JP2007202333A - Rotating electric machine - Google Patents

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JP2007202333A JP2006018987A JP2006018987A JP2007202333A JP 2007202333 A JP2007202333 A JP 2007202333A JP 2006018987 A JP2006018987 A JP 2006018987A JP 2006018987 A JP2006018987 A JP 2006018987A JP 2007202333 A JP2007202333 A JP 2007202333A
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rotor
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JP2006018987A
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Japanese (ja)
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Yuji Naruse
有二 成瀬
Tadayuki Hatsuda
匡之 初田
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide rotating electric machine capable of acquiring the maximum torque by efficiently utilizing the area of a rotor. <P>SOLUTION: The rotating electric machine has a rotor 10 mounted with permanent magnets 13, teeth 14 each projected oppositely to the rotor 10, and two stators 11, 12 arranged so that the teeth 14 thereof are shifted by a predetermined approximately mechanical angle θm. The permanent magnets 13 are each formed into embedded magnets and arranged in a V-shape or arcuately so that a portion opposing one of the stators forms a concave shape, the teeth 14 of the other stator are arranged so as to be shifted by an approximate mechanical angle θm (θm=(π/4-β)/p[rad](0<β<β<SB>max</SB>, β: current phase angle, p: paired numbers of poles)) in the circumferential direction of the stator for the teeth 14 of the one stator, and a gap (a) is provided on the rotor 10 so that the other stator has a salient pole ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、回転電機に関し、特に、ロータに永久磁石を用いた回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly to a rotating electrical machine using a permanent magnet for a rotor.

従来、ロータに永久磁石を用いた回転電機である「永久磁石電動機」(特許文献1参照)が知られている。
図7は、従来の永久磁石電動機の構成を示し、(a)は断面図、(b)は(a)の回転子の一部を示す模式図である。図7(a)に示すように、固定子(ステータ)1の軸心部に回転子(ロータ)2が回転可能に支持されている。回転子2は円弧状
に形成された4個の永久磁石3を埋め込んでなる回転子鉄心で構成されている。この場合、4個の永久磁石3は円弧状に形成された凸側が回転子2の中心側に向けられ、且つ、N極とS極とが円周方向に交互に並ぶように配設されている。また、永久磁石3の凹側である径方向外側が突極鉄心5になっている。そして、これらが4極電動機を構成している。
Conventionally, a “permanent magnet motor” (see Patent Document 1), which is a rotating electrical machine using a permanent magnet as a rotor, is known.
7A and 7B show a configuration of a conventional permanent magnet motor, where FIG. 7A is a cross-sectional view, and FIG. 7B is a schematic diagram showing a part of the rotor of FIG. As shown in FIG. 7A, a rotor (rotor) 2 is rotatably supported on an axial center portion of a stator (stator) 1. The rotor 2 is composed of a rotor core in which four permanent magnets 3 formed in an arc shape are embedded. In this case, the four permanent magnets 3 are arranged so that the convex side formed in an arc shape is directed to the center side of the rotor 2 and the N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction. Yes. Further, the salient pole core 5 is formed on the radially outer side which is the concave side of the permanent magnet 3. These constitute a four-pole motor.

即ち、図7(a)に示す、永久磁石電動機は、4極の突極鉄心5を有する突極形回転子2と、6個の固定子歯6を有するステータ1とで構成されている。固定子歯6の先端部には回転方向(Dr)側に突出した磁極片8aと、反回転方向側に突出した磁極片8bとが設けられている。これらの磁極片8aと磁極片8bを比較した場合、径方向で見て磁極片8bの厚さが磁極片8aの厚さよりも大きく形成されている。   That is, the permanent magnet motor shown in FIG. 7A includes a salient pole rotor 2 having a four-pole salient pole iron core 5 and a stator 1 having six stator teeth 6. A magnetic pole piece 8a protruding in the rotation direction (Dr) side and a magnetic pole piece 8b protruding in the counter rotation direction side are provided at the tip of the stator tooth 6. When these magnetic pole pieces 8a and 8b are compared, the thickness of the magnetic pole piece 8b is larger than the thickness of the magnetic pole piece 8a when viewed in the radial direction.

