JP2003274589A - Rotating electric machine - Google Patents

Rotating electric machine

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JP2003274589A
JP2003274589A JP2002068340A JP2002068340A JP2003274589A JP 2003274589 A JP2003274589 A JP 2003274589A JP 2002068340 A JP2002068340 A JP 2002068340A JP 2002068340 A JP2002068340 A JP 2002068340A JP 2003274589 A JP2003274589 A JP 2003274589A
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stator
electric machine
rotor
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rotating electric
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the number of stator flux coupling for increasing the output of a rotating electric machine by adopting such a structure that magnets in the same number as in conventional arts are used and the magnetic field reluctance is reduced, as compared with conventional examples. <P>SOLUTION: A rotating electric machine is of a double-rotor structure and is formed by coaxially placing an inner rotor 2 and an outer rotor 3 inside and outside a stator 1. The stator 1 comprises a plurality of stator pieces 4; brackets 5 which are placed at both ends of a stator in the axial direction and fasten the stator pieces 4 circumferentially disposed with equal intervals; coils 7 wound around the stator pieces 4 so that magnetic fields are produced in the direction of the axis of the stator; and outer magnets 8 and inner magnets 9 comprising magnets 8N and 8S and 9N and 9S in multipolar pairs, different in porality to each other, disposed so that the coils 7 are sandwiched between the outer rotor 3 and the inner rotor 2 in the direction of the axis of the stator. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ステータの内周お
よび外周の双方にロータを同軸状に配置して成る二重ロ
ータ構造の回転電機に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotating electric machine having a double rotor structure in which rotors are coaxially arranged on both the inner circumference and the outer circumference of a stator.

【0002】[0002]

【従来の技術】二重ロータ構造の回転電機の従来例とし
ては、例えば特開平11−275826号公報に記載さ
れたものがある。この従来例の回転電機は、ロータがス
テータの内周および外周に配置されており、ステータに
は軸方向にコイルが巻回されているため、ステータ内の
磁束は径方向に流れることになる。
2. Description of the Related Art As a conventional example of a rotating electric machine having a double rotor structure, there is, for example, one described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-275826. In this conventional rotating electric machine, the rotor is arranged on the inner and outer circumferences of the stator, and the stator has a coil wound in the axial direction. Therefore, the magnetic flux in the stator flows in the radial direction.

【0003】上記従来例の回転電機の磁界の流れを図8
に基づいて説明する。図8はアウターロータ磁路および
インナーロータ磁路を示している。アウターロータ磁路
は、アウター磁石からアウターロータを経て隣接するイ
ンナー側ステータ間の空隙を横切ってアウター磁石に戻
る経路となり、同様に、インナーロータ磁路は、インナ
ー磁石からインナーロータを経て隣接するアウター側ス
テータ間の空隙を横切ってインナー磁石に戻る経路とな
る。
FIG. 8 shows the flow of the magnetic field of the conventional rotary electric machine.
It will be described based on. FIG. 8 shows the outer rotor magnetic path and the inner rotor magnetic path. The outer rotor magnetic path serves as a path that returns from the outer magnet to the outer magnet through the outer rotor and across the gap between the adjacent inner stators. Similarly, the inner rotor magnetic path is the inner magnet that passes through the inner rotor to the adjacent outer magnet. It is a path that returns to the inner magnet across the gap between the side stators.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の回転電機
は、アウターロータ磁路およびインナーロータ磁路が隣
接ステータ間空隙を横切る構成となっているため、磁路
の磁場抵抗が大きくなり、隣接ステータ間に空隙が存在
しない構成の回転電機に比べて、ステータ鎖交磁束数が
減少するという問題がある。
In the conventional rotary electric machine described above, since the outer rotor magnetic path and the inner rotor magnetic path cross the air gap between adjacent stators, the magnetic field resistance of the magnetic paths becomes large, and There is a problem that the number of flux linkages of the stator is reduced as compared with a rotating electric machine having a structure in which no air gap exists between the stators.

【0005】なお、上記図8には隣接ステータ間空隙を
通る磁路のみを示したが、例えばアウターロータ磁路を
構成するアウターロータ磁束が隣接ステータ間空隙を通
らずにインナーロータ内を通る構成とした場合であって
も、アウターロータ磁束がアウター磁石からステータお
よびインナーロータ間の空隙を経てインナーロータ磁石
内を通過することになり、磁場抵抗が大きくなってしま
う。
Although only the magnetic path passing through the air gap between adjacent stators is shown in FIG. 8, for example, the outer rotor magnetic flux forming the magnetic path of the outer rotor passes through the inner rotor without passing through the air gap between adjacent stators. Even in such a case, the outer rotor magnetic flux passes through the inner rotor magnet from the outer magnet through the gap between the stator and the inner rotor, and the magnetic field resistance increases.

