JP2017055556A - Axial gap type rotary electric machine, and pump and compressor that use the same - Google Patents

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榎本 裕治
Yuji Enomoto
裕治 榎本
博洋 床井
Hirooki Tokoi
博洋 床井
憲一 相馬
Kenichi Soma
憲一 相馬
利文 鈴木
Toshifumi Suzuki
利文 鈴木
高橋 秀一
Shuichi Takahashi
秀一 高橋
憲一 鳫金
Kenichi KARIGANE
憲一 鳫金
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure capable of performing output adjustment of an axial gap type rotary electrical machine without changing the dimension of a stator core and the dimension of a rotor structure yoke in the same housing frame.SOLUTION: An axial gap type rotary electric machine having one stator 300 in the axial direction and first and second two rotors 100, 200 on both the sides thereof is characterized in that a part of a permanent magnet 3 for field magnetization is replaced with a yoke portion 4 made of a soft magnetic material. Further, the permanent magnet 3 for field magnetization may be disposed in the first rotor 100, and the yoke portion 4 made of a soft magnetic material may be disposed in the second rotor 200. In addition, the permanent magnet 3 for the field is disposed in either or both of the first rotor 100 and the second rotor 200, and only one of N pole and S pole is disposed on the surface thereof. The yoke portion 4 made of a soft magnetic material may be disposed between the permanent magnet poles 3.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータなどのアキシャルギャップ型の回転電機に関する。   The present invention relates to an axial gap type rotating electrical machine such as an axial gap type motor.

産業機械の動力源として用いられる回転電機として、アキシャルギャップ型回転電機は、モータ部分の薄型化や高イナーシャ化、高効率化などの特徴があるため、各種の用途に用いられている。アキシャルギャップ型回転電機は、一般的なラジアル型回転電機に比べて、比較的大きな径を持つディスク状の回転子を有する構造となっている。このため、決められた径の中にモータを構成しようとするとき、ディスクの径を大きくできるので、ラジアル型モータに比べて大きなトルクが得られるといった特徴を持っている。さらに大きなトルクを期待する場合に、一つの固定子に対して、軸方向に2つの回転子を有する構造のアキシャルギャップ型回転電機を構成することができる。この方式は、ディスク上に多くの界磁源である永久磁石を配置できるため、トルク発生に寄与する磁束量を増加させることが可能となる。   As a rotating electrical machine used as a power source for industrial machines, an axial gap rotating electrical machine is used for various applications because it has features such as a thinner motor portion, higher inertia, and higher efficiency. The axial gap type rotating electrical machine has a structure having a disk-shaped rotor having a relatively large diameter as compared to a general radial type rotating electrical machine. For this reason, when the motor is to be configured within a predetermined diameter, the diameter of the disk can be increased, so that a larger torque can be obtained compared to the radial type motor. When a larger torque is expected, an axial gap type rotating electrical machine having a structure having two rotors in the axial direction can be configured for one stator. In this method, since many permanent magnets as field sources can be arranged on the disk, it is possible to increase the amount of magnetic flux that contributes to torque generation.

特許文献1では、1つの固定子と2つの回転子を有するアキシャルギャップ型モータの高効率化方法が提案されている。固定子の鉄心部分に、損失の低いアモルファス金属箔帯で構成した鉄心を用い、回転子磁石に渦電流損失などの損失の少ない材料を用いることにより、発生する損失を抑えることができるので、モータの効率を高めることができる構造として提案されている。   Patent Document 1 proposes a method for increasing the efficiency of an axial gap motor having one stator and two rotors. By using an iron core made of low-loss amorphous metal foil strip for the stator core and using a low-loss material such as eddy current loss for the rotor magnet, the generated loss can be suppressed. It has been proposed as a structure that can increase the efficiency of the system.

一方、アキシャルギャップ型のモータにおいて、1つの回転子に対して2つの固定子を有するものも検討されている。軸方向中央に永久磁石を有する回転子を備え、その両側に固定子を配置した構造である。この構造は、上述した2つの回転子を有するアキシャルギャップ型回転電機と同様、固定子と回転子のギャップ対向面積を大きくできるため、高トルク化が期待できる。しかし、巻線されたコイルや絶縁物などで構成される複雑な固定子部分が2つとなることで、システム全体の構造が複雑になることが懸念される。システムの簡素化の方法として、1つの固定子と、1つの回転子を有するアキシャルギャップ型モータがある。このモータ構造は、ギャップ部で発生する磁気吸引力が常に片側方向に働き続ける構造となり、ベアリングに大きなスラスト力をかけ続けることになるため、寿命の観点から産業用機械での適用は進んでいない。特許文献2では、このギャップ部に働く吸引力を緩和する構造が提案されている。2つの固定子を有するアキシャルギャップモータとして、固定子の片側を継鉄部として簡素化する構造が提案されている。これによって、ギャップ部の吸引力をバランスさせることができるとしている。   On the other hand, an axial gap type motor having two stators for one rotor has been studied. This is a structure in which a rotor having a permanent magnet is provided in the center in the axial direction, and stators are arranged on both sides thereof. Since this structure can increase the gap facing area between the stator and the rotor, similarly to the above-described axial gap type rotating electric machine having two rotors, high torque can be expected. However, there is a concern that the structure of the entire system may be complicated by having two complicated stator parts composed of wound coils or insulators. As a method for simplifying the system, there is an axial gap type motor having one stator and one rotor. This motor structure has a structure in which the magnetic attraction force generated in the gap always continues to work in one direction, and continues to apply a large thrust force to the bearing, so it has not been applied to industrial machines from the viewpoint of service life. . Patent Document 2 proposes a structure that reduces the attractive force acting on the gap portion. As an axial gap motor having two stators, a structure has been proposed in which one side of the stator is simplified as a yoke part. Thereby, the suction force of the gap portion can be balanced.

特許第5635921号公報Japanese Patent No. 5635921 特開2008−199811号公報JP 2008-199811 A

特許文献1などに示されるアキシャルギャップ型回転電機は、大きな径の円盤状回転子磁石によってトルク出力を大きくすることが特徴である一方、ラジアル型回転電機に比べて出力の調整代が少ないことが知られている。一般的なラジアル型回転電機の場合、軸方向の長さを変化させることで、トルク出力の調整が可能である。したがって、同一断面を有する固定子鉄心や回転子鉄心を、電磁鋼板、またはケイ素鋼板と呼ばれる板厚が0.3から0.5mmの薄い鉄板で構成し、それを積層することで固定子鉄心や回転子鉄心を形成することができる。これにより、トルクが必要な場合は、同一断面の回転子と固定子を軸長方向に可能な限り延ばして構成することができるので、ひとつの金型(コア形状、ハウジング寸法)で、何種類もの出力違いのモータを構成することができる。   The axial gap type rotating electrical machine shown in Patent Document 1 is characterized in that the torque output is increased by a large-diameter disk-shaped rotor magnet, while the output adjustment cost is less than that of a radial rotating electrical machine. Are known. In the case of a general radial type rotating electric machine, the torque output can be adjusted by changing the length in the axial direction. Therefore, a stator core or a rotor core having the same cross section is composed of a thin steel plate having a thickness of 0.3 to 0.5 mm called an electromagnetic steel plate or a silicon steel plate, and the stator core or A rotor core can be formed. As a result, when torque is required, the rotor and stator of the same cross section can be configured to extend as much as possible in the axial length direction, so there are several types with a single mold (core shape, housing dimensions). A motor with a different output can be configured.

