JP2018121407A - アウターロータ型の回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】アウターロータ型の回転電機において、ロータとリング（回転シャフト）とを係合する為のキーを起因として磁束漏れが起こることを抑制する。【解決手段】アウターロータ型の回転電機１００は、ステータ１０と、ステータ１０の外周側に間隔を空けて回転可能に設けられたロータ２０と、ロータ２０の外周側に配置されロータ２０に発生する回転力が伝えられる磁性体のリング２６と、を備えている。ロータ２０は、ロータコア２２と、ロータコア２２に固定され、周方向に磁化され、周方向に沿って間隔をとって配置された複数の永久磁石２４とを有している。ロータコア２２の外周側及びリング２６の内周側の各々には、ロータ２０をリング２６に係合する為のキー溝（凹部）５４及びキー（凸部）５３が設けられており、それらは、永久磁石２４から離れた位置に設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、アウターロータ型の回転電機に関する。

従来から、ステータの外側にロータを設けたアウターロータ型の回転電機が存在する。アウターロータ型の回転電機は、巻線を施したステータと、永久磁石が配設され、ステータの外周側に間隔を空けて回転可能に設けられたロータを備えるものである（例えば、特許文献１を参照）。アウターロータ型の回転電機は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両の駆動用モータとして使われる。

特開２０１５−１９５７２５号公報

ところで、アウターロータ型の回転電機において、ロータに発生したトルク（回転力）をリング（回転シャフト）へ伝える必要がある。その為の構造として、キーによるトルク伝達がある。

図３は、従来技術のアウターロータ型の回転電機の横断面図である。図３に示すように、アウターロータ型の回転電機２００は、固定シャフト１４０に接続されたステータ１１０と、ステータ１１０の外周側に間隔を空けて設けられたロータ１２０とを有している。ロータ１２０は、ロータコア１２２と、ロータコア１２２に固定され、周方向に磁化され、周方向に沿って間隔をとって配置された複数の永久磁石１２４とを有している。ロータ１２０の外周側には磁性体（例えば鉄）のリング１２６（回転シャフト）が設けられており、ロータ１２０とリング１２６とはキーにより係合されている。具体的には、図３に示すように、ロータ１２０に設けられたキー溝（凹部）１５４（図３では永久磁石１２４の外周側部分）に、リング１２６に設けられたキー（凸部）１５３が入り込んで、ロータ１２０とリング１２６とが係合されている。それにより、ロータに発生したトルク（回転力）がリング（回転シャフト）へと伝わるようになっている。

しかし、図３に示すように、周方向に磁化された永久磁石１２４の外周側に、磁性体のキー１５３を設けた場合、キー１５３の部分（図３の破線で囲った部分）を通して、磁束漏れが発生してしまう問題がある。磁束漏れが発生すると回転電機のトルクの低下を招く。

そこで、本発明は、アウターロータ型の回転電機において、ロータとリングとを係合する為のキーにより磁束漏れが起こることを抑制することを目的とする。

本発明のアウターロータ型の回転電機は、アウターロータ型の回転電機であって、ステータと、前記ステータの外周側に間隔を空けて回転可能に設けられたロータであり、ロータコアと、前記ロータコアに固定され、周方向に磁化され、周方向に沿って間隔をとって配置された複数の永久磁石とを有するロータと、前記ロータの外周側に配置され、前記ロータに発生する回転力が伝えられる磁性体のリングと、を備え、前記ロータコアの外周側には、前記永久磁石が配置されていない位置に凹部が形成されており、前記リングの内周側には、前記ロータコアの前記凹部に対向する位置に凸部が形成されており、前記ロータコアの前記凹部に前記リングの前記凸部が入り込むことで、前記ロータと前記リングが係合されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、ロータコアの外周側の永久磁石が配置されていない位置にキー溝（凹部）が形成され、リングの内周側にはそのキー溝（凹部）と対向する位置にキー（凸部）が形成されている、すなわち、永久磁石が配置されていない位置にキー（凸部）が形成されているため、キー（凸部）の部分を通して、磁束が漏れてしまうことを抑制することができる。

本実施形態におけるアウターロータ型の回転電機の縦断面図である。 本実施形態におけるアウターロータ型の回転電機の横断面図である。 従来技術のアウターロータ型の回転電機の横断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態におけるアウターロータ型の回転電機１００の縦断面図である。図２は、本実施形態におけるアウターロータ型の回転電機１００の横断面図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。以下、アウターロータ型の回転電機１００を、適宜、単に回転電機１００と言う。

回転電機１００は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両の駆動用モータとして使われる。図１に示すように、回転電機１００は、ステータ１０と、ステータ１０の外周側に間隔を空けて回転可能に設けられたロータ２０と、ロータ２０の外周側に配置されロータ２０に発生する回転力（トルク）が伝えられる磁性体のリング２６（回転シャフト）と、を備えている。

ステータ１０は、ステータコア１２を含んで構成されており、ステータコア１２には不図示のステータコイルが巻回されている。

図２に示すように、ロータ２０は、ロータコア２２と、ロータコア２２に固定された複数の永久磁石２４とを含んで構成されている。ロータコア２２は、図２では、周方向に沿って複数存在している（すなわち、分割して存在している）ように見えているが、図１の上側に示すように、永久磁石２４の裏側（図１では永久磁石２４の右側）にロータコア２２が存在し、ロータコア２２は連続した円環状に形成されている。すなわち、本実施形態では、ロータコア２２は一体型のロータコアである。なお、ロータコア２２を一体型のロータコアとするのではなく、分割型のロータコアとする形態（ロータコア同士が繋がっていない形態）であっても良い。図２に示すように、複数の永久磁石２４の各々は、周方向に磁化（着磁）されており、周方向に沿って間隔をとって配置されている。

