JP2003299329A - 回転電機 - Google Patents
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
- H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
- H02K1/148—Sectional cores
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- H—ELECTRICITY
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- H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
- H02K16/04—Machines with one rotor and two stators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２つのロータを同軸に配置し、外側のアウタ
ーロータと内側のインナーロータによって挟まれてステ
ータが配置され、複合電流で駆動される回転電機におい
て、ボルトの径を太くせずにステータコアの保持が可能
なステータ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、隣り合ったステータピースは、アウターロータ側ヨ
ーク間において空隙部を有し、インナーロータ側ヨーク
間において接触部と空隙部とを有する。
ーロータと内側のインナーロータによって挟まれてステ
ータが配置され、複合電流で駆動される回転電機におい
て、ボルトの径を太くせずにステータコアの保持が可能
なステータ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、隣り合ったステータピースは、アウターロータ側ヨ
ーク間において空隙部を有し、インナーロータ側ヨーク
間において接触部と空隙部とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機に関し、
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】従来の２つのロータを同軸に配置する回
転電機としては、特開平１１−３５６０１５号公報に記
載のものが提案されている。
転電機としては、特開平１１−３５６０１５号公報に記
載のものが提案されている。
【０００３】これは、同一の軸上で極数の異なる２つの
ロータを１つのステータの内側と外側にそれぞれ配置す
ると共に、前記ステータに単一のコイルを形成し、この
単一のコイルに前記ロータの数と同数の回転磁場が発生
するように複合電流を流すようにしたものであり、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１０に示すようなものが考えられている。
ロータを１つのステータの内側と外側にそれぞれ配置す
ると共に、前記ステータに単一のコイルを形成し、この
単一のコイルに前記ロータの数と同数の回転磁場が発生
するように複合電流を流すようにしたものであり、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１０に示すようなものが考えられている。
【０００４】図９に示すように、このステータコア１０
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
された磁性体の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。１
つしかロータを持たない回転電機においては、ステータ
ピース間は結合されているのが通常であるが、２個のロ
ータを複合電流で制御するためには、インナーロータの
漏れ磁束を防ぐために、隣接するステータピースの間に
間隙を設けなければならなかった。
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
された磁性体の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。１
つしかロータを持たない回転電機においては、ステータ
ピース間は結合されているのが通常であるが、２個のロ
ータを複合電流で制御するためには、インナーロータの
漏れ磁束を防ぐために、隣接するステータピースの間に
間隙を設けなければならなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の回転電機におけるステータでは、回転電機の
出力が大きくなると、個々のステータピースを動かそう
とする力が働くため、すべてのステータピースを固定す
るために、ブラケットとステータコア間の要求面圧が高
くなり、ボルトの締め付けトルクが大きくなるためにボ
ルトの径を太くしなければならないという問題があっ
た。
うな従来の回転電機におけるステータでは、回転電機の
出力が大きくなると、個々のステータピースを動かそう
とする力が働くため、すべてのステータピースを固定す
るために、ブラケットとステータコア間の要求面圧が高
