JP2003102144A - 回転体に設けた永久磁石式発電・電動機 - Google Patents
回転体に設けた永久磁石式発電・電動機Info
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- JP2003102144A JP2003102144A JP2001288348A JP2001288348A JP2003102144A JP 2003102144 A JP2003102144 A JP 2003102144A JP 2001288348 A JP2001288348 A JP 2001288348A JP 2001288348 A JP2001288348 A JP 2001288348A JP 2003102144 A JP2003102144 A JP 2003102144A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
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- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 この回転体に設けた永久磁石式発電・電動機
は，フライホイールに設けられ，ステータコアをが内周
側に位置する帯板に櫛部を固定し，外周側にリング状継
鉄を嵌合して剛性を高くすることができる。 【解決手段】 永久磁石部材４を備えたロータ５は，ク
ランクシャフト２２に取り付けられたフライホイール２
３に一体に設けられた小径回転部２に取り付けられ，ス
テータ６は，フライホイール２３を取り囲むフライホイ
ールハウジング２１に固定されている。ロータ５は，フ
ライホイール２３と小径回転部２とで形成された段部２
４に配設されている。ステータ６は，孔空きの帯板１
３，帯板１３の外周に固定された櫛部１４，及び櫛部１
４に嵌合されたリング状継鉄１７，及びスロット部１５
に配置された巻線１６から構成されている。
は，フライホイールに設けられ，ステータコアをが内周
側に位置する帯板に櫛部を固定し，外周側にリング状継
鉄を嵌合して剛性を高くすることができる。 【解決手段】 永久磁石部材４を備えたロータ５は，ク
ランクシャフト２２に取り付けられたフライホイール２
３に一体に設けられた小径回転部２に取り付けられ，ス
テータ６は，フライホイール２３を取り囲むフライホイ
ールハウジング２１に固定されている。ロータ５は，フ
ライホイール２３と小径回転部２とで形成された段部２
４に配設されている。ステータ６は，孔空きの帯板１
３，帯板１３の外周に固定された櫛部１４，及び櫛部１
４に嵌合されたリング状継鉄１７，及びスロット部１５
に配置された巻線１６から構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，フライホイール
等の大径の回転体に取り付けられた永久磁石部材を備え
たロータ，及び該ロータの外周に配置されたステータか
ら成る回転体に設けた永久磁石式発電・電動機に関す
る。
等の大径の回転体に取り付けられた永久磁石部材を備え
たロータ，及び該ロータの外周に配置されたステータか
ら成る回転体に設けた永久磁石式発電・電動機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年，永久磁石の性能が向上するに従っ
て永久磁石を発電・電動機のロータとして使用される機
会が増加してきた。また，永久磁石をロータに構成した
発電・電動機は，高い発電効率又は電動効率が得られる
ことと，簡単な構造で構成できるということから，最
近，産業機械，工業用機器等の装置に多く使用されるよ
うになった。そこで，発電・電動機をコンパクト化した
り，高性能化，高出力化する技術の開発が盛んになり，
それに伴って構成部品の多様化が必要となっている。特
に，自動車等に搭載される発電・電動機は，その大きさ
が出来るだけ小さく，軽量であることが求められてい
る。
て永久磁石を発電・電動機のロータとして使用される機
会が増加してきた。また，永久磁石をロータに構成した
発電・電動機は，高い発電効率又は電動効率が得られる
ことと，簡単な構造で構成できるということから，最
近，産業機械，工業用機器等の装置に多く使用されるよ
うになった。そこで，発電・電動機をコンパクト化した
り，高性能化，高出力化する技術の開発が盛んになり，
それに伴って構成部品の多様化が必要となっている。特
に，自動車等に搭載される発電・電動機は，その大きさ
が出来るだけ小さく，軽量であることが求められてい
る。
【０００３】また，特開２００１−１５７３９２号公報
に開示された発電・電動機のステータの構造は，巻線を
ステータコアのスロット部に極めて容易に巻き上げ，信
頼性に富んだステータを極めて容易に作製するものであ
り，ステータのステータコアは，内側円筒部上に円周方
向に隔置して櫛部が立設して形成された円形櫛状部材と
円形櫛状部材の外周に圧入された磁路円筒体とから構成
されている。ステータは，円形櫛状部材の櫛部間の開口
部から巻線を所定のスロット間に跨がって巻き上げ，次
いで巻線を樹脂材で固定し，次いで，円形櫛状部材に磁
路円筒体を圧入して固定して作製されている。
に開示された発電・電動機のステータの構造は，巻線を
ステータコアのスロット部に極めて容易に巻き上げ，信
頼性に富んだステータを極めて容易に作製するものであ
り，ステータのステータコアは，内側円筒部上に円周方
向に隔置して櫛部が立設して形成された円形櫛状部材と
円形櫛状部材の外周に圧入された磁路円筒体とから構成
されている。ステータは，円形櫛状部材の櫛部間の開口
部から巻線を所定のスロット間に跨がって巻き上げ，次
いで巻線を樹脂材で固定し，次いで，円形櫛状部材に磁
路円筒体を圧入して固定して作製されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで，自動車に搭
