JP2003299326A - 回転電機のアウターロータ構造 - Google Patents
回転電機のアウターロータ構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アウターロータの出力性能を高く維持しつ
つ、インナーロータの出力を高めることができる回転電
機のアウターロータ構造を提供する。 【解決手段】 ステータ１を隔てて半径方向の内外に位
置してコイルを共用するインナーロータおよびアウター
ロータ３を具え、それぞれのロータが、周方向に間隔を
おいて位置する複数個の磁石を有するものであり、アウ
ターロータ３のコア２９内に、そのロータ３の軸線方向
への延在姿勢で磁石３１を配設するとともに、アウター
ロータ軸線と直交する断面内で、磁石３１の両側部に区
画されるエアギャップ３２の、半径方向の最大間隙δ
を、磁石３１の同方向の最大厚みＴより小さくしてな
る。
つ、インナーロータの出力を高めることができる回転電
機のアウターロータ構造を提供する。 【解決手段】 ステータ１を隔てて半径方向の内外に位
置してコイルを共用するインナーロータおよびアウター
ロータ３を具え、それぞれのロータが、周方向に間隔を
おいて位置する複数個の磁石を有するものであり、アウ
ターロータ３のコア２９内に、そのロータ３の軸線方向
への延在姿勢で磁石３１を配設するとともに、アウター
ロータ軸線と直交する断面内で、磁石３１の両側部に区
画されるエアギャップ３２の、半径方向の最大間隙δ
を、磁石３１の同方向の最大厚みＴより小さくしてな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、インナーロータ
およびアウターロータの両ロータを具え、電動機および
発電機として機能する回転電機のアウターロータ構造に
関し、とくに、インナーロータの磁路内の磁場抵抗を低
下させてインナーロータの出力を高める技術を提案する
ものである。
およびアウターロータの両ロータを具え、電動機および
発電機として機能する回転電機のアウターロータ構造に
関し、とくに、インナーロータの磁路内の磁場抵抗を低
下させてインナーロータの出力を高める技術を提案する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ステータを隔てて配置されて、ステータ
のコイルを共用するインナーロータおよびアウターロー
タのそれぞれに、周方向に間隔をおいて複数の磁石を配
設するとともに、アウターロータの磁石数をインナーロ
ータのそれより多くしてなる従来のこの種の回転電機と
しては、たとえば、特開２００１−７８４０８号公報、
特開２００１−１１２２２１号公報および特開２００１
−２３１２２７号公報等に開示されたものがある。
のコイルを共用するインナーロータおよびアウターロー
タのそれぞれに、周方向に間隔をおいて複数の磁石を配
設するとともに、アウターロータの磁石数をインナーロ
ータのそれより多くしてなる従来のこの種の回転電機と
しては、たとえば、特開２００１−７８４０８号公報、
特開２００１−１１２２２１号公報および特開２００１
−２３１２２７号公報等に開示されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、これらのい
ずれの従来技術にあっても、ロータなかでもアウターロ
ータに配設される磁石の形状、配置位置および、磁石の
側部に設けられてその磁石の洩れ磁束の低減をもたらす
エアギャップの形状、配設状態等についての十分な考慮
がなされていなかったので、それらの従来技術は、二重
ロータ回転電機としての最適な磁路を提供するものでは
なかった。
ずれの従来技術にあっても、ロータなかでもアウターロ
ータに配設される磁石の形状、配置位置および、磁石の
側部に設けられてその磁石の洩れ磁束の低減をもたらす
エアギャップの形状、配設状態等についての十分な考慮
がなされていなかったので、それらの従来技術は、二重
ロータ回転電機としての最適な磁路を提供するものでは
なかった。
【０００４】この発明は、従来技術のこのような実情を
鑑みてなされたものであり、それの目的とするところ
は、とくに、アウターロータの磁石および、その側部に
隣接するエアギャップの形状、配置状態等を検討するこ
とにより、アウターロータの出力性能を十分高く維持し
つつ、インナーロータの出力を高めることができる回転
電機のアウターロータ構造を提供するにある。
鑑みてなされたものであり、それの目的とするところ
は、とくに、アウターロータの磁石および、その側部に
隣接するエアギャップの形状、配置状態等を検討するこ