くなり、ボルトの締め付けトルクが大きくなるためにボ
ルトの径を太くしなければならないという問題があっ
た。
【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
に、ボルトの径を太くせずにステータコアの保持が可能
なステータ構造を有する回転電機を提供することを目的
とする。
に、ボルトの径を太くせずにステータコアの保持が可能
なステータ構造を有する回転電機を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の第１発
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、隣り合ったステータピ
ースは、アウターロータ側ヨーク間において空隙部を有
し、インナーロータ側ヨーク間において接触部と空隙部
とを有する特徴とする。
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、隣り合ったステータピ
ースは、アウターロータ側ヨーク間において空隙部を有
し、インナーロータ側ヨーク間において接触部と空隙部
とを有する特徴とする。
【０００８】請求項２に記載の第２発明は、第１発明に
おいて、隣り合った前記ステータピースのインナーロー
タ側ヨーク間の接触部と空隙部は、接触部を空隙部より
もアウターロータ側に配置したことを特徴とする。
おいて、隣り合った前記ステータピースのインナーロー
タ側ヨーク間の接触部と空隙部は、接触部を空隙部より
もアウターロータ側に配置したことを特徴とする。
【０００９】請求項３に記載の第３発明は、第２発明に
おいて、前記ステータピースのインナーロータ側ヨーク
における空隙部に挟まれた部分の円周方向長さが、前記
ステータピースのコイルエリアに挟まれた部分の円周方
向長さ以上になるように決定されることを特徴とする。
おいて、前記ステータピースのインナーロータ側ヨーク
における空隙部に挟まれた部分の円周方向長さが、前記
ステータピースのコイルエリアに挟まれた部分の円周方
向長さ以上になるように決定されることを特徴とする。
【００１０】請求項４に記載の第４発明は、第１発明に
おいて、前記ステータピースのインナーロータ側ヨーク
において、インナーロータ寄り、アウターロータ寄りに
２つの前記接触部を持ち、これらの接触部の中間に前記
空隙部を持つことを特徴とする。
おいて、前記ステータピースのインナーロータ側ヨーク
において、インナーロータ寄り、アウターロータ寄りに
２つの前記接触部を持ち、これらの接触部の中間に前記
空隙部を持つことを特徴とする。
【００１１】請求項５に記載の第５発明は、第４発明に
おいて、前記ステータピースのインナーロータ側ヨーク
における空隙部に挟まれた部分の円周方向長さが、前記
ステータピースのコイルエリアに挟まれた部分の円周方
向長さ以上になるように決定されることを特徴とする。
おいて、前記ステータピースのインナーロータ側ヨーク
における空隙部に挟まれた部分の円周方向長さが、前記
ステータピースのコイルエリアに挟まれた部分の円周方
向長さ以上になるように決定されることを特徴とする。
【００１２】請求項６に記載の第６発明は、第４発明に
おいて、前記空隙部は、円状であり、内部をステータ締
結用の非磁性材からなるボルトが通過することを特徴と
する。
おいて、前記空隙部は、円状であり、内部をステータ締
結用の非磁性材からなるボルトが通過することを特徴と
する。
【００１３】請求項７に記載の第７発明は、第１発明に
おいて、隣り合った前記ステータピースのインナーロー
タ側ヨーク間において、インナーロータ側、アウターロ
ータ側に２つの前記空隙部を持ち、その中間に前記接触
部を持つことを特徴とする。
おいて、隣り合った前記ステータピースのインナーロー
タ側ヨーク間において、インナーロータ側、アウターロ
ータ側に２つの前記空隙部を持ち、その中間に前記接触
部を持つことを特徴とする。
【００１４】請求項８に記載の第８発明は、第７発明に
おいて、前記ステータピースのインナーロータ側ヨーク
における空隙部に挟まれた部分の円周方向長さが、前記
ステータピースのコイルエリアに挟まれた部分の円周方
向長さ以上になるように決定されることを特徴とする。
おいて、前記ステータピースのインナーロータ側ヨーク
における空隙部に挟まれた部分の円周方向長さが、前記
ステータピースのコイルエリアに挟まれた部分の円周方
向長さ以上になるように決定されることを特徴とする。
【００１５】請求項９に記載の第９発明は、第７発明に
おいて、前記接触部中央にステータ締結用のボルト穴を
設け、そのボルト穴内に磁性材のボルトを通すことを特
徴とする。
おいて、前記接触部中央にステータ締結用のボルト穴を
設け、そのボルト穴内に磁性材のボルトを通すことを特
徴とする。
【００１６】請求項１０に記載の第１０発明は、第１な
いし第９発明において、隣り合う前記ステータピースが
前記接触部において一体となっていることを特徴とす
る。
いし第９発明において、隣り合う前記ステータピースが
前記接触部において一体となっていることを特徴とす
る。
【００１７】