載された出力が大きいエンジンについて，発電・電動機
をフライホイールに取り付けるような方式では，その大
きさが余り大き過ぎると，発電・電動機を取り付けるス
ペースが無くなってしまう。また，発電・電動機の出力
が大きい場合，電流が大きくなるため，巻線の線径が太
くなり，ステータコアへの巻線の巻き方が困難になる。
即ち，発電・電動機をフライホイールの外側に取り付け
る場合には，ステータコアの櫛部の長さが必然的に短く
なり，回転するロータの永久磁石部材についても，長手
方向即ち軸方向が短く，幅が大きくなる。ステータコア
に巻き上げられる巻線は，ステータコアの内側又は外側
のいずれの側から巻き上げても巻き易い状態であるが，
巻線の巻き上げ状態が大きくなるので，巻線の剛性を大
きくしなければ，巻線の巻き上げ形状を維持できない。
巻線の巻き上げ形状を維持できなければ，ロータの永久
磁石部材とステータの櫛部とのクリアランスを適正に保
つことができず，発電・電動機が成立しないことにな
る。
載された出力が大きいエンジンについて，発電・電動機
をフライホイールに取り付けるような方式では，その大
きさが余り大き過ぎると，発電・電動機を取り付けるス
ペースが無くなってしまう。また，発電・電動機の出力
が大きい場合，電流が大きくなるため，巻線の線径が太
くなり，ステータコアへの巻線の巻き方が困難になる。
即ち，発電・電動機をフライホイールの外側に取り付け
る場合には，ステータコアの櫛部の長さが必然的に短く
なり，回転するロータの永久磁石部材についても，長手
方向即ち軸方向が短く，幅が大きくなる。ステータコア
に巻き上げられる巻線は，ステータコアの内側又は外側
のいずれの側から巻き上げても巻き易い状態であるが，
巻線の巻き上げ状態が大きくなるので，巻線の剛性を大
きくしなければ，巻線の巻き上げ形状を維持できない。
巻線の巻き上げ形状を維持できなければ，ロータの永久
磁石部材とステータの櫛部とのクリアランスを適正に保
つことができず，発電・電動機が成立しないことにな
る。
【０００５】永久磁石式発電・電動機では，永久磁石の
磁束に限度があるため，低速トルクを大きくするために
は，電流を大きくし，巻線も増加させ，ステータ側の磁
力を増し，そのトルクを大きくしなければならない。ス
テータコアは，通常，内周側がスロット部で開放されて
おり，外周側が磁路円筒体で閉鎖されているため，その
内側の中空部からスロット部へと巻線を通して櫛部に巻
き込まなければならない。発電・電動機でトルクを大き
くするためには，ステータコアへの巻線の線材の径を太
くし，大電流を流し，ステータの磁力を増加させる必要
がある。また，ステータコアのスロット内への巻線の線
材の径を余り大きくすると，ステータのステータコア間
の櫛部間のスロットに線材を通し，線材をステータコア
のスロット内に巻き込むことが困難になる。
磁束に限度があるため，低速トルクを大きくするために
は，電流を大きくし，巻線も増加させ，ステータ側の磁
力を増し，そのトルクを大きくしなければならない。ス
テータコアは，通常，内周側がスロット部で開放されて
おり，外周側が磁路円筒体で閉鎖されているため，その
内側の中空部からスロット部へと巻線を通して櫛部に巻
き込まなければならない。発電・電動機でトルクを大き
くするためには，ステータコアへの巻線の線材の径を太
くし，大電流を流し，ステータの磁力を増加させる必要
がある。また，ステータコアのスロット内への巻線の線
材の径を余り大きくすると，ステータのステータコア間
の櫛部間のスロットに線材を通し，線材をステータコア
のスロット内に巻き込むことが困難になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の問題を解決することであり，フライホイール等の大径
の回転体に取り付けた発電・電動機であって，ロータを
大径の回転体から軸方向に同心に突出させた小径の突出
部に取り付け，ステータコアへの巻線の配設を容易にす
るため，従来のステータコアの形状とは逆に，内周側を
閉鎖した帯板状部上に珪素鋼板を積層した長方形の櫛部
を所定間隔で隔置して固定して櫛部間にスロット部を形
成し，スロット部の開放部を外周側に設けた外開き型ス
テータコアに形成し，外側から櫛部に予め成形された巻
線を嵌め込み，巻線が配置された櫛部の外周にリング状
継鉄を嵌合してステータを容易に作製する永久磁石式発
電・電動機を提供することである。
の問題を解決することであり，フライホイール等の大径
の回転体に取り付けた発電・電動機であって，ロータを
大径の回転体から軸方向に同心に突出させた小径の突出
部に取り付け，ステータコアへの巻線の配設を容易にす
るため，従来のステータコアの形状とは逆に，内周側を
閉鎖した帯板状部上に珪素鋼板を積層した長方形の櫛部
を所定間隔で隔置して固定して櫛部間にスロット部を形
成し，スロット部の開放部を外周側に設けた外開き型ス
テータコアに形成し，外側から櫛部に予め成形された巻
線を嵌め込み，巻線が配置された櫛部の外周にリング状
継鉄を嵌合してステータを容易に作製する永久磁石式発
電・電動機を提供することである。
【０００７】この発明は，大径回転体に一体に設けられ
た同心円で突出する小径回転部に取り付けられたロー
タ，及び前記ロータの外周側でハウジングに固定された
ステータを有し，前記ロータは，前記小径回転部の外周
に取り付けられた透磁性内筒，該透磁性内筒の外周面に
周方向に磁極が交互に異なる状態に配置された複数の永
久磁石板片を備えた永久磁石部材，該永久磁石部材の外
周に配置された透磁性部材，及び該透磁性部材の外周に
配置された補強部材から構成され，また，前記ステータ
は，前記ロータ側に位置する透磁性の悪い材料の円形状
に形成された帯板状部，該帯板状部の外周に周方向に所
定の間隔で隔置して固定された櫛部，及び前記櫛部の外
周面に嵌合された磁路を形成するリング状継鉄，及び前