これに対して、アキシャルギャップ型回転電機では、軸方向長に固定子鉄心を延ばしても、磁石界磁の量を増やすことが出来ないため、出力の調整を行うことが困難となっている。アキシャルギャップ型回転電機では、ラジアルギャップ型回転電機のコア積厚(軸方向長)にあたる要素は、径寸法となる。径方向の寸法を変化させると、磁石回転子と、固定子鉄心のギャップ対向面積が増加し、トルク出力を増加することができる。しかし、この方法で出力を調整しようとする場合、径の異なるハウジングや、形状の異なる固定子鉄心、また、径の異なる回転子円盤、回転子磁石を複数種類用意する必要があり、一つの機種の生産量によっては、非常にコストが高くなってしまう。特許文献1に示される方法では、ひとつの固定子と2つの回転子で構成するユニットを、軸方向に複数重ねて配置する方法が示されている。これによると基本構成単位の整数倍のトルク出力は担保することができる。この方式の課題は、ユニット単位で構成される回転電機の間を埋める設計への対応と、コスト低減である。ユニット毎に回転電機が構成されているため、複数倍の出力を得ようとした場合に、軸受や回転子磁石、接続部部品などが余分に使用されることになり、高コストになる恐れがある。また、軸方向に多数重ねる場合に、アキシャルギャップ型モータの薄型であるという特徴を失うことにもつながる。   On the other hand, in the axial gap type rotating electric machine, even if the stator core is extended in the axial length, it is difficult to adjust the output because the amount of the magnet field cannot be increased. In the axial gap type rotating electrical machine, the element corresponding to the core thickness (axial length) of the radial gap type rotating electrical machine is a radial dimension. When the dimension in the radial direction is changed, the gap facing area between the magnet rotor and the stator core increases, and the torque output can be increased. However, when adjusting the output by this method, it is necessary to prepare multiple types of housings with different diameters, stator cores with different shapes, rotor disks with different diameters, and rotor magnets. Depending on the production volume, the cost becomes very high. In the method disclosed in Patent Document 1, a method is shown in which a plurality of units composed of a single stator and two rotors are arranged in a stacked manner in the axial direction. According to this, a torque output of an integral multiple of the basic structural unit can be secured. The problem of this method is to cope with the design that fills the space between the rotating electrical machines configured in units and to reduce the cost. Since a rotating electrical machine is configured for each unit, bearings, rotor magnets, connection parts, etc. will be used excessively when trying to obtain multiple outputs, which may increase costs. is there. Moreover, when many are piled up in an axial direction, it leads also to losing the characteristic that an axial gap type motor is thin.

本発明は、同一のハウジング枠内で、固定子コア寸法や回転子構造体ヨークの寸法を変更しないで、アキシャルギャップ型回転電機の出力調整を行うことができる構造を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a structure capable of adjusting the output of an axial gap type rotating electrical machine without changing the stator core dimensions and the rotor structure yoke dimensions within the same housing frame. .

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、軸方向に1つの固定子と、当該固定子の両側に第1および第2の2つの回転子を有するアキシャルギャップ型回転電機であって、前記第1および第2の回転子に配置された、界磁のための永久磁石の一部を、軟磁性材料からなる継鉄部で置き換えたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, for example, the configuration of the claims is adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problem. To give an example, an axial having one stator in the axial direction and first and second rotors on both sides of the stator. A gap type rotary electric machine, wherein a part of permanent magnets for field magnets arranged in the first and second rotors is replaced with a yoke part made of a soft magnetic material. Is.

また、本発明のアキシャルギャップ型回転電機は、前記第1の回転子には、界磁のための永久磁石を配置し、前記第2の回転子には、前記軟磁性材料からなる継鉄部を配置したことを特徴とするものである。   In the axial gap type rotating electrical machine of the present invention, a permanent magnet for a field is disposed in the first rotor, and a yoke portion made of the soft magnetic material is disposed in the second rotor. It is characterized by having arranged.

また、本発明のアキシャルギャップ型回転電機は、前記第1の回転子または前記第2の回転子の何れか一方に、或いは両方に界磁のための永久磁石が配置され、当該永久磁石の配置は、表面にN極またはS極の何れか一方だけが配置され、永久磁石極間には、前記軟磁性体からなる継鉄部が配置されていることを特徴とするものである。   In the axial gap type rotating electrical machine according to the present invention, a permanent magnet for a field is disposed on either or both of the first rotor and the second rotor, and the permanent magnet is disposed. Is characterized in that only one of the N pole and the S pole is arranged on the surface, and a yoke part made of the soft magnetic material is arranged between the permanent magnet poles.

本発明によれば、同一のハウジング枠内で、固定子コア寸法や回転子構造体ヨークの寸法を変更しないで、アキシャルギャップ型回転電機の出力調整が可能となる。また、準備する部品の点数が減ることから、多品種をそろえる場合でも低コストで生産することが可能となる。そして、アキシャルギャップ型モータが薄型に構成でき、高効率であるという利点を保ったまま、多種類の機種を実現することができるため、前述した産業用機械への適用で、機械類の小型高効率化に貢献することができる。   According to the present invention, it is possible to adjust the output of the axial gap type rotating electrical machine without changing the stator core dimension and the rotor structure yoke dimension within the same housing frame. In addition, since the number of parts to be prepared is reduced, even when various types are prepared, it is possible to produce at low cost. And since the axial gap type motor can be configured thinly and many types of models can be realized while maintaining the advantages of high efficiency, it can be applied to industrial machines as described above. It can contribute to efficiency.

上述した以外の課題、構成および効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

本発明の実施例1に係るアキシャルギャップ型回転電機の固定子と回転子の関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the relationship between the stator and rotor of an axial gap type rotary electric machine which concern on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るアキシャルギャップ型回転電機の固定子と回転子の関係を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the relationship between the stator and rotor of an axial gap type rotary electric machine which concern on Example 1 of this invention. 一般的なラジアルギャップ型回転電機の構造を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure of a general radial gap type rotary electric machine. 一般的なアキシャルギャップ形回転電機の構造を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure of a general axial gap type rotary electric machine. 本発明の軟磁性ヨーク回転子を有する産業用アキシャルギャップ型回転電機の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the industrial axial gap type rotary electric machine which has the soft-magnetic yoke rotor of this invention. 本発明の実施例1の回転子構造を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the rotor structure of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の回転子を実現するための各種形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the various forms for implement | achieving the rotor of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る回転子構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotor structure which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る他の回転子構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other rotor structure which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る回転子構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotor structure which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の回転子構造の動作を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating operation | movement of the rotor structure of this invention. 本発明の磁石を減らす回転子構造の動作を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating operation | movement of the rotor structure which reduces the magnet of this invention. 本発明の実施例4に係る回転子構造を有する産業用アキシャルギャップ型回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the industrial axial gap type rotary electric machine which has the rotor structure which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係るアキシャルギャップ型回転電機を実装するポンプ構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the pump structure which mounts the axial gap type rotary electric machine which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例6に係るアキシャルギャップ型回転電機を実装するスクロール圧縮機構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the scroll compressor structure which mounts the axial gap type rotary electric machine which concerns on Example 6 of this invention. 本発明の実施例7に係るアキシャルギャップ型回転電機を実装するスクリュー圧縮機構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the screw compressor structure which mounts the axial gap type rotary electric machine which concerns on Example 7 of this invention.