【発明の効果】第１発明によれば、隣接するステータピ
ースのインナーロータ側ヨーク間に空隙部と接触部を設
け、これらの位置と半径方向長さを適切に選択すれば、
インナーロータから見た磁場抵抗Ｒｉと、アウターロー
タから見た磁場抵抗Ｒｏが適切になり、インナーロータ
の漏れ磁束を減少し、アウターロータの主磁束を通過さ
せることができる。さらに、隣接するステータピースは
接触部において接触しているために、従来の分離されて
いたステータコアと比べて周方向の剛性が増すために、
回転電機のトルクが大きくなってもボルトの径を大きく
せずにステータを保持することができる。
ースのインナーロータ側ヨーク間に空隙部と接触部を設
け、これらの位置と半径方向長さを適切に選択すれば、
インナーロータから見た磁場抵抗Ｒｉと、アウターロー
タから見た磁場抵抗Ｒｏが適切になり、インナーロータ
の漏れ磁束を減少し、アウターロータの主磁束を通過さ
せることができる。さらに、隣接するステータピースは
接触部において接触しているために、従来の分離されて
いたステータコアと比べて周方向の剛性が増すために、
回転電機のトルクが大きくなってもボルトの径を大きく
せずにステータを保持することができる。
【００１８】第２発明によれば、内側に（すなわちより
インナーロータ寄りに）空隙部、空隙部の外側に（すな
わちよりアウターロータ寄りに）接触部を設けること
で、ステータコアの剛性を増しつつ、インナーロータの
漏れ磁束は空隙部によって妨げられ、アウターロータの
主磁束は接触部を通過することができる。
インナーロータ寄りに）空隙部、空隙部の外側に（すな
わちよりアウターロータ寄りに）接触部を設けること
で、ステータコアの剛性を増しつつ、インナーロータの
漏れ磁束は空隙部によって妨げられ、アウターロータの
主磁束は接触部を通過することができる。
【００１９】ステータの有効断面積はステータピースの
円周方向長さの一番小さい部分で決定されるため、第３
発明によれば、円周方向長さの一番小さい部分は予め決
まっているコイルエリアによって挟まれた部分になるた
めステータの有効断面積が減少せず、ステータの鎖交可
能磁束数を減らすことなくステータコアの剛性を増すこ
とができる。
円周方向長さの一番小さい部分で決定されるため、第３
発明によれば、円周方向長さの一番小さい部分は予め決
まっているコイルエリアによって挟まれた部分になるた
めステータの有効断面積が減少せず、ステータの鎖交可
能磁束数を減らすことなくステータコアの剛性を増すこ
とができる。
【００２０】第４発明によれば、ロータが発生するトル
ク反力を受けるステータピースのインナーロータ側先端
において隣のステータピースと接触できるので、ステー
タ全体の剛性をさらに上げることができる。
ク反力を受けるステータピースのインナーロータ側先端
において隣のステータピースと接触できるので、ステー
タ全体の剛性をさらに上げることができる。
【００２１】ステータの有効断面積はステータピースの
円周方向長さの一番小さい部分で決定されるため、第５
発明によれば、円周方向長さの一番小さい部分は予め決
まっているコイルエリアによって挟まれた部分になるた
めステータの有効断面積が減少せず、ステータの鎖交可
能磁束数を減らすことなくステータコアの剛性を増すこ
とができる。
円周方向長さの一番小さい部分で決定されるため、第５
発明によれば、円周方向長さの一番小さい部分は予め決
まっているコイルエリアによって挟まれた部分になるた
めステータの有効断面積が減少せず、ステータの鎖交可
能磁束数を減らすことなくステータコアの剛性を増すこ
とができる。
【００２２】第６発明によれば、空隙部内に非磁性体の
締結用ボルトを通過させることにより、別途ボルト用の
穴を設ける必要がなくなり、ステータコアの剛性を増し
つつ、ステータの小型化が可能である。インナーロータ
の漏れ磁束を防ぐ空隙部の作用は、非磁性体ボルトによ
っては妨げられない。
締結用ボルトを通過させることにより、別途ボルト用の
穴を設ける必要がなくなり、ステータコアの剛性を増し
つつ、ステータの小型化が可能である。インナーロータ
の漏れ磁束を防ぐ空隙部の作用は、非磁性体ボルトによ
っては妨げられない。
【００２３】第７発明によれば、インナーロータ側ヨー
クのインナーロータ側に設けられた空隙部により、イン
ナーロータの漏れ磁束を防ぎ、アウターロータ側に設け
られた空隙部により、ステータコイルの漏れ磁束を防
ぎ、中間の接触部によりアウターロータの主磁束を通過
させることができるので、ステータコアの剛性を増しつ
つ、漏れ磁束を防ぎながら両ロータのトルクを所望の値
に設定することが可能である。また、アウターロータ側
の空隙部は、コイルエリアと同一構成にしても同様な効
果が得られる。
クのインナーロータ側に設けられた空隙部により、イン
ナーロータの漏れ磁束を防ぎ、アウターロータ側に設け
られた空隙部により、ステータコイルの漏れ磁束を防
ぎ、中間の接触部によりアウターロータの主磁束を通過
させることができるので、ステータコアの剛性を増しつ
つ、漏れ磁束を防ぎながら両ロータのトルクを所望の値
に設定することが可能である。また、アウターロータ側
の空隙部は、コイルエリアと同一構成にしても同様な効