記櫛部間に形成されたスロット部に配設された巻線から
構成されていることから成る回転体に設けた永久磁石式
発電・電動機に関する。
た同心円で突出する小径回転部に取り付けられたロー
タ，及び前記ロータの外周側でハウジングに固定された
ステータを有し，前記ロータは，前記小径回転部の外周
に取り付けられた透磁性内筒，該透磁性内筒の外周面に
周方向に磁極が交互に異なる状態に配置された複数の永
久磁石板片を備えた永久磁石部材，該永久磁石部材の外
周に配置された透磁性部材，及び該透磁性部材の外周に
配置された補強部材から構成され，また，前記ステータ
は，前記ロータ側に位置する透磁性の悪い材料の円形状
に形成された帯板状部，該帯板状部の外周に周方向に所
定の間隔で隔置して固定された櫛部，及び前記櫛部の外
周面に嵌合された磁路を形成するリング状継鉄，及び前
記櫛部間に形成されたスロット部に配設された巻線から
構成されていることから成る回転体に設けた永久磁石式
発電・電動機に関する。
【０００８】前記大径回転体はエンジンの出力軸に取り
付けられたフライホイールであり，前記ハウジングは前
記フライホイールを取り囲むフライホイールハウジング
である。
付けられたフライホイールであり，前記ハウジングは前
記フライホイールを取り囲むフライホイールハウジング
である。
【０００９】前記ロータは前記大径回転体と前記小径回
転部とで形成された段部に配設され，また，前記ステー
タは前記フライホイールハウジングの側面から一体に突
出した前記ハウジングに固定されている。
転部とで形成された段部に配設され，また，前記ステー
タは前記フライホイールハウジングの側面から一体に突
出した前記ハウジングに固定されている。
【００１０】前記ステータを構成するステータコアは，
ケイ素鋼板の圧延方向に配向された透磁性の良い材料か
ら成る前記櫛部と，前記櫛部を継ぐ部分を構成する透磁
性が悪い円周方向に加工された材料から成る前記帯板状
部とを積層して断面櫛形状に形成され，前記櫛部を継い
だ前記帯板状部が円形状に成形されている。
ケイ素鋼板の圧延方向に配向された透磁性の良い材料か
ら成る前記櫛部と，前記櫛部を継ぐ部分を構成する透磁
性が悪い円周方向に加工された材料から成る前記帯板状
部とを積層して断面櫛形状に形成され，前記櫛部を継い
だ前記帯板状部が円形状に成形されている。
【００１１】前記ステータのステータコアを構成する前
記帯板状部と前記櫛部とは，前記帯板状部上に前記櫛部
を隔置して接合固定した後に前記櫛部を外周側に位置さ
せて前記帯板状部を円形に曲げて形成されている。
記帯板状部と前記櫛部とは，前記帯板状部上に前記櫛部
を隔置して接合固定した後に前記櫛部を外周側に位置さ
せて前記帯板状部を円形に曲げて形成されている。
【００１２】前記ステータは，円形状の前記帯板状部上
に固定された前記櫛部間の前記スロット部に予め巻き上
げ成形された前記巻線を配置し，前記櫛部の外周面に前
記リング状継鉄を嵌合固定して形成されている。
に固定された前記櫛部間の前記スロット部に予め巻き上
げ成形された前記巻線を配置し，前記櫛部の外周面に前
記リング状継鉄を嵌合固定して形成されている。
【００１３】前記帯板状部はオーステナイトステンレス
鋼板から形成され，前記櫛部は前記帯板状部に溶接によ
って固定され，前記櫛部と前記帯板状部とを溶接した前
記帯板状部の溶接部が透磁性が優れている。
鋼板から形成され，前記櫛部は前記帯板状部に溶接によ
って固定され，前記櫛部と前記帯板状部とを溶接した前
記帯板状部の溶接部が透磁性が優れている。
【００１４】前記ロータを構成する前記永久磁石板片
は，プラズマ溶射によって互いに接合され，前記永久磁
石板片の溶射部は非磁性になっている。
は，プラズマ溶射によって互いに接合され，前記永久磁
石板片の溶射部は非磁性になっている。
【００１５】前記ロータの前記透磁性部材と前記補強部
材は，方向性を持つ磁性材で作り，半径方向は透磁性が
良く，円周方向は透磁性が悪いようにし，細長い櫛状材
を作り，円形に成形したものである。
材は，方向性を持つ磁性材で作り，半径方向は透磁性が
良く，円周方向は透磁性が悪いようにし，細長い櫛状材
を作り，円形に成形したものである。
【００１６】この永久磁石式発電・電動機は，上記のよ
うに構成されているので，ロータとステータとの剛性を
確保でき，特に，ロータの外周面とステータとの内周面
とのクリアランスを適正に可及的に小さく保持でき，高
精度に発電制御できる。また，ロータがフライホイール
等の大径回転体に一体に設けられた小径回転部に取り付
けられており，永久磁石板片の長さ方向が短く且つ幅が
大きく，ステータコアの櫛部が短くなり，巻線の線径が
大きくなっても，ステータのステータコアが外開き型に
形成され，櫛部を内周側を構成する帯板状部上に固定し
ているので，十分な剛性を高めることができ，巻線を予
め成形体に形成しておけば，櫛部間のスロット部に容易
に設置でき，ステータコアのスロット部への巻線の挿入
による巻き上げをする必要がない。
うに構成されているので，ロータとステータとの剛性を
確保でき，特に，ロータの外周面とステータとの内周面
とのクリアランスを適正に可及的に小さく保持でき，高
精度に発電制御できる。また，ロータがフライホイール
等の大径回転体に一体に設けられた小径回転部に取り付
けられており，永久磁石板片の長さ方向が短く且つ幅が
大きく，ステータコアの櫛部が短くなり，巻線の線径が
大きくなっても，ステータのステータコアが外開き型に
形成され，櫛部を内周側を構成する帯板状部上に固定し
ているので，十分な剛性を高めることができ，巻線を予
め成形体に形成しておけば，櫛部間のスロット部に容易
に設置でき，ステータコアのスロット部への巻線の挿入
による巻き上げをする必要がない。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による回転体に設けた永久磁石式発電・電動機の実施例
を説明する。この発明による永久磁石式発電・電動機３