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description shows specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions. Various modifications by those skilled in the art are within the scope of the technical idea disclosed in this specification. Changes and modifications are possible. In all the drawings for explaining the present invention, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof may be omitted.

図1Aおよび図1Bは、本発明の実施例1に係るアキシャルギャップ型回転電機の固定子と回転子の関係を示す斜視図、および断面図である。   1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view showing a relationship between a stator and a rotor of an axial gap type rotating electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.

図1Aおよび図1Bに示すアキシャルギャップ型回転電機は、1つの固定子300と2つの回転子(第1の回転子、第2の回転子)100,200で構成される。2つの回転子100,200は、固定子300の両側に配置され、回転軸7に取り付けられて、回転する。固定子300は、複数の固定子鉄心1とそれぞれの固定子鉄心の周囲に設けた固定子コイル2から構成されている。   The axial gap type rotating electrical machine shown in FIGS. 1A and 1B includes one stator 300 and two rotors (first rotor and second rotor) 100 and 200. The two rotors 100 and 200 are disposed on both sides of the stator 300, are attached to the rotating shaft 7, and rotate. The stator 300 includes a plurality of stator cores 1 and a stator coil 2 provided around each stator core.

紙面下側に示す第1の回転子100は、永久磁石3を有する回転子である。永久磁石回転子は、N極とS極で対となった磁極が回転方向に周期的に並ぶ構造である。図1Aでは、リング状の円盤状磁石は、周方向に10極の磁極が並ぶ構造となっている。1つの磁極は、扇形形状となっており、等角度ピッチで円周上に並ぶ構造となっている。この磁極は、一極あたり、または複数の分割された磁石を貼り付けることによっても同様の回転子構造が得られる。この永久磁石回転子100は、図1Bの断面図に示すように、通常は永久磁石3と構造体回転子ヨーク5の間に継鉄部4を有している。継鉄部4は、永久磁石からの磁束を通すために軟磁性材料で構成される。永久磁石3の磁束は直流成分であるため、渦電流損失の影響が少ないために、磁石裏側の磁性体は、炭素鋼(S45C)や磁性ステンレス鋼などで構成される場合もある。モータの効率を高めることを目的とする場合、固定子側で作る回転磁界、交番磁界による影響で発生する渦電流損を抑えるために、渦電流を発生させにくい構造の継鉄部4を構成する場合がある。   A first rotor 100 shown on the lower side of the drawing is a rotor having a permanent magnet 3. The permanent magnet rotor has a structure in which magnetic poles paired with an N pole and an S pole are periodically arranged in the rotation direction. In FIG. 1A, the ring-shaped disk-shaped magnet has a structure in which 10 poles are arranged in the circumferential direction. One magnetic pole has a fan shape and is arranged on the circumference at an equiangular pitch. A similar rotor structure can also be obtained by attaching a plurality of divided magnets per one pole. As shown in the cross-sectional view of FIG. 1B, the permanent magnet rotor 100 usually has a yoke portion 4 between the permanent magnet 3 and the structure rotor yoke 5. The yoke part 4 is made of a soft magnetic material in order to pass the magnetic flux from the permanent magnet. Since the magnetic flux of the permanent magnet 3 is a direct current component and is less affected by eddy current loss, the magnetic body on the back side of the magnet may be made of carbon steel (S45C) or magnetic stainless steel. When the purpose is to increase the efficiency of the motor, the yoke part 4 having a structure that hardly generates eddy current is configured to suppress the eddy current loss caused by the rotating magnetic field and the alternating magnetic field generated on the stator side. There is a case.

本実施例では、図1Aまたは図1Bに示すように、紙面上側の円盤状の第2の回転子200は、永久磁石を有さない構造とする。こうすることにより、同じ体格で磁石磁束量を低減させて出力を低減することが可能となる。このとき、磁石を有さない第2の回転子200は、継鉄部4と構造体ヨーク部5で構成される。継鉄部4は、固定子からの交流の基本波磁束を常時通すため、渦電流損失が発生しにくい構造を取る必要がある。本実施例では、電磁鋼板(ケイ素鋼板)を渦巻き状に巻いて構成する継鉄部4を構造体ヨーク部5に圧入、接着、溶接などの方法を用いて固定する構造を図示している。電磁鋼板は、0.3〜0.5mm厚みのシリコン含有鉄であり、その表面に絶縁が施されている。このために、渦巻き状に巻き取った鉄心は、円周方向には、鉄でつながっているために、磁束を流しやすいが、その流れた方向に直交する方向の電流を遮断できる構造となるために、渦電流損失の発生を防止できる効果がある。この軟磁性材のみで構成された回転子を片方の回転子として構成することにより、永久磁石の供給する磁束量を低減して出力を調整することが可能となる。また、このときに構造体ヨーク5の寸法や、固定子鉄心の寸法を変える必要が無いため、複数種類の出力を生産する場合でも、生産性が向上できる効果がある。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1A or 1B, the disk-shaped second rotor 200 on the upper side of the drawing has a structure that does not have a permanent magnet. By carrying out like this, it becomes possible to reduce the amount of magnet magnetic flux with the same physique, and to reduce an output. At this time, the second rotor 200 having no magnet is constituted by the yoke portion 4 and the structure yoke portion 5. The yoke portion 4 is required to have a structure in which eddy current loss is unlikely to occur because the AC fundamental wave magnetic flux from the stator is always passed. In the present embodiment, a structure is shown in which a yoke portion 4 constituted by winding a magnetic steel plate (silicon steel plate) in a spiral shape is fixed to the structure yoke portion 5 by using methods such as press fitting, bonding, and welding. The electrical steel sheet is silicon-containing iron having a thickness of 0.3 to 0.5 mm, and its surface is insulated. For this reason, since the iron core wound up in a spiral shape is connected by iron in the circumferential direction, it is easy to flow magnetic flux, but it has a structure that can cut off the current in the direction perpendicular to the flowing direction. In addition, there is an effect of preventing the occurrence of eddy current loss. By configuring the rotor composed only of this soft magnetic material as one rotor, it is possible to reduce the amount of magnetic flux supplied by the permanent magnet and adjust the output. Further, since it is not necessary to change the dimensions of the structure yoke 5 and the stator core at this time, there is an effect that productivity can be improved even when a plurality of types of outputs are produced.