このような、永久磁石3を用いたロータ2と、ロータ2の両面にティースを持つステータ1を有する回転電機においては、ステータ1に対向した側のロータ2の磁石配置をステータ1側が凹となるV字状に配置することにより、ティースが永久磁石3に対向したときの磁気回路による磁気抵抗(d軸磁気抵抗)と、永久磁石3に対向した位置から電気角90°ロータ2が回転したときの磁気抵抗(q軸磁気抵抗)の比が大きくなり、永久磁石3によるトルクに加えてリラクタンストルクを利用することができる利点がある。
特開平11−098721号公報
In such a rotating electrical machine having the rotor 2 using the permanent magnet 3 and the stator 1 having the teeth on both sides of the rotor 2, the magnet arrangement of the rotor 2 on the side facing the stator 1 is concave on the stator 1 side. When the rotor 2 rotates from the position facing the permanent magnet 3 and the magnetic resistance (d-axis magnetic resistance) by the magnetic circuit when the teeth face the permanent magnet 3 by arranging in a V shape. The ratio of the magnetic resistance (q-axis magnetic resistance) is increased, and there is an advantage that reluctance torque can be used in addition to torque by the permanent magnet 3.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-098721

しかしながら、上述した、従来の回転子2のティースに対向する側と逆の側は、磁石磁束の短絡のみに使われており(図7(b)、短絡部分s参照)、ロータ2の体積が有効に利用できていなかった。
この発明の目的は、回転子の体積を有効に利用することにより、最大トルクを得ることができる回転電機を提供することである。
However, the side opposite to the side facing the teeth of the conventional rotor 2 described above is used only for short-circuiting the magnetic flux (see FIG. 7B, short-circuit portion s), and the volume of the rotor 2 is It was not available effectively.
An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine capable of obtaining a maximum torque by effectively utilizing the volume of a rotor.

上記目的を達成するため、この発明に係る回転電機は、永久磁石が装着された回転子と、それぞれ前記回転子に対向して突設したティースを有し、互いのティースの位相を所定の略機械角分ずらして配置した2個の固定子とを有している。   In order to achieve the above object, a rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor on which a permanent magnet is mounted, and teeth projecting from the rotor, and the phases of the teeth are set to a predetermined approximate amount. And two stators arranged so as to be shifted by the mechanical angle.

この発明によれば、回転電機は、永久磁石が装着された回転子と、それぞれ回転子に対向して突設したティースを有する2個の固定子とを有し、2個の固定子は、互いのティースの位相を所定の略機械角分ずらして配置されている。このため、ロータの体積を有効に利用することにより、最大トルクを得ることができる。   According to the present invention, the rotating electrical machine includes a rotor on which a permanent magnet is mounted, and two stators each having teeth protruding so as to face the rotor. The phases of the teeth are shifted by a predetermined substantially mechanical angle. For this reason, the maximum torque can be obtained by effectively using the volume of the rotor.

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は、この発明の一実施の形態に係る回転電機のロータ回転軸方向に沿う断面で模式的に示す、ロータとステータの部分展開説明図である。図1に示すように、この回転電機は、1個の回転子(ロータ)10と、ロータ10を両面側から挟み込むように2個の固定子(ステータ)11,12が、アキシャル(軸)方向に対向配置された、例えば、交流同期モータである。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partially developed explanatory view of a rotor and a stator schematically shown in a cross section along the rotor rotation axis direction of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this rotating electrical machine, one rotor (rotor) 10 and two stators (stators) 11 and 12 are arranged in the axial direction so as to sandwich the rotor 10 from both sides. For example, an AC synchronous motor disposed opposite to the motor.