【0006】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、上記従来技術と同数の磁石を使用しつ
つ上記従来例よりも磁場抵抗を減少させる構造とするこ
とにより、ステータ鎖交磁束数を増加させて出力を増加
させることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and by using the same number of magnets as in the above-mentioned prior art and reducing the magnetic field resistance more than in the above-mentioned conventional example, the stator linkage is improved. The purpose is to increase the number of magnetic fluxes to increase the output.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の第1発明は、ステータの内周およ
び外周の双方にロータを同軸状に配置して成る二重ロー
タ構造の回転電機において、前記ステータは、複数のス
テータピースと、ステータ軸方向両端にそれぞれ設置さ
れ、円周状に等間隔に配置された前記ステータピースを
固定するブラケットと、ステータ軸方向に磁界が発生す
るよう前記ステータピースの外周に巻回されるコイル
と、前記二重ロータ構造をなすアウターロータおよびイ
ンナーロータのそれぞれに前記コイルをステータ軸方向
で挟み込むよう配置される互いに異極の多極対の磁石よ
り成る、アウター磁石およびインナー磁石とを具備して
成ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention according to a first aspect of the present invention is a double rotor structure in which rotors are coaxially arranged on both the inner circumference and the outer circumference of a stator. In a rotating electric machine, the stator includes a plurality of stator pieces, brackets that are respectively installed at both ends in the axial direction of the stator, and that fix the stator pieces that are circumferentially arranged at equal intervals, and a magnetic field is generated in the axial direction of the stator. A coil wound around the outer periphery of the stator piece and magnets of a multi-pole pair having different poles arranged so as to sandwich the coil in each of the outer rotor and the inner rotor having the double rotor structure in the stator axial direction. It is characterized by comprising an outer magnet and an inner magnet.

【0008】請求項2に記載の第2発明は、前記ステー
タピースは、アウターロータ側がインナーロータ側より
も広くなる扇型断面形状をなすことを特徴とする。
A second aspect of the present invention is characterized in that the stator piece has a fan-shaped cross section in which the outer rotor side is wider than the inner rotor side.

【0009】請求項3に記載の第3発明は、前記ステー
タピースは、アウターロータの極対数をP0とし、イン
ナーロータの極対数をP1とし、アウターロータの駆動
相数をM0とし、インナーロータの駆動相数をM1とし
たとき、P0×M0およびP1×M1の最小公倍数の半
分の数だけ配置されることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the stator piece, the number of pole pairs of the outer rotor is P0, the number of pole pairs of the inner rotor is P1, the number of drive phases of the outer rotor is M0, and the number of the inner rotor is P0. When the number of drive phases is M1, it is characterized in that the number is arranged to be half the least common multiple of P0 × M0 and P1 × M1.

【0010】請求項4に記載の第4発明は、前記ステー
タピースの周囲に巻回されるコイルは、円周方向におい
て隣接するステータピース間に形成された軸方向に貫通
する空隙を経て前記ブラケット側に取り出されることを
特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the coil wound around the stator piece, the bracket is passed through a gap formed in the circumferential direction between the stator pieces adjacent to each other in the axial direction. It is characterized by being taken out to the side.

【0011】請求項5に記載の第5発明は、円周状に等
間隔に配置されたステータピースは、ステータ軸方向両
端に設置されたブラケット間をステータ支持ボルトで締
結することにより固定され、該ステータ支持ボルトは、
円周方向において隣接するステータピース間に形成され
た軸方向に貫通する空隙に配置されることを特徴とす
る。
According to a fifth aspect of the present invention, stator pieces circumferentially arranged at equal intervals are fixed by fastening brackets installed at both ends in the axial direction of the stator with stator support bolts. The stator support bolt is
It is characterized in that it is arranged in an air gap formed between the stator pieces adjacent in the circumferential direction and penetrating in the axial direction.

【0012】請求項6に記載の第6発明は、前記ステー
タピースはアウターロータ側がインナーロータ側よりも
広くなる扇型断面形状を有し、該ステータピースの扇型
断面の内部をステータ支持ボルトが貫通することを特徴
とする。
According to a sixth aspect of the present invention, the stator piece has a fan-shaped cross section in which the outer rotor side is wider than the inner rotor side, and the stator support bolt is provided inside the fan-shaped cross section of the stator piece. It is characterized by penetrating.

【0013】請求項7に記載の第7発明は、前記アウタ
ー磁石およびインナー磁石の1極対を構成する互いに異
極の2つの磁石を、ステータ軸方向に対してオフセット
させて配置することを特徴とする。
A seventh aspect of the present invention is characterized in that two magnets having different poles, which compose one pole pair of the outer magnet and the inner magnet, are arranged offset from each other in the axial direction of the stator. And

【0014】[0014]

【発明の効果】第1発明によれば、上記構成とすること
により、ステータ内を通る磁界の方向がステータ軸方向
になるから、アウターロータへ向かう磁束はステータか
らステータおよびアウターロータ間空隙を経てアウター
ロータに至る経路となり、インナーロータへ向かう磁束
はステータからステータおよびインナーロータ間空隙を
経てインナーロータに至る経路となるので、上記従来例
の回転電機に比べて磁場抵抗が減少する。
According to the first aspect of the present invention, since the magnetic field passing through the stator is directed in the axial direction of the stator, the magnetic flux traveling to the outer rotor passes from the stator through the gap between the stator and the outer rotor. Since the magnetic flux traveling to the outer rotor and the magnetic flux traveling to the inner rotor reaches the inner rotor through the gap between the stator and the stator and the inner rotor, the magnetic field resistance is reduced as compared with the conventional rotary electric machine.