は，フライホイール等の大径回転体に設けて好ましいも
のであり，コージェネレーションシステムのエンジンに
組み込まれた発電・電動機，ハイブリット自動車のエン
ジン等の出力軸に取り付けられた発電・電動機，自動車
に取り付けられた発電・電動機，或いはエネルギ回収装
置等に設けられた発電・電動機として利用できるもので
ある。
による回転体に設けた永久磁石式発電・電動機の実施例
を説明する。この発明による永久磁石式発電・電動機３
は，フライホイール等の大径回転体に設けて好ましいも
のであり，コージェネレーションシステムのエンジンに
組み込まれた発電・電動機，ハイブリット自動車のエン
ジン等の出力軸に取り付けられた発電・電動機，自動車
に取り付けられた発電・電動機，或いはエネルギ回収装
置等に設けられた発電・電動機として利用できるもので
ある。
【００１８】この永久磁石式発電・電動機３は，図１に
示すように，ハウジング１に固定されたステータ６，及
びステータ６の内周側にクリアランス１８を有して小径
回転部２に取り付けられたロータ５を有する。大径回転
体は，エンジンの出力軸のクランクシャフト２２に取り
付けられたフライホイール２３であり，また，ハウジン
グ１は，フライホイール２３を取り囲むフライホイール
ハウジング２１から突出した一部である。小径回転部２
は，フライホイール２３の側面２５から一体構造に突出
して設けられ，フライホイール３６の外径よりも小さい
外径に形成された同心円に形成された突出部である。従
って，フライホイール２３と小径回転部２との外周面に
は，段部２４が形成されている。ロータ５は，大径回転
体のフライホイール２３と小径回転部２とで形成された
段部２４に配設され，しかも段部２４に納まるように形
成されている。また，ステータ６は，フライホイールハ
ウジング２１の側面のフランジ部１８から一体に突出し
たハウジング１に支持され固定されている。
示すように，ハウジング１に固定されたステータ６，及
びステータ６の内周側にクリアランス１８を有して小径
回転部２に取り付けられたロータ５を有する。大径回転
体は，エンジンの出力軸のクランクシャフト２２に取り
付けられたフライホイール２３であり，また，ハウジン
グ１は，フライホイール２３を取り囲むフライホイール
ハウジング２１から突出した一部である。小径回転部２
は，フライホイール２３の側面２５から一体構造に突出
して設けられ，フライホイール３６の外径よりも小さい
外径に形成された同心円に形成された突出部である。従
って，フライホイール２３と小径回転部２との外周面に
は，段部２４が形成されている。ロータ５は，大径回転
体のフライホイール２３と小径回転部２とで形成された
段部２４に配設され，しかも段部２４に納まるように形
成されている。また，ステータ６は，フライホイールハ
ウジング２１の側面のフランジ部１８から一体に突出し
たハウジング１に支持され固定されている。
【００１９】ロータ５は，小径回転部２の外周面３３に
取り付けられた透磁性内筒７，透磁性内筒７の外周面３
２に周方向に磁極が交互に異なる状態に配置された複数
の永久磁石板片１０から成る永久磁石部材４，永久磁石
部材４の外周面３４に配置された透磁性部材８，及び透
磁性部材８の外周に配置された補強部材１２から構成さ
れている。透磁性内筒７は，フライホイール２３に一体
構造に構成した小径回転部２の外周面３３に固定された
珪素鋼板の積層体から構成されている。また，永久磁石
部材４の外側の透磁性部材８は，透磁性の小さいオース
テナイトステンレス鋼板と珪素鋼板の複合材を用いて作
製するが，この場合に，透磁性が良い圧延方向ＰＤ（図
３に矢印）が永久磁石板片１０に垂直方向（概して，半
径方向）になるように配向して成形加工する。この場合
に，複合材は，透磁性部材８を構成するオーステナイト
ステンレス鋼板として多孔材を使用し，多孔材の孔部
に，打ち抜き円形にした珪素鋼板を嵌め込み，互いに溶
着して構成することができる。更に，ロータ５を構成す
る永久磁石部材４は，永久磁石板片１０が互いにプラズ
マ溶射によって互いに接合され，永久磁石板片１０の溶
射部が非磁性部１１になっている。上記の部材の中で，
透磁性部材８と補強部材１２とは，方向性のある軟磁性
材，例えば，Ｓｉ鋼板，パーマロイ材で一体的に作り，
このカット材を円形に丸めて積層し，溶接すると，剛性
が大きく，透磁性の良いロータ３が完成する。
取り付けられた透磁性内筒７，透磁性内筒７の外周面３
２に周方向に磁極が交互に異なる状態に配置された複数
の永久磁石板片１０から成る永久磁石部材４，永久磁石
部材４の外周面３４に配置された透磁性部材８，及び透
磁性部材８の外周に配置された補強部材１２から構成さ
れている。透磁性内筒７は，フライホイール２３に一体
構造に構成した小径回転部２の外周面３３に固定された
珪素鋼板の積層体から構成されている。また，永久磁石
部材４の外側の透磁性部材８は，透磁性の小さいオース
テナイトステンレス鋼板と珪素鋼板の複合材を用いて作
製するが，この場合に，透磁性が良い圧延方向ＰＤ（図
３に矢印）が永久磁石板片１０に垂直方向（概して，半
径方向）になるように配向して成形加工する。この場合
に，複合材は，透磁性部材８を構成するオーステナイト
ステンレス鋼板として多孔材を使用し，多孔材の孔部
に，打ち抜き円形にした珪素鋼板を嵌め込み，互いに溶
着して構成することができる。更に，ロータ５を構成す
る永久磁石部材４は，永久磁石板片１０が互いにプラズ
マ溶射によって互いに接合され，永久磁石板片１０の溶
射部が非磁性部１１になっている。上記の部材の中で，
透磁性部材８と補強部材１２とは，方向性のある軟磁性
材，例えば，Ｓｉ鋼板，パーマロイ材で一体的に作り，
このカット材を円形に丸めて積層し，溶接すると，剛性
が大きく，透磁性の良いロータ３が完成する。
【００２０】また，ステータ６は，ロータ５側に位置す
る透磁性の悪い材料の円形状に形成された孔空きの帯板