とにより、アウターロータの出力性能を十分高く維持し
つつ、インナーロータの出力を高めることができる回転
電機のアウターロータ構造を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】これがため、本願の請求
項１に係る発明は、ステータを隔てて半径方向の内外に
位置して、ステータのコイルを共用するともに同軸のイ
ンナーロータおよびアウターロータを具え、それぞれの
ロータが、周方向に間隔をおいて位置する複数個の磁石
を有し、磁石の総数を、アウターロータでインナーロー
タより多くしてなる回転電機において、アウターロータ
のコア内に、そのロータの軸線方向への延在姿勢で各磁
石、多くは永久磁石を配設するとともに、アウターロー
タ軸線と直交する断面内で、磁石の両側部に区画される
エアギャップの、半径方向の最大隙間を、磁石の同方向
の最大厚みより小さくしてなる。
項１に係る発明は、ステータを隔てて半径方向の内外に
位置して、ステータのコイルを共用するともに同軸のイ
ンナーロータおよびアウターロータを具え、それぞれの
ロータが、周方向に間隔をおいて位置する複数個の磁石
を有し、磁石の総数を、アウターロータでインナーロー
タより多くしてなる回転電機において、アウターロータ
のコア内に、そのロータの軸線方向への延在姿勢で各磁
石、多くは永久磁石を配設するとともに、アウターロー
タ軸線と直交する断面内で、磁石の両側部に区画される
エアギャップの、半径方向の最大隙間を、磁石の同方向
の最大厚みより小さくしてなる。
【０００６】ここでより好ましくは、請求項２に記載し
たように、磁石の両側部に区画されるエアギャップより
半径方向内側に位置する、磁石の両側部部分に、半径方
向内側に向けて漸次狭幅となるテーパ面を設ける。
たように、磁石の両側部に区画されるエアギャップより
半径方向内側に位置する、磁石の両側部部分に、半径方
向内側に向けて漸次狭幅となるテーパ面を設ける。
【０００７】本願の請求項３に係る発明は、とくに、ア
ウターロータのコア内に、そのロータの軸線方向への延
在姿勢で磁石を配設するとともに、アウターロータ軸線
と直交する断面内で、磁石の両側部に区画されるそれぞ
れのエアギャップの半径方向の外縁を、磁石から遠ざか
るにつれて、アウターロータの外周、より直接的にはア
ウターロータコアの外周から次第に離隔する方向に曲が
る曲線形状、多くは円弧形状としたものである。
ウターロータのコア内に、そのロータの軸線方向への延
在姿勢で磁石を配設するとともに、アウターロータ軸線
と直交する断面内で、磁石の両側部に区画されるそれぞ
れのエアギャップの半径方向の外縁を、磁石から遠ざか
るにつれて、アウターロータの外周、より直接的にはア
ウターロータコアの外周から次第に離隔する方向に曲が
る曲線形状、多くは円弧形状としたものである。
【０００８】また、本願の請求項４に係る発明は、とく
に、アウターロータのコア内に、そのロータの軸線方向
への延在姿勢で磁石を配設するとともに、アウターロー
タ軸線と直交する断面内で、磁石の両側部に区画される
それぞれのエアギャップの、磁石、ひいては、その側壁
と隣接する位置での半径方向の最大間隙を、磁石の、側
壁位置での最小厚みと等しくしたものである。そしてさ
らに好ましくは、請求項５に記載したように、請求項１
〜４のそれぞれに記載したアウターロータ構造の二種以
上を組合わせた構造とする。
に、アウターロータのコア内に、そのロータの軸線方向
への延在姿勢で磁石を配設するとともに、アウターロー
タ軸線と直交する断面内で、磁石の両側部に区画される
それぞれのエアギャップの、磁石、ひいては、その側壁
と隣接する位置での半径方向の最大間隙を、磁石の、側
壁位置での最小厚みと等しくしたものである。そしてさ
らに好ましくは、請求項５に記載したように、請求項１
〜４のそれぞれに記載したアウターロータ構造の二種以
上を組合わせた構造とする。
【０００９】
【発明の効果】内外二重ロータ構造の回転電機では、ア
ウターロータは、インナーロータが発生する磁束の磁路
を形成する役割を担っているので、アウターロータ内の
磁場抵抗を低減させることにより、インナーロータの磁
束が増加してインナーロータの出力が増加する。
ウターロータは、インナーロータが発生する磁束の磁路
を形成する役割を担っているので、アウターロータ内の
磁場抵抗を低減させることにより、インナーロータの磁
束が増加してインナーロータの出力が増加する。
【００１０】ここで、アウターロータ内の磁場抵抗の増
加に大きく影響を及ぼす要因は、アウターロータの磁石
および、磁石の側部に区画されるエアギャップの存在に
ある。従って、それらをともに削減すれば、アウターロ
