JP2006217764A - Axial gap rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸に沿ってステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機に関するものである。 The present invention relates to an axial gap type rotating electrical machine in which a stator and a rotor are arranged to face each other along a rotation axis.
ロータに永久磁石を設けた回転電機は、損失が少なくかつ効率がよく、出力が大きい当の理由により自動車もしくは産業用機械に数多く使用されている。なかでも、回転軸に沿ってステータとディスク状のロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機は、その回転軸方向の厚みの薄型化が可能であるため、特許文献1に記載されているように、レイアウト上の制約がある場合により多く用いられている。特に特許文献1に記載されたアキシャルギャップ型回転電機は、複数のロータを一つの回転軸に設けたもので、トルクの増大を図ったものである。
ところがこのような形態のアキシャルギャップ型回転電機では、回転電機としての、回転軸方向の厚みの更なる薄型化を図るにあたり、ロータの永久磁石を支持するバックヨークの厚みを薄型化しようとすると、ロータの周方向に設けた永久磁石により形成される磁束により、当該バックヨークが磁束飽和を起こしてしまい、回転電機としての性能が悪化するという問題点が生じる。 However, in such an axial gap type rotating electrical machine, in order to further reduce the thickness in the direction of the rotating shaft as the rotating electrical machine, when attempting to reduce the thickness of the back yoke that supports the permanent magnet of the rotor, The magnetic flux formed by the permanent magnets provided in the circumferential direction of the rotor causes the back yoke to saturate the magnetic flux, resulting in a problem that the performance as a rotating electrical machine deteriorates.
本発明は上述したところの課題を解決することを目的とするものであり、その目的は、回転電機としての更なる薄型化を図ることができる、アキシャルギャップ型回転電機を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an axial gap type rotating electrical machine that can be further reduced in thickness as the rotating electrical machine.
本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機は、二対のステータとロータを、それぞれのロータの背面側を相互に回転軸に沿って対向させるように、回転軸に沿って対向させて同一軸線上に配置してなるとともに、それぞれのステータの極数を相互に異ならせて、それぞれのステータを独立して制御することを特徴とする。 The axial gap type rotating electrical machine according to the present invention has two pairs of stators and rotors facing each other along the rotation axis so that the back sides of the respective rotors face each other along the rotation axis. In addition, the number of poles of each stator is different from each other, and each stator is controlled independently.
これによれば、一方のロータの周方向に設けた永久磁石により発生する磁束を、当該ロータのバックヨークとともに、他方のロータのバックヨークにも通すことができるため、各々のロータの、バックヨークの回転軸方向の厚みを薄くしても、バックヨークにおいて磁束飽和が発生することを防止することができる。これにより、バックヨークの回転軸方向の厚みを薄型化することができるとともに、回転電機全体の回転軸方向の寸法を小さくすることができる。さらに、それぞれのステータの極数を異ならせて、独立して制御することにより、それぞれのステータが、対をなすロータ以外のロータの、トルクに寄与する磁束を発生することを防止することができる。 According to this, since the magnetic flux generated by the permanent magnet provided in the circumferential direction of one rotor can be passed through the back yoke of the rotor together with the back yoke of the rotor, the back yoke of each rotor Even if the thickness in the direction of the rotation axis is reduced, it is possible to prevent magnetic flux saturation from occurring in the back yoke. As a result, the thickness of the back yoke in the rotation axis direction can be reduced, and the dimension of the entire rotating electrical machine in the rotation axis direction can be reduced. Further, by independently controlling the number of poles of each stator, it is possible to prevent each stator from generating magnetic flux that contributes to the torque of a rotor other than the paired rotors. .
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機の一実施形態を示す略式断面図である。
このアキシャルギャップ型回転電機は、二対のステータ1、2とロータ3、4を、それぞれのロータ3、4の背面側を相互に回転軸5、6に沿って対向させるように、回転軸5、6に沿ってギャップを介して対向させて同一軸線C上に配置してなるとともに、それぞれのステータ1、2の極数を相互に異ならせて、それぞれのステータ1、2を独立して制御することを特徴とする。(請求項1に相当)ここで背面側とはそれぞれのロータのギャップ側と反対側を示す。なお、ギャップとはロータとステータとの回転軸方向の隙間を言うものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an axial gap type rotating electrical machine according to the present invention.
