JP2005117870A

JP2005117870A - 回転電機の磁気回路構造

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Publication number: JP2005117870A
Application number: JP2003352629A
Authority: JP
Inventors: Hisaaki Higashijima; 尚秋東島; Minoru Arimitsu; 稔有満
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: CN1606217A; US7053513B2; JP4029817B2; CN100380787C; EP1528659A2; EP1528659A3; US20050077802A1; EP1528659B1

Abstract

【課題】高磁束化を達成することができ、低コストでロータの高回転化を達成することができるとともに、リラクタンストルクの有効利用が可能となる回転電機の磁気回路構造を提供する。
【解決手段】ステータ２２１と、ステータの外側に設けられた、複数のアウター永久磁石２１２を円周上に配置してなるアウターロータ２１１と、ステータの内側に設けられた、複数のインナー永久磁石２０２を円周上に回転軸に対して一定の角度だけ交互に逆方向に傾けて配置してなるインナーロータ２０１と、から構成される回転電機において、インナーロータに同期した磁束（磁束１）は、アウター永久磁石の外側をヨーク部として使用してインナー磁気回路を形成し、また、アウターロータに同期した磁束（磁束２）は、インナー永久磁石の外側表面をヨーク部として使用してアウター磁気回路を形成し、かつ、インナー磁気回路をアウターロータの横軸磁気回路として併用するとともに、アウター磁気回路をインナーロータの横軸磁気回路として併用する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ステータと、ステータの外側に設けられた、複数のアウター永久磁石を円周上に配置してなるアウターロータと、ステータの内側に設けられた、複数のインナー永久磁石を円周上に回転軸に対して一定の角度だけ交互に逆方向に傾けて配置してなるインナーロータと、から構成される回転電機の磁気回路構造に関するものである。

従来、ステータと、ステータの外側に設けられた、複数のアウター永久磁石を円周上に配置してなるアウターロータと、ステータの内側に設けられた、複数のインナー永久磁石を円周上に回転軸に対して一定の角度だけ交互に逆方向に傾けて配置してなるインナーロータと、から構成される複軸多層構造の回転電機は、種々の構成のものが知られている（例えば、特許公報１、特許公報２参照）。
特開２０００−２２４８３６号公報特開２００１−１０３７１７号公報

上述した従来の複軸多層構造の回転電機にあっては、アウター永久磁石及びインナー永久磁石による磁束、または、ステータを構成するステータティースに巻回された電機子コイルで発生するアウターロータ及びインナーロータに同期した磁束、を通過させるためのヨーク部の磁気抵抗が、隣り合うアウター永久磁石または隣り合うインナー永久磁石の間隔が短いため高くなり、高トルク化即ち高磁束化を達成するには、必要とする磁石量が非常に大きくなっていた。

これにより、上述した従来の複軸多層構造の回転電機では、高コストになる、ロータを高回転化できない、という弊害が発生する問題があった。また、磁石間の距離が短いために横軸磁気回路の磁気抵抗が比較的高く、これによりリラクタンストルクの有効利用ができない問題もあった。

本発明の目的は上述した問題を解消して、高磁束化を達成することができ、低コストでロータの高回転化を達成することができるとともに、リラクタンストルクの有効利用が可能となる回転電機の磁気回路構造を提供しようとするものである。

本発明の回転電機の磁気回路構造は、ステータと、ステータの外側に設けられた、複数のアウター永久磁石を円周上に配置してなるアウターロータと、ステータの内側に設けられた、複数のインナー永久磁石を円周上に回転軸に対して一定の角度だけ交互に逆方向に傾けて配置してなるインナーロータと、から構成される回転電機において、インナーロータに同期した磁束は、アウター永久磁石の外側をヨーク部として使用してインナー磁気回路を形成し、また、アウターロータに同期した磁束は、インナー永久磁石の外側表面をヨーク部として使用してアウター磁気回路を形成し、かつ、インナー磁気回路をアウターロータの横軸磁気回路として併用するとともに、アウター磁気回路をインナーロータの横軸磁気回路として併用する、ことを特徴とするものである。

本発明の回転電機の磁気回路構造にあっては、インナーロータまたはアウターロータに同期した磁束（これは永久磁石による磁束及び電機子コイルで発生させる磁束）を通過させるため、相手側ロータに磁気回路のヨーク部を形成しているために、相手側ロータに同期した磁束を減少させること無く磁束向上を図ることができる。また、これによって各ロータには横軸磁気回路を低抵抗で形成出来るために、リラクタンストルクによるトルク向上を図ることができる。