果が得られる。
【００２４】ステータの有効断面積はステータピースの
円周方向長さの一番小さい部分で決定されるため、第８
発明によれば、円周方向長さの一番小さい部分は予め決
まっているコイルエリアによって挟まれた部分になるた
めステータの有効断面積が減少せず、ステータの鎖交可
能磁束数を減らすことなくステータコアの剛性を増すこ
とができる。
円周方向長さの一番小さい部分で決定されるため、第８
発明によれば、円周方向長さの一番小さい部分は予め決
まっているコイルエリアによって挟まれた部分になるた
めステータの有効断面積が減少せず、ステータの鎖交可
能磁束数を減らすことなくステータコアの剛性を増すこ
とができる。
【００２５】第９発明によれば、アウターロータの主磁
束は結合部を通らなければならないが、ここにボルト穴
を開けても磁性材のボルトがあることによってボルト内
をアウターロータの主磁束が通過することができる。し
たがって結合部の長さをボルト穴分だけ延長する必要が
なく、ステータコアの剛性を増しつつ、ステータの小型
化が可能になる。
束は結合部を通らなければならないが、ここにボルト穴
を開けても磁性材のボルトがあることによってボルト内
をアウターロータの主磁束が通過することができる。し
たがって結合部の長さをボルト穴分だけ延長する必要が
なく、ステータコアの剛性を増しつつ、ステータの小型
化が可能になる。
【００２６】第１０発明によれば、ステータコアを、す
べてのステータピースを結合した、ステータ鋼板の積層
体として構成することができるため、周方向の剛性をよ
り一層向上させることができる。
べてのステータピースを結合した、ステータ鋼板の積層
体として構成することができるため、周方向の剛性をよ
り一層向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を実
施例によって、図面の参照と共に詳細に説明する。すべ
ての図面において、同じ参照符は同様の要素を示す。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。
施例によって、図面の参照と共に詳細に説明する。すべ
ての図面において、同じ参照符は同様の要素を示す。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。
【００２８】図９の参照と共に説明したように、従来、
２個のロータを複合電流で制御するためには、インナー
ロータの漏れ磁束を防ぐために、隣接するステータピー
スの間に間隙を設けなければならなかったため、ステー
タピースの固定に関する問題があった。ステータピース
のコイルエリアよりインナーロータ側をすべて接触させ
てしまうと、インナーロータの漏れ磁束の問題が生じて
しまうため、一部のみを接触させることで、ステータピ
ースの固定に関する問題とインナーロータの漏れ磁束の
問題の双方を解決したのが、本発明である。
２個のロータを複合電流で制御するためには、インナー
ロータの漏れ磁束を防ぐために、隣接するステータピー
スの間に間隙を設けなければならなかったため、ステー
タピースの固定に関する問題があった。ステータピース
のコイルエリアよりインナーロータ側をすべて接触させ
てしまうと、インナーロータの漏れ磁束の問題が生じて
しまうため、一部のみを接触させることで、ステータピ
ースの固定に関する問題とインナーロータの漏れ磁束の
問題の双方を解決したのが、本発明である。
【００２９】図２は、本発明による回転電機の第１実施
例における図１において示すステータコア２を軸方向か
らみた図である。ステータコア２は、円周方向に複数の
ステータピース２０に分割されている。各々のステータ
ピースは、複数枚のステータ鋼板を積層して形成され
る。図３は、図２の一部を拡大した図である。この図に
示すように、各々のステータピースは、ボルト穴２４
と、半径方向にコイルエリア２１を挟んで周方向に張り
出したアウターロータ側ヨーク２７とインナーロータ側
ヨーク２６とを有する。ボルト穴２４を通るボルトは、
ステータピース２０とクリアランスなく配置される。イ
ンナーロータ側ヨーク２６において、空隙部２２と、隣
のステータピースと接触する接触部２３とを設ける。イ
ンナーロータとアウターロータのトルク特性は、図３中
のインナーロータ側ヨーク２６の半径方向長さａおよび
空隙部２２の半径方向長さｃによって決定される。図４
は、ｃと各ロータのトルクとの関係を示すグラフであ
る。ｃを長くすれば、インナーロータ側のトルクが増
え、ｃを短くすれば、アウターロータ側のトルクが増え
る。具体的には、ｃを長くすることで、インナーロータ
から見た空隙部の磁気抵抗Ｒｉが増え、インナーロータ
の漏れ磁束が低減し、ステータに効率よく鎖交すること
になり、インナーロータのトルクが増加する。また、ア
ウターロータから見た磁気抵抗Ｒｏも、ｃを長くするこ
とで増加する。Ｒｏが増えることで、アウターロータの
鎖交磁束数が減少するので、アウターロータトルクは減
少する。つまり、ａに対するｃの長さで両ロータのトル
ク、すなわち磁気抵抗を変化させ、両ロータのトルクを
所望の値に設計できる。
例における図１において示すステータコア２を軸方向か