ロータ10は、円盤状に形成されたロータコア10aと、ロータコア10aに埋設状態に、周方向に沿って略等間隔離間し並置された複数の永久磁石13を有しており、各永久磁石13は、一方のステータ11に対向する側(ロータ10A側)が凹部となるように、V字状(図1参照)或いは円弧状に配置されている。隣接する永久磁石13は、互いに極性が逆(図1、矢印参照)になっており、各永久磁石13の凸部側、即ち、ロータ10の他方のステータ12に対向する側(ロータ10B側)には、ロータ10B側に突極比を持つように空隙aが設けられている。   The rotor 10 includes a rotor core 10a formed in a disk shape, and a plurality of permanent magnets 13 arranged in parallel with each other at a substantially equal interval along the circumferential direction, embedded in the rotor core 10a. These are arranged in a V shape (see FIG. 1) or an arc shape so that the side facing the one stator 11 (the rotor 10A side) is a recess. Adjacent permanent magnets 13 have opposite polarities (see the arrow in FIG. 1), and each permanent magnet 13 has a convex portion side, that is, a side facing the other stator 12 of the rotor 10 (rotor 10B side). Is provided with a gap a so as to have a salient pole ratio on the rotor 10B side.

各ステータ11(12)は、円盤状に形成されたステータコア11a(12a)と、ステータコア11a(12a)の周方向に沿い略等間隔離間して並置され、且つ、ロータ10に向けて突設された複数のティース14を有している。各ティース14には、それぞれ電機子巻線を巻回して、U相、V相、W相の各コイル15が形成されている。このコイル15により、各ティース14に磁束を発生させる。
また、2個のステータ11,12は、位相が所定の機械角θm分程ずれるように配置されている(図1参照)。ここで、θm=(π/4−β)/p[rad](0<β<βmax、β:電流位相角、p:極対数)である。そして、ロータ10A側とロータ10B側で略機械角θm分ずれて向かい合う、ステータ11とステータ12の各ティース14に、同相の電流が通電される。
The respective stators 11 (12) are juxtaposed at a substantially equal interval along the circumferential direction of the stator core 11a (12a) formed in a disc shape and the stator core 11a (12a), and project toward the rotor 10. A plurality of teeth 14 are provided. Each tooth 14 is wound with an armature winding to form U-phase, V-phase, and W-phase coils 15. The coil 15 generates a magnetic flux in each tooth 14.
Further, the two stators 11 and 12 are arranged such that the phases are shifted by a predetermined mechanical angle θm (see FIG. 1). Here, θm = (π / 4−β) / p [rad] (0 <β <β max , β: current phase angle, p: number of pole pairs). Then, in-phase currents are supplied to the teeth 11 of the stator 11 and the stator 12 that face each other with a shift of about the mechanical angle θm on the rotor 10A side and the rotor 10B side.

図2は、図1のロータとステータにおける磁束発生状態を示し、(a)は一方のステータがd軸状態の図1と同様の部分展開説明図、(b)は一方のステータがq軸状態の図1と同様の部分展開説明図である。図2に示すように、V字状に配置した各永久磁石13の凸側のエアギャップ側(ロータ10B側)面に対向するステータ12の、各ティース14のV相について見ると、ステータ12がd軸状態((a)参照)では、磁束が永久磁石13を横切るため磁気抵抗が最も高い状態になり、ステータ12がq軸状態((b)参照)では、磁束が永久磁石13を横切らず磁気抵抗が最も低い状態になる。   2 shows a state of magnetic flux generation in the rotor and stator of FIG. 1, (a) is a partially developed explanatory view similar to FIG. 1 in which one stator is in the d-axis state, and (b) is one stator in the q-axis state. FIG. 2 is a partially developed explanatory view similar to FIG. 1. As shown in FIG. 2, when the V phase of each tooth 14 of the stator 12 facing the convex air gap side (rotor 10B side) surface of each permanent magnet 13 arranged in a V shape is seen, the stator 12 is In the d-axis state (see (a)), since the magnetic flux crosses the permanent magnet 13, the magnetic resistance is the highest. When the stator 12 is in the q-axis state (see (b)), the magnetic flux does not cross the permanent magnet 13. The magnetic resistance is in the lowest state.