また、本発明の回転電機の磁気回路構造の好適例では、回転電機の横断面において、前記インナー磁気回路を、隣り合うアウター永久磁石間の距離が、前記ステータを構成するステータティースの最小幅と略同じかそれ以上となるように配置することにより構成し、前記アウター磁気回路を、隣り合うインナー永久磁石で交互に形成される外側表面の広い部分と狭い部分とのうち、広い部分の外側表面の円周方向に沿った長さが、前記アウター永久磁石間の距離の略２倍かそれ以上となるように配置することにより構成することができる。この好適例では、隣り合うアウター永久磁石間をステータティースの最小幅とほぼ等しいかそれ以上の間隔とすることで、インナー磁気回路の磁気抵抗を少なく保持することができる。しかも、インナー永久磁石の所定の位置における外側表面（ステータエアーギャップに対向する面）の距離を、ステータティースの最小幅のほぼ２倍あるいはそれ以上としたため、アウター磁気回路のヨーク部を低抵抗で実現することができる。

さらに、本発明の回転電機の磁気回路構造の好適例では、アウター永久磁石の端部に空気層を設けることができる。本例では、アウター永久磁石の端部に空気層を設けることで、漏れ磁束によるアウター有効磁束の低下をきたさない。この効果は、空気層がステータエアーギャップ面まで設けてあり、アウター永久磁石に対応する空気層の間は磁性体であるよう構成することで、さらに発揮することができる。

さらにまた、本発明の回転電機の磁気回路構造の好適例では、アウター永久磁石の両端部に空気層を設けるにあたり、一方の端部に空気層を設けた場合は他方の端部に空気層を設けず、また、他方の端部に空気層を設けた場合は一方の端部に空気層を設けないようにして、回転電機を軸方向に見たときに、空気層をアウター永久磁石の両端部に互い違いに設けることができる。本例では、空気層をアウター永久磁石の両端部に互い違いに設けることで、電磁鋼板の一体化が可能であり、大幅な機械的強度低下をきたすこともない。

また、本発明の回転電機の磁気回路構造の好適例では、ステータを構成するステータティースの間であって、アウターロータとのエアギャップ面に露出する部分が電磁鋼板で一体化することができる。本例では、インナー磁束をアウター永久磁石外側へ導くことに加えてステータ外側表面でもインナー磁気回路を形成できるために、さらにインナー磁気回路のヨーク部磁気抵抗を下げることができ、インナー磁束を大幅に向上できる。また。アウターロータのような回転部でない固定されたステータにヨーク部を作ったために相対回転がなく、鉄損を軽減することができる。

さらに、本発明の回転電機の磁気回路構造の好適例では、アウター永久磁石がエアギャップ面に露出することができる。本例では、アウター永久磁石の外側のインナー磁気回路のヨーク部における磁気抵抗をさらに低減することができ、インナー磁束向上が可能である。また、アウターロータ永久磁石の磁束を電磁鋼板を経ずそのままステータへ導くことができ、永久磁石表面の磁気抵抗を下げることができるために、アウター磁束向上も合わせて可能である。

さらにまた、本発明の磁気回路構造の好適例では、空気層の電磁鋼板を積み厚方向の任意の部分で、ロータ積み厚以下の長さを除去することができる。本例では、積み厚方向で、任意の個所に後加工で空気層を形成するため、例えば積み厚方向で、互い違いに加工を実施すればアウターロータ電磁鋼板の一体性が保持され、機械的または電磁的な力による変形を抑えることができる。

以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の磁気回路構造を好適に適用できる回転電機の一例としての複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットの全体図であり、図１において、Ｅはエンジン、Ｍは複軸多層モータ、Ｇはラビニョウ型複合遊星歯車列、Ｄは駆動出力機構、１はモータカバー、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーである。

前記エンジンＥは、ハイブリッド駆動ユニットの主動力源であり、エンジン出力軸５とラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤR2とは、回転変動吸収ダンパー６及び多板クラッチ７を介して連結されている。

前記複軸多層モータＭは、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有する副動力源である。この複軸多層モータＭは、前記モータケース２に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータIRと、前記ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータORと、を同軸上に三層配置することで構成されている。前記インナーロータIRに固定の第１モータ中空軸８は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤS1に連結され、前記アウターロータORに固定の第２モータ軸９は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤS2に連結されている。