ータ内の磁場抵抗は低減されることになるも、アウター
ロータの磁石の削減は、アウターロータそれ自身の出力
低下をもたらすことになり、また、その磁石の厚みの低
減は、磁石内の磁束密度の低下につながり、減磁耐力の
低下をもたらすことになる。
加に大きく影響を及ぼす要因は、アウターロータの磁石
および、磁石の側部に区画されるエアギャップの存在に
ある。従って、それらをともに削減すれば、アウターロ
ータ内の磁場抵抗は低減されることになるも、アウター
ロータの磁石の削減は、アウターロータそれ自身の出力
低下をもたらすことになり、また、その磁石の厚みの低
減は、磁石内の磁束密度の低下につながり、減磁耐力の
低下をもたらすことになる。
【００１１】そこで、請求項１に係る発明は、アウター
ロータの磁石の、体積および厚みを十分に確保しつつ、
磁石の側部に位置するエアギャップの、半径方向の最大
間隙を相対的に低減させることにより、アウターロータ
の性能はそのままに、インナーロータの磁路を形成する
アウターロータ内の磁場抵抗を有利に低減させて、イン
ナーロータの出力増加を実現する。
ロータの磁石の、体積および厚みを十分に確保しつつ、
磁石の側部に位置するエアギャップの、半径方向の最大
間隙を相対的に低減させることにより、アウターロータ
の性能はそのままに、インナーロータの磁路を形成する
アウターロータ内の磁場抵抗を有利に低減させて、イン
ナーロータの出力増加を実現する。
【００１２】ここで、請求項２に係るように、磁石の両
側部に区画されるエアギャップより半径方向内方側に位
置する、磁石の両側部部分に、たとえば面取り加工によ
って、半径方向内側に向けて漸次狭幅となるテーパ面を
設けた場合には、磁石に面取り加工を施さない場合に比
し、インナーロータの磁路内の磁石体積を減少させて、
インナーロータ磁束に対する磁場抵抗を低下させること
ができ、この結果として、インナーロータの出力がより
高まることになる。
側部に区画されるエアギャップより半径方向内方側に位
置する、磁石の両側部部分に、たとえば面取り加工によ
って、半径方向内側に向けて漸次狭幅となるテーパ面を
設けた場合には、磁石に面取り加工を施さない場合に比
し、インナーロータの磁路内の磁石体積を減少させて、
インナーロータ磁束に対する磁場抵抗を低下させること
ができ、この結果として、インナーロータの出力がより
高まることになる。
【００１３】またこの場合には、磁石のテーパ面の作用
下で、アウターロータの回転に伴う、磁束密度の急激な
変化を抑制することで、トルクリップルを有効に低減さ
せることができ、さらには、磁石の、アウターロータコ
アの磁石配置孔への嵌め込みによって、それのテーパ面
を磁石配置孔の壁面に面接触させることにより、特別の
磁石支持部材や接着剤の必要なしに、また、磁石コスト
および重量の増加なしに、磁石をアウターロータコアに
固定することができ、併せて、アウターロータの高速回
転に伴う、コアの磁石配置孔隅部への応力の発生を緩和
することもできる。
下で、アウターロータの回転に伴う、磁束密度の急激な
変化を抑制することで、トルクリップルを有効に低減さ
せることができ、さらには、磁石の、アウターロータコ
アの磁石配置孔への嵌め込みによって、それのテーパ面
を磁石配置孔の壁面に面接触させることにより、特別の
磁石支持部材や接着剤の必要なしに、また、磁石コスト
および重量の増加なしに、磁石をアウターロータコアに
固定することができ、併せて、アウターロータの高速回
転に伴う、コアの磁石配置孔隅部への応力の発生を緩和
することもできる。
【００１４】ところで、アウターロータ軸線と直交する
断面内で、それぞれのエアギャップの、半径方向の外縁
を、請求項３に記載したように、磁石から遠ざかるにつ
れて、アウターロータの外周から次第に離隔する方向に
曲がる曲線形状としたときは、エアギャップ間隙を、ロ
ータの周方向にほぼ一定とする場合に比し、インナーロ
ータの磁路内のギャップ隙間を減少させることができ、
これにより、インナーロータ磁束の磁場抵抗を小さくし
て、インナーロータの出力を高めることができる。そし
て、このことによれば、アウターロータの回転に伴って
エアギャップ外縁に発生する応力を緩和して、アウター
ロータの一層の高速回転を可能とするもこともできる。
断面内で、それぞれのエアギャップの、半径方向の外縁
を、請求項３に記載したように、磁石から遠ざかるにつ
れて、アウターロータの外周から次第に離隔する方向に
曲がる曲線形状としたときは、エアギャップ間隙を、ロ
ータの周方向にほぼ一定とする場合に比し、インナーロ
ータの磁路内のギャップ隙間を減少させることができ、