このため、ステータ12がd軸状態((a)参照)とq軸状態((b)参照)では、インダクタンスに差ができることになり、蓄えられる磁気エネルギの差からリラクタンストルクを生じさせる。リラクタンストルクが生じることで、ロータ10が回転駆動される。このリラクタンストルクは、マグネットトルクを最大に発生させる電流の位相角に対して、電気角θをπ/4[rad]進めた場合に最大となる。
また、ロータ10を、永久磁石13の凹側のエアギャップに対向する側(ロータ10A側)で見ると、通常の埋込磁石(Interior Permanent Magnet:IPM)型のモータであり、ある電流位相角βで通電した時に最大トルクを得ることができる。
For this reason, when the stator 12 is in the d-axis state (see (a)) and the q-axis state (see (b)), there is a difference in inductance, and reluctance torque is generated from the difference in the stored magnetic energy. When the reluctance torque is generated, the rotor 10 is rotationally driven. The reluctance torque becomes maximum when the electrical angle θ is advanced by π / 4 [rad] with respect to the phase angle of the current that generates the maximum magnet torque.
Further, when the rotor 10 is seen on the side facing the concave air gap (the rotor 10A side) of the permanent magnet 13, it is a normal interior magnet (IPM) type motor, and has a certain current phase angle. Maximum torque can be obtained when energized at β.

図3は、ロータのステータ側が埋込磁石型である場合の、(a)は電流毎の電気位相角と最大トルクの関係をグラフで示す説明図、(b)は図1と同様のロータの回転軸方向に沿う断面で示すロータとステータの部分展開説明図である。図3に示すように、埋込磁石型モータの場合、ロータ10の両側(ロータ10A側及びロータ10B側)で対向するティース14のコイル15を共用しているため、ロータ10A側のステータ11のティース14を、機械角θm分だけずらすことで、電流位相角βの電流Iを通電した場合に、ロータ10B側で最大トルクを得ることができる。ここで、θm=(π/4−β)/p[rad](0<β<βmax、β:電流位相角、p:極対数)であり、特に、最大トルクを増加させる場合は、β=βmaxとする。 3A is an explanatory diagram showing the relationship between the electrical phase angle for each current and the maximum torque in a graph when the stator side of the rotor is an embedded magnet type, and FIG. 3B is a diagram of a rotor similar to FIG. It is a partial expansion explanatory view of a rotor and a stator shown in a section along a rotation axis direction. As shown in FIG. 3, in the case of an embedded magnet type motor, since the coils 15 of the teeth 14 facing each other on both sides of the rotor 10 (the rotor 10A side and the rotor 10B side) are shared, the stator 11 on the rotor 10A side By shifting the teeth 14 by the mechanical angle θm, the maximum torque can be obtained on the rotor 10B side when the current I having the current phase angle β is supplied. Here, [theta] m = ([pi] / 4- [beta]) / p [rad] (0 <[beta] <[beta] max , [beta]: current phase angle, p: number of pole pairs), and in particular, when increasing the maximum torque, [beta] = Β max .

図4は、図1のステータに設けた回転機構の概略説明図である。図4に示すように、2個のステータ11,12は、それぞれケース(図示しない)に固定されている。両ステータ11,12の間にエアギャップを有して配置されたロータ10は、一方のステータ(例えばステータ12)を貫通すると共にベアリング(図示しない)を介して支持された回転軸(シャフト)16により、自転自在に装着されている。ロータ10には、永久磁石(図示しない)が埋設されている。   4 is a schematic explanatory diagram of a rotation mechanism provided in the stator of FIG. As shown in FIG. 4, the two stators 11 and 12 are each fixed to a case (not shown). The rotor 10 arranged with an air gap between the stators 11 and 12 passes through one stator (for example, the stator 12) and is supported by a rotating shaft (shaft) 16 via a bearing (not shown). Therefore, it is mounted so that it can rotate freely. A permanent magnet (not shown) is embedded in the rotor 10.