らみた図である。ステータコア２は、円周方向に複数の
ステータピース２０に分割されている。各々のステータ
ピースは、複数枚のステータ鋼板を積層して形成され
る。図３は、図２の一部を拡大した図である。この図に
示すように、各々のステータピースは、ボルト穴２４
と、半径方向にコイルエリア２１を挟んで周方向に張り
出したアウターロータ側ヨーク２７とインナーロータ側
ヨーク２６とを有する。ボルト穴２４を通るボルトは、
ステータピース２０とクリアランスなく配置される。イ
ンナーロータ側ヨーク２６において、空隙部２２と、隣
のステータピースと接触する接触部２３とを設ける。イ
ンナーロータとアウターロータのトルク特性は、図３中
のインナーロータ側ヨーク２６の半径方向長さａおよび
空隙部２２の半径方向長さｃによって決定される。図４
は、ｃと各ロータのトルクとの関係を示すグラフであ
る。ｃを長くすれば、インナーロータ側のトルクが増
え、ｃを短くすれば、アウターロータ側のトルクが増え
る。具体的には、ｃを長くすることで、インナーロータ
から見た空隙部の磁気抵抗Ｒｉが増え、インナーロータ
の漏れ磁束が低減し、ステータに効率よく鎖交すること
になり、インナーロータのトルクが増加する。また、ア
ウターロータから見た磁気抵抗Ｒｏも、ｃを長くするこ
とで増加する。Ｒｏが増えることで、アウターロータの
鎖交磁束数が減少するので、アウターロータトルクは減
少する。つまり、ａに対するｃの長さで両ロータのトル
ク、すなわち磁気抵抗を変化させ、両ロータのトルクを
所望の値に設計できる。
【００３０】また、空隙の半径方向長さｂを、空隙に挟
まれる部分の半径方向長さｅがステータピース幅ｄに対
してｄ≦ｅとなるように決定する。これは、ｄ＞ｅの場
合には、ｅの長さによってステータの有効断面積が決定
され、ｄをいくら長くしても磁束密度が減少せず、鎖交
可能磁束数が増えないからである。
まれる部分の半径方向長さｅがステータピース幅ｄに対
してｄ≦ｅとなるように決定する。これは、ｄ＞ｅの場
合には、ｅの長さによってステータの有効断面積が決定
され、ｄをいくら長くしても磁束密度が減少せず、鎖交
可能磁束数が増えないからである。
【００３１】図５は、本発明による回転電機の第２実施
例におけるステータコアを軸方向から見た拡大図であ
る。本実施例では、空隙部２２を、図のように中央部に
設ける。この場合、空隙部２２に重ねてボルト穴２４を
形成する。ここを通るボルトは、ステータピースとクリ
アランスを有して配置されるか、非磁性体であり、空隙
部の効果を妨げないようにする。この場合、インナーロ
ータ側から空隙部２２までの長さａと、空隙部２２のは
径方向長さｂと、空隙部２２からコイルエリア２１まで
の長さｃとにより、インナーロータ及びアウターロータ
のトルクが調節される。図６は、ａ、ｂ及びｃとアウタ
ーロータトルクとの関係を示すグラフである。具体的に
は、ｂを増加させた場合には、インナーロータのトルク
が増加し、アウターロータのトルクが減少する。また、
ａとｃの比を調節することで、ｂに対するトルクの変化
量を変えることができる。例えば、ａ＜ｃの場合には、
ｂを大きくしてもアウターロータのトルクの減少は少な
い。また、空隙部２２の形状は、本発明による回転電機
の第３実施例におけるステータコアを軸方向から見た拡
大図である図７に示すように円状でもかまわない。円状
の場合は、空隙部２２内に非磁性材のステータ締結用ボ
ルトを通すこともできる。この場合、別途ボルト用の穴
を設ける必要がなくなり、ステータのさらなる小型化が
可能になる。また、これらの第２実施例及び第３実施例
においては、ロータが発生するトルク反力を受けるステ
ータピースのインナーロータ側先端において隣のステー
タピースと接触しているため、ステータ全体の剛性をさ
らに上げることができる。
例におけるステータコアを軸方向から見た拡大図であ
る。本実施例では、空隙部２２を、図のように中央部に
設ける。この場合、空隙部２２に重ねてボルト穴２４を
形成する。ここを通るボルトは、ステータピースとクリ
アランスを有して配置されるか、非磁性体であり、空隙
部の効果を妨げないようにする。この場合、インナーロ
ータ側から空隙部２２までの長さａと、空隙部２２のは
径方向長さｂと、空隙部２２からコイルエリア２１まで
の長さｃとにより、インナーロータ及びアウターロータ
のトルクが調節される。図６は、ａ、ｂ及びｃとアウタ
ーロータトルクとの関係を示すグラフである。具体的に
は、ｂを増加させた場合には、インナーロータのトルク
が増加し、アウターロータのトルクが減少する。また、
ａとｃの比を調節することで、ｂに対するトルクの変化
量を変えることができる。例えば、ａ＜ｃの場合には、
ｂを大きくしてもアウターロータのトルクの減少は少な
い。また、空隙部２２の形状は、本発明による回転電機
の第３実施例におけるステータコアを軸方向から見た拡
大図である図７に示すように円状でもかまわない。円状
の場合は、空隙部２２内に非磁性材のステータ締結用ボ
ルトを通すこともできる。この場合、別途ボルト用の穴
を設ける必要がなくなり、ステータのさらなる小型化が
可能になる。また、これらの第２実施例及び第３実施例