図2Aおよび図2Bには、一般的なラジアルギャップ型回転電機とアキシャルギャップ型回転電機の構造比較をそれぞれ斜視図で示している。図2Aはラジアルギャップ型回転電機を示し、図2Bはアキシャルギャップ型回転電機を示している。本比較例では、どちらも同一のハウジング10に実装される場合を想定して図示している。図2Aに示すラジアルギャップ型回転電機は、スロットと呼ばれる巻線(コイル)2を実装するための溝を有する電磁鋼板を軸方向に積層した固定子鉄心1をハウジング10の内径部に構成する。さらに、その内側部分には、永久磁石3を回転軸7上に実装した回転子が構成されている。このとき、回転子と固定子の対向面積は、回転子の直径φdと軸長Lで決まり、その大きさは、π×φd×Lとなる。ハウジングの径に対して回転子径は固定子の内側となるため、φdは小さめである。図2Aにおいて、符号8はベアリングを、符号9はエンドブラケットを表す。   2A and 2B are perspective views showing a structural comparison between a general radial gap type rotating electrical machine and an axial gap type rotating electrical machine, respectively. 2A shows a radial gap type rotating electrical machine, and FIG. 2B shows an axial gap type rotating electrical machine. In this comparative example, both are illustrated assuming that they are mounted on the same housing 10. In the radial gap type rotating electrical machine shown in FIG. 2A, a stator core 1 in which electromagnetic steel sheets having grooves for mounting windings (coils) 2 called slots are laminated in the axial direction is formed on the inner diameter portion of the housing 10. Furthermore, the rotor which mounted the permanent magnet 3 on the rotating shaft 7 is comprised in the inner part. At this time, the opposing area of the rotor and the stator is determined by the diameter φd and the axial length L of the rotor, and the size is π × φd × L. Since the rotor diameter is inside the stator with respect to the diameter of the housing, φd is small. In FIG. 2A, reference numeral 8 represents a bearing, and reference numeral 9 represents an end bracket.

一方、図2Bに示すアキシャルギャップ型回転電機は、2枚の永久磁石3を実装した回転子を備えるものを図示している。こちらの構造では、回転子と固定子コア1の対向面積は、回転子径φDがハウジングの内径いっぱいまで使用することができるために、大きな面積となる。図示したモデルでは、対向面積は、π/4×φD2×2となる。この値は、先に示したラジアルギャップ型回転電機に比べてこのモデルでは約3倍となっている。このことから、アキシャルギャップ型回転電機は同一径のハウジング内に実装する場合には、ラジアルギャップ型回転電機に比べて大きなトルクが得られる利点があることがわかる。 On the other hand, the axial gap type rotating electrical machine shown in FIG. 2B is shown having a rotor on which two permanent magnets 3 are mounted. In this structure, the opposing area of the rotor and the stator core 1 is large because the rotor diameter φD can be used up to the full inner diameter of the housing. In the illustrated model, the facing area is π / 4 × φD 2 × 2. This value is about three times higher in this model than the radial gap type rotating electrical machine shown above. From this, it can be seen that the axial gap type rotating electrical machine has an advantage that a larger torque can be obtained than the radial gap type rotating electrical machine when mounted in a housing having the same diameter.

しかし、ラジアルギャップ型回転電機の場合、軸方向の長さLを変化させることで、トルク出力の調整が可能である。したがって、同一断面を有する固定子鉄心1を、電磁鋼板、またはケイ素鋼板と呼ばれる板厚が0.3から0.5mmの薄い鉄板で構成し、それを積層することで固定子鉄心や回転子鉄心を形成することができる。これにより、トルクが必要な場合は、同一断面の回転子と固定子を軸長方向に可能な限り延ばして構成することができるので、ひとつの金型(コア形状、ハウジング寸法)で、何種類もの出力違いのモータを構成することができる。これに対して、アキシャルギャップ型回転電機では、軸方向長に固定子鉄心を延ばしても、磁石界磁の量を増やすことが出来ないため、出力の調整を行うことが困難となっている。アキシャルギャップ型回転電機では、ラジアルギャップ型回転電機のコア積厚(軸方向長)にあたる要素は、径寸法となる。径方向の寸法を変化させると、磁石回転子と、固定子鉄心のギャップ対向面積が増加し、トルク出力を増加することができる。しかし、この方法で出力を調整しようとする場合、径の異なるハウジングや、形状の異なる固定子鉄心、また、径の異なる回転子円盤、回転子磁石を複数種類用意する必要があり、一つの機種の生産量によっては、非常にコストが高くなってしまう。   However, in the case of a radial gap type rotating electrical machine, the torque output can be adjusted by changing the length L in the axial direction. Therefore, the stator core 1 having the same cross section is constituted by a thin steel plate having a thickness of 0.3 to 0.5 mm, which is called an electromagnetic steel plate or a silicon steel plate, and the stator core and the rotor core are laminated by laminating them. Can be formed. As a result, when torque is required, the rotor and stator of the same cross section can be configured to extend as much as possible in the axial length direction, so there are several types with a single mold (core shape, housing dimensions). A motor with a different output can be configured. On the other hand, in the axial gap type rotating electric machine, even if the stator core is extended in the axial length, it is difficult to adjust the output because the amount of the magnet field cannot be increased. In the axial gap type rotating electrical machine, the element corresponding to the core thickness (axial length) of the radial gap type rotating electrical machine is a radial dimension. When the dimension in the radial direction is changed, the gap facing area between the magnet rotor and the stator core increases, and the torque output can be increased. However, when adjusting the output by this method, it is necessary to prepare multiple types of housings with different diameters, stator cores with different shapes, rotor disks with different diameters, and rotor magnets. Depending on the production volume, the cost becomes very high.

そこで、本発明ではアキシャルギャップ型回転電機の出力調整手法として、前述した軟磁性材料のみで構成した回転子構造を適用することでその調整を行う。回転電機のトルクは、回転子と固定子がギャップを介して対抗する面積(以後、「ギャップ対向面積」と称す)と、磁石の磁束供給量(磁石の強さ)の積に比例する。このため、片側の磁石を無くすることで、磁束の供給量を半分として、出力を低減することができる。このとき、片側の磁石が配置されていた部分の空隙を詰める効果により、半分よりも大きな出力が期待できることになる。通常、ギャップ寸法にもよるが60から80%の出力範囲で調整が可能となる。これにより、同一のハウジング枠内で、軸方向長や、固定子コア形状、回転子の構造体ヨークなどの寸法もそのままで、出力を調整することが可能となる。また、磁石の使用量を少なくできることより、低コスト化効果も得られることになる。さらに、この回転子のギャップ寸法を調整することにより、50%または、それ以下の出力にも調整可能である。   Therefore, in the present invention, the adjustment is performed by applying the rotor structure composed only of the soft magnetic material described above as the output adjustment method of the axial gap type rotating electrical machine. The torque of the rotating electrical machine is proportional to the product of the area where the rotor and stator oppose each other via a gap (hereinafter referred to as “gap facing area”) and the magnetic flux supply amount (magnet strength) of the magnet. For this reason, by eliminating the magnet on one side, it is possible to reduce the output by halving the supply amount of the magnetic flux. At this time, an output larger than half can be expected due to the effect of closing the gap in the portion where the magnet on one side was disposed. Normally, adjustment is possible in the output range of 60 to 80%, depending on the gap size. As a result, the output can be adjusted within the same housing frame without changing the axial length, the stator core shape, the rotor structure yoke, and the like. In addition, since the amount of magnets used can be reduced, a cost reduction effect can be obtained. Further, by adjusting the rotor gap size, the output can be adjusted to 50% or less.