【0015】第2発明によれば、アウターロータ側がイ
ンナーロータ側よりも広くなる扇型断面形状をなすステ
ータピースより成るステータ構造とすることにより、ス
テータおよびアウターロータ間空隙ならびにステータお
よびインナーロータ間空隙の磁気抵抗を最小化すること
が可能になる。
According to the second aspect of the present invention, the stator structure is composed of a stator piece having a fan-shaped cross section in which the outer rotor side is wider than the inner rotor side, and thus the air gap between the stator and the outer rotor and the air gap between the stator and the inner rotor. It is possible to minimize the magnetic resistance of the.

【0016】第3発明によれば、アウターロータの極対
数をP0とし、インナーロータの極対数をP1とし、ア
ウターロータの駆動相数をM0とし、インナーロータの
駆動相数をM1としたとき、P0×M0およびP1×M
1の最小公倍数の半分の数だけステータピースを配置す
るから、回転電機を軸方向に垂直に切った断面内で1極
当たりのステータ断面積を上記従来例の2倍とすること
ができ、ステータ内磁束密度を減少させることができ
る。
According to the third invention, when the number of pole pairs of the outer rotor is P0, the number of pole pairs of the inner rotor is P1, the number of drive phases of the outer rotor is M0, and the number of drive phases of the inner rotor is M1, P0xM0 and P1xM
Since the stator pieces are arranged in half as many as the least common multiple of 1, the stator cross-sectional area per pole can be made twice as large as that of the above-mentioned conventional example in the cross section of the rotary electric machine cut perpendicularly to the axial direction. The internal magnetic flux density can be reduced.

【0017】第4発明によれば、円周方向において隣接
するステータピース間には軸方向に貫通する空隙が形成
されているので、この空隙からステータピースの外周に
巻回されたコイルをブラケット側に容易に取り出すこと
ができ、上記従来例に比べて特に軸方向長さを短縮する
ことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the axially penetrating air gap is formed between the stator pieces that are adjacent to each other in the circumferential direction, the coil wound around the outer circumference of the stator piece from the air gap is provided on the bracket side. Therefore, the length in the axial direction can be particularly shortened as compared with the conventional example.

【0018】第5発明によれば、円周状に等間隔に配置
されたステータピースをステータ軸方向両端に設置され
たブラケット間に固定するステータ支持ボルトは、円周
方向において隣接するステータピース間に形成された軸
方向に貫通する空隙に磁界に影響を及ぼさないように配
置されるから、ステータ支持ボルト内の渦電流発生に伴
う損失が生じることはなく、回転電機の総合効率が向上
する。
According to the fifth aspect of the invention, the stator support bolts for fixing the stator pieces circumferentially arranged at equal intervals between the brackets installed at both ends in the axial direction of the stator are provided between the stator pieces adjacent in the circumferential direction. Since the air gap formed in the axial direction is arranged so as not to affect the magnetic field, no loss occurs due to the generation of the eddy current in the stator support bolt, and the overall efficiency of the rotating electric machine is improved.

【0019】第6発明によれば、アウターロータ側がイ
ンナーロータ側よりも広くなる扇型断面形状を有するス
テータピースの扇型断面の内部をステータ支持ボルトが
貫通する構造としたから、磁界の変化によりステータ支
持ボルト内に生じる渦電流は磁界の方向と垂直な平面内
を流れ、ステータ支持ボルトの電気抵抗値は該ステータ
支持ボルトの直径に応じて決定されることになるので、
渦電流が減少する。
According to the sixth aspect of the invention, since the stator support bolt penetrates the inside of the fan-shaped cross section of the stator piece having a fan-shaped cross section in which the outer rotor side is wider than the inner rotor side, the magnetic field changes due to changes in the magnetic field. The eddy current generated in the stator support bolt flows in a plane perpendicular to the direction of the magnetic field, and the electric resistance value of the stator support bolt is determined according to the diameter of the stator support bolt.
Eddy current is reduced.