これにより、インナーロータ磁束の磁場抵抗を小さくし
て、インナーロータの出力を高めることができる。そし
て、このことによれば、アウターロータの回転に伴って
エアギャップ外縁に発生する応力を緩和して、アウター
ロータの一層の高速回転を可能とするもこともできる。
【００１５】このようなアウターロータ磁石およびエア
ギャップの相対関係につき、請求項４に記載したよう
に、それぞれのエアギャップの、磁石の側壁と隣接する
位置での半径方向の最大間隙を、磁石の、最も薄肉とな
るその側壁位置の最小厚みと等しくした場合には、磁石
の側壁部の薄肉化に基づいて、いいかえれば、ロータコ
アの、たとえば鋼板部分体積増加に基づいて、インナー
ロータ磁路での磁場抵抗を低下させることができ、これ
によってインナーロータの出力を高めることができる。
ギャップの相対関係につき、請求項４に記載したよう
に、それぞれのエアギャップの、磁石の側壁と隣接する
位置での半径方向の最大間隙を、磁石の、最も薄肉とな
るその側壁位置の最小厚みと等しくした場合には、磁石
の側壁部の薄肉化に基づいて、いいかえれば、ロータコ
アの、たとえば鋼板部分体積増加に基づいて、インナー
ロータ磁路での磁場抵抗を低下させることができ、これ
によってインナーロータの出力を高めることができる。
【００１６】なおこの場合は、磁石の洩れ磁束は、磁石
の厚みが最も薄く、磁石のＮ極とＳ極との距離がとくに
近くなるその側壁部で最も増加することになるも、ここ
では、磁石が最小厚みとなるそれの側壁位置での厚み
を、エアギャップの最大間隙と等しくすることにより、
洩れ磁束を最小のエアギャップをもって有効に抑制する
ことができ、結果として、アウターロータの出力を高め
ることができる。そして、これらのことは、先に述べた
アウターロータ構造の二種以上を組合わせた場合に、と
くに顕著なものとなる。
の厚みが最も薄く、磁石のＮ極とＳ極との距離がとくに
近くなるその側壁部で最も増加することになるも、ここ
では、磁石が最小厚みとなるそれの側壁位置での厚み
を、エアギャップの最大間隙と等しくすることにより、
洩れ磁束を最小のエアギャップをもって有効に抑制する
ことができ、結果として、アウターロータの出力を高め
ることができる。そして、これらのことは、先に述べた
アウターロータ構造の二種以上を組合わせた場合に、と
くに顕著なものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に示すところに基づいて説明する。図１は、この発明
に係る構造を具える回転電機を示す、軸線方向の略線断
面図であり、図２は、図１の中心軸線と直交する断面内
での半部断面図である。
面に示すところに基づいて説明する。図１は、この発明
に係る構造を具える回転電機を示す、軸線方向の略線断
面図であり、図２は、図１の中心軸線と直交する断面内
での半部断面図である。
【００１８】図１に示す複合電流多層モータは、一個の
円筒状のステータ１と、このステータ１を隔てて、それ
の半径方向の内外に同軸に配置されて、スタータ１のコ
イルを共用するインナーロータ２およびアウターロータ
３との三重構造になり、それらのそれぞれをハウジング
４内に収納してなる。
円筒状のステータ１と、このステータ１を隔てて、それ
の半径方向の内外に同軸に配置されて、スタータ１のコ
イルを共用するインナーロータ２およびアウターロータ
３との三重構造になり、それらのそれぞれをハウジング
４内に収納してなる。
【００１９】ハウジング４内へのこの収納に当たって
は、アウターロータ３の外周側に取付けたトルク伝達シ
ェル５の両端を、それぞれのベアリング６，７を介して
ハウジング４に回転自在に支持し、また、そのトルク伝
達シェル５を、ベアリング７の側で中空のアウターロー
タシャフト８に連続させる。
は、アウターロータ３の外周側に取付けたトルク伝達シ
ェル５の両端を、それぞれのベアリング６，７を介して
ハウジング４に回転自在に支持し、また、そのトルク伝
達シェル５を、ベアリング７の側で中空のアウターロー
タシャフト８に連続させる。
【００２０】そして、インナーロータ２は、その中心に
貫通させて固定したインナーロータシャフト９の一端
を、ベアリング１０を介してハウジング４に、また、そ
の他端を、ベアリング１１を介して中空のアウターロー
タシャフト８にそれぞれ支持することで、それらに対し
て回転自在に配設する。
貫通させて固定したインナーロータシャフト９の一端
を、ベアリング１０を介してハウジング４に、また、そ
の他端を、ベアリング１１を介して中空のアウターロー
タシャフト８にそれぞれ支持することで、それらに対し
て回転自在に配設する。