図3に、本実施例の軟磁性ヨーク回転子200を有する産業用アキシャルギャップ型回転電機の断面図を示す。固定子300に対して、紙面左側が磁石を有する回転子100であり、右側が軟磁性体継鉄回転子200である。ここに示したモデルでは、ハウジング10にもともとのアキシャルギャップ型回転電機を構成していた部品をそのまま用いて構成出来ることを示している。シャフト7,エンドブラケット9,ベアリング8などの構成部品はそのままの寸法であり、また、構造体ヨーク5も左右で同一のものを使用することで構成できる。したがって、右側の回転子200の継鉄部4の軸方向長は、もとの設計の磁石3寸法と、継鉄部4の軸方向寸法を合わせた寸法となる。図3において、符号21は外扇ファンを、符号22はファンカバーを表す。   FIG. 3 shows a cross-sectional view of an industrial axial gap type rotating electrical machine having the soft magnetic yoke rotor 200 of the present embodiment. With respect to the stator 300, the left side of the drawing is the rotor 100 having magnets, and the right side is the soft magnetic yoke rotor 200. In the model shown here, it is shown that the housing 10 can be configured by using the parts constituting the original axial gap type rotating electrical machine as they are. The component parts such as the shaft 7, the end bracket 9, and the bearing 8 have the same dimensions, and the structure yoke 5 can also be configured by using the same one on the left and right. Therefore, the axial length of the yoke part 4 of the right rotor 200 is a dimension obtained by combining the dimension of the magnet 3 of the original design and the axial dimension of the yoke part 4. In FIG. 3, the code | symbol 21 represents an external fan fan and the code | symbol 22 represents a fan cover.

図4は、継鉄のみの回転子200の具体的構造を説明する斜視図である。図4(a)は構造体ヨーク5と継鉄部4とを分解した図、図4(b)は構造体ヨーク5と継鉄部4を組み合わせた図である。この実施例では、円盤状の構造体ヨーク5は、旋盤加工などで、内側と外側に保持、位置決め用のガイド部55が加工されている。このガイド部55に合わせて、電磁鋼板(ケイ素鋼板)を渦巻き状に巻き取って構成した鉄心(継鉄部4)を接着、圧入、溶接などの方法を用いて構造体ヨーク5と一体構造にする。このとき、電磁鋼板の渦巻き状鉄心は、巻いたことにより残留応力が鉄心内に残るため、ゼンマイのようにスプリングバックを持ったり、鉄心内の鉄損(ヒステリシス損)の増大につながったりすることがある。このため、焼鈍処理を行なったものを組立することも、性能向上には有効であると考えられる。また、本継鉄部4は回転するため、耐遠心力に対する強度向上のため、外側部分のガイドを厚く、または、しっかりとガイドする構成とすることも可能である。その場合、構造体ヨーク5が金属体の場合は、固定子からの磁束の影響によって渦電流損失を発生させないように、継鉄部4の径を固定子鉄心やその周囲に配置されるコイルが配置されている部分の外径部よりも大きくするなどの対策が有効である。また、モータトルクが大きく無い場合には、構造体ヨーク5は、樹脂材料などの非磁性体、非導電体で構成することも可能である。さらに、耐遠心力に対しての強度アップのために、外周部を炭素繊維、ガラスファイバーなどの高強度部材で構成することも対策の一つである。   FIG. 4 is a perspective view for explaining a specific structure of the rotor 200 having only a yoke. FIG. 4A is an exploded view of the structure yoke 5 and the yoke portion 4, and FIG. 4B is a view in which the structure yoke 5 and the yoke portion 4 are combined. In this embodiment, the disk-shaped structure yoke 5 has a guide portion 55 for holding and positioning inside and outside by lathe processing or the like. In accordance with the guide portion 55, an iron core (a yoke portion 4) formed by winding an electromagnetic steel plate (silicon steel plate) in a spiral shape is integrated with the structure yoke 5 by using a method such as adhesion, press-fitting, or welding. To do. At this time, since the spiral iron core of the magnetic steel sheet is wound, residual stress remains in the iron core, so it has a spring back like a spring and may lead to an increase in iron loss (hysteresis loss) in the iron core. There is. For this reason, assembling what has been subjected to the annealing treatment is considered to be effective in improving the performance. Moreover, since this yoke part 4 rotates, it can also be set as the structure which guides an outer part part thickly or firmly, in order to improve the intensity | strength with respect to a centrifugal-resistant force. In that case, when the structure yoke 5 is a metal body, the diameter of the yoke portion 4 is set so that the coils arranged around the stator core and the periphery thereof are arranged so as not to cause eddy current loss due to the influence of magnetic flux from the stator. Measures such as making it larger than the outer diameter part of the arranged part are effective. In addition, when the motor torque is not large, the structure yoke 5 can be made of a non-magnetic material such as a resin material or a non-conductive material. Furthermore, in order to increase the strength against centrifugal force, it is one of the measures to configure the outer peripheral portion with a high strength member such as carbon fiber or glass fiber.

図5に、各種の継鉄部4を有する第2の回転子200の構造を示す。図5(a)は、図4に示した渦巻き状鉄心4aの例を示す。この渦巻き状鉄心4aは、モータの効率レベルによって変更することが可能である。電磁鋼板の場合には、鉄損を小さくしたい要求が厳しい場合には、0.1mmや0.2mm厚の高グレードなケイ素鋼板を、また、方向性ケイ素鋼板の使用も磁束の流れからは利用可能である。また、損失を気にしない場合、0.5mmや0.75mm厚の電磁鋼板の使用や、冷間圧延鋼板(SPCC)などの使用も可能である。また、損失を大幅に抑えたい場合、0.025mm厚さのアモルファス金属箔帯や、ファインメットなどの軟磁性材料の使用も考えられる。また、磁束密度を大幅に上げた設計とする場合には、パーメンジュールの鉄板の使用も考えられる。幅方向スリットのみで構成できるため、各種の軟磁性材料が使用可能である。図5(b)には、継鉄部4bがソリッドな状態の変形例を示している。このソリッドな継鉄部4bを構成する材料としては、導電率が小さい圧粉磁心や、フェライトなどが考えられる。図5(c)は継鉄部4cと構造体ヨーク5が一体(同一材料)の例を示している。鉄損の増加を気にしなくて良い低周波モータの場合など、渦電流の発生を気にしなくて良い場合は、磁束の流れをつくる軟磁性材料で構成することが可能である。磁性を持ちながら抵抗値の高い電磁ステンレスなどで構成することも可能である。図5(d)は、構造体ヨークと一体でありながらも、渦電流損の発生を抑える例である。図5(a)のような渦巻き状鉄心を用いずとも、構造体5に渦巻き状、または同心円状の溝加工4dを行うことによって同一の効果を持たせるものである。   In FIG. 5, the structure of the 2nd rotor 200 which has various yoke parts 4 is shown. FIG. 5A shows an example of the spiral iron core 4a shown in FIG. The spiral iron core 4a can be changed depending on the efficiency level of the motor. In the case of electrical steel sheets, when demands to reduce iron loss are severe, high grade silicon steel sheets with a thickness of 0.1 mm or 0.2 mm are used, and the use of directional silicon steel sheets is also utilized from the flow of magnetic flux. Is possible. In addition, when the loss is not a concern, it is possible to use a 0.5 mm or 0.75 mm thick electromagnetic steel sheet or a cold rolled steel sheet (SPCC). Moreover, when it is desired to significantly reduce the loss, use of a soft magnetic material such as an amorphous metal foil strip having a thickness of 0.025 mm or fine mete may be considered. In the case of a design in which the magnetic flux density is greatly increased, it is possible to use a permendur iron plate. Various soft magnetic materials can be used because they can be configured with only the slits in the width direction. FIG. 5B shows a modification in which the yoke portion 4b is solid. As a material constituting the solid yoke portion 4b, a dust core having a low electrical conductivity, ferrite, or the like can be considered. FIG. 5C shows an example in which the yoke portion 4c and the structure yoke 5 are integrated (same material). When there is no need to worry about the generation of eddy currents, such as in the case of a low-frequency motor that does not need to worry about an increase in iron loss, it can be made of a soft magnetic material that generates a flow of magnetic flux. It can also be made of electromagnetic stainless steel having a high resistance value while having magnetism. FIG. 5D is an example of suppressing the generation of eddy current loss while being integrated with the structure yoke. Even if the spiral iron core as shown in FIG. 5A is not used, the same effect can be obtained by performing the spiral or concentric groove processing 4d on the structure 5.

