JP2003299327A - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
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Abstract
ータとアウターロータの2つのロータを、1つのステー
タを挟んで同軸に配置し、前記ステータのコイルへ供給
される複合電流で駆動される回転電機において、アウタ
ーロータの漏れ磁束を防ぐと共にインナーロータ側から
見た磁場抵抗を低減する構造を有する回転電機を提供す
る。 【解決手段】 前記ステータのコアは、各々1つのコイ
ルが巻かれる複数のステータピースに分割されており、
前記ステータピースは、半径方向にコイルエリアを挟ん
でインナーロータ側及びアウターロータ側にヨークを有
し、磁性体のボルトを、隣接する前記ステータピースの
アウターロータ側ヨーク間のエアギャップ中に両側の前
記アウターロータ側ヨークの端と所定の間隔を置いて設
置し、隣接する前記ステータピースのアウターロータ側
ヨーク同士が磁気的に一部結合されるようにした。
Description
特に、周方向に複数の永久磁石を具えるインナーロータ
とアウターロータの2つのロータを、1つのステータを
挟んで同軸に配置し、前記ステータのコイルへ供給され
る複合電流で駆動される回転電機に関する。
軸に配置する回転電機としては、特開平11−2823
52号公報に記載のものが提案されている。この回転電
機のステータのステータコアとしては、例えば、図8に
示すようなものが考えられている。
0は、磁束が通る磁気回路を形成する所定の形状の複数
のステータピース11を放射上に円周上等分に所定の空
隙12を置いて配置して形成されている。各々のステー
タピース11は、複数のステータ鋼板を積層して形成さ
れる。このステータコア100には、隣接するステータ
ピース間に、コイル挿入用の複数の溝(スロット)13
と、ステータコア固定ボルト挿入用の複数のボルト穴1
4とが設けられている。ステータは、これら複数のステ
ータピース11の周囲にコイルを巻装し(つまり、スロ
ット13にコイルを挿入して)、ステータコア100を
軸方向のステータコア両サイドに置かれたブラケットに
より挟み込み、ステータピース間のボルト穴14に挿入
されたボルトで前記ブラケットを押さえ込むことでステ
ータコア100とブラケット間に発生する摩擦力により
ステータコア100を固定して完成される。このような
従来の回転電機においては、非磁性体のステータコア固
定ボルトを、ステータピース間のインナーロータ側にお
いていた。
が上がった場合、つまり回転電機の高出力密度化を達成
しようとした場合、ステータの受ける発生トルクを支持
するためには、ボルトの径を増す必要がある。しかし、
ボルトをインナーロータ側に配置していた場合、ステー
タ間のギャップよりも大きいボルトを配置すると、ステ
ータ幅の一部が狭くなってしまい、ステータ磁束密度が
増加してステータが飽和してしまう。したがって、ボル
トをステータインナーロータ側から外側に配置しようと
するが、そうするとコイルエリアが少なくなってしま
う。コイルエリアを限られた回転電機外径で十分に得よ
うとすると、アウターロータ幅を狭くしてステータ外径
を伸ばす手法が考えられるが、インナーロータ側から見
た磁場抵抗が上昇し、インナーロータの磁束鎖交数が減
少するので、出力が向上しないか、同出力でも小型化が
困難という問題があった。また、上記問題に対し、ステ
ータヨーク厚さを増す方法も考えられるが、アウターロ
ータの漏れ磁束を防ぐために、アウターロータ側ステー
タヨーク間には十分広いエアギャップを設ける必要があ
った。
ぐと共にインナーロータ側から見た磁場抵抗を低減する
構造を有する回転電機を提供することを目的とする。
明は、周方向に複数の永久磁石を具えるインナーロータ
とアウターロータの2つのロータを、1つのステータを
挟んで同軸に配置し、前記ステータのコイルへ供給され
る複合電流で駆動される回転電機において、前記ステー
タのコアは、各々1つのコイルが巻かれる複数のステー
タピースに分割されており、前記ステータピースは、半
径方向にコイルエリアを挟んでインナーロータ側及びア
ウターロータ側にヨークを有し、磁性体のボルトを、隣
接する前記ステータピースのアウターロータ側ヨーク間
のエアギャップ中に両側の前記アウターロータ側ヨーク
の端と所定の間隔を置いて設置し、隣接する前記ステー
タピースのアウターロータ側ヨーク同士が磁気的に一部
結合されるようにしたことを特徴とする。
おいて、前記ボルトが、前記ステータコアの軸方向両端