【0020】第7発明によれば、アウター磁石およびイ
ンナー磁石の1極対を構成する互いに異極の2つの磁石
は、ステータ軸方向に対してオフセットさせて配置され
るから、ロータスキューを実現することができ、トルク
リップルが減少する。
According to the seventh aspect of the invention, the two magnets having different polarities forming the one pole pair of the outer magnet and the inner magnet are arranged offset from each other in the axial direction of the stator, so that the rotor skew is realized. It is possible to reduce the torque ripple.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図1は本発明の第1実施形態
の回転電機の原理的構成を示す軸方向断面図であり、図
2は本発明の第1実施形態の回転電機の原理的構成を示
す半径方向断面図である。本実施形態の回転電機は、図
1および図2に示すように、ステータ1の内周および外
周の双方にそれぞれインナーロータ2およびアウターロ
ータ3を同軸状に配置して成る二重ロータ構造の回転電
機として構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an axial sectional view showing the basic configuration of a rotating electric machine according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a radial sectional view showing the basic configuration of a rotating electric machine according to the first embodiment of the present invention. is there. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating electric machine of the present embodiment has a double rotor structure in which an inner rotor 2 and an outer rotor 3 are coaxially arranged on both the inner and outer circumferences of a stator 1. It is configured as an electric machine.

【0022】上記ステータ1は、例えば鉄粉磁心である
ステータピース4と、ステータ軸方向両端にそれぞれ設
置されるブラケット5と、両端のブラケット5間を締結
することにより図2に示すように円周状に等間隔に配置
した複数のステータピース4を固定するステータ支持ボ
ルト6と、ステータ軸方向に磁界が発生するようステー
タピース4の外周に巻回されるコイル7と、アウターロ
ータ3およびインナーロータ2のそれぞれにコイル7を
ステータ軸方向で挟み込むよう配置される互いに異極の
多極対の磁石8N,8Sおよび9N,9Sより成る、ア
ウター磁石8およびインナー磁石9とを具備して成る。
ステータ支持ボルト6は、図2に示すように、円周方向
において隣接するステータピース間に形成された軸方向
に貫通する空隙に配置されている。なお、ステータの内
周および外周の双方にそれぞれロータを同軸状に配置し
て成る二重ロータ構造の回転電機に関しては、例えば、
「社団法人 自動車技術会 学術講演会前刷集 No.104
-00 」に掲載された論文「複合電流駆動多軸モータの可
能性とハイブリッド車への応用」を参照のこと。
The stator 1 is, for example, a stator piece 4 which is an iron powder magnetic core, brackets 5 which are respectively installed at both ends in the axial direction of the stator, and a bracket 5 at both ends, which are fastened to each other to form a circle as shown in FIG. Supporting bolts 6 for fixing a plurality of stator pieces 4 arranged at regular intervals, a coil 7 wound around the outer circumference of the stator piece 4 so as to generate a magnetic field in the axial direction of the stator, an outer rotor 3 and an inner rotor. The outer magnet 8 and the inner magnet 9 are composed of magnets 8N, 8S and 9N, 9S of multipole pairs having mutually different polarities, which are arranged so as to sandwich the coil 7 in each of the two.
As shown in FIG. 2, the stator support bolts 6 are arranged in an axial gap formed between the stator pieces adjacent to each other in the circumferential direction. Regarding the rotating electric machine having a double rotor structure in which rotors are coaxially arranged on both the inner circumference and the outer circumference of the stator, for example,
Preprints of Academic Lecture Meeting of Japan Society of Automotive Engineers No.104
-00 ", the paper" Possibilities of multi-current motor with multiple current drive and its application to hybrid vehicles ".

【0023】次に、本実施形態の回転電機の作用につい
て説明する。まず、ステータ1のステータピース4に巻
回されているコイル7に電流を供給すると、磁界が発生
する。その際、コイル7にはアウターロータ3およびイ
ンナーロータ2のそれぞれの位置に同期した電流を重畳
した複合電流を供給する。この複合電流の供給により、
回転電機において発生する磁界は複合磁界となる。
Next, the operation of the rotating electric machine of this embodiment will be described. First, when a current is supplied to the coil 7 wound around the stator piece 4 of the stator 1, a magnetic field is generated. At this time, the coil 7 is supplied with a composite current in which currents synchronized with the respective positions of the outer rotor 3 and the inner rotor 2 are superimposed. By supplying this composite current,
The magnetic field generated in the rotating electric machine becomes a composite magnetic field.

【0024】上記コイル7によって発生した複合磁界は
ステータ1内を図1の軸方向右側に進み、アウター磁石
8およびインナー磁石9のそれぞれに引き付けられるこ
とによりそれぞれの磁界の向きが変化する。なおここ
で、複合磁界がアウター磁石8およびインナー磁石9に
対して適切に分離されることは、上記従来例や上記論文
等の従来技術に開示されている。
The composite magnetic field generated by the coil 7 advances to the right in the axial direction of FIG. 1 in the stator 1 and is attracted to the outer magnet 8 and the inner magnet 9 to change the directions of the respective magnetic fields. It should be noted that, here, the fact that the composite magnetic field is appropriately separated from the outer magnet 8 and the inner magnet 9 is disclosed in the related arts such as the above-mentioned conventional examples and the above-mentioned papers.