においては、ロータが発生するトルク反力を受けるステ
ータピースのインナーロータ側先端において隣のステー
タピースと接触しているため、ステータ全体の剛性をさ
らに上げることができる。
【００３２】図８は、本発明による回転電機の第４実施
例におけるステータコアを軸方向から見た拡大図であ
る。本実施例では、インナーロータ側、コイルエリア側
両方に空隙部２２ａ及び２２ｂを設け、その中間の接触
部２３を隣のステータピースの接触部と接触する。この
場合は、インナーロータ側の空隙部２２ａの半径方向長
さａと、コイルエリア側の空隙部２２ｂの半径方向長さ
ｃと、接触部２３の半径方向長さｂとにより、アウター
ロータとインナーロータのトルクが調整される。空隙部
２２ａと２２ｂの幅は、両者で異なってもよいが、実施
例１で示したように、ステータピースの幅ｄを妨げない
ように設定する必要がある。インナーロータのトルク
は、ａの長さで支配的に決まる。具体的には、実施例１
と同様に、ａを長くすれば、インナーロータのトルクが
増加する。一方、アウターロータのトルクは、ｂの長さ
で支配的に定まる。また、接触部２３において設けたボ
ルト穴２４に磁性材のボルトを通すことによって、磁気
的に結合してもよい。この場合、結合部に磁性材のボル
トがあることによって、ボルト内をアウターロータの主
磁束が通過することで、さらなるステータの小型化が可
能になる。
例におけるステータコアを軸方向から見た拡大図であ
る。本実施例では、インナーロータ側、コイルエリア側
両方に空隙部２２ａ及び２２ｂを設け、その中間の接触
部２３を隣のステータピースの接触部と接触する。この
場合は、インナーロータ側の空隙部２２ａの半径方向長
さａと、コイルエリア側の空隙部２２ｂの半径方向長さ
ｃと、接触部２３の半径方向長さｂとにより、アウター
ロータとインナーロータのトルクが調整される。空隙部
２２ａと２２ｂの幅は、両者で異なってもよいが、実施
例１で示したように、ステータピースの幅ｄを妨げない
ように設定する必要がある。インナーロータのトルク
は、ａの長さで支配的に決まる。具体的には、実施例１
と同様に、ａを長くすれば、インナーロータのトルクが
増加する。一方、アウターロータのトルクは、ｂの長さ
で支配的に定まる。また、接触部２３において設けたボ
ルト穴２４に磁性材のボルトを通すことによって、磁気
的に結合してもよい。この場合、結合部に磁性材のボル
トがあることによって、ボルト内をアウターロータの主
磁束が通過することで、さらなるステータの小型化が可
能になる。
【００３３】以上説明した実施例では、ステータピース
は別個の部材であり、隣り合うステータピースは接触部
において接触しているだけであるが、すべてのステータ
ピースが接触部において一体となるように構成してもよ
い。このようにすれば、ステータコア全体の剛性を、よ
り向上させることができる。
は別個の部材であり、隣り合うステータピースは接触部
において接触しているだけであるが、すべてのステータ
ピースが接触部において一体となるように構成してもよ
い。このようにすれば、ステータコア全体の剛性を、よ
り向上させることができる。
【図１】 本発明による回転電機の構成を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】 本発明による回転電機の第１実施例における
ステータコアを示す図である。
ステータコアを示す図である。
【図３】 本発明による回転電機の第１実施例における
ステータコアの拡大図である。
ステータコアの拡大図である。
【図４】 第１実施例におけるｃと各ロータのトルクと
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図５】 本発明による回転電機の第２実施例における
ステータコアの拡大図である。
ステータコアの拡大図である。
【図６】 第２実施例におけるａ、ｂ及びｃとアウター
ロータトルクとの関係を示すグラフである。
ロータトルクとの関係を示すグラフである。
【図７】 本発明による回転電機の第３実施例における
ステータコアの拡大図である。
ステータコアの拡大図である。
【図８】 本発明による回転電機の第４実施例における
ステータコアの拡大図である。
ステータコアの拡大図である。
【図９】 従来のステータコアを示す図である。
１ ステータ
２ ステータコア
５ ブラケット
６ ボルト
７ インナーロータ
８ アウターロータ
９ インナーロータシャフト
１０ アウターロータシャフト
２０ ステータピース
２１ ステータコイルエリア
２２、２２ａ、２２ｂ 空隙部
２３ 接触部
２４ ボルト穴
２６ インナーロータ側ヨーク
２７ アウターロータ側ヨーク
Claims (10)
- 【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、隣り合ったス
テータピースは、アウターロータ側ヨーク間において空
隙部を有し、インナーロータ側ヨーク間において接触部
と空隙部とを有する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、隣
り合った前記ステータピースのインナーロータ側ヨーク
