phase are arranged,
S1 = (2 / √3) where S1 is the width of the opening of the slot where the coil portion of the same phase is disposed, and S2 is the width of the opening of the slot where the coil portion of the different phase is disposed. ) X S2 is satisfied .

円環状のヨークから径内側方向に延びた複数のティースにより複数のスロットが画成されたステータコア、及び各前記ティースに導線が集中巻きして構成された３相のステータコイルを有するステータと、
このステータの内側に回転自在に設けられたロータとを備え、
前記ティースは、先端部に両周方向にそれぞれ延びたつば部により前記スロットの開口を形成し、
前記ステータコイルの各相のコイル部は、隣接した少なくとも２つの前記ティースに連続して前記導線が巻回されている回転電機であって、
前記つば部は、同相の前記コイル部が配置された前記スロット側の部位の径方向の寸法が、異相の前記コイル部が配置された前記スロット側の部位の径方向の寸法よりも小さいことを特徴とする回転電機。 A stator core having a plurality of slots defined by a plurality of teeth extending radially inward from an annular yoke, and a stator having a three-phase stator coil configured such that a conductive wire is concentratedly wound around each of the teeth;
A rotor provided rotatably inside the stator,
The teeth form an opening of the slot by a flange portion extending in both circumferential directions at the tip portion,
The coil portion of each phase of the stator coil is a rotating electrical machine in which the conducting wire is wound continuously to at least two adjacent teeth.
The flange portion has a radial dimension of the portion on the slot side where the coil portion of the same phase is disposed is smaller than a radial dimension of the portion on the slot side where the coil portion of a different phase is disposed. A rotating electric machine that is characterized.

前記スロットは、同相の前記コイル部が配置されたスロットの前記開口の幅が、異相の前記コイル部が配置された前記スロットの前記開口の幅よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。 3. The slot according to claim 2, wherein a width of the opening of the slot in which the coil portion having the same phase is disposed is larger than a width of the opening of the slot in which the coil portion having a different phase is disposed. Rotating electric machine.

前記ステータは、３Ｚ個（Ｚは自然数）の前記導線が巻回された前記ティースを有し、前記ロータは、２Ｐ極（Ｐは自然数）の極数を有し、ｑ＝３Ｚ/（３×２Ｐ）とした場合に、ｑは、０.２５〜０.５の範囲であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機。 The stator has the teeth around which 3Z conductors (Z is a natural number) are wound, the rotor has 2P poles (P is a natural number), and q = 3Z / (3 × The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3 , wherein q is in a range of 0.25 to 0.5 when 2P) .

前記ティースは、先端部から根元部に向かって膨大のテーパ形状であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4 , wherein the teeth have an enormous taper shape from a tip portion toward a root portion.

前記ロータは、磁性体と、この磁性体の周面に配置された永久磁石とを有していることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5 , wherein the rotor includes a magnetic body and a permanent magnet disposed on a peripheral surface of the magnetic body.

回転電機は、電動機であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6 , wherein the rotating electrical machine is an electric motor.