This axial gap type rotating electric machine has two
ステータ1は、コア7にコイル8を巻装して構成され、ステータ2も、コア9にコイル10を巻装して構成され、ステータ1およびステータ2はその背面側を、ケース11に固定される。ここで背面側とはそれぞれのステータのギャップ側と反対側を示す。
The
ロータ3は、円盤状をなすバックヨーク12のステータ1に対向する面の周方向に、複数の永久磁石13を設けるとともに、当該バックヨーク12を、前記回転軸5に、圧入嵌合もしくはセレーションやキー嵌合等の手段にて連結して構成され、当該回転軸5は、ステータ1の内周側および、ケース11の内周側に、軸受14を介して回転自在に支持される。
The
これとともに、ロータ4も、同じく円盤状をなす、バックヨーク15のステータ2に対向する面の周方向に、複数の永久磁石16を設けるとともに、当該バックヨーク15を、前記回転軸6に、圧入嵌合もしくはセレーションやキー嵌合等の手段にて連結して構成され、当該回転軸6は、ステータ2の内周側および、ケース11の内周側に、軸受17を介して回転自在に支持される。
さらに回転軸5、6の端部にはロータ3、4の回転量や位置を検出するための、図示しないエンコーダが設けられる。加えて、ロータおよびステータの損失による熱を吸収するための図示しない冷却系が適宜設けられる。
At the same time, the
Furthermore, an encoder (not shown) for detecting the rotation amount and position of the
図1に示すアキシャルギャップ型回転電機において、コイル8、10を図示しないインバータにより個別の周波数にて励磁すると、ステータ1およびステータ2の周方向に異なる速度の回転磁界が形成され、周方向に交互に極性が異なる複数の永久磁石13が埋設されたロータ3はそれに対応するステータ1の発生する回転磁界に吸引反発されて、当該回転磁界と同期した速度で回転し、同様に、周方向に交互に極性が異なる複数の永久磁石16が埋設されたロータ4もそれに対応するステータ2の発生する回転磁界に吸引反発されて、当該回転磁界と同期した速度で回転する。
In the axial gap type rotating electrical machine shown in FIG. 1, when the
図2は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機を、ケースを除去してその外周から視点を周方向に移動させながら見た周方向展開図である。
ここでは図1に示した中心軸線Cおよび、回転軸5、6の図示は省略している。
ロータ4の永久磁石16により形成される磁束Φは、図2中に示すように、ロータ3のバックヨーク12を通過させることができる。これによりロータ4の、バックヨーク15の回転軸方向の厚みを薄くしても、バックヨーク15において磁束飽和が発生することを防止することができる。これにより、バックヨーク15の回転軸方向の厚みを薄型化することができるとともに、回転電機全体の回転軸方向の寸法を小さくすることができる。
FIG. 2 is a developed view in the circumferential direction of the axial gap type rotating electrical machine according to the present invention when the case is removed and the viewpoint is moved from the outer circumference in the circumferential direction.