他方のステータ(例えばステータ11)には、ステータ平面中央に、ステータを周方向に沿って回転することができる、例えば、ボールネジ等の機械的回転機構17を介して回転操作部18が設けられている。この回転操作部18のレバー18aを回転操作することで、他方のステータを機械的に回転することができ、例えばステータ11を、例えばステータ12の電流位相角βに応じ、機械角θm=(π/4−β)/p[rad]だけ機械的に回転させることで、最大のリラクタンストルクを保ちながら運転することができる。   The other stator (for example, the stator 11) is provided with a rotation operation unit 18 at the center of the stator plane via a mechanical rotation mechanism 17 such as a ball screw that can rotate the stator along the circumferential direction. Yes. The other stator can be mechanically rotated by rotating the lever 18 a of the rotation operation unit 18. For example, the stator 11 can be mechanically angled θm = (π according to the current phase angle β of the stator 12, for example. It is possible to operate while maintaining the maximum reluctance torque by mechanically rotating only -4-β) / p [rad].

この回転操作部18によりステータを機械的に回転して、電流位相角βを変更する場合、よく使う電流値Iに対応する電流位相角βが、電流毎の電気位相角と最大トルクの関係(図3参照)から求められるので、通電する電流値Iに対応する電流位相角βに機械角θmを合わせ、ストッパ手段で固定する。   When the current phase angle β is changed by mechanically rotating the stator by the rotation operation unit 18, the current phase angle β corresponding to the frequently used current value I is the relationship between the electrical phase angle for each current and the maximum torque ( Therefore, the mechanical angle θm is adjusted to the current phase angle β corresponding to the current value I to be energized and fixed by the stopper means.

図5は、この発明の他の実施の形態に係る回転電機のロータ回転軸方向に沿う断面で示す、ロータとステータの部分展開説明図である。図5に示すように、この例では、各永久磁石13は、V字状或いは円弧状ではなく、ステータ11に対向するロータ平面(ロータ10A)に露出させると共に、その全域を覆うように平面状に隙間無く並べて配置されている。また、各永久磁石13の凸部側に設けた空隙aは、ステータ12に対向するロータ平面(ロータ10B)に露出する矩形状断面の凹部として形成されている。そして、2個のステータ11、12の位相ずれ分である機械角θmが、θm=(π/4)/p[rad](p:極対数)となる。その他の構成及び作用は、図1に示す場合と同様である。   FIG. 5 is a partial development explanatory view of a rotor and a stator, shown in a cross section along the rotor rotation axis direction of a rotating electrical machine according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in this example, each permanent magnet 13 is not V-shaped or arc-shaped, but is exposed to the rotor plane (rotor 10 </ b> A) facing the stator 11 and is flat so as to cover the entire region. Are arranged side by side without any gaps. Further, the air gap a provided on the convex portion side of each permanent magnet 13 is formed as a concave portion having a rectangular cross section exposed to the rotor plane (rotor 10 </ b> B) facing the stator 12. The mechanical angle θm, which is a phase shift between the two stators 11 and 12, is θm = (π / 4) / p [rad] (p: number of pole pairs). Other configurations and operations are the same as those shown in FIG.