前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、二つのモータ回転数を制御することにより無段階に変速比を変える無段変速機能を有する遊星歯車機構である。このラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンP1に噛み合う第１サンギヤS1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２サンギヤS2と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2との５つの回転要素を有して構成されている。前記第１リングギヤR1とギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が介装されている。前記共通キャリヤＣには、出力ギヤ１１が連結されている。

前記駆動出力機構Ｄは、出力ギヤ１１と、第１カウンターギヤ１２と、第２カウンターギヤ１３と、ドライブギヤ１４と、ディファレンシャル１５と、ドライブシャフト１６，１６により構成されている。そして、出力ギヤ１１からの出力回転及び出力トルクは、第１カウンターギヤ１２→第２カウンターギヤ１３→ドライブギヤ１４→ディファレンシャル１５を経過し、ドライブシャフト１６，１６から図外の駆動輪へ伝達される。

すなわち、ハイブリッド駆動ユニットは、前記第２リングギヤR2とエンジン出力軸５を連結し、前記第１サンギヤS1と第１モータ中空軸８とを連結し、前記第２サンギヤS2と第２モータ軸９とを連結し、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ１１を連結することにより構成されている。

図２は、ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、この発明の対象となる複軸多層モータの一例をより詳細に示す図である。この複軸多層モータに、この発明の積層コア構造を適用することができる。図２に示す構成の複軸多層モータは、一個の円環状のステータ１０１と、その半径方向内方および外方にそれぞれ互いに同軸の所定回転軸線Ｏ上にて回転自在に配置したインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３とよりなる三重構造とし、これらをハウジング１０４内に収納して構成する。

ここにおけるインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３はそれぞれ、電磁鋼板などをプレス成形して造った板材のロータ軸線方向への積層になる積層コア１２４，１２５を具え、これら積層コア１２４，１２５に、ロータ軸線方向に貫通する永久磁石を円周方向等間隔に配置して設けた構成となす。インナーロータ１０２とアウターロータ１０３とでは、配置する磁極数を変えることで、両者の極対数を異ならせている。一例を示すと、磁石の個数自体はインナーロータ１０２とアウターロータ１０３で同一であり、１２個ずつであるが、インナーロータ１０２は２個の磁石で１極を成しているため、極対数としては３極対となり、アウターロータ１０３は１個の磁石で１極を成しているため、極対数としては６極対となる。

そしてハウジング１０４内へのインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の収納に当たっては、アウターロータ１０３は、積層コア１２５の外周にトルク伝達シェル１０５を駆動結合して具え、該トルク伝達シェル１０５の両端をそれぞれベアリング１０７，１０８によりハウジング１０４に回転自在に支持し、トルク伝達シェル１０５をベアリング１０７の側でアウターロータシャフト１０９に結合する。

インナーロータ１０２は積層コア１２４の中心に、内部に上記アウターロータシャフト１０９を回転自在に貫通した中空のインナーロータシャフト１１０を貫通して具え、これらインナーロータ１０２の積層コア１２４およびインナーロータシャフト１１０間を駆動結合する。そしてインナーロータシャフト１１０の中間部をベアリング１１２により、固定のステータブラケット１１３内に回転自在に支持し、一端部（図１では左端部）をベアリング１１４によりトルク伝達シェル１０５の対応端壁に回転自在に支持する。

ステータ１０１は、電磁鋼板をプレス成形して造ったＴ字状のステータ鋼板をステータ軸線方向に積層してなる多数のステータピースを具える。個々のステータピースには、アウターロータ側ヨークおよびインナーロータ側ヨーク間におけるティースの箇所において図２に示す如く電磁コイル１１７を巻線し、これらコイル巻線済のステータピースを同一円周方向等間隔に、つまり円形に配列してステータコアとなし、このステータコアをステータ軸線方向両側のブラケット１１３，１１８間にボルト１１９で挟持すると共に全体的に樹脂１２０でモールドすることにより一体化してステータ１０１を構成する。なお、樹脂１２０内には隣り合うステータピース１１６間において冷却液通路１４１を軸線方向に形成し、上記したボルト１１９はその冷却液通路１４１の半径方向内方および外方にそれぞれ位置させる。ここで、各ボルト１１９はそれに螺合したナット１１９ａによって締め上げられる。このボルト・ナットによる締め上げ構造をリベットピンによる締め上げ構造としても良いことはいうまでもない。