間の接触部と空隙部は、接触部を空隙部よりもアウター
ロータ側に配置したことを特徴とする回転電機。 - 【請求項３】 請求項２に記載の回転電機において、前
記ステータピースのインナーロータ側ヨークにおける空
隙部に挟まれた部分の円周方向長さが、前記ステータピ
ースのコイルエリアに挟まれた部分の円周方向長さ以上
になるように決定されることを特徴とする回転電機。 - 【請求項４】 請求項１に記載の回転電機において、前
記ステータピースのインナーロータ側ヨークにおいて、
インナーロータ寄り、アウターロータ寄りに２つの前記
接触部を持ち、これらの接触部の中間に前記空隙部を持
つことを特徴とする回転電機。 - 【請求項５】 請求項４に記載の回転電機において、前
記ステータピースのインナーロータ側ヨークにおける空
隙部に挟まれた部分の円周方向長さが、前記ステータピ
ースのコイルエリアに挟まれた部分の円周方向長さ以上
になるように決定されることを特徴とする回転電機。 - 【請求項６】 請求項４に記載の回転電機において、前
記空隙部は、円状であり、内部をステータ締結用の非磁
性材からなるボルトが通過することを特徴とする回転電
機。 - 【請求項７】 請求項１に記載の回転電機において、隣
り合った前記ステータピースのインナーロータ側ヨーク
間において、インナーロータ側、アウターロータ側に２
つの前記空隙部を持ち、その中間に前記接触部を持つこ
とを特徴とする回転電機。 - 【請求項８】 請求項７に記載の回転電機において、前
記ステータピースのインナーロータ側ヨークにおける空
隙部に挟まれた部分の円周方向長さが、前記ステータピ
ースのコイルエリアに挟まれた部分の円周方向長さ以上
になるように決定されることを特徴とする回転電機。 - 【請求項９】 請求項７に記載の回転電機において、前
記接触部中央にステータ締結用のボルト穴を設け、その
ボルト穴内に磁性材のボルトを通すことを特徴とする回
転電機。 - 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか１項に記
載の回転電機において、隣り合う前記ステータピースが
前記接触部において一体となっていることを特徴とする
回転電機。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098633A JP3716808B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 回転電機 |
| US10/476,062 US6952069B2 (en) | 2002-04-01 | 2003-03-28 | Electric machine with inner and outer rotor |
| PCT/JP2003/003920 WO2003084033A1 (en) | 2002-04-01 | 2003-03-28 | Electric machine with inner and outer rotor |
| CNB038003880A CN100426635C (zh) | 2002-04-01 | 2003-03-28 | 旋转电机 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=28671954
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| EP (1) | EP1490950B1 (ja) |
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| CN (1) | CN100426635C (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100569502B1 (ko) * | 2003-12-05 | 2006-04-07 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 2중 배면 권선 구조를 가진 모터 스테이터 |
| JP2010115095A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Toyota Motor Corp | ステータコアおよび回転電機 |
| JP2012139022A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Meidensha Corp | 回転電機の固定子 |
| JP2013230076A (ja) * | 2012-02-08 | 2013-11-07 | Nsk Ltd | アクチュエータ、ステータ、モータ、回転直動変換機構及びリニアアクチュエータ |
| KR101532991B1 (ko) * | 2012-06-29 | 2015-07-02 | 니덱 모터스 & 엑츄에이터스 (독일) 게엠바하 | 전기 모터의 로터 내에서 코일 와이어의 배치 |