において設置されて前記ステータコアを両側から挟み込
むブラケットを締め付けることで前記ステータコアを固
定し、前記ブラケットの外周と前記ボルトの座面外周と
の間に所定の間隔が存在するように、前記ボルトをステ
ータ外周から所定の間隔を置いて配置したことを特徴と
する。
は第2発明において、隣接する前記ステータピースのア
ウターロータ側ヨーク間のエアギャップを、アウターロ
ータ側がインナーロータ側より広くなるようにしたこと
を特徴とする。
は第2発明において、隣接する前記ステータピースのア
ウターロータ側ヨーク間のエアギャップを、軸方向中央
部分が狭く、インナーロータ側及びアウターロータ側が
広くなるようにしたことを特徴とする。
ウター側ステータヨーク間に配置することにより、ボル
トをステータヨークの一部とみなせ、アウターロータ
幅、すなわち径方向の厚さを減少した場合でも、アウタ
ーロータ内を通っていたインナーロータの磁束がボルト
内を通過するので、出力の低下を抑えることができる。
つまり、アウターロータの厚さが減少すると、出力は低
下してしまうが、配設されたボルトが磁路となり、磁束
は、アウターロータとボルトを通ることになる。そのた
め、ボルトをアウターロータの一部とみなすことがで
き、出力の低下を抑えることができる。
タ外周から所定の距離を保って設置することで、前記ヨ
ーク間に形成されるエアギャップを広くとることがで
き、アウター磁石の漏れ磁束を防ぎつつ、インナーロー
タの磁束を、ボルトを介して通すことが可能になる。
の間に所定の間隔をおくのと同時に、前記ヨークの形状
を、前記エアギャップのアウターロータ側が広くなるよ
うに形成することで、アウターロータの漏れ磁束を防ぐ
空間がボルトの外周側に設置され、ボルト内をインナー
ロータ磁束が通過するようにすることができる。
きるエアギャップの外周側をより広く形成し、ボルトに
隣接するステータヨークをより近くに形成することがで
き、アウターロータの漏れ磁束を防ぐと同時に、インナ
ーロータの磁束を効果的にボルト内を通すことが可能に
なる。
施例によって、図面の参照と共に詳細に説明する。図1
は、本発明による回転電機の構成を示す断面図である。
本回転電機は、インナーロータシャフト9の中心軸線
(回転電機の中心軸線でもある)C上に、同心円状に、
内側から、インナーロータシャフト9に取り付けられた
インナーロータ7、ステータ1、アウターロータシャフ
ト10に取り付けられたアウターロータ8の順で配置さ
れた多重ロータ構造を成し、アウターロータ8とインナ
ーロータ7との2つのロータ間に位置するステータ1
は、ステータコア2と、ステータコア2を軸方向両側か
ら挟み込んで支持するブラケット5とを具える。ボルト
6は、ブラケット5とステータコア2に設けられた穴を
貫通し、これらの部材を固定することにより、ステータ
1を形成している。
の一部を軸方向に対して垂直に切った断面図である。ス
テータコア2は、周方向に複数のステータピース20に
分割されている。各々のステータピース20は、複数枚
のステータ鋼板を積層して形成される。また、各々のス
テータピース20のコイルエリア26には、各々1つの
コイルが巻装されている。コイルエリア26よりアウタ
ーロータ側の周方向に広がっている部分はアウターロー
タ側ステータヨーク25であり、インナーロータ側の周
方向に広がっている部分はインナーロータ側ステータヨ
ーク27である。隣り合ったステータピース20のアウ
ターロータ側ステータヨーク25間のエアギャップ28
に、ステータ外周と、アウターロータ側ステータヨーク
25との双方に対して所定の間隔をおいてステータ固定
ボルト6が設置される。図1に示した曲線は、インナー
ロータ主磁束の一例を示し、インナーロータの主磁束
は、インナー磁石21から、ステータ2、アウターロー
タ8、アウター磁石22、ステータヨーク、ボルト6を
介して、インナー磁石21に戻るループを形成する。イ
ンナーロータ7とアウターロータ8の位相差によって
は、アウターロータ8を介さずにステータヨーク、ボル
ト6を介してループを作る。従って、ボルト6がインナ
ーロータ主磁束の主要な磁路となっている。
ボルト6とステータ外周との間隔は、ボルト6の軸方向
両端に設置されるブラケット5とボルト座面との接触に
必要な面積によって決定される。アウターロータ側ステ
ータヨーク25とボルト6とが結合した構成も考えられ
るが、ガタによる振動や音が発生するため、ステータヨ
ークとボルト6は離して設置するほうが好適である。
束を示す。アウターロータ側ステータヨーク25外周側
がボルト6と結合している、又はボルト6とステータ外