状部１３，帯板状部１３の外周に周方向に所定の間隔で
隔置して固定された櫛部１４，及び櫛部１４の外周面２
６に嵌合された磁路を形成するリング状継鉄１７，及び
櫛部１４間に形成されたスロット部１５に位置して櫛部
１４に配置された巻線１６から構成されている。櫛部１
４は，半径方向に延び且つ周方向に所定の間隔に配置し
てスロット部１５を形成する。従って，ステータ６にお
けるステータコア９は，帯板状部１３，櫛部１４，及び
リング状継鉄１７から構成されている。ステータコア９
を構成する櫛部１４は，例えば，ケイ素鋼板を積層して
断面長方形に形成されている。言い換えれば，櫛部１４
は，帯板状部１３で互いに連結されて一体構造に構成さ
れている。また，帯板状部１３は，スロット部１１に巻
き上げて成形された巻線１６がロータ５側にはみ出すの
を防止すると共に，図示していないが，磁束が飽和して
隣接する櫛部１４への磁束の漏れを防止するように絞ら
れた形状に形成されている。
る透磁性の悪い材料の円形状に形成された孔空きの帯板
状部１３，帯板状部１３の外周に周方向に所定の間隔で
隔置して固定された櫛部１４，及び櫛部１４の外周面２
６に嵌合された磁路を形成するリング状継鉄１７，及び
櫛部１４間に形成されたスロット部１５に位置して櫛部
１４に配置された巻線１６から構成されている。櫛部１
４は，半径方向に延び且つ周方向に所定の間隔に配置し
てスロット部１５を形成する。従って，ステータ６にお
けるステータコア９は，帯板状部１３，櫛部１４，及び
リング状継鉄１７から構成されている。ステータコア９
を構成する櫛部１４は，例えば，ケイ素鋼板を積層して
断面長方形に形成されている。言い換えれば，櫛部１４
は，帯板状部１３で互いに連結されて一体構造に構成さ
れている。また，帯板状部１３は，スロット部１１に巻
き上げて成形された巻線１６がロータ５側にはみ出すの
を防止すると共に，図示していないが，磁束が飽和して
隣接する櫛部１４への磁束の漏れを防止するように絞ら
れた形状に形成されている。
【００２１】ステータ６は，特に，図４に示すようにし
て作製できる。まず，ステータ６の櫛部１４の高さサイ
ズと長さサイズの長方形の予め決められた所定のサイズ
の珪素鋼板を櫛部１４の幅サイズ分だけ複数個積層して
櫛部材２７を作製し，これらの櫛部材２７を，図４の
（Ａ）に示すように，作業ベース２８上にステータコア
９の櫛部１４の数だけ所定の間隔に隔置して位置決めし
て配置する。次に，多数の孔２９が明いた透磁性の悪い
材料材の鋼板から成る帯板状部１３を，隔置して設置さ
れた櫛部材２７上に置き，そこで，帯板状部１３と櫛部
材２７とを溶接する。帯板状部１３は，例えば，ＳＵＳ
３０４のオーステナイトステンレス鋼板で作製されてい
る。
て作製できる。まず，ステータ６の櫛部１４の高さサイ
ズと長さサイズの長方形の予め決められた所定のサイズ
の珪素鋼板を櫛部１４の幅サイズ分だけ複数個積層して
櫛部材２７を作製し，これらの櫛部材２７を，図４の
（Ａ）に示すように，作業ベース２８上にステータコア
９の櫛部１４の数だけ所定の間隔に隔置して位置決めし
て配置する。次に，多数の孔２９が明いた透磁性の悪い
材料材の鋼板から成る帯板状部１３を，隔置して設置さ
れた櫛部材２７上に置き，そこで，帯板状部１３と櫛部
材２７とを溶接する。帯板状部１３は，例えば，ＳＵＳ
３０４のオーステナイトステンレス鋼板で作製されてい
る。
【００２２】帯板状部１３と櫛部材２７とを溶接して互
いに固定した後に，図４の（Ｂ）に示すように，櫛部材
２７を外周側に位置させて帯板状部１３を円形に曲げて
帯板状部１３の両端を溶接して固定して円形状のステー
タコア９の内側が形成され，外側に所定の間隔で突出し
た櫛部材２７が櫛部１４を構成し，櫛部１４間がスロッ
ト部１５を構成する。この場合に，ステータコア９につ
いては，櫛部材２７は，櫛歯の方向が圧延方向ＰＤ〔図
４の（Ａ）で矢印で示す〕と一致する方向に配向されて
透磁性が良く，また，櫛部材２７を継ぐ櫛歯の横方向に
延びる帯板状部１３は，圧延方向ＰＤに垂直な方向ＰＶ
Ｄ〔図４の（Ａ）で矢印で示す〕に配向されて透磁性が
悪くなるように切断加工されている。一方，巻線１６
は，巻き上げられた線材と該線材を埋めるように充填さ
れた非磁性材とによってスロット部１５に跨がってスロ
ット部１５に嵌入するサイズに予め成形されている。そ
こで，図４の（Ｃ）に示すように，円形状の帯板状部１
３上に固定された櫛部１４間のスロット部１５に予め巻
き上げ成形された巻線１６を配置する。全ての巻線１６
をスロット部１５に配置した後に，図４の（Ｄ）に示す
ように，櫛部１４の外周面２６にリング状継鉄１７を嵌
合固定し，櫛部１４とリング状継鉄１７とを部分的に溶
接して両者を固定し，ステータ６が完成する。
いに固定した後に，図４の（Ｂ）に示すように，櫛部材
２７を外周側に位置させて帯板状部１３を円形に曲げて
帯板状部１３の両端を溶接して固定して円形状のステー
タコア９の内側が形成され，外側に所定の間隔で突出し
た櫛部材２７が櫛部１４を構成し，櫛部１４間がスロッ
ト部１５を構成する。この場合に，ステータコア９につ
いては，櫛部材２７は，櫛歯の方向が圧延方向ＰＤ〔図
４の（Ａ）で矢印で示す〕と一致する方向に配向されて
透磁性が良く，また，櫛部材２７を継ぐ櫛歯の横方向に
延びる帯板状部１３は，圧延方向ＰＤに垂直な方向ＰＶ
Ｄ〔図４の（Ａ）で矢印で示す〕に配向されて透磁性が
悪くなるように切断加工されている。一方，巻線１６
は，巻き上げられた線材と該線材を埋めるように充填さ
れた非磁性材とによってスロット部１５に跨がってスロ
ット部１５に嵌入するサイズに予め成形されている。そ
こで，図４の（Ｃ）に示すように，円形状の帯板状部１
３上に固定された櫛部１４間のスロット部１５に予め巻
き上げ成形された巻線１６を配置する。全ての巻線１６
をスロット部１５に配置した後に，図４の（Ｄ）に示す
ように，櫛部１４の外周面２６にリング状継鉄１７を嵌