図２に示すように、本実施形態では、永久磁石２４はｑ軸に配置されており、永久磁石２４が配置されていない位置がｄ軸となっている。

図１に示すように、リング２６は、断面コの字型の円筒状に形成されている。リング２６は、磁性体であり、例えば、鉄を含んで構成されている。リング２６は、ロータ２０と係合される拡幅部２６ａと、内周側に設けられ固定シャフト４０上の軸受２８と接するシャフト部２６ｂと、拡幅部２６ａ及びシャフト部２６ｂを連結する連結部２６ｃとを備えている。

図１に示すように、ステータ１０は、固定シャフト４０に固定されている。ステータ１０の左側には、ステータ１０を支持する円形板状の支持部材３０が設けられており、支持部材３０により、回転電機１００の左側の側面が形成されている。ステータ１０の外周側には、間隔を空けて、ロータ２０が設けられている。ロータ２０の外周側には、リングの拡幅部２６ａが設けられており、ロータ２０のロータコア２２とリングの拡幅部２６ａとは後述するキーで係合されている。その係合により、ロータ２０に発生する回転力が、リング２６に伝わるようになっている。リング２６は、ステータ１０及びロータ２０を右側から覆うように設けられている。リングの拡幅部２６ａとシャフト部２６ｂとは連結部２６ｃを介して連結されており、シャフト部２６ｂは、固定シャフト４０上の軸受２８に接して設けられている。

ステータコア１２のステータコイル（不図示）に駆動電流を流すと、ステータ１０から径方向に向かって磁束が発生し、それより、ロータ２０に回転力（トルク）が発生する。そして、ロータ２０に係合されたリング２６に回転力が伝わり、リング２６が固定シャフト４０の中心軸Ｒを中心として回転する。

次に、本実施形態のロータ２０とリング２６とのキーによる係合について説明する。図２に示すように、ロータコア２２の外周側には、永久磁石２４が配置されていない位置（ｄ軸）にキー溝（凹部）５４が形成されており、リングの拡幅部２６ａの内周側には、ロータコア２２のキー溝（凹部）５４に対向する位置にキー（凸部）５３が形成されている。キー５３とキー溝５４とから、係合部５２が構成されている。ロータコア２２のキー溝５４に、リング２６のキー５３が入り込むことにより、ロータ２０とリング２６とが係合されている。このように、永久磁石２４が配置されていない位置、換言すれば、永久磁石２４から離れた位置にキー５３が設けられている。

次に、本実施形態のアウターロータ型の回転電機１００の作用効果について説明する。本実施形態の回転電機１００は、永久磁石２４が配置されていない位置（ｄ軸）にキー５３が設けられており、永久磁石２４が配置されている位置（ｑ軸）にはキー５３が設けられていない。よって、従来のように、永久磁石が配置されている位置（ｑ軸）にキーが設けられ、磁性体のキーを通して、磁束が漏れてしまうようなことが無い。本実施形態の回転電機１００は、永久磁石２４の付近においてリング２６を構成する磁性体の量が低減されている（図２に示すように、永久磁石２４の外周側は空隙５０となっている）ため、磁性体であるリング２６を通して、磁束が漏れてしまうことを抑制することができる。漏れ磁束が低減されることで、回転電機１００のトルクを上昇させることができる。

なお、キー５３も磁性体であるため、キー５３にも磁束が流れる。よって、本実施形態のようにキー５３を設けても（ロータコア２２のキー溝５４にキー５３が入り込んでいても）、磁束の流れがキー５３で遮断されることは無く、回転電機１００のトルクが悪化してしまうことは無い。

以上説明した実施形態のアウターロータ型の回転電機１００では、永久磁石２４の外周側は空隙５０（図２参照）としたが、永久磁石２４のサイズを径方向に大きくしても良い（空隙５０を無くす、或いは、減らしても良い）。それにより、磁石の量が増え、回転電機１００のトルクを上昇させることができる。

１０，１１０ ステータ、１２，１１２ ステータコア、２０，１２０ ロータ、２２，１２２ ロータコア、２４，１２４ 永久磁石、２６，１２６ リング（回転シャフト）、２６ａ リングの拡幅部、２６ｂ リングのシャフト部、２６ｃ リングの連結部、２８ 軸受、３０ 支持部材、４０，１４０ 固定シャフト、５０ 空隙、５２，１５２ 係合部、５３，１５３ キー（凸部）、５４，１５４ キー溝（凹部）、１００，２００ アウターロータ型の回転電機。

Claims (1)

1. アウターロータ型の回転電機であって、
   ステータと、
   前記ステータの外周側に間隔を空けて回転可能に設けられたロータであり、ロータコアと、前記ロータコアに固定され、周方向に磁化され、周方向に沿って間隔をとって配置された複数の永久磁石とを有するロータと、
   前記ロータの外周側に配置され、前記ロータに発生する回転力が伝えられる磁性体のリングと、を備え、
   前記ロータコアの外周側には、前記永久磁石が配置されていない位置に凹部が形成されており、前記リングの内周側には、前記ロータコアの前記凹部に対向する位置に凸部が形成されており、
   前記ロータコアの前記凹部に前記リングの前記凸部が入り込むことで、前記ロータと前記リングが係合されている、
   アウターロータ型の回転電機。

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