このような構成、つまり、ロータ10が表面磁石(Surface Permanent Magnet:SPM)型構造を有することにより、ロータ10B側は突極比がないため、最大トルクを与える電流位相角βは0[rad]であり、ロータ10A側のステータ11のティース14を機械角θm分だけずらすことで、ロータ10A側でも最大トルクを得ることができる。また、永久磁石13の背面は磁束が分岐するため磁束密度の低い部分があるので、その部分に空隙aを設けることにより、ロータ10B側の磁気抵抗を下げることなくロータ10A側のリラクタンストルクを得ることができる。   With such a configuration, that is, since the rotor 10 has a surface permanent magnet (SPM) type structure, the rotor 10B side has no salient pole ratio, so the current phase angle β that gives the maximum torque is 0 [rad]. The maximum torque can be obtained even on the rotor 10A side by shifting the teeth 14 of the stator 11 on the rotor 10A side by the mechanical angle θm. In addition, since the magnetic flux branches off on the back surface of the permanent magnet 13, there is a portion with a low magnetic flux density. By providing a gap a in that portion, the reluctance torque on the rotor 10 </ b> A side is obtained without reducing the magnetic resistance on the rotor 10 </ b> B side. be able to.

つまり、図1に示す埋込磁石(IPM)型の場合、ロータ背面(ロータ10B)側にインダクタンスの差が出るから、ロータ背面側にステータを対向配置しただけでもリラクタンストルクを得ることができる。これに対し、表面磁石(SPM)型の場合、ロータ背面側が段差無く円滑だとリラクタンストルクが得られないので、ロータ背面側に凹部状の空隙aを設けてロータ面を段差形状(図5参照)にすれば、リラクタンストルクを得ることができる。   That is, in the case of the embedded magnet (IPM) type shown in FIG. 1, a difference in inductance is generated on the rotor back surface (rotor 10B) side, so that the reluctance torque can be obtained only by arranging the stator on the rotor back surface side. On the other hand, in the case of a surface magnet (SPM) type, since the reluctance torque cannot be obtained if the rotor back side is smooth without a step, a concave air gap a is provided on the rotor back side and the rotor surface is stepped (see FIG. 5). ), Reluctance torque can be obtained.

図6は、ステータの他の例をロータ回転軸方向に沿う断面で示す説明図である。図6に示すように、この例では、ステータ19は、ロータ10の外周に略等間隔離間して配置された複数個のステータ構成体20からなり、ステータ構成体20は、ロータ10の外周側からロータ表裏面の略全域を連続して覆う、横向きコ字状断面を有するように形成されている。   FIG. 6 is an explanatory view showing another example of the stator in a cross section along the rotor rotation axis direction. As shown in FIG. 6, in this example, the stator 19 is composed of a plurality of stator constituent bodies 20 arranged on the outer periphery of the rotor 10 at substantially equal intervals, and the stator constituent body 20 is the outer peripheral side of the rotor 10. Are formed so as to have a laterally U-shaped cross section continuously covering substantially the entire front and back surfaces of the rotor.

各ステータ構成体20は、積層コア又は圧粉材等の磁性材料により形成されており、屈曲部20aには、屈曲部20aの内外周に沿って電機子巻線が巻回されて電機子コイル21が形成されている。各ステータ構成体20の屈曲部20a両側の、ロータ10を挟み込む両側面部20b,20bは、互いに機械角θm分ずらして配置されている。
即ち、各ステータ構成体20は、ロータ両面側に位置するステータティースに磁束を発生させる電機子コイル21を、一箇所に設けることにより、コイル巻回部分からロータ両面側に位置するステータティース迄、磁路を形成している。
Each stator component 20 is formed of a magnetic material such as a laminated core or a dust material, and armature windings are wound around the inner and outer circumferences of the bent portion 20a around the bent portion 20a. 21 is formed. Both side surface portions 20b and 20b sandwiching the rotor 10 on both sides of the bent portion 20a of each stator structure 20 are arranged so as to be shifted from each other by the mechanical angle θm.
That is, each stator structure 20 is provided with an armature coil 21 that generates magnetic flux in the stator teeth located on both sides of the rotor, in one place, so that from the coil winding portion to the stator teeth located on the rotor both sides. A magnetic path is formed.