【0025】上記複合磁界から分離された、アウターロ
ータ3およびインナーロータ2のそれぞれに適した磁界
が、アウター磁石8およびインナー磁石9のそれぞれを
引き付ける、または、アウター磁石8およびインナー磁
石9のそれぞれに引き付けられることにより、アウター
ロータ3およびインナーロータ2のそれぞれに電磁力が
発生し、トルクが発生する。アウター磁石8およびイン
ナー磁石9のそれぞれを通過した磁束は、アウターロー
タ3内およびインナーロータ2内をそれぞれ軸方向右側
から左側に進み、再びアウター磁石8およびインナー磁
石9のそれぞれを通過してステータ1内に戻る。
Magnetic fields suitable for the outer rotor 3 and the inner rotor 2 separated from the composite magnetic field attract the outer magnet 8 and the inner magnet 9, respectively, or to the outer magnet 8 and the inner magnet 9, respectively. By being attracted, an electromagnetic force is generated in each of the outer rotor 3 and the inner rotor 2, and torque is generated. The magnetic fluxes that have passed through the outer magnet 8 and the inner magnet 9 respectively advance from the axial right side to the left side inside the outer rotor 3 and the inner rotor 2, pass through the outer magnet 8 and the inner magnet 9 again, and pass through the stator 1 again. Return to inside.

【0026】上述した一連の磁界ループは、図3(a)
に示す等価磁気回路によって表わすことができる。図3
(a)では、電圧源は各磁石の起磁力に対応しており、
抵抗はステータ1および各ロータ間の空隙に対応してい
る。ただし、ステータ内および各ロータ内の磁気抵抗は
透磁率が空気に比べて大きいので図3(a)には記載し
ておらず、実際にも無視し得るものとなる。一方、上記
従来例は、図3(b)に示す等価磁気回路によって表わ
すことができる。この等価磁気回路では、上記図3
(a)の等価磁気回路に比べて、磁界の通路となる隣接
ステータ間空隙に対応する抵抗が増加している。
The series of magnetic field loops described above is shown in FIG.
It can be represented by the equivalent magnetic circuit shown in. Figure 3
In (a), the voltage source corresponds to the magnetomotive force of each magnet,
The resistance corresponds to the air gap between the stator 1 and each rotor. However, since the magnetic resistance in the stator and in each rotor has a magnetic permeability higher than that of air, it is not shown in FIG. 3A and can be actually ignored. On the other hand, the above conventional example can be represented by an equivalent magnetic circuit shown in FIG. In this equivalent magnetic circuit,
Compared with the equivalent magnetic circuit of (a), the resistance corresponding to the air gap between the adjacent stators, which is the passage of the magnetic field, is increased.

【0027】したがって、図3(a)および図3(b)
の比較から明らかなように、本実施形態の回転電機は、
上記従来例の回転電機よりも磁気抵抗が減少している。
このように磁気抵抗が減少することは、隣接ステータ間
空隙を磁界の通路としない構造の本実施形態の回転電機
によって得られる、本発明特有の効果である。なお、本
実施形態の回転電機において、アウターロータ側がイン
ナーロータ側よりも広くなる扇型断面形状をなすステー
タピース4より成るステータ構造を採用したことによ
り、ステータおよびアウターロータ間空隙ならびにステ
ータおよびインナーロータ間空隙の磁気抵抗を最小化す
ることが可能になる。
Therefore, FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b)
As is clear from the comparison of
The magnetic resistance is smaller than that of the conventional rotary electric machine.
Such a reduction in magnetic resistance is an effect peculiar to the present invention, which is obtained by the rotating electric machine of the present embodiment having a structure in which the air gap between adjacent stators is not used as a magnetic field passage. In the rotating electric machine of the present embodiment, the stator structure including the stator piece 4 having a fan-shaped cross section in which the outer rotor side is wider than the inner rotor side is adopted, so that the gap between the stator and the outer rotor and the stator and the inner rotor are It is possible to minimize the magnetic resistance of the interspace.

【0028】上記図3(a)の等価磁気回路に関してさ
らに詳しく説明する。この構成において、アウターロー
タを3相で駆動し、インナーロータを6相で駆動する場
合には、必要とするステータピースの個数は、 アウターロータの極対数P0=4 インナーロータの極対数P1=2 アウターロータの駆動相数M0=3 インナーロータの駆動相数M1=6 であるから、P0×M0およびP1×M1の最小公倍数
の半分の数、すなわち6個となる。したがって、本実施
形態では、回転電機を軸方向に垂直に切った断面内で必
要とするステータピースの個数は上記従来例の半分で済
むことになり、ステータ内磁束密度を減少させることが
できる。
The equivalent magnetic circuit of FIG. 3A will be described in more detail. In this configuration, when the outer rotor is driven in three phases and the inner rotor is driven in six phases, the number of stator pieces required is: the number of pole pairs of the outer rotor P0 = 4 and the number of pole pairs of the inner rotor P1 = 2 Since the number of drive phases of the outer rotor is M0 = 3 and the number of drive phases of the inner rotor is M1 = 6, the number is half of the least common multiple of P0 × M0 and P1 × M1, that is, six. Therefore, in this embodiment, the number of stator pieces required in the cross section of the rotary electric machine cut perpendicularly to the axial direction is half that of the conventional example, and the magnetic flux density in the stator can be reduced.

