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公開番号2024097229
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-18
出願番号2023000645
出願日2023-01-05
発明の名称回転電機における固定子構造
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H02K 3/04 20060101AFI20240710BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】発生する回転磁界においてコアレスのコイルと鎖交する鎖交磁束量を増加させることが可能な回転電機における固定子構造を提供すること。
【解決手段】実施形態では、回転電機における固定子構造は、内側コイル層及び外側コイル層を備える。内側コイル層では、コアレスの複数の内側コイルが周方向に並んで配置される。外側コイル層では、内側コイル層の外周側に内側コイルと接触しない状態で、コアレスの複数の外側コイルが周方向に並んで配置される。内側コイル及び外側コイルのそれぞれのコイルピッチは、360°を内側コイル及び外側コイルの総数で除算した角度以上となる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
回転電機における固定子構造であって、
コアレスの複数の内側コイルを備え、前記内側コイルが周方向に並んで配置される内側コイル層と、
コアレスの複数の外側コイルを備え、前記内側コイル層の外周側に前記内側コイルと接触しない状態で、前記外側コイルが前記周方向に並んで配置される外側コイル層と、
を具備し、
前記内側コイル及び前記外側コイルへの電圧の印加によって発生する回転磁界を利用して回転子を回転させる、又は、回転子の回転によって発生する回転磁界により前記内側コイル及び前記外側コイルにおいて電圧を誘起させ、
前記内側コイル及び前記外側コイルのそれぞれのコイルピッチは、３６０°を前記内側コイル及び前記外側コイルの総数で除算した角度以上となる、
固定子構造。
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
前記外側コイルのそれぞれのコイルピッチは、前記内側コイルのそれぞれのコイルピッチとは異なる、請求項１の固定子構造。
【請求項３】
前記内側コイル及び前記外側コイルの中で前記回転子に近い側に配置される一方である第１のコイルのそれぞれでは、前記内側コイル及び前記外側コイルの中で前記回転子から遠い側に配置される一方である第２のコイルのそれぞれに比べて、前記コイルピッチが大きい、請求項２の固定子構造。
【請求項４】
前記外側コイルのそれぞれの巻回数は、前記内側コイルのそれぞれの巻回数とは異なる、請求項１乃至３のいずれか１項の固定子構造。
【請求項５】
前記内側コイル及び前記外側コイルの中で前記回転子に近い側に配置される一方である第１のコイルのそれぞれでは、前記内側コイル及び前記外側コイルの中で前記回転子から遠い側に配置される一方である第２のコイルのそれぞれに比べて、前記巻回数が多い、請求項４の固定子構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転電機における固定子構造に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
電動機及び発電機等の回転電機は、固定子及び回転子を備える。電動機では、固定子のコイルに電圧を印加することで、回転磁界を発生させる。そして、発生した回転磁界によって、回転子を回転させる、又は、回転磁界によって回転子に起電力を誘起させて、誘起した起電力によって回転子を回転させる。また、発電機では、回転子を回転によって発生する回転磁界により、固定子のコイルに電圧（起電力）を誘起する。このような電動機及び発電機等の回転電機では、軽量化の観点等から、固定子のコイルとして、コアレスのコイルを用いることがある。この場合、固定子では、コアレスの複数のコイルが、周方向に並んで配置される。通常のモータのコイルは、鎖交する磁束の通り道となる鉄心を設けているが、鉄心を使わない方式があり、一般的にこの方式はコアレス（無鉄心）と呼ばれ、コアレス方式を採用したコイルは、コアレスのコイルと呼ばれる。コアレスモータは鉄心がないため、通常のモータと比較すると重量が軽いという特徴がある。
【０００３】
前述のようにコアレスのコイルが固定子に用いられる回転電機では、固定子のコイルのそれぞれのコイルピッチを大きくする等して、発生する回転磁界において固定子のコイルと鎖交する鎖交磁束量を増加させることが、求められている。例えば、コアレスのコイルが固定子に用いられる電動機では、固定子のコイルへの電圧の印加によって発生する回転磁界においてコイルとの鎖交磁束量を増加させることにより、回転子を回転させるトルクを増大させることが、求められている。また、コアレスのコイルが固定子に用いられる発電機では、回転子の回転によって発生する回転磁界においてコイルとの鎖交磁束量を増加させることにより、コイルにおいて誘起される電圧を増大させることが、求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平３－１１２３４５号公報
特開２０１９－１２２２３０号公報
国際公開第２００７／０３２４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、発生する回転磁界においてコアレスのコイルと鎖交する鎖交磁束量を増加させることが可能な回転電機における固定子構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、回転電機における固定子構造は、内側コイル層及び外側コイル層を備える。内側コイル層は、コアレスの複数の内側コイルを備え、内側コイル層では、内側コイルが周方向に並んで配置される。外側コイル層は、コアレスの複数の外側コイルを備え、外側コイル層では、内側コイル層の外周側に内側コイルと接触しない状態で、外側コイルが周方向に並んで配置される。回転電機では、内側コイル及び外側コイルへの電圧の印加によって発生する回転磁界を利用して回転子を回転させる、又は、回転子の回転によって発生する回転磁界により内側コイル及び外側コイルにおいて電圧を誘起させる。内側コイル及び外側コイルのそれぞれのコイルピッチは、３６０°を内側コイル及び外側コイルの総数で除算した角度以上となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、第１の実施形態に係る電動機の構成を、電動機の軸方向に平行又は略平行な断面で概略的に示す断面図である。
図２は、第１の実施形態に係る電動機の構成を、電動機の軸方向の一方側から視た状態で示す概略図である。
図３は、第１の実施形態に係る電動機の構成を、電動機の軸方向に直交又は略直交する断面で概略的に示す断面図である。
図４は、第１の実施形態に係る電動機において、内側コイル及び外側コイルの任意の１つを概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について図面を参照して、説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
まず、実施形態の一例として第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では、回転電機の一例として、電動機１について説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態に係る電動機１の構成を示す。電動機１は、例えば、永久磁石モータである。図１乃至図３等に示すように、電動機１は、回転子２及び固定子３を備える。回転子２は、回転軸Ｐを中心として、固定子３に対して回転可能である。
【００１０】
電動機１では、回転軸Ｐに沿う方向が、軸方向（矢印Ａ１及び矢印Ａ２で示す方向）として規定される。また、電動機１では、回転軸Ｐの軸回り方向が、周方向（矢印Ｃ１及び矢印Ｃ２で示す方向）として規定される。そして、電動機１では、軸方向及び周方向の両方に対して交差する（直交又は略直交する）方向が、径方向（矢印Ｒ１及び矢印Ｒ２）として規定される。電動機１では、径方向について回転軸Ｐに近づく側が、内周側となり、径方向について回転軸Ｐから離れる側が、外周側となる。なお、図１では、電動機１の軸方向に平行又は略平行な断面が概略的に示される。また、図２では、電動機１の軸方向の一方側から視た状態が概略的に示され、図３では、電動機１の軸方向に直交又は略直交する断面が概略的に示される。
（【００１１】以降は省略されています）

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