この結果、ステータ19はコイルを共通利用できることになって、電機子コイル21を、対向配置された各ステータティースに分割して巻回する必要がなく、コイル電流の共通利用が可能になるため、銅損の低減及び銅線のコストを低減することができる。
また、各ステータ構成体20の開口部端面には、ロータ10の表裏面を貫通する回転軸22が、ベアリングを介して回転自在に支持されている。ロータ10には、永久磁石(図示しない)が埋設されている。
As a result, the stator 19 can use the coil in common, and it is not necessary to divide the armature coil 21 into each of the stator teeth arranged opposite to each other, so that the coil current can be shared. Reduction of copper loss and cost of copper wire can be reduced.
Moreover, the rotating shaft 22 which penetrates the front and back of the rotor 10 is rotatably supported by the opening part end surface of each stator structure 20 via the bearing. A permanent magnet (not shown) is embedded in the rotor 10.

このように、この発明によれば、回転電機は、永久磁石が装着された回転子と、それぞれ回転子に対向して突設したティースを有する2個の固定子とを有し、2個の固定子は、互いのティースの位相を所定の略機械角分ずらして配置されているので、ロータの体積を有効に利用することにより、最大トルクを得ることができる。
なお、上記実施の形態において、回転電機は、ロータとステータがアキシャル方向に対向配置されたアキシャルギャップ型について説明したが、アキシャルギャップ型に限るものではなく、ステータとロータの対向面が、回転軸の中心軸方向に対して平行に配置されているラジアルギャップ型にも適用することができる。
As described above, according to the present invention, the rotating electrical machine includes a rotor on which a permanent magnet is mounted, and two stators each having teeth protruding so as to face the rotor. Since the stators are arranged with the phases of their teeth shifted by a predetermined substantially mechanical angle, the maximum torque can be obtained by effectively using the volume of the rotor.
In the above embodiment, the rotating electrical machine has been described with respect to the axial gap type in which the rotor and the stator are arranged opposite to each other in the axial direction. However, the rotating electric machine is not limited to the axial gap type. The present invention can also be applied to a radial gap type that is arranged in parallel to the central axis direction of the.

この発明の一実施の形態に係る回転電機のロータ回転軸方向に沿う断面で模式的に示す、ロータとステータの部分展開説明図である。It is a partial expansion explanatory view of a rotor and a stator typically shown in a section along a rotor rotation axis direction of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention. 図1のロータとステータにおける磁束発生状態を示し、(a)は一方のステータがd軸状態の図1と同様の部分展開説明図、(b)は一方のステータがq軸状態の図1と同様の部分展開説明図である。1 shows a state of magnetic flux generation in the rotor and stator of FIG. 1, (a) is a partially developed explanatory view similar to FIG. 1 in which one stator is in the d-axis state, and (b) is FIG. 1 in which one stator is in the q-axis state. It is the same partial expansion explanatory drawing. ロータのステータ側が埋込磁石型である場合の、(a)は電流毎の電気位相角と最大トルクの関係をグラフで示す説明図、(b)は図1と同様のロータの回転軸方向に沿う断面で示すロータとステータの部分展開説明図である。When the stator side of the rotor is an embedded magnet type, (a) is an explanatory diagram showing the relationship between the electrical phase angle for each current and the maximum torque in a graph, and (b) is in the same direction as the rotor axis of rotation of FIG. It is partial expansion explanatory drawing of the rotor and stator which are shown in the cross section which follows. 図1のステータに設けた回転機構の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the rotation mechanism provided in the stator of FIG. この発明の他の実施の形態に係る回転電機のロータ回転軸方向に沿う断面で示す、ロータとステータの部分展開説明図である。It is a partial expansion explanatory drawing of a rotor and a stator shown in a section which meets a rotor rotating shaft direction of a rotary electric machine concerning other embodiments of this invention. ステータの他の例をロータ回転軸方向に沿う断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of a stator in the cross section along a rotor rotating shaft direction. 従来の永久磁石電動機の構成を示し、(a)は断面図、(b)は(a)の回転子の一部を示す模式図である。The structure of the conventional permanent magnet motor is shown, (a) is sectional drawing, (b) is a schematic diagram which shows a part of rotor of (a).