なお、このモータの駆動に当たっては、回転センサ１４８および回転センサ１４７が検出するインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の回転位置、つまりこれらに上記のごとく設けられる永久磁石の位置に応じた両ロータ１０２，１０３用の位相の異なる駆動電流を複合して得られる複合電流をステータ１０１の電磁コイル１１７に供給し、これにより両ロータ１０２，１０３用の回転磁界をステータに個別に発生させることで、回転磁界に同期してロータ１０２，１０３を個別に回転駆動させることができる。

次に、上述した構成の複軸多層モータにおいて、ステータ１０１、インナーロータ１０２及びアウターロータ１０３の間における磁気回路として好適な本発明の磁気回路構造について説明する。

図３は本発明の磁気回路構造を適用する回転電機の一例を説明するための図である。図３に示す例には、インナーロータ２０１、アウターロータ２１１、ステータ２２１からなる回転電機を示している。インナーロータ２０１は、インナー永久磁石２０２、インナー電磁鋼板２０３及びシャフト２０４から構成されている。また、図中の２０５は、インナーロータ２０１とステータ２２１との間のステータエアーギャップを示している。アウターロータ２１１は、アウター永久磁石２１２、アウター電磁鋼板２１３及びアウターシェル２１４から構成されている。また、図中２１５は、アウターロータ２１１とステータ２２１との間のステータエアーギャップを示している。ステータ２２１は、ティース２２２、ステータを支えるための部材２２３及びステータティース２２２に巻回された電機子コイル２２４から構成されている。なお、本例では、アウター永久磁石２１２の両端に、ステータエアーギャップ２１５まで達する空気層２３１を設けている。また、アウター永久磁石２１２に対応する空気層２３１の間は磁性体２３２から構成されている。

本発明の磁気回路構造を適用する回転電機の特徴は、インナー永久磁石２０２の回転電機の中心軸に対する傾きが従来の回転電機よりも小さく、隣り合うインナー永久磁石２０２の間に交互に形成される外側表面の広い部分と狭い部分とのうち、広い部分が従来よりも広くなっている点と、隣り合うアウター永久磁石２１２の円周方向の間隔が従来の回転電機よりも大きくなっている点と、アウター永久磁石２１２の両端に空気層２３１を設けた点である。ここで、インナー永久磁石２０２とアウター永久磁石２１２の上述した構造は、後述するように、インナー磁気回路及びアウター磁気回路における磁気抵抗の低減に寄与する。また、空気層２３１は、アウター永久磁石２１２の漏れを大幅に低減でき、インナー磁束低下を招くことなく大幅なアウター磁束向上を図ることができる。

なお、回転電機の横断面を示す図３において、インナー磁気回路を、隣り合うアウター永久磁石２１２間の距離Ｄ１が、ステータ２２１を構成するステータティース２２２の最小幅Ｗ１と同じかそれ以上となるように配置することにより構成し、アウター磁気回路を、隣り合うインナー永久磁石２０２で交互に形成される外側表面の広い部分と狭い部分とのうち、広い部分の外側表面の円周方向に沿った長さＬ１が、アウター永久磁石間の距離Ｄ１（本例ではほぼＷ１と同じ）の２倍かそれ以上となるように配置することにより構成することが好ましい。

図４は図３に示す回転電機における磁気回路構造の一例を説明するための図である。図４に示す例において、図３に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４に示す例において、磁束１は、インナーロータ２０１に同期した磁束を示している。ここで、磁束１は、一対のＮ極及びＳ極をなすインナー永久磁石２０２のうちＮ極をなすインナー永久磁石２０２から出て、アウター永久磁石２１２の間を通過して、アウター永久磁石２１２の外側を通り、Ｓ極をなすインナー永久磁石２０２に返る磁束を示している。即ち、磁束１は、アウターロータ２１１を構成するアウター永久磁石２１２の外側が、インナー磁束の磁気回路におけるヨーク部として作用するインナー磁気回路を構成している。また、磁束１で示されるインナー磁気回路は、アウターロータ２１１に同期した磁束のうち横軸（ｑ軸）磁気回路としても使用されており、アウター永久磁石２１２の間が大きいために横軸磁気抵抗が小さく、リラクタンストルクが発生できる機構であることがわかる。