【0029】また、本実施形態の回転電機においては、
ステータ支持ボルト6およびコイル7を配置する空間と
して、円周方向において隣接するステータピース間に形
成された軸方向に貫通する空隙を使用するから、上述し
た磁界の流れを考察したとき磁束が隣接ステータ間空隙
を通過することはない。したがって、ステータ支持ボル
ト6が磁性材料製であってもステータ支持ボルト6内で
の渦電流発生に伴う損失(鉄損)は生じないから、回転
電機の総合効率が向上することになる。また、コイル7
は円周方向において隣接するステータピース間に形成さ
れた軸方向に貫通する空隙に配置されるから、この空隙
からコイル7をブラケット5側に容易に取り出すことが
できる。したがって、上記従来例に比べて特に軸方向長
さが短縮されることになる。
Further, in the rotating electric machine of this embodiment,
As a space for arranging the stator support bolts 6 and the coils 7, an axially-formed air gap formed between adjacent stator pieces in the circumferential direction is used. Therefore, when the flow of the magnetic field is considered, the magnetic flux is adjacent to the stator. It does not pass through the interstices. Therefore, even if the stator support bolt 6 is made of a magnetic material, a loss (iron loss) due to the generation of an eddy current in the stator support bolt 6 does not occur, so that the overall efficiency of the rotating electric machine is improved. Also, the coil 7
Is arranged in an axially-formed void that is formed between adjacent stator pieces in the circumferential direction, so that the coil 7 can be easily taken out from the void to the bracket 5 side. Therefore, the axial length is particularly shortened as compared with the conventional example.

【0030】図4は本発明の第2実施形態の回転電機の
要部の原理的構成を示す半径方向断面図である。本実施
形態の回転電機は、図4に示すように、ステータピース
4の内部をステータ支持ボルト6が軸方向に貫通するよ
うに構成されている。
FIG. 4 is a radial cross-sectional view showing the principle structure of the essential parts of a rotating electric machine according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the rotating electric machine of the present embodiment is configured such that the stator support bolts 6 penetrate the inside of the stator piece 4 in the axial direction.

【0031】本実施形態の回転電機においては、ステー
タ1のステータピース4に巻回されているコイル7に電
流を供給することにより発生する磁界は、主に図4の紙
面に垂直な方向に流れる。この場合、ステータ支持ボル
ト6の内部には、ステータピース4の内部の磁界の変化
に応じた渦電流が発生するが、この渦電流の発生方向は
ボルト断面を周回する方向となるので、ステータ支持ボ
ルト6の電気抵抗値は該ステータ支持ボルトの直径に応
じて大きくなり、大きな渦電流は発生しない。一方、上
記従来例の場合は、磁界の流れる方向とステータ支持ボ
ルトの軸方向とが直交関係にあるので、ステータ支持ボ
ルトの軸方向に渦電流が流れ、大きな渦電流となる。
In the rotating electric machine of the present embodiment, the magnetic field generated by supplying a current to the coil 7 wound around the stator piece 4 of the stator 1 mainly flows in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. . In this case, an eddy current is generated inside the stator support bolt 6 in accordance with a change in the magnetic field inside the stator piece 4. However, since the eddy current is generated in the direction around the bolt cross section, the stator support bolt 6 is supported. The electric resistance value of the bolt 6 increases according to the diameter of the stator support bolt, and a large eddy current does not occur. On the other hand, in the case of the above-mentioned conventional example, since the flowing direction of the magnetic field and the axial direction of the stator support bolt are orthogonal to each other, an eddy current flows in the axial direction of the stator support bolt, resulting in a large eddy current.

【0032】本実施形態の回転電機における磁界の流れ
を、図4のA−A断面図である図5およびアウターロー
タおよびステータを含む部分を示す斜視図である図6に
基づいてさらに詳しく説明する。
The flow of the magnetic field in the rotating electric machine of this embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 5 which is a sectional view taken along line AA of FIG. 4 and FIG. 6 which is a perspective view showing a portion including the outer rotor and the stator. .