周との間の間隔が小さい場合には、アウターロータ8の
漏れ磁束が増加し、出力が低下する。本実施例の場合、
ボルト6とステータ外周との間の距離を、ボルト座面と
ブラケット5の関係で保持することにより、アウターロ
ータ8の漏れ磁束を抑え、インナーロータ6の主磁束を
通過させることを実現している。図7は、このようなボ
ルトの位置関係を示す、本発明による回転電機の軸方向
の断面図である。
す図である。この例において、ステータヨーク間で形成
されるエアギャップは、インナーロータ側がアウターロ
ータ側より狭くなっている。アウターロータ側のエアギ
ャップを広くすることにより、アウターロータ8の漏れ
磁束が抑制され、狭いインナーロータ側のエアギャップ
間にボルト6を設置することによって、インナーロータ
7の磁束を通過させることができる。
示す図である。この例において、図4の例と比較して、
アウターロータ側ステータヨークの半径方向厚さaを広
げており、ボルトの直径より大きくしてある。ステータ
ヨーク厚さは、コイルの巻き数との関係で決定される
が、ステータヨーク厚さを厚くとれる場合には、図5の
ようにボルト6とステータヨークとの間の間隔を狭くし
て、アウターロータ側のエアギャップを広くすること
で、図4の例で示した効果をより高めることができる。
リア23と水路24の構成の一例を示す図である。磁性
体のボルト6内を磁束が通過することにより、ボルト6
には渦電流が流れ、鉄損が発生することが考えられる
が、ボルト6の直下に水路24を構成することによっ
て、ボルト6を冷却することができる。また、ボルト6
がステータヨークの間に配置されていることで、ボルト
6の熱伝導率がよいため、ステータヨーク先端の鉄損発
生が激しい箇所での抜熱を効率よく行うことができる。
ある。
方向に対して垂直に切った断面図である。
る。
る。
ある。
面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 周方向に複数の永久磁石を具えるインナ
ーロータとアウターロータの2つのロータを、1つのス
テータを挟んで同軸に配置し、前記ステータのコイルへ
供給される複合電流で駆動される回転電機において、前
記ステータのコアは、各々1つのコイルが巻かれる複数
のステータピースに分割されており、前記ステータピー
スは、半径方向にコイルエリアを挟んでインナーロータ
側及びアウターロータ側にヨークを有し、磁性体のボル
トを、隣接する前記ステータピースのアウターロータ側
ヨーク間のエアギャップ中に両側の前記アウターロータ
側ヨークの端と所定の間隔を置いて設置し、隣接する前
記ステータピースのアウターロータ側ヨーク同士が磁気
的に一部結合されるようにしたことを特徴とする回転電
機。 - 【請求項2】 請求項1に記載の回転電機において、前
記ボルトが、前記ステータコアの軸方向両端において設
置されて前記ステータコアを両側から挟み込むブラケッ
トを締め付けることで前記ステータコアを固定し、前記
ブラケットの外周と前記ボルトの座面外周との間に所定
の間隔が存在するように、前記ボルトをステータ外周か
ら所定の間隔を置いて配置したことを特徴とする回転電
機。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の回転電機におい
て、隣接する前記ステータピースのアウターロータ側ヨ
ーク間のエアギャップを、アウターロータ側がインナー
ロータ側より広くなるようにしたことを特徴とする回転
電機。 - 【請求項4】 請求項1又は2に記載の回転電機におい
て、隣接する前記ステータピースのアウターロータ側ヨ
ーク間のエアギャップを、軸方向中央部分が狭く、イン
ナーロータ側及びアウターロータ側が広くなるようにし
たことを特徴とする回転電機。
Priority Applications (1)
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JP2002098234A JP3671929B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 回転電機 |
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2002
- 2002-04-01 JP JP2002098234A patent/JP3671929B2/ja not_active Expired - Fee Related
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