【００２１】ところで、ステータ１は、それの、アウタ
ーロータシャフト８の存在側の端部ではハウジング４に
支持させることができないので、たとえば図示のよう
に、スタータ１をその軸線方向に貫通するボルト１２，
１３により、アウターロータシャフト８とは反対側のハ
ウジング端壁に締付け固定して、ハウジング４に片持ち
支持させる。
ーロータシャフト８の存在側の端部ではハウジング４に
支持させることができないので、たとえば図示のよう
に、スタータ１をその軸線方向に貫通するボルト１２，
１３により、アウターロータシャフト８とは反対側のハ
ウジング端壁に締付け固定して、ハウジング４に片持ち
支持させる。
【００２２】ここで、ステータ１は、たとえば、電磁鋼
板をプレス加工してなる、図２に示すようなほぼＴ字状
のステータ鋼板２１をスタータの軸線方向に積層してス
テータピース２２とし、各ステータピース２２にコイル
２３を巻線するとともに、巻線を終えたそれぞれのステ
ータピース２２を、円周方向に等間隔に配置することに
よりスタータコアとし、このステータコアの全体を、樹
脂材料でモールディンクして一体化することにより構成
する。なお、前述したステータ固定用のボルト１２，１
３は、相互に隣接するステータピース２２間で樹脂部に
貫通して延在する。
板をプレス加工してなる、図２に示すようなほぼＴ字状
のステータ鋼板２１をスタータの軸線方向に積層してス
テータピース２２とし、各ステータピース２２にコイル
２３を巻線するとともに、巻線を終えたそれぞれのステ
ータピース２２を、円周方向に等間隔に配置することに
よりスタータコアとし、このステータコアの全体を、樹
脂材料でモールディンクして一体化することにより構成
する。なお、前述したステータ固定用のボルト１２，１
３は、相互に隣接するステータピース２２間で樹脂部に
貫通して延在する。
【００２３】また、インナーロータ２は、これもたとえ
ば電磁鋼板をプレス加工してなり、図２に示すように同
一円周上に複数の開口を有する円板状板材２４を、各開
口が相互に重なり合うようにロータの軸線方向に積層し
てなるロータコア２５に対し、それぞれの開口により形
成されて軸線方向に延びる磁石配置孔２６内へ永久磁石
２７を挿入固定することにより構成する。
ば電磁鋼板をプレス加工してなり、図２に示すように同
一円周上に複数の開口を有する円板状板材２４を、各開
口が相互に重なり合うようにロータの軸線方向に積層し
てなるロータコア２５に対し、それぞれの開口により形
成されて軸線方向に延びる磁石配置孔２６内へ永久磁石
２７を挿入固定することにより構成する。
【００２４】そしてまた、アウターロータ３は、電磁鋼
板等をプレス加工して、同一円周上に複数の開口を穿設
した図２に示すような円環状板材２８を、開口が重なり
合う姿勢でロータの軸線方向に積層してなるロータコア
２９に対し、それぞれの開口により区画されて軸線方向
に延びる磁石配置孔３０内へ永久磁石３１を挿入固定す
るとともに、その磁石配置孔３０、ひいては、永久磁石
３１のそれぞれの側部に、これも、前記開口の重なり合
いによって区画されるエアギャップ３２を設けてなる。
板等をプレス加工して、同一円周上に複数の開口を穿設
した図２に示すような円環状板材２８を、開口が重なり
合う姿勢でロータの軸線方向に積層してなるロータコア
２９に対し、それぞれの開口により区画されて軸線方向
に延びる磁石配置孔３０内へ永久磁石３１を挿入固定す
るとともに、その磁石配置孔３０、ひいては、永久磁石
３１のそれぞれの側部に、これも、前記開口の重なり合
いによって区画されるエアギャップ３２を設けてなる。
【００２５】このような基本構造を具える回転電機にお
いて、この実施形態では、図３に要部を拡大して示すよ
うに、アウターロータ３に設けたエアギャップ３２の、
半径方向の最大間隙δを、永久磁石３１の半径方向の最
大厚みＴより小さくし、より好ましくは、永久磁石３１
の、エアギャップ３２より半径方向内側に位置する両側
部部分に、面取り加工その他によって、図示の断面内で
半径方向内側に向けて漸次狭幅となるテーパ面３３を設
ける。
いて、この実施形態では、図３に要部を拡大して示すよ
うに、アウターロータ３に設けたエアギャップ３２の、
半径方向の最大間隙δを、永久磁石３１の半径方向の最
大厚みＴより小さくし、より好ましくは、永久磁石３１
の、エアギャップ３２より半径方向内側に位置する両側
部部分に、面取り加工その他によって、図示の断面内で
半径方向内側に向けて漸次狭幅となるテーパ面３３を設
ける。
【００２６】前者によれば、永久磁石３１の厚みを低減
させることなく、エアギャップ３２の最大間隙を減じる
ことで、アウターロータ３の性能はそのままに、図１に