Here, the central axis C shown in FIG. 1 and the
The magnetic flux Φ formed by the
これは、ロータ3についても同様であり、ロータ3の永久磁石13により形成される図示しない磁束も、ロータ4のバックヨーク15を通過させることができるため、ロータ3のバックヨーク12の厚みを薄くしても、バックヨーク12において磁束飽和が発生することを防止することができ、これにより、バックヨーク12の回転軸方向の厚みを薄型化して、回転電機全体の回転軸方向の寸法を小さくすることができる。
The same applies to the
以上のように構成した回転電機においては、ロータ3およびロータ4は、それそれ個別の制御のもと、異なる回転数にて回転されることになるため、ロータ3のバックヨーク12はロータ4の永久磁石16により発生する磁束Φの通過により、渦電流が発生し、ロータ4のバックヨーク12はロータ3の永久磁石13により発生する図示しない磁束によりこれも渦電流が発生する。これらの渦電流は、それぞれのロータの渦電流損を増大させ、トルクおよび効率を低下させる要因となるため、それらを低減する必要が生じる。
In the rotating electrical machine configured as described above, the
そこで、それぞれのロータのバックヨークに以下に示すようなスリットを設けて、磁束の通過による渦電流の発生を抑制する。
図3は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機の、ロータのバックヨークに設けるスリットの形状の一実施形態を示す模式斜視図である。
図3に示すように、二つのロータ3、4の少なくとも一方、ここでは両方のバックヨーク12、15の背面側に一以上の、例えば深さ5mm程度、幅0.1mm程度のスリット18、19を設け、(請求項2に相当)前記スリット18、19を縞状あるいは格子状に、ここでは縞状に、複数条、ここでは32条以上設ける。(請求項3に相当)なおここでは、それぞれのロータ3、4の、永久磁石および回転軸の図示は省略し、スリットの数は図示の便宜上少なく描いている。
Therefore, a slit as shown below is provided in the back yoke of each rotor to suppress the generation of eddy current due to the passage of magnetic flux.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing one embodiment of the shape of the slit provided in the back yoke of the rotor of the axial gap type rotating electric machine according to the present invention.
As shown in FIG. 3, at least one of the two
請求項2に相当する構成によれば、スリット18および19により、磁束の通過により発生するバックヨーク12、15内の渦電流を遮断して、渦電流が流れることを抑制して、それぞれのロータの渦電流損を低下させて、回転電機としてのトルクおよび効率の低下を抑制することができる。
また、請求項3に相当する構成のように、スリット18および19を縞状あるいは格子状に複数条設けることにより、渦電流を遮断する効果をさらに高めることができる。
なお、コアの渦電流による損失は、磁束が一様とみなされる長方形の領域の、一辺の長さをX、他辺をYとし、X方向にスリットを設けてN個に分割したとすると、1/(X2+N2Y2)に比例して小さくなるので、スリットを多く設けて、分割数Nをより大きくすることが好ましい。実際のスリット数は、ロータの寸法、スリットの深さおよび幅等により適宜決定する。
According to the configuration corresponding to the second aspect, the
Moreover, the effect which interrupts | blocks an eddy current can be further heightened by providing the
Note that the loss due to the eddy current of the core is assumed to be divided into N pieces of a rectangular region where the magnetic flux is considered to be uniform, where the length of one side is X and the other side is Y, and a slit is provided in the X direction. Since it decreases in proportion to 1 / (X 2 + N 2 Y 2 ), it is preferable to increase the number of divisions N by providing more slits. The actual number of slits is appropriately determined depending on the dimensions of the rotor, the depth and width of the slits, and the like.
図4は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機の、ロータのバックヨークに設けるスリットの形状の、他の実施形態を示す模式斜視図である。
図4に示すように、二つのロータ3、4の少なくとも一方、ここでは両方のバックヨーク12、15の背面側に一以上の、例えば深さ5mm程度、幅0.1mm程度のスリット18、19を設け、(請求項2に相当)前記スリット18を、一方のロータ3には縞状あるいは格子状に、ここでは縞状に、複数条、ここでは32条以上設け、他方のロータ4には、前記スリット19を、同心円状の円環状に複数条、ここでは16条以上設ける。(請求項4に相当)なおここでも、それぞれのロータ3、4の、永久磁石および回転軸の図示は省略し、スリットの数は図示の便宜上少なく描いている。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing another embodiment of the shape of the slit provided in the back yoke of the rotor of the axial gap type rotating electric machine according to the present invention.