合固定し，櫛部１４とリング状継鉄１７とを部分的に溶
接して両者を固定し，ステータ６が完成する。
【００２３】ステータ６は，上記のように構成されてい
るので，全体的に一体構造の剛体となって，内周面３０
が孔２９付きの帯板状部１３によって形成されることに
なり，その内側においてロータ５が高速回転したとして
も，ロータ５の外周面３１とステータ６の内周面３０と
のクリアランスは，適正な値に維持され，発電能力が大
きな発電・電動機が構成されることになる。
るので，全体的に一体構造の剛体となって，内周面３０
が孔２９付きの帯板状部１３によって形成されることに
なり，その内側においてロータ５が高速回転したとして
も，ロータ５の外周面３１とステータ６の内周面３０と
のクリアランスは，適正な値に維持され，発電能力が大
きな発電・電動機が構成されることになる。
【００２４】また，帯板状部１３は，オーステナイトス
テンレス鋼板から形成されており，帯板状部１３に櫛部
１４が溶接によって固定されるので，櫛部１４と帯板状
部１３とを溶接した帯板状部１３の溶接部について，オ
ーステナイトステンレス鋼板の特性が崩れて透磁性が良
くなることになり，帯板状部１３の非溶接部はオーステ
ナイトステンレス鋼板の特性を有しているので，非溶接
部の透磁性は良くない状態である。また，櫛部１４と帯
板状部１３とを溶接する際に，溶材として，Ｓｉを添加
しておくと，溶接部が強透磁性をもつことになり，ステ
ータコア９として最適な素材を形成することになる。
テンレス鋼板から形成されており，帯板状部１３に櫛部
１４が溶接によって固定されるので，櫛部１４と帯板状
部１３とを溶接した帯板状部１３の溶接部について，オ
ーステナイトステンレス鋼板の特性が崩れて透磁性が良
くなることになり，帯板状部１３の非溶接部はオーステ
ナイトステンレス鋼板の特性を有しているので，非溶接
部の透磁性は良くない状態である。また，櫛部１４と帯
板状部１３とを溶接する際に，溶材として，Ｓｉを添加
しておくと，溶接部が強透磁性をもつことになり，ステ
ータコア９として最適な素材を形成することになる。
【００２５】また，ステータ６は，巻線１６に大きな電
流が流れるので，巻線１６の線径が太くなければならな
い。線径の太い巻線１６がステータ６の内側で回転する
ロータ５と干渉すると，発電・電動機の破損事故が発生
するので，従来では，巻線１６の線材が内側にはみ出さ
ないように，プラスチック製の抜け止め材を取り付けて
いたが，本発明のステータコア９は，内側部材が帯板状
部１３で構成されているので，巻線１６の線材がはみ出
す心配はなく，狭い空間のスロット部１５に効率良く巻
線１６の成形体を設置することができる。
流が流れるので，巻線１６の線径が太くなければならな
い。線径の太い巻線１６がステータ６の内側で回転する
ロータ５と干渉すると，発電・電動機の破損事故が発生
するので，従来では，巻線１６の線材が内側にはみ出さ
ないように，プラスチック製の抜け止め材を取り付けて
いたが，本発明のステータコア９は，内側部材が帯板状
部１３で構成されているので，巻線１６の線材がはみ出
す心配はなく，狭い空間のスロット部１５に効率良く巻
線１６の成形体を設置することができる。
【００２６】この実施例では，ステータ６のステータコ
ア９は，外周側に開口部２０を形成するように外開き型
に形成された櫛部１４，櫛部１４の外周面２６に圧入さ
れたリング状継鉄１７，及び櫛部１４を連結する帯板状
部１３から構成されている。上記のように，ステータコ
ア９にリング状継鉄１７を圧入する前に，線材とアルミ
ニウムや樹脂材等の非磁性材１９から成る成形体の巻線
１６をスロット部１５に配設し，次いでリング状継鉄１
７を櫛部１４の外周面２６に圧入すれば，ステータコア
９に，例えば，三相電流を発生させる複数系統電圧を発
生させる巻線１６を集中巻き及び／又は分布巻き等の種
々の巻き形式に容易に巻き上げることができる。ステー
タコア９の櫛部１４間のスロット部１５に配設された成
形体の巻線１４の外周面２６を円形に切削加工し，ま
た，リング状継鉄１７の内周面３５を予め決められた内
径に切削加工し，次いで，リング状継鉄１７を櫛部１４
と透磁性の悪い材料材１９との外周面２６に圧入すれ
ば，ステータ６が完成する。また，透磁性の悪い材料材
１９は，巻線１６の発熱によって溶損しない耐熱性材料
で構成されている。
ア９は，外周側に開口部２０を形成するように外開き型
に形成された櫛部１４，櫛部１４の外周面２６に圧入さ
れたリング状継鉄１７，及び櫛部１４を連結する帯板状
部１３から構成されている。上記のように，ステータコ
ア９にリング状継鉄１７を圧入する前に，線材とアルミ
ニウムや樹脂材等の非磁性材１９から成る成形体の巻線
１６をスロット部１５に配設し，次いでリング状継鉄１
７を櫛部１４の外周面２６に圧入すれば，ステータコア
９に，例えば，三相電流を発生させる複数系統電圧を発
生させる巻線１６を集中巻き及び／又は分布巻き等の種
々の巻き形式に容易に巻き上げることができる。ステー
タコア９の櫛部１４間のスロット部１５に配設された成
形体の巻線１４の外周面２６を円形に切削加工し，ま
た，リング状継鉄１７の内周面３５を予め決められた内
径に切削加工し，次いで，リング状継鉄１７を櫛部１４
と透磁性の悪い材料材１９との外周面２６に圧入すれ
ば，ステータ６が完成する。また，透磁性の悪い材料材
１９は，巻線１６の発熱によって溶損しない耐熱性材料
で構成されている。
【００２７】
【発明の効果】この発明による回転体に設けた永久磁石
式発電・電動機は，上記のように構成されているので，
フライホイールのように大径回転体に対して，その側面
に小径回転部を一体構造に形成したので，該小径回転部
にロータを配設することができ，また，ロータを構成す
る永久磁石板片の幅該大きく軸方向長さが小さくなる
が，それに合わせてステータコアの櫛部の高さと軸方向
長さが小さくなるが，ステータコアを帯板状部と櫛部材