本実施例によれば、固定子の両側に配置した2つの回転子の一方を軟磁性材料からなる継鉄を備える回転子とすることにより、同一のハウジング枠内で、固定子コア寸法や回転子構造体ヨークの寸法を変更しないで、アキシャルギャップ型回転電機の出力調整が可能となる。   According to this embodiment, one of the two rotors arranged on both sides of the stator is a rotor having a yoke made of a soft magnetic material, so that the stator core dimensions and rotation can be made within the same housing frame. The output adjustment of the axial gap type rotating electrical machine can be performed without changing the dimensions of the substructure yoke.

図6Aおよび図6Bは、本発明の実施例2に係る回転子構造を示す斜視図である。継鉄回転子200のバリエーションによって回転電機の性能を向上させる例を示している。図6Aは、継鉄部4に径方向の溝44を形成した構造である。永久磁石を備える回転電機には、磁束の流れによって発生するコギングトルクやトルクリプルといった、トルクの脈動が発生する。このリプルは、周期的に発生するため、その発生を抑える方向に逆のリプルを発生させることでその脈動を打ち消すことが可能である。継鉄だけでできた、本実施例の回転子構造は、その表面を加工、またはあらかじめ形状を作成することによって、トルクの脈動を打ち消すための逆トルクを発生させる構造とすることができる。図6Aでは径方向の溝44を形成したが、径方向の突起を形成しても良い。   6A and 6B are perspective views showing a rotor structure according to Embodiment 2 of the present invention. The example which improves the performance of a rotary electric machine by the variation of the yoke rotor 200 is shown. FIG. 6A shows a structure in which a radial groove 44 is formed in the yoke portion 4. Torque pulsations such as cogging torque and torque ripple generated by the flow of magnetic flux are generated in a rotating electrical machine including a permanent magnet. Since this ripple is generated periodically, it is possible to cancel the pulsation by generating a reverse ripple in a direction to suppress the generation. The rotor structure of the present embodiment, which is made only of a yoke, can be configured to generate reverse torque for canceling torque pulsation by processing the surface or creating a shape in advance. Although the radial groove 44 is formed in FIG. 6A, a radial protrusion may be formed.

また、産業用の機械では、機械そのものが持つトルクの変動が発生する場合がある。例えば、レシプロ型(シリンダー,ピストン構造)圧縮機などでは、1回転に1回などのトルク脈動が発生する。これにより、モータ側もその反動を受けることになる。このような場合、回転子200にカウンターウエイト24をつけることで、反動を軽減できる。本発明の回転子構造は、磁石を有さないために、磁石の磁束を乱すかもしれないウエイトなどを自由に配置することが可能である。図6Bは、回転子の裏側にカウンターウエイト24を有する構造例である。   In addition, in an industrial machine, there is a case where the torque of the machine itself varies. For example, in a reciprocating type (cylinder, piston structure) compressor or the like, torque pulsation occurs once per rotation. Thereby, the motor side also receives the reaction. In such a case, the reaction can be reduced by attaching the counterweight 24 to the rotor 200. Since the rotor structure of the present invention does not have a magnet, it is possible to freely arrange a weight or the like that may disturb the magnetic flux of the magnet. FIG. 6B is a structural example having a counterweight 24 on the back side of the rotor.

図7に、本発明の実施例3に係る、磁石を低減する回転子構造を示す。図7(a)は本実施例の回転子の分解斜視図であり、図7(b)は回転子を組み立てた状態の斜視図であり、図7(c)は図7(b)の断面図である。磁石を有する側の回転子磁極は必ずN極とS極の対で構成されており、偶数極となっている。この偶数極の片側の磁石(N極或いはS極)を削除し、継鉄とすることで、磁石量を減らすことが可能となる。図7に示すのは、10極(5極対)の例である。この場合、表面がS極のものだけを残し、表面N極の磁石は削除した例となっている。この場合も、磁石の量が半減していても、ギャップ量の変化によりトルク半分よりも大きなトルクが見込めることになる。   FIG. 7 shows a rotor structure for reducing magnets according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7 (a) is an exploded perspective view of the rotor of this embodiment, FIG. 7 (b) is a perspective view of the assembled rotor, and FIG. 7 (c) is a cross-sectional view of FIG. 7 (b). FIG. The rotor magnetic pole on the side having the magnet is always composed of a pair of N poles and S poles, and is an even pole. By deleting this even-numbered magnet (N pole or S pole) and using it as a yoke, the amount of magnets can be reduced. FIG. 7 shows an example of 10 poles (5 pole pairs). In this case, only the surface with the south pole is left, and the magnet with the surface north pole is omitted. In this case as well, even if the amount of magnet is halved, a torque larger than half the torque can be expected due to the change in the gap amount.

図8では、磁石の一部を継鉄で置き換えた場合の磁束の流れを説明する。図8(a)は、2つの回転子に磁石をフルに実装した場合の断面図である。固定子の上下で回転子のN極とS極が交互に向き合うようになっており、N極表面から出た磁束が、固定子を通って反対側の磁石のS極表面から入り、回転子継鉄部4を通って、隣り合うに磁石3に入るような磁路が形成されている。   FIG. 8 illustrates the flow of magnetic flux when a part of the magnet is replaced with a yoke. Fig.8 (a) is sectional drawing at the time of fully mounting a magnet on two rotors. The north and south poles of the rotor face each other alternately above and below the stator, and the magnetic flux emitted from the north pole surface enters from the south pole surface of the magnet on the opposite side through the stator. A magnetic path that passes through the yoke portion 4 and enters the magnet 3 adjacent to the yoke portion 4 is formed.

図8(b)は、実施例1の片側を継鉄部だけとした回転子を有する構造である。この時も、下部回転子の磁石3のN極から出た磁束は、固定子を通って、上部回転子の継鉄部4を通り、別の固定子から、下部回転子の磁石3のS極表面に入るという、図8(a)の構成と同一の磁路を構成することがわかる。このときの固定子に鎖交する磁束量は、もとの場合と同一であるため、大きく性能が劣化するものでないことがわかる。図8(a)の状態に比べ、上部回転子の磁石3が有った部分が継鉄部4に変わったことによる磁気抵抗の低減により、巻線のインダクタンスが上昇することにより、動作点が変わるために、巻線の巻き数の調整は必要となる。しかし、前述したとおり、磁石量が半分になってもその出力性能は半分までにはならないために、コストの低減効果は期待できる。   FIG. 8B shows a structure having a rotor in which one side of Example 1 is only a yoke part. Also at this time, the magnetic flux from the north pole of the lower rotor magnet 3 passes through the stator, passes through the yoke portion 4 of the upper rotor, and from another stator, the S of the lower rotor magnet 3. It can be seen that the same magnetic path as that shown in FIG. Since the amount of magnetic flux linked to the stator at this time is the same as in the original case, it can be seen that the performance is not greatly deteriorated. Compared to the state shown in FIG. 8A, the inductance of the winding increases due to the reduction of the magnetic resistance due to the change of the portion of the upper rotor having the magnet 3 to the yoke portion 4, so that the operating point is increased. In order to change, it is necessary to adjust the number of turns of the winding. However, as described above, even if the magnet amount is halved, the output performance is not halved. Therefore, a cost reduction effect can be expected.