同様に、図４に示す例において、磁束２は、アウターロータ２１１に同期した磁束を示している。ここで、磁束２は、個々にＮ極とＳ極を有する隣接するアウター永久磁石２１２のうち一方のアウター永久磁石２１２のＮ極から出て、インナー永久磁石２０２の外側表面を通過して、他方のアウター永久磁石２１２のＳ極に返る磁束を示している。即ち、磁束２は、インナーロータ２０１を構成するインナー永久磁石２０２の外側表面が、アウター磁束の磁気回路のヨーク部として作用するアウター磁気回路を構成している。また、磁束２で示されるアウター磁気回路は、インナーロータ２０１に同期した磁束のうち横軸（ｑ軸）磁気回路としても使用されており、インナー永久磁石２０２の外側表面が広いために横軸磁気抵抗が小さく、リラクタンストルクが発生できる機構であることがわかる。

上述したように、本発明の回転電機の磁気回路構造では、各ロータは横軸磁気抵抗が小さく、互いに相手側ロータのヨーク部としても作用出来るために、磁束向上、リラクタンストルクの向上が図られ、トルク密度向上に寄与する。なお、図４に示す各磁束はある瞬間のものである。

図５は本発明の磁気回路構造を適用する回転電機の他の例を説明するための図である。図５に示す例においても、図３に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示す例では、ステータ２２１を構成するステータティース２２２の間であって、アウターロータ２１１とのエアギャップ２１５に露出する部分が電磁鋼板２４１で一体化されている。また、本例では、空気層２３１はエアギャップ２１５まで到達しておらず、磁性体２３２はアウター電磁鋼板２１３と一体化されている。これによれば、インナー磁束をアウター永久磁石２１２の外側へ導くことに加えて、ステータ２２１の外側表面でもインナー磁気回路を形成できるために、さらにインナー磁気回路のヨーク部磁気抵抗を下げることができ、インナー磁束を大幅に向上させることができる。また、アウターロータ２１１のような回転部でない固定されたステータ２２１にヨーク部を作ったために、相対回転が無く、鉄損を軽減することができる。

図６は本発明の磁気回路構造を適用する回転電機のさらに他の例を説明するための図である。図６に示す例においても、図３に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示す例では、上述したアウターロータ２１１の空気層２３１と磁性体２３２の部分を一体の空気層２５１とし、アウター永久磁石２１２をエアギャップ２１５に露出させた構造を示している。これによれば、アウター永久磁石２１２を表面に露出させたために、アウター永久磁石２１２の外側のインナー磁気回路を構成するヨーク部の磁気抵抗を、図５に示した例にもまして低減することができ、インナー磁束をさらに大幅に向上させることができる。また、アウター永久磁石２１２を表面に出したことで、アウター永久磁石２１２の磁束を電磁鋼板を経ずそのままステータ２２１へ導くことができ、アウター永久磁石２１２表面の磁気抵抗を下げることが出来るため、アウター磁束の向上も合わせて可能である。

図７は本発明の磁気回路構造を適用する回転電機のさらに他の例を説明するための図である。図７に示す例においても、図３に示す部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図７に示す例では、アウター永久磁石２１２の両端部に空気層２３１を設けるにあたり、一方の端部に空気層を設けた場合は他方の端部に空気層を設けず、また、他方の端部に空気層を設けた場合は一方の端部に空気層を設けないようにして、回転電機を軸方向に見たときに、空気層をアウター永久磁石の両端部に互い違いに設けた例を示している。即ち、図８に図７に示したアウターロータ２１１をステータ２２１の外周のエアーギャップ２１５面から見た図を示すように、空気層２３１を互い違いに設けている。このように互い違いに空気層２３１を設けることで、以下に示すようにアウター電磁鋼板２１３に空気層２３１を形成することができ、アウター電磁鋼板２１３と磁性体２３２との一体化が可能であり、大幅な機械的強度低下をきたさない。