符号の説明Explanation of symbols

10 ロータ
10a ロータコア
11,12,19 ステータ
11a,12a ステータコア
13 永久磁石
14 ティース
15 コイル
16,22 回転軸
17 機械的回転機構
18 回転操作部
18a レバー
20 ステータ構成体
20a 屈曲部
20b 側面部
21 電機子コイル
a 空隙
I 電流値
θm 機械角
β 電流位相角

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor 10a Rotor core 11, 12, 19 Stator 11a, 12a Stator core 13 Permanent magnet 14 Teeth 15 Coil 16, 22 Rotating shaft 17 Mechanical rotation mechanism 18 Rotation operation part 18a Lever 20 Stator structure 20a Bending part 20b Side part 21 Armature Coil a Air gap I Current value θm Mechanical angle β Current phase angle

Claims (6)

永久磁石が装着された回転子と、
それぞれ前記回転子に対向して突設したティースを有し、互いのティースの位相を所定の略機械角分ずらして配置した2個の固定子と
を有する回転電機。
A rotor fitted with a permanent magnet;
A rotating electrical machine comprising: two stators each having teeth protruding so as to face the rotor, and having phases shifted from each other by a predetermined substantially mechanical angle.
前記永久磁石を、埋込磁石型に、且つ、前記一方の固定子に対向する部分が凹部となるV字状又は円弧状に配置し、
前記他方の固定子のティースを、前記一方の固定子のティースに対し、固定子周方向に略機械角θm(θm=(π/4−β)/p[rad](0<β<βmax、β:電流位相角、p:極対数))分ずらして配置し、
前記回転子に、前記他方の固定子側に突極比を持つように空隙を設けた請求項1に記載の回転電機。
The permanent magnet is arranged in an embedded magnet type and in a V shape or arc shape in which a portion facing the one stator is a recess,
The teeth of the other stator are set to a mechanical angle θm (θm = (π / 4-β) / p [rad] (0 <β <β max ) in the circumferential direction of the stator with respect to the teeth of the one stator. , Β: current phase angle, p: pole pair number))
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein a gap is provided in the rotor so as to have a salient pole ratio on the other stator side.
前記永久磁石を、表面磁石型に、且つ、前記一方の固定子に対向する面の全域に配置し、
前記他方の固定子のティースを、前記一方の固定子のティースに対し、固定子周方向に略機械角θm(θm=(π/4)/p[rad](p:極対数))分ずらして配置し、
前記回転子に、前記他方の固定子側に突極比を持つように空隙を設けた請求項1に記載の回転電機。
The permanent magnet is arranged in a surface magnet type and over the entire area facing the one stator,
The teeth of the other stator are shifted from the teeth of the one stator by a mechanical angle θm (θm = (π / 4) / p [rad] (p: number of pole pairs)) in the circumferential direction of the stator. And place
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein a gap is provided in the rotor so as to have a salient pole ratio on the other stator side.
前記2個の固定子の一方に、他方に対し、固定子周方向に沿って回転することができる機構を設けた請求項2に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 2, wherein a mechanism capable of rotating along the circumferential direction of the stator with respect to the other is provided on one of the two stators. 前記固定子を磁性材料により形成すると共に、対向配置された両ティースに磁束を発生させる電機子コイルを前記固定子の一箇所に設置し、前記電機子コイルの巻回部分から前記両ティース迄磁路を形成した請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機。   The stator is formed of a magnetic material, and an armature coil that generates magnetic flux between both teeth arranged opposite to each other is installed at one position of the stator, and the magnet is wound from the wound portion of the armature coil to both the teeth. The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein a path is formed. 1個の前記回転子と2個の前記固定子がアキシャル方向に対向配置されたアキシャルギャップ型の交流同期モータである請求項1から5のいずれか一項に記載の回転電機。

6. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the rotating electric machine is an axial gap type AC synchronous motor in which one rotor and two stators are arranged to face each other in the axial direction.

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