次いで図9に、図8の場合と異なる、実施例3の磁石量低減手法を同一の断面図で説明する。図8(b)の場合には、磁石を片側の回転子、図では上側の回転子で継鉄に置き換える構造としたが、図9(a)は、上側および下側の両方の回転子の磁石を、それぞれ半分にする方法を示している。図7に示したように、1対の磁石の片側極を継鉄で置き換え、上下で互い違いに構成することでも、同一の磁路を構成することができる。この場合も磁石表面から出る磁束量は同一となるので、図8(b)とほぼ同一の性能が期待できる。   Next, FIG. 9 illustrates a magnet amount reduction method of the third embodiment, which is different from the case of FIG. In the case of FIG. 8B, the magnet is replaced with a yoke on one side of the rotor, and in the figure the upper side of the rotor, but FIG. 9A shows the structure of both the upper and lower side rotors. It shows how to halve each magnet. As shown in FIG. 7, the same magnetic path can also be configured by replacing one side pole of a pair of magnets with a yoke and staggering them vertically. Also in this case, since the amount of magnetic flux emitted from the magnet surface is the same, almost the same performance as in FIG. 8B can be expected.

図9(b)に、更に磁石を減らした構造について示す。図9(a)から、上側の回転子の磁石3を全て無くした構造となっている。この場合にも、下側回転子の磁石3のN極表面から出た磁束は、固定子磁極を通り、上側回転子の継鉄4を通って、別の固定子磁極を通り、下側回転子に戻る磁路を構成することがわかる。この場合も、磁気抵抗を低減する効果と、巻線のインダクタンスが変化する調整が必要となるが、磁石の使用量に対する性能は有利となる方向である。   FIG. 9B shows a structure in which the number of magnets is further reduced. FIG. 9A shows a structure in which all the upper rotor magnets 3 are eliminated. Also in this case, the magnetic flux emitted from the N pole surface of the magnet 3 of the lower rotor passes through the stator magnetic pole, passes through the yoke 4 of the upper rotor, passes through another stator magnetic pole, and rotates downward. It can be seen that a magnetic path returning to the child is formed. In this case as well, the effect of reducing the magnetic resistance and adjustment to change the inductance of the winding are required, but the performance with respect to the amount of magnet used is advantageous.

本実施例によれば、上側回転子および/または下側回転子の磁石の一部或いは全てを軟磁性材料からなる継鉄で置き換えることにより、同一のハウジング枠内で、固定子コア寸法や回転子構造体ヨークの寸法を変更しないで、アキシャルギャップ型回転電機の出力調整が可能となる。   According to this embodiment, by replacing part or all of the magnets of the upper rotor and / or the lower rotor with a yoke made of a soft magnetic material, the stator core dimensions and rotation can be made within the same housing frame. The output adjustment of the axial gap type rotating electrical machine can be performed without changing the dimensions of the substructure yoke.

図10に、本発明の実施例4に係る回転子構造を示す。この実施例は、磁石の磁束量を変化させる手段として、磁石を有する回転子の径を変更するものである。紙面左側の磁石を有する回転子100の直径φを変更することでその出力を調整することが可能となる。すなわち、回転子の磁石3と固定子コア1の対向面積は、π/4×φ2となるため、回転子100の直径φを変更することでその出力を調整することができる。 FIG. 10 shows a rotor structure according to Embodiment 4 of the present invention. In this embodiment, the diameter of a rotor having a magnet is changed as means for changing the amount of magnetic flux of the magnet. The output can be adjusted by changing the diameter φ of the rotor 100 having the magnet on the left side of the drawing. That is, since the opposing area of the rotor magnet 3 and the stator core 1 is π / 4 × φ 2 , the output can be adjusted by changing the diameter φ of the rotor 100.

実施例5は、本発明のアキシャルギャップ型回転電機をポンプに用いたものである。   Example 5 uses the axial gap type rotating electrical machine of the present invention for a pump.

図11は、本発明の実施例5の、アキシャルギャップ型回転電機を実装するポンプ構造を示す断面図である。この実施例では、アキシャルギャップ型回転電機の出力軸7にポンプのインペラ31が実装される構造を示している。通常、ポンプは、油、水などの圧力を調整したり、液体を搬送する目的で使用される。インペラ31は、水や油の中に配置されている。水や油などの液体は右側から吸い込まれ、図示しない吐出管から吐き出される。本実施例では、アキシャルギャップ型回転電機の片側の回転子は、ポンプ室33とモータ実装部を隔てる隔壁32を介して分離される構造となっている。出力軸7は、シールされて繋がる構造である。この出力側の隔壁32のポンプインペラ面に継鉄部4が実装されている。これにより、回転子の片側構造体を省略できるなどの効果がある。   FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a pump structure for mounting an axial gap type rotating electric machine according to the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, a structure in which a pump impeller 31 is mounted on an output shaft 7 of an axial gap type rotating electrical machine is shown. Usually, the pump is used for the purpose of adjusting the pressure of oil, water, or the like or transporting the liquid. The impeller 31 is disposed in water or oil. Liquids such as water and oil are sucked from the right side and discharged from a discharge pipe (not shown). In the present embodiment, the rotor on one side of the axial gap type rotating electrical machine is separated through a partition wall 32 that separates the pump chamber 33 and the motor mounting portion. The output shaft 7 has a structure that is sealed and connected. The yoke portion 4 is mounted on the pump impeller surface of the partition 32 on the output side. Thereby, there exists an effect that the one-sided structure of a rotor can be omitted.

実施例6は、本発明のアキシャルギャップ型回転電機をスクロール圧縮機に用いたものである。   In Example 6, the axial gap type rotating electrical machine of the present invention is used in a scroll compressor.

図12は、本発明の実施例6の、アキシャルギャップ型回転電機を実装するスクロール圧縮機構造を示す断面図である。スクロール型の圧縮機は、圧縮容器35の中にモータとスクロール圧縮機構36が実装される構造となっている。スクロール圧縮機構36は、従来の一般的なものである。スクロール圧縮機構36を回転させるための回転軸7にアキシャルギャップ型回転電機の回転子が結合されてトルクを伝達する構造となっている。ここでは、本発明のアキシャルギャップ型回転電機の片方の回転子に、カウンターウエイト24を取り付けた例を示している。スクロール圧縮機構36も1回転あたりに発生するトルク変動があり、これを抑える構造が必要となる。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing a scroll compressor structure for mounting an axial gap type rotating electrical machine according to the sixth embodiment of the present invention. The scroll type compressor has a structure in which a motor and a scroll compression mechanism 36 are mounted in a compression container 35. The scroll compression mechanism 36 is a conventional one. A rotor of an axial gap type rotating electrical machine is coupled to a rotating shaft 7 for rotating the scroll compression mechanism 36 to transmit torque. Here, an example is shown in which a counterweight 24 is attached to one rotor of the axial gap type rotating electrical machine of the present invention. The scroll compression mechanism 36 also has torque fluctuations generated per rotation, and a structure for suppressing this is required.