とで形成することによって剛性の大きい構造体として形
成でき，ステータの内周面とロータの外周面とのクリア
ランスを適正に保持でき，発電力の大きいものに構成す
ることができる。また，ステータコアは，円形外開き型
櫛部に形成しているので，櫛部間のスロット部には予め
成形された巻線を配設することによって，巻線の巻き上
げ形式も，分布巻き，集中巻き，単相巻き，二相巻き，
三相巻きの何れかにでも巻き上げた構造に構成でき，生
産効率を大幅に向上させることができ，信頼性に富んだ
ステータコアを形成することができる。特に，ステータ
コアへの分布巻きのように，相毎，極毎の巻線グループ
が何個かのスロット部に分布して巻き上げたものに構成
できる。
式発電・電動機は，上記のように構成されているので，
フライホイールのように大径回転体に対して，その側面
に小径回転部を一体構造に形成したので，該小径回転部
にロータを配設することができ，また，ロータを構成す
る永久磁石板片の幅該大きく軸方向長さが小さくなる
が，それに合わせてステータコアの櫛部の高さと軸方向
長さが小さくなるが，ステータコアを帯板状部と櫛部材
とで形成することによって剛性の大きい構造体として形
成でき，ステータの内周面とロータの外周面とのクリア
ランスを適正に保持でき，発電力の大きいものに構成す
ることができる。また，ステータコアは，円形外開き型
櫛部に形成しているので，櫛部間のスロット部には予め
成形された巻線を配設することによって，巻線の巻き上
げ形式も，分布巻き，集中巻き，単相巻き，二相巻き，
三相巻きの何れかにでも巻き上げた構造に構成でき，生
産効率を大幅に向上させることができ，信頼性に富んだ
ステータコアを形成することができる。特に，ステータ
コアへの分布巻きのように，相毎，極毎の巻線グループ
が何個かのスロット部に分布して巻き上げたものに構成
できる。
【図１】この発明による回転体に設けた永久磁石式発電
・電動機の一実施例を示す概略断面図である。
・電動機の一実施例を示す概略断面図である。
【図２】図１の永久磁石式発電・電動機のＩ−Ｉ断面を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】図２の永久磁石式発電・電動機の符号Ａ部分を
示す拡大断面図である。
示す拡大断面図である。
【図４】図１の永久磁石式発電・電動機におけるステー
タの製造工程を示す説明図である。
タの製造工程を示す説明図である。
１ ハウジング
２ 小径回転部
３ 永久磁石式発電・電動機
４ 永久磁石部材
５ ロータ
６ ステータ
７ 透磁性内筒
８ 透磁性部材
９ ステータコア
１０ 永久磁石板片
１１ 非磁性部
１２ 補強部材
１３ 帯板状部
１４ 櫛部
１５ スロット部
１６ 巻線
１７ リング状継鉄
１８ クリアランス
２０ ステータコアの外側の開口部
２１ フライホイールハウジング
２２ クランクシャフト（出力軸）
２３ フライホイール（大径回転体）
２４ 段部
２５ フライホイールの側面
２６ 櫛部と非磁性材との外周面
２７ 櫛部材
２９ 帯板状部の孔
３０ ステータの内周面
３１ ロータの外周面
３２ 内筒の外周面
３３ 小径回転部の外周面
３４ 永久磁石部材の外周面
３５ リング状継鉄の内周面
３６ フランジ部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０２Ｋ 1/18 Ｈ０２Ｋ 1/18 Ｄ
1/27 ５０１ 1/27 ５０１Ｋ
５０１Ｌ
3/04 3/04 Ｅ
7/18 7/18 Ｂ
21/14 21/14 Ｇ
Ｍ
Ｆターム(参考） 5H002 AA00 AB04 AB05 AB06 AC02
AE02
5H603 AA00 BB01 BB02 BB12 CA01
CA05 CB02 CC05 CC17 CD22
CE01
5H607 AA00 BB01 BB02 BB14 CC01
CC03 CC05 DD01 DD02 DD03
DD08 DD16 EE41 FF22 JJ04
5H621 AA00 BB07 GA01 GA02 GA07
HH01 JK07 JK13 JK17
5H622 AA00 CA02 CA10 CB01 PP03
PP10
Claims (9)
- 【請求項１】 大径回転体に一体に設けられた同心円で
突出する小径回転部に取り付けられたロータ，及び前記
ロータの外周側でハウジングに固定されたステータを有
し，前記ロータは，前記小径回転部の外周に取り付けら
れた透磁性内筒，該透磁性内筒の外周面に周方向に磁極
が交互に異なる状態に配置された複数の永久磁石板片を
備えた永久磁石部材，該永久磁石部材の外周に配置され
た透磁性部材，及び該透磁性部材の外周に配置された補
強部材から構成され，また，前記ステータは，前記ロー
タ側に位置する透磁性の悪い材料の円形状に形成された
帯板状部，該帯板状部の外周に周方向に所定の間隔で隔
置して固定された櫛部，及び前記櫛部の外周面に嵌合さ
れた磁路を形成するリング状継鉄，及び前記櫛部間に形
成されたスロット部に配設された巻線から構成されてい
ることから成る回転体に設けた永久磁石式発電・電動
機。 - 【請求項２】 前記大径回転体はエンジンの出力軸に取
り付けられたフライホイールであり，前記ハウジングは
前記フライホイールを取り囲むフライホイールハウジン
グであることから成る請求項１に記載の永久磁石式発電
・電動機。 - 【請求項３】 前記ロータは前記大径回転体と前記小径
回転部とで形成された段部に配設され，また，前記ステ
ータは前記フライホイールハウジングの側面から一体に
突出した前記ハウジングに固定されていることから成る
請求項２に記載の永久磁石式発電・電動機。 - 【請求項４】 前記ステータを構成するステータコア
は，ケイ素鋼板の圧延方向に配向された透磁性の良い材
料から成る前記櫛部と，前記櫛部を継ぐ部分を構成する
透磁性が悪い円周方向に加工された材料から成る前記帯
板状部とを積層して断面櫛形状に形成され，前記櫛部を