閉曲線Ａで示す、インナーロータ２の磁路内でのアウタ
ーロータ３の磁場抵抗を有効に低下させることができ
る。
させることなく、エアギャップ３２の最大間隙を減じる
ことで、アウターロータ３の性能はそのままに、図１に
閉曲線Ａで示す、インナーロータ２の磁路内でのアウタ
ーロータ３の磁場抵抗を有効に低下させることができ
る。
【００２７】そして後者によれば、インナーロータ２の
磁路内の磁石体積の減少に基づいて、これもまたアウタ
ーロータ３の磁場抵抗を有利に低下させることができ
る。またここでは、永久磁石３１の両側部部分に設けた
テーパ面３３を、ロータコア２９に形成した磁石配置孔
３０内へ面接触下で嵌め合わせてその磁石３１を固定す
ることにより、アウターロータ３が高速回転しても、応
力の集中なしに磁石３１を拘束することができる。いい
かえれば、磁石配置孔等に、磁石の固定のための突起等
を別途設けた場合には、アウターロータの高速回転に伴
う遠心力によって、突起等に大きな応力が発生するうれ
いがある。
磁路内の磁石体積の減少に基づいて、これもまたアウタ
ーロータ３の磁場抵抗を有利に低下させることができ
る。またここでは、永久磁石３１の両側部部分に設けた
テーパ面３３を、ロータコア２９に形成した磁石配置孔
３０内へ面接触下で嵌め合わせてその磁石３１を固定す
ることにより、アウターロータ３が高速回転しても、応
力の集中なしに磁石３１を拘束することができる。いい
かえれば、磁石配置孔等に、磁石の固定のための突起等
を別途設けた場合には、アウターロータの高速回転に伴
う遠心力によって、突起等に大きな応力が発生するうれ
いがある。
【００２８】しかも、テーパ面３３を設けない場合に
は、磁石のある場所とない場所との磁場抵抗が大きく異
なり、多くは、ステータに鎖交する磁束が急変すること
に起因してトルクリップルが発生することになるとこ
ろ、テーパ面３３を設けた場合には、ステータからみ
た、磁石による磁場抵抗の変化が緩やかになり、しか
も、ステータアウターロータ側ヨーク端部２２ａにおけ
る磁束の集中が緩和されるので、トルクリップルが減少
するという効果がある。
は、磁石のある場所とない場所との磁場抵抗が大きく異
なり、多くは、ステータに鎖交する磁束が急変すること
に起因してトルクリップルが発生することになるとこ
ろ、テーパ面３３を設けた場合には、ステータからみ
た、磁石による磁場抵抗の変化が緩やかになり、しか
も、ステータアウターロータ側ヨーク端部２２ａにおけ
る磁束の集中が緩和されるので、トルクリップルが減少
するという効果がある。
【００２９】ところで、ここにおけるテーパ面３３は、
磁石配置孔の壁面と正確に整合する、半径方向内側もし
くは外側に凸となる曲面とすることも可能であるが、加
工性、製造コスト等を考慮したときはテーパ面とするこ
とが有利である。
磁石配置孔の壁面と正確に整合する、半径方向内側もし
くは外側に凸となる曲面とすることも可能であるが、加
工性、製造コスト等を考慮したときはテーパ面とするこ
とが有利である。
【００３０】また、他の実施形態では、それぞれのエア
ギャップ３２の半径方向の外縁を、磁石３１から遠ざか
るにつれて、ロータコア２９の外周から次第に離隔する
方向に曲がってギャップ間隙を次第に狭める曲線形状、
図では円弧状部分３４により形成する。なお、エアギャ
ップ３２の内縁は、図示のように直線状に形成すること
ができる。
ギャップ３２の半径方向の外縁を、磁石３１から遠ざか
るにつれて、ロータコア２９の外周から次第に離隔する
方向に曲がってギャップ間隙を次第に狭める曲線形状、
図では円弧状部分３４により形成する。なお、エアギャ
ップ３２の内縁は、図示のように直線状に形成すること
ができる。
【００３１】ここで、エアギャップ上縁の円弧状部分３
４は、先に述べたように、エアギャップ体積を減少させ
るべく機能するので、インナーロータ２の磁路内の磁場
抵抗の低下に有効に寄与することになる。この一方で、
永久磁石３１の洩れ磁束が最も多くなる磁石３１の側部
では、円弧状部分３４を設けてなお、十分なエアギャッ
プ間隙を確保することができるので、アウターロータ３
の性能は高く維持することができる。
４は、先に述べたように、エアギャップ体積を減少させ
るべく機能するので、インナーロータ２の磁路内の磁場
抵抗の低下に有効に寄与することになる。この一方で、
永久磁石３１の洩れ磁束が最も多くなる磁石３１の側部
では、円弧状部分３４を設けてなお、十分なエアギャッ
プ間隙を確保することができるので、アウターロータ３
の性能は高く維持することができる。
【００３２】加えて、上記円弧状部分３４は、アウター