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| DE50305865D1 (de) * | 2002-09-20 | 2007-01-11 | Bosch Gmbh Robert | Streifenförmige lamelle sowie ständerblechpaket für eine elektrische maschine |
| JP4706215B2 (ja) * | 2004-09-21 | 2011-06-22 | 日産自動車株式会社 | 複軸多層型回転電機のステータ構造 |
| JP4849071B2 (ja) * | 2005-10-13 | 2011-12-28 | パナソニック株式会社 | ２つのロータを有するモータ |
| CN101292414B (zh) * | 2005-10-21 | 2011-01-19 | 株式会社安川电机 | 圆筒形线性电动机 |
| CN101051781B (zh) * | 2006-03-16 | 2011-01-19 | 日产自动车株式会社 | 电动机/发电机 |
| DE102008000244A1 (de) | 2008-02-06 | 2009-08-13 | Robert Bosch Gmbh | Kern für einen Elektromotor und einen Elektromotor mit einem solchen Kern |
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| JP5867628B2 (ja) | 2013-01-10 | 2016-02-24 | 株式会社Ihi | ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機 |
| EP3076529A1 (de) * | 2015-04-01 | 2016-10-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrische rotierende maschine mit lateral magnetisierten linsenförmigen magneten |
| CN107040117B (zh) * | 2016-02-04 | 2020-07-07 | 同济大学 | 直线压缩机的定子、直线电机及直线压缩机 |
| CN107919746B (zh) * | 2017-12-21 | 2020-12-29 | 深圳市雅康诚科技发展有限公司 | 定子和直驱转台 |
| CN108545679A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-09-18 | 珠海市蓝海工业技术有限公司 | 一种锅炉检修平台 |
| 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 |
| US11923733B2 (en) * | 2020-08-28 | 2024-03-05 | Quantentech Limited | High efficiency high density motor and generator with multiple airgaps |
| DE102021106186A1 (de) * | 2021-03-15 | 2022-09-15 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Modular aufgebautes, segmentiertes Statorpaket |
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| JP3568364B2 (ja) * | 1996-09-30 | 2004-09-22 | 松下電器産業株式会社 | 回転電機のコア |
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| JP3496595B2 (ja) * | 1999-10-27 | 2004-02-16 | 日産自動車株式会社 | 回転電機 |
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2002
- 2002-04-01 JP JP2002098633A patent/JP3716808B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-03-28 WO PCT/JP2003/003920 patent/WO2003084033A1/en active Application Filing
- 2003-03-28 CN CNB038003880A patent/CN100426635C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-03-28 EP EP03715561.1A patent/EP1490950B1/en not_active Expired - Fee Related
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