継いだ前記帯板状部が円形状に成形されていることから
成る請求項１〜３のいずれか１項に記載の永久磁石式発
電・電動機。 - 【請求項５】 前記ステータのステータコアを構成する
前記帯板状部と前記櫛部とは，前記帯板状部上に前記櫛
部を隔置して接合固定した後に前記櫛部を外周側に位置
させて前記帯板状部を円形に曲げて形成されていること
から成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の永久磁石
式発電・電動機。 - 【請求項６】 前記ステータは，円形状の前記帯板状部
上に固定された前記櫛部間の前記スロット部に予め巻き
上げ成形された前記巻線を配置し，前記櫛部の外周面に
前記リング状継鉄を嵌合固定して形成されていることか
ら成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の永久磁石式
発電・電動機。 - 【請求項７】 前記帯板状部はオーステナイトステンレ
ス鋼板から形成され，前記櫛部は前記帯板状部に溶接に
よって固定され，前記櫛部と前記帯板状部とを溶接した
前記帯板状部の溶接部が透磁性が優れていることから成
る請求項１〜６のいずれか１項に記載の永久磁石式発電
・電動機。 - 【請求項８】 前記ロータを構成する前記永久磁石板片
は，プラズマ溶射によって互いに接合され，前記永久磁
石板片の溶射部は非磁性になっていることから成る請求
項１〜７のいずれか１項に記載の永久磁石式発電・電動
機。 - 【請求項９】 前記ロータの前記透磁性部材と前記補強
部材は，方向性を持つ磁性材で作り，半径方向は透磁性
が良く，円周方向は透磁性が悪いようにし，細長い櫛状
材を作り，円形に成形したことから成る請求項１に記載
の永久磁石式発電・電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001288348A JP3803046B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 回転体に設けた永久磁石式発電・電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001288348A JP3803046B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 回転体に設けた永久磁石式発電・電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003102144A true JP2003102144A (ja) | 2003-04-04 |
| JP3803046B2 JP3803046B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
ID=19111015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001288348A Expired - Fee Related JP3803046B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 回転体に設けた永久磁石式発電・電動機 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3803046B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005295611A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Fuji Seratekku Kk | 電動機・ジェネレータの構造 |
| JP2007174752A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Hino Motors Ltd | 電動発電機およびその組立て方法 |
| CN115514125A (zh) * | 2022-11-23 | 2022-12-23 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种永磁辅助同步磁阻电机外转子及永磁同步电机 |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001288348A patent/JP3803046B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005295611A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Fuji Seratekku Kk | 電動機・ジェネレータの構造 |
| JP2007174752A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Hino Motors Ltd | 電動発電機およびその組立て方法 |
| CN115514125A (zh) * | 2022-11-23 | 2022-12-23 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种永磁辅助同步磁阻电机外转子及永磁同步电机 |
| CN115514125B (zh) * | 2022-11-23 | 2023-02-10 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种永磁辅助同步磁阻电机外转子及永磁同步电机 |
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| JP3803046B2 (ja) | 2006-08-02 |
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