【0033】本実施形態の回転電機では、磁界の流れは
図5および図6に示すようになり、ステータ1、アウタ
ーロータ3およびインナーロータ2の内部ではそれぞ
れ、ステータ軸(回転軸)に平行に磁界が流れ、ステー
タ1および各ロータ間に形成される空隙(エアーギャッ
プ)ではステータ軸と直交する平面内で磁界が流れる。
このような磁界の流れは、磁界の流れる方向とステータ
支持ボルトの軸方向とが直交関係にある上記従来例とは
相違している。そのため、本実施形態の回転電機におい
ては、磁気抵抗となるのは図5および図6に示した空隙
部分を流れる磁界のみとなるから、渦電流が上記従来例
に比べて大幅に減少する。
In the rotary electric machine of this embodiment, the flow of the magnetic field is as shown in FIGS. 5 and 6, and inside the stator 1, the outer rotor 3 and the inner rotor 2, the magnetic fields flow parallel to the stator shaft (rotation shaft). A magnetic field flows, and in a gap (air gap) formed between the stator 1 and each rotor, the magnetic field flows in a plane orthogonal to the stator axis.
Such a flow of the magnetic field is different from the above-described conventional example in which the magnetic field flowing direction and the axial direction of the stator support bolt are orthogonal to each other. Therefore, in the rotating electric machine of the present embodiment, only the magnetic field flowing through the void portion shown in FIGS. 5 and 6 becomes the magnetic resistance, so that the eddy current is greatly reduced as compared with the above-mentioned conventional example.

【0034】図7は本発明の第3実施形態の回転電機の
要部の原理的構成を示す図である。図7は本実施形態の
回転電機のアウター磁石8の1極対を構成する互いに異
極の磁石8N,8Sをアウターロータ平面に展開した状
態を示しており、図7中では上下方向が軸方向に対応す
る。この図7から明らかなように、アウター磁石8の1
極対を構成する互いに異極の2つの磁石8N,8Sは、
ステータ軸方向に対してオフセット配置されている。な
お、インナー磁石9の1極対を構成する互いに異極の2
つの磁石9N,9Sは、図示していないが、上記アウタ
ー磁石8の場合と同様に、ステータ軸方向に対してオフ
セット配置されている。
FIG. 7 is a view showing the principle structure of the essential parts of a rotating electric machine according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7 shows a state in which magnets 8N and 8S having mutually different polarities that form one pole pair of the outer magnet 8 of the rotating electric machine of the present embodiment are developed on the outer rotor plane, and the vertical direction in FIG. 7 is the axial direction. Corresponding to. As is apparent from FIG. 7, one of the outer magnets 8 is
The two magnets 8N and 8S having different polarities forming the pole pair are
It is arranged offset with respect to the axial direction of the stator. It should be noted that two different poles forming one pole pair of the inner magnet 9 are provided.
Although not shown, the magnets 9N and 9S are arranged offset with respect to the axial direction of the stator, as in the case of the outer magnet 8.

【0035】本実施形態の回転電機によれば、上述した
ように各磁石をオフセット配置したことにより、図5に
示す磁石8Nおよび磁石8S間の図示しないコイルに電
流を供給することにより発生した磁界は磁石8Nから磁
石8Sに向かうように軸方方向とは所定角度をなすよう
に斜めに曲がるので、ロータスキューを実現することが
でき、トルクリップルを減少させることができる。
According to the rotating electric machine of this embodiment, the magnetic fields generated by supplying current to the coil (not shown) between the magnet 8N and the magnet 8S shown in FIG. 5 by arranging the magnets in an offset manner as described above. Bends obliquely from the magnet 8N toward the magnet 8S so as to form a predetermined angle with the axial direction, so that rotor skew can be realized and torque ripple can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1実施形態の回転電機の原理的構
成を示す軸方向断面図である。
FIG. 1 is an axial cross-sectional view showing a theoretical configuration of a rotating electric machine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1実施形態の回転電機の原理的構
成を示す半径方向断面図である。
FIG. 2 is a radial cross-sectional view showing the basic configuration of the rotary electric machine according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 (a)は第1実施形態の回転電機の等価磁気
回路であり、(b)は従来例の回転電機の等価磁気回路
である。
3A is an equivalent magnetic circuit of the rotating electric machine of the first embodiment, and FIG. 3B is an equivalent magnetic circuit of the rotating electric machine of the conventional example.

【図4】 本発明の第2実施形態の回転電機の要部の原
理的構成を示す半径方向断面図である。
FIG. 4 is a radial cross-sectional view showing a theoretical configuration of a main part of a rotary electric machine according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 図4のA−A断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図6】 第2実施形態の回転電機のアウターロータお
よびステータを含む部分を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a portion including an outer rotor and a stator of a rotary electric machine according to a second embodiment.