ロータ３の高速回転に際し、エアギャップの外縁への応
力集中を防止するとともに、応力分散に基づく平均応力
の低下をもたらすので、アウターロータ３の一層の高速
回転を可能にすることができる。すなわち、ロータを高
速回転させる場合には、磁石に隣接するエアギャップの
形状によってアウターロータの内部応力が変化し、とく
に、エアギャップの外縁周辺の応力は、エアギャップ内
縁のそれより高くなるので、その外縁に角部が存在する
ときは、そこへの応力集中によってロータが破壊される
おそれがあるところ、エアギャプ外縁を円弧状部分３４
によって形成したときは、このようなおそれを十分に取
り除くことができる。
ロータ３の高速回転に際し、エアギャップの外縁への応
力集中を防止するとともに、応力分散に基づく平均応力
の低下をもたらすので、アウターロータ３の一層の高速
回転を可能にすることができる。すなわち、ロータを高
速回転させる場合には、磁石に隣接するエアギャップの
形状によってアウターロータの内部応力が変化し、とく
に、エアギャップの外縁周辺の応力は、エアギャップ内
縁のそれより高くなるので、その外縁に角部が存在する
ときは、そこへの応力集中によってロータが破壊される
おそれがあるところ、エアギャプ外縁を円弧状部分３４
によって形成したときは、このようなおそれを十分に取
り除くことができる。
【００３３】図４はさらに、他の実施形態を示す図３と
同様の図であり、これは、それぞれのエアギャップ３２
の、磁石３１の側壁と隣接する位置での半径方向の最大
間隙δを、磁石それ自身の、側壁位置での最小厚みｔと
等しくしたものである。これによれば、磁石３１の側壁
部での磁石厚みの低減により、たとえば図３に示す場合
に比して、インナーロータ磁路内の磁場抵抗を一層低下
させることができ、また、磁石３１の洩れ磁束を、最小
のエアギャップ間隙を持って十分に抑制し得る利点があ
る。
同様の図であり、これは、それぞれのエアギャップ３２
の、磁石３１の側壁と隣接する位置での半径方向の最大
間隙δを、磁石それ自身の、側壁位置での最小厚みｔと
等しくしたものである。これによれば、磁石３１の側壁
部での磁石厚みの低減により、たとえば図３に示す場合
に比して、インナーロータ磁路内の磁場抵抗を一層低下
させることができ、また、磁石３１の洩れ磁束を、最小
のエアギャップ間隙を持って十分に抑制し得る利点があ
る。
【００３４】以上この発明の実施の形態を図面に示すと
ころに基いて説明したが、上述した各構成のそれぞれを
組み合わせて、永久磁石３１とエアギャップ３２とを図
４に示すような相対構成としたときは、インナーロータ
２の出力をより一層高めることができる。
ころに基いて説明したが、上述した各構成のそれぞれを
組み合わせて、永久磁石３１とエアギャップ３２とを図
４に示すような相対構成としたときは、インナーロータ
２の出力をより一層高めることができる。
【図１】 この発明の実施の形態になるアウターロータ
構造を具える回転電機の軸線方向略線断面図である。
構造を具える回転電機の軸線方向略線断面図である。
【図２】 図１の中心軸線と直交する断面内での半部断
面図である。
面図である。
【図３】 図２の要部拡大図である。
【図４】 他の実施形態を示す図３と同様の図である。
１ ステータ
２ インナーロータ
３ アウターロータ
２９ ロータコア
３０ 磁石配置孔
３１ 永久磁石
３２ エアギャップ
３３ テーパ面
３４ 円弧状部分
Ｔ 最大厚み
ｔ 最小厚み
δ 最大間隙
フロントページの続き
(72)発明者 加藤 崇
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 ステータを隔てて半径方向の内外に位置
してコイルを共用するインナーロータおよびアウターロ
ータを具え、それぞれのロータが、周方向に間隔をおい
て位置する複数個の磁石を有する回転電機において、 アウターロータのコア内に、そのロータの軸線方向への
延在姿勢で磁石を配設するとともに、アウターロータ軸
線と直交する断面内で、磁石の両側部に区画されるエア
ギャップの、半径方向の最大間隙を、磁石の同方向の最
大厚みより小さくしてなる回転電機のアウターロータ構
造。 - 【請求項２】請求項１に記載のアウターロータ構造にお
いて、磁石の両側部に区画されるエアギャップより半径
方向内側に位置する、磁石の両側部部分に、半径方向内
側に向けて狭幅となるテーパ面を設けてなる回転電機の
アウターロータ構造。 - 【請求項３】 ステータを隔てて半径方向の内外に位置
してコイルを共用するインナーロータおよびアウターロ
ータを具え、それぞれのロータが、周方向に間隔をおい