実施例7は、本発明のアキシャルギャップ型回転電機をスクリュー圧縮機に用いたものである。   In Example 7, the axial gap type rotating electrical machine of the present invention is used for a screw compressor.

図13は、本発明の実施例7の、アキシャルギャップ型回転電機を実装するスクリュー圧縮機構造を示す断面図である。スクリュー圧縮機構38は、従来の一般的なものである。スクリュー圧縮機構38からのシャフトにアキシャルギャップ型回転電機の回転子が結合されてトルクを伝達する構造となっている。   FIG. 13: is sectional drawing which shows the screw compressor structure which mounts the axial gap type rotary electric machine of Example 7 of this invention. The screw compression mechanism 38 is a conventional one. A rotor of an axial gap type rotating electrical machine is coupled to a shaft from the screw compression mechanism 38 to transmit torque.

この構造では、まずスクリュー圧縮機38部分を先に組み立てて、モータを結合する組立方法が取られることが多い。先ず、スクリュー圧縮機構38のケース39から出てきた軸7に継鉄部4および構造体ヨーク5から成る右側回転子を取り付ける。次に、ハウジング10と一体のアキシャルギャップ型回転電機の固定子を取り付ける。最後に、磁石3、継鉄部4および回転子構造体ヨーク5から成る左側回転子を取り付ける。   In this structure, an assembly method in which the screw compressor 38 is first assembled and the motor is coupled is often employed. First, the right rotor comprising the yoke portion 4 and the structure yoke 5 is attached to the shaft 7 coming out from the case 39 of the screw compression mechanism 38. Next, the stator of the axial gap type rotating electrical machine integrated with the housing 10 is attached. Finally, the left rotor composed of the magnet 3, the yoke portion 4, and the rotor structure yoke 5 is attached.

先に取り付けた回転子が磁石を有する回転子であると、固定子の取り付け時に大きな吸引力が発生して組立が困難になるが、このように磁石を有さない回転子を先に取り付けることにより、吸引力の発生が無く、スムーズに組立てができる。   If the rotor attached first is a rotor having a magnet, a large attraction force will be generated when the stator is attached, making it difficult to assemble. In this way, attach a rotor that does not have a magnet first. As a result, there is no generation of suction force, and assembly can be performed smoothly.

1 固定子鉄心
2 固定子コイル
3 永久磁石
4 回転子継鉄部
5 回転子構造体ヨーク
7 回転軸
8 ベアリング
9 エンドブラケット
10 ハウジング
21 外扇ファン
22 ファンカバー
24 カウンターウエイト
31 ポンプインペラ
32 ポンプ隔壁
33 ポンプ室
35 圧縮容器
36 スクロール圧縮機構
38 スクリュー圧縮機構
39 スクリュー圧縮機ケース
44 径方向の溝
55 ガイド部
100 第1の回転子
200 第2の回転子
300 固定子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator core 2 Stator coil 3 Permanent magnet 4 Rotor yoke part 5 Rotor structure yoke 7 Rotating shaft 8 Bearing 9 End bracket 10 Housing 21 Outer fan Fan 22 Fan cover 24 Counterweight 31 Pump impeller 32 Pump partition 33 Pump chamber 35 Compression container 36 Scroll compression mechanism 38 Screw compression mechanism 39 Screw compressor case 44 Radial groove 55 Guide portion 100 First rotor 200 Second rotor 300 Stator

Claims (10)

軸方向に1つの固定子と、当該固定子の両側に第1および第2の2つの回転子を有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記第1および第2の回転子に配置された、界磁のための永久磁石の一部を、軟磁性材料からなる継鉄部で置き換えたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
An axial gap type rotating electrical machine having one stator in the axial direction and first and second rotors on both sides of the stator,
An axial gap type rotating electrical machine characterized in that a part of permanent magnets for field magnets arranged in the first and second rotors are replaced with a yoke portion made of a soft magnetic material.
請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
前記第1の回転子には、界磁のための永久磁石を配置し、
前記第2の回転子には、前記軟磁性材料からなる継鉄部を配置したことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
In the axial gap type rotating electrical machine according to claim 1,
In the first rotor, a permanent magnet for a field is arranged,
An axial gap type rotating electrical machine characterized in that a yoke portion made of the soft magnetic material is disposed in the second rotor.
請求項2に記載のアキシャルギャップ型回転電機おいて、
前記第2の回転子の継鉄部は、前記軟磁性材料によって磁束が継鉄の役割を果たす方向に流れるとともに、その方向に垂直な渦電流を電気的に遮断する方向に非磁性のギャップを有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
In the axial gap type rotating electrical machine according to claim 2,
The yoke part of the second rotor has a non-magnetic gap in a direction to electrically cut off eddy currents perpendicular to the direction of the magnetic flux flowing in the direction of the yoke by the soft magnetic material. An axial gap type rotating electrical machine characterized by comprising:
請求項2に記載のアキシャルギャップ型回転電機おいて、
前記第2の回転子の継鉄部は、電磁鋼板、アモルファス金属箔帯、冷間圧延鋼板、パーメンジュールなどの軟磁性材料を渦巻き状に巻き取って構成する巻き鉄心構造を備えることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
In the axial gap type rotating electrical machine according to claim 2,
The yoke portion of the second rotor has a wound iron core structure formed by winding a soft magnetic material such as an electromagnetic steel plate, an amorphous metal foil strip, a cold rolled steel plate, and permendur in a spiral shape. Axial gap type rotating electrical machine.
請求項2に記載のアキシャルギャップ型回転電機おいて、
前記第2の回転子の継鉄部は、圧粉磁心またはフェライトで構成する鉄心構造を備えることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
In the axial gap type rotating electrical machine according to claim 2,
The yoke portion of the second rotor is provided with an iron core structure formed of a dust core or ferrite.
請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
前記第1の回転子または前記第2の回転子の何れか一方に、或いは両方に界磁のための永久磁石が配置され、
当該永久磁石の配置は、表面にN極またはS極の何れか一方だけが配置され、
永久磁石極間には、前記軟磁性体からなる継鉄部が配置されていることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
In the axial gap type rotating electrical machine according to claim 1,
A permanent magnet for a field is disposed on either or both of the first rotor and the second rotor,
As for the arrangement of the permanent magnet, only one of the N pole and the S pole is arranged on the surface,
An axial gap type rotating electrical machine characterized in that a yoke portion made of the soft magnetic material is disposed between permanent magnet poles.
請求項2乃至5の何れか1項に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
前記第2の回転子の表面に径方向の溝または突起を形成したことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
In the axial gap type rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 5,
An axial gap type rotating electrical machine, wherein a radial groove or protrusion is formed on a surface of the second rotor.
請求項1乃至6の何れか1項に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
前記第1の回転子または前記第2の回転子に、カウンターウエイトを取り付けたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
The axial gap type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6,
An axial gap type rotating electrical machine, wherein a counterweight is attached to the first rotor or the second rotor.
請求項1乃至8の何れか1項に記載のアキシャルギャップ型回転電機を実装するポンプ。   The pump which mounts the axial gap type rotary electric machine of any one of Claims 1 thru | or 8. 請求項1乃至8の何れか1項に記載のアキシャルギャップ型回転電機を実装する圧縮機。   The compressor which mounts the axial gap type rotary electric machine of any one of Claims 1 thru | or 8.
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