As shown in FIG. 4, at least one of the two
請求項2に相当する構成によれば、スリット18および19により、磁束の通過により発生するバックヨーク12、15内の渦電流を遮断して、渦電流が流れることを抑制して、それぞれのロータの渦電流損を低下させて、回転電機としてのトルクおよび効率の低下を抑制することができる。
また、請求項4に相当する構成によれば、請求項3に相当する構成と同様、渦電流を遮断する効果をさらに高めることができる。
According to the configuration corresponding to the second aspect, the
Moreover, according to the structure corresponding to
図5は、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機の、ロータのバックヨークに設けるスリットの形状の、さらに他の実施形態を示す模式斜視図である。なお、図5の右側部分は、左側のスリットの形状および半径方向位置を拡大して示している。
図5に示すように、二つのロータ3、4の少なくとも一方、ここでは両方のバックヨーク12、15の背面側に一以上の、例えば深さ5mm程度、幅0.1mm程度のスリット18、19を設け、(請求項2に相当)前記スリット18、19をそれぞれ、両方のロータ3、4に同心円状の円環状に複数条、ここでは32スリット以上設けるとともに、一方のロータ3に設けた当該スリット18と、他方のロータ4に設けた当該スリット19とを、中心軸線方向から見て相互に位置を異ならせる。(請求項5に相当)
FIG. 5 is a schematic perspective view showing still another embodiment of the shape of the slit provided in the back yoke of the rotor of the axial gap type rotating electric machine according to the present invention. Note that the right part of FIG. 5 shows the shape and radial position of the left slit in an enlarged manner.
As shown in FIG. 5, at least one of the two
請求項2に相当する構成によれば、スリット18および19により、磁束の通過により発生するバックヨーク12、15内の渦電流を遮断して、渦電流が流れることを抑制して、それぞれのロータの渦電流損を低下させて、回転電機としてのトルクおよび効率の低下を抑制することができる。
また、請求項5に相当する構成によれば、請求項3および請求項3に相当する構成と同様、渦電流を遮断する効果をさらに高めることができる。これに加えて、スリット18、19を中心軸線方向から見て相互に位置を異ならせて設けることにより、一方のロータの永久磁石から発生する磁束を、他方のロータのバックヨークに通過させるに当たり、スリット18およびスリット19がその磁束の通過を妨げてしまうことを防止することができる。
According to the configuration corresponding to the second aspect, the
Moreover, according to the structure corresponding to Claim 5, the effect which interrupts | blocks an eddy current can further be heightened similarly to the structure corresponding to Claim 3 and
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、図1において、それぞれのロータの出力は回転電機のケースの中心軸方向両端から取り出しているが、それぞれの中心軸を複軸多層構造として、片方端からそれぞれのロータの出力を取り出す構成とすることもできる。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Many deformation | transformation or a change is possible. For example, in FIG. 1, the output of each rotor is taken from both ends in the central axis direction of the case of the rotating electrical machine, but each central axis is a multi-axis multilayer structure, and the output of each rotor is taken from one end. You can also
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に用いて好適なものである。 The present invention is suitable for use in an axial gap type rotating electrical machine.
1 ステータ
2 ステータ
3 ロータ
4 ロータ
5 回転軸
6 回転軸
7 コア
8 コイル
9 コア
10 コイル
11 ケース
12 バックコア
13 永久磁石
14 軸受
15 バックコア
16 永久磁石
17 軸受
18 スリット
19 スリット
C 同一軸線
Φ 磁束
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005030229A JP2006217764A (en) | 2005-02-07 | 2005-02-07 | Axial gap rotating electric machine |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005030229A JP2006217764A (en) | 2005-02-07 | 2005-02-07 | Axial gap rotating electric machine |
Publications (1)
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JP2006217764A true JP2006217764A (en) | 2006-08-17 |
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Family Applications (1)
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JP2005030229A Withdrawn JP2006217764A (en) | 2005-02-07 | 2005-02-07 | Axial gap rotating electric machine |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010049836A (en) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Jeol Ltd | Electron beam apparatus |
JP2016043839A (en) * | 2014-08-25 | 2016-04-04 | マツダ株式会社 | Drive system of hybrid vehicle |
CN113595275A (en) * | 2021-07-26 | 2021-11-02 | 珠海格力电器股份有限公司 | Stopper, motor and robot |
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2005
- 2005-02-07 JP JP2005030229A patent/JP2006217764A/en not_active Withdrawn
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