【図7】 本発明の第3実施形態の回転電機の要部の原
理的構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a principle configuration of a main part of a rotating electric machine according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 従来例の回転電機の磁界の流れを説明するた
めの図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a flow of a magnetic field of a rotary electric machine of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステータ 2 インナーロータ 3 アウターロータ 4 ステータピース 5 ブラケット 6 ステータ支持ボルト 7 コイル 8 アウター磁石 8N,8S 磁石 9 インナー磁石 9N,9S 磁石 1 stator 2 Inner rotor 3 Outer rotor 4 Stator piece 5 bracket 6 Stator support bolt 7 coils 8 outer magnet 8N, 8S magnet 9 Inner magnet 9N, 9S magnet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H603 AA01 BB01 BB02 BB09 BB14 CA01 CA05 CB01 CC15 CC17 CD21 5H621 AA03 BB02 BB07 GA11 HH01 5H622 AA03 CA02 CA05 CA10 CA11 CB04 CB06 PP03 PP14    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 5H603 AA01 BB01 BB02 BB09 BB14                       CA01 CA05 CB01 CC15 CC17                       CD21                 5H621 AA03 BB02 BB07 GA11 HH01                 5H622 AA03 CA02 CA05 CA10 CA11                       CB04 CB06 PP03 PP14

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ステータの内周および外周の双方にロー
タを同軸状に配置して成る二重ロータ構造の回転電機に
おいて、 前記ステータは、複数のステータピースと、ステータ軸
方向両端にそれぞれ設置され、円周状に等間隔に配置さ
れた前記ステータピースを固定するブラケットと、ステ
ータ軸方向に磁界が発生するよう前記ステータピースの
外周に巻回されるコイルと、前記二重ロータ構造をなす
アウターロータおよびインナーロータのそれぞれに前記
コイルをステータ軸方向で挟み込むよう配置される互い
に異極の多極対の磁石より成る、アウター磁石およびイ
ンナー磁石とを具備して成ることを特徴とする回転電
機。
1. A rotary electric machine having a double rotor structure in which rotors are coaxially arranged on both the inner circumference and the outer circumference of a stator, wherein the stator is installed at a plurality of stator pieces and at both ends in the axial direction of the stator. A bracket for fixing the stator pieces arranged at equal intervals circumferentially, a coil wound around the outer circumference of the stator piece so as to generate a magnetic field in the axial direction of the stator, and an outer having the double rotor structure. A rotating electric machine comprising: an outer magnet and an inner magnet, which are composed of magnets of a multipole pair having mutually different poles and are arranged so as to sandwich the coils in the rotor and the inner rotor, respectively, in the axial direction of the stator.
【請求項2】 前記ステータピースは、アウターロータ
側がインナーロータ側よりも広くなる扇型断面形状をな
すことを特徴とする請求項1記載の回転電機。
2. The rotating electric machine according to claim 1, wherein the stator piece has a fan-shaped cross section in which the outer rotor side is wider than the inner rotor side.
【請求項3】 前記ステータピースは、アウターロータ
の極対数をP0とし、インナーロータの極対数をP1と
し、アウターロータの駆動相数をM0とし、インナーロ
ータの駆動相数をM1としたとき、P0×M0およびP
1×M1の最小公倍数の半分の数だけ配置されることを
特徴とする請求項1または2記載の回転電機。
3. In the stator piece, when the number of pole pairs of the outer rotor is P0, the number of pole pairs of the inner rotor is P1, the number of drive phases of the outer rotor is M0, and the number of drive phases of the inner rotor is M1. P0 × M0 and P
The rotary electric machine according to claim 1 or 2, wherein the number is arranged by half of the least common multiple of 1 x M1.
【請求項4】 前記ステータピースの周囲に巻回される
コイルは、円周方向において隣接するステータピース間
に形成された軸方向に貫通する空隙を経て前記ブラケッ
ト側に取り出されることを特徴とする請求項1〜3の何
れか1項記載の回転電機。
4. The coil wound around the stator piece is taken out to the bracket side through an axial gap formed between the stator pieces adjacent in the circumferential direction and penetrating in the axial direction. The rotary electric machine according to claim 1.
【請求項5】 円周状に等間隔に配置されたステータピ
ースは、ステータ軸方向両端に設置されたブラケット間
をステータ支持ボルトで締結することにより固定され、
該ステータ支持ボルトは、円周方向において隣接するス
テータピース間に形成された軸方向に貫通する空隙に配
置されることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項記
載の回転電機。
5. The stator pieces circumferentially arranged at equal intervals are fixed by fastening stator brackets between brackets installed at both ends in the axial direction of the stator,
The rotating electric machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the stator support bolts are arranged in a gap that is formed between adjacent stator pieces in the circumferential direction and penetrates in the axial direction.
【請求項6】 前記ステータピースはアウターロータ側
がインナーロータ側よりも広くなる扇型断面形状を有
し、該ステータピースの扇型断面の内部をステータ支持
ボルトが貫通することを特徴とする請求項1記載の回転
電機。
6. The stator piece has a fan-shaped cross-sectional shape in which the outer rotor side is wider than the inner rotor side, and the stator support bolt penetrates the inside of the fan-shaped cross section of the stator piece. The rotating electric machine according to 1.
【請求項7】 前記アウター磁石およびインナー磁石の
1極対を構成する互いに異極の2つの磁石を、ステータ
軸方向に対してオフセットさせて配置することを特徴と
する請求項1〜6の何れか1項記載の回転電機。
7. The outer magnet and the inner magnet, two magnets having mutually different poles forming one pole pair are arranged offset with respect to the axial direction of the stator. A rotating electric machine according to item 1.
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