て位置する複数個の磁石を有する回転電機において、 アウターロータのコア内に、そのロータの軸線方向への
延在姿勢で磁石を配設するとともに、アウターロータ軸
線と直交する断面内で、磁石の両側部に区画されるそれ
ぞれのエアギャップの半径方向の外縁を、磁石から遠ざ
かるにつれて、アウターロータの外周から次第に離隔す
る方向に曲がる曲線形状としてなる回転電機のアウター
ロータ構造。 - 【請求項４】 ステータを隔てて半径方向の内外に位置
してコイルを共用するインナーロータおよびアウターロ
ータを具え、それぞれのロータが、周方向に間隔をおい
て位置する複数個の磁石を有する回転電機において、 アウターロータのコア内に、そのロータの軸線方向への
延在姿勢で磁石を配設するとともに、アウターロータ軸
線と直交する断面内で、磁石の両側部に区画されるそれ
ぞれのエアギャップの、磁石と隣接する位置での半径方
向の最大間隙を、磁石の、側壁位置での最小厚みと等し
くしてなる回転電機のアウターロータ構造。 - 【請求項５】 請求項１〜４のそれぞれに記載のアウタ
ーロータ構造の二種以上を組合わせてなる回転電機のア
ウターロータ構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098211A JP3671928B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 回転電機のアウターロータ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098211A JP3671928B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 回転電機のアウターロータ構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003299326A true JP2003299326A (ja) | 2003-10-17 |
| JP3671928B2 JP3671928B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=29387888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002098211A Expired - Fee Related JP3671928B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 回転電機のアウターロータ構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3671928B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140292131A1 (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | Caterpillar Inc. | Dual Rotor Switched Reluctance Machine |
| CN109742917A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-10 | 郑州大学 | 一种双转子永磁同步电机转子固定结构 |
-
2002
- 2002-04-01 JP JP2002098211A patent/JP3671928B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140292131A1 (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | Caterpillar Inc. | Dual Rotor Switched Reluctance Machine |
| US9431884B2 (en) * | 2013-03-26 | 2016-08-30 | Caterpillar Inc. | Dual rotor switched reluctance machine |
| CN109742917A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-10 | 郑州大学 | 一种双转子永磁同步电机转子固定结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3671928B2 (ja) | 2005-07-13 |
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