図９（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ空気層２３１の形成方法の一例を工程順に示す図である。まず、図９（ａ）に示すように、アウター永久磁石２１２を装着する部分に孔部２５１を有する電磁鋼板をプレス加工で作製し、作製した電磁鋼板を積み重ねることでアウター電磁鋼板２１３を得る。次に、図９（ｂ）に示すように、孔部２６１にアウター永久磁石２１２を接着して固定する。その後、図９（ｃ）に示すように、アウター永久磁石２１２の両端あるいは片端の必要な部分に、内周側から切削加工することで空気層２３１を形成する。このようにすることで、後加工で空気層２３１を形成できるため、アウター永久磁石２１２の内側の磁性体２３２の部分を、別体で磁性体２３２を設ける場合と比べて、寸法精度良くかつ強固に形成することができる。

本発明の回転電機の磁気回路構造は、内外にロータを有し、ロータ間にステータを有する３層構造の回転電機において、ヨーク部の磁気抵抗を低減し、高トルク即ち高磁束化を磁石量を大きくせずに達成する必要のある用途に好適に用いることができる。

複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットを示す概略全体図である。ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、本発明の磁気回路構造の対象となる複軸多層モータを示す縦断側面図である。本発明の磁気回路構造を適用する回転電機の一例を説明するための図である。図３に示す回転電機における磁気回路構造の一例を説明するための図である。本発明の磁気回路構造を適用する回転電機の他の例を説明するための図である。本発明の磁気回路構造を適用する回転電機のさらに他の例を説明するための図である。本発明の磁気回路構造を適用する回転電機のさらに他の例を説明するための図である。図７に示したアウターロータをステータの外周のエアーギャップ面から見た図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ空気層の形成方法の一例を工程順に示す図である。

符号の説明

１０１ステータ
１０２インナーロータ
１０３アウターロータ
２０１インナーロータ
２０２インナー永久磁石
２０３インナー電磁鋼板
２０４シャフト
２０５エアギャップ
２１１アウターロータ
２１２アウター永久磁石
２１３アウター電磁鋼板
２１４アウターシェル
２１５エアギャップ
２２１ステータ
２２２ステータティース
２２３ステータを支える部材
２２４電機子コイル
２３１空気層
２３２磁性体
２４１電磁鋼板
２５１一体の空気層
２６１孔部

Claims

ステータと、ステータの外側に設けられた、複数のアウター永久磁石を円周上に配置してなるアウターロータと、ステータの内側に設けられた、複数のインナー永久磁石を円周上に回転軸に対して一定の角度だけ交互に逆方向に傾けて配置してなるインナーロータと、から構成される回転電機において、インナーロータに同期した磁束は、アウター永久磁石の外側をヨーク部として使用してインナー磁気回路を形成し、また、アウターロータに同期した磁束は、インナー永久磁石の外側表面をヨーク部として使用してアウター磁気回路を形成し、かつ、インナー磁気回路をアウターロータの横軸磁気回路として併用するとともに、アウター磁気回路をインナーロータの横軸磁気回路として併用する、ことを特徴とする回転電機の磁気回路構造。
回転電機の横断面において、前記インナー磁気回路を、隣り合うアウター永久磁石間の距離が、前記ステータを構成するステータティースの最小幅と略同じかそれ以上となるように配置することにより構成し、前記アウター磁気回路を、隣り合うインナー永久磁石で交互に形成される外側表面の広い部分と狭い部分とのうち、広い部分の外側表面の円周方向に沿った長さが、前記アウター永久磁石間の距離の略２倍かそれ以上となるように配置することにより構成する、ことを特徴とする請求項１記載の回転電機の磁気回路構造。
アウター永久磁石の端部に空気層を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の回転電機の磁気回路構造。
空気層がステータエアーギャップ面まで設けてあり、アウター永久磁石に対応する空気層の間は磁性体であることを特徴とする請求項３記載の回転電機の磁気回路構造。
アウター永久磁石の両端部に空気層を設けるにあたり、一方の端部に空気層を設けた場合は他方の端部に空気層を設けず、また、他方の端部に空気層を設けた場合は一方の端部に空気層を設けないようにして、回転電機を軸方向に見たときに、空気層をアウター永久磁石の両端部に互い違いに設けたことを特徴とする請求項３または４記載の回転電機の磁気回路構造。
ステータを構成するステータティースの間であって、アウターロータとのエアギャップ面に露出する部分が電磁鋼板で一体化されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転電機の磁気回路構造。
アウター永久磁石がエアギャップ面に露出していることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機の磁気回路構造。
空気層の電磁鋼板を積み厚方向の任意の部分で、ロータ積み厚以下の長さを除去することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の回転電機の磁気回路構造。