JP2019054624A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、例えば、回転電機を電気自動車やハイブリット自動車に使用する場合、回転電機のモータ音を、例えば乗員に心地よい感覚を与えるモータ音を回転電機から発生させることが好ましい。
しかし、特許文献1の回転電機では、回転電機のモータ音を聞いた乗員が心地よい感覚を得ることは難しい。
回転電機の基本次数の音に、非同一形状部による低次数の音を追加することにより、低次数の音および基本次数の音が和音として合成して、運転者にとって高揚感や心地よい感覚を得ることができる音を発生する。
さらに、ロータとステータとの両方に非対称形状を形成することにより、様々な次数の振幅(トルク振幅)を発生させることが可能である。加えて、非対称形状の数を変更することで発生させる周波数の調整も可能となる。
これにより、回転電機のコストを抑えた状態で、回転電機に非同一形状部を得ることができる。
図1に示すように、回転電機1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。回転電機1は、ハウジング2と、ステータ10と、ロータ20と、シャフト4とを備えている。ハウジング2は、ステータ10およびロータ20を収容するとともに、シャフト4を回転可能に支持している。なお、ステータ10、ロータ20およびシャフト4は、それぞれ軸線Cを共通軸線として配置されている。
以下、軸線Cの延びる方向を軸方向と称し、軸線Cに直交する方向を径方向と称し、軸線C回りに周回する方向を周方向と称して説明する。また、各図中において矢印Zは軸方向、矢印Rは径方向、矢印θは周方向をそれぞれ示している。
複数の磁石23のうち、隣接する3個の磁石23A,23B,23Cは、軸線C方向から見てV字状に配置されている。
隣接する3個の磁石23A,23B,23Cは、ロータコア21の周方向に交互に異なる磁極となるようにロータコア21内に磁極として埋設されている。
以下、一対の第1非同一形状部31,32のうち、第1非同一形状部31について詳しく説明して、第1非同一形状部32についての詳しい説明を省略する。
ここで、第1非同一形状部31は、軸線Cから径方向外側に延びる直線27上に配置されている。直線27は、軸線Cと、磁極(すなわち、3個の磁石23A,23B,23C)の周方向の中心とを結ぶ直線である。第1非同一形状部31の周方向の中心が軸線C上に配置されている。
一対の第1非同一形状部31,32は、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状と異なるように形成されている。一対の第1非同一形状部31,32は、ロータコア21の周方向に均等に配置されている。
ステータコア11は、一対の第2非同一形状部(非同一形状部)43,44を有する。一対の第2非同一形状部43,44は、ステータコア11の内周面11aのうち、一対の第1非同一形状部31,32に互いに対向する位置に配置されている。
ロータコア21の一対の第1非同一形状部31,32と、ステータコア11の一対の第2非同一形状部43,44により音発生機構が構成されている。
以下、一対の第2非同一形状部43,44のうち、第2非同一形状部43について詳しく説明して、第2非同一形状部43についての詳しい説明を省略する。
一対の第2非同一形状部43,44は、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状と異なるように形成されている。一対の第2非同一形状部43,44は、ステータコア11の周方向に均等に配置されている。
ここで、回転電機1は、ロータコア21の外周面21aに、2個の第1非同一形状部31,32が周方向に対して均等の間隔で形成されている。また、ステータコア11の内周面11aに、2個の第2非同一形状部43,44が周方向に対して均等の間隔で形成されている。
f1(Hz)=(ロータコア21の回転速度)×(非同一形状部の数)
の関係が成立する。
これにより、回転電機1のモータ音として、周波数f1(Hz)の刻みで広範囲に異なる音を発生させることができる。
回転電機1の基本次数は、(回転電機1の回転数)×(回転電機1の対極数)で示される。
低次数の音と基本次数の音とを和音を合成して、モータ音の周波数分布を、周波数f1(Hz)の刻みで広範囲に拡散させることができる。
この結果、第1実施形態の回転電機1は、運転者にとって高揚感や心地よい感覚を得ることができるモータ音を発生することができる。
また、一対の第1非同一形状部31,32や一対の第2非同一形状部43,44を凹状に形成することにより、ロータコア21およびステータコア11間の間隙を、第1非同一形状部31,32や第2非同一形状部43,44に対応させて調整する必要がない。
これにより、回転電機1のコストを抑えた状態で、回転電機1に一対の第1非同一形状部31,32および一対の第2非同一形状部43,44を形成することができる。
図5に示すように、回転電機50は、第1実施形態の回転電機1に対して、ロータコア52に第1非同一形状部31〜34を形成し、ステータコア51に第2非同一形状部43〜46を形成したもので、その他の構成は第1実施形態の回転電機1と同様である。
第2非同一形状部45,46は、第2非同一形状部43,44と同じ形状に形成されている。4個の第2非同一形状部43〜46は、ロータコア52の第1非同一形状部31〜34と同様に、ステータコア51の内周面51aに周方向に対して不均等の間隔をおいて配置されている。
ロータコア52の第1非同一形状部31〜34と、ステータコア51の第2非同一形状部43〜46により音発生機構が構成されている。
ここで、ロータコア52の外周面52aに、4個の第1非同一形状部31〜34が周方向に対して不均等の間隔で形成されている。また、ステータコア51の内周面51aに、4個の第2非同一形状部43〜46が周方向に対して不均等の間隔で形成されている。
f1(Hz)=(ロータコア21の回転速度)×(非同一形状部の数)
の関係が成立する。
これにより、回転電機1のモータ音として、周波数f1(Hz)の刻みで広範囲に異なる音を発生させることができる。
図7に示すように、回転電機60は、ロータコア62に第1非同一形状部31,32,35,36を形成し、ステータコア61に第2非同一形状部43,44,47,48を形成したもので、その他の構成は第1実施形態の回転電機1と同様である。
ここで、4個の第1非同一形状部31,32,35,36は、ロータコア62の外周面62aに周方向に対して均等の間隔をおいて配置されている。
第2非同一形状部47,48は、第2非同一形状部43,44と同じ形状に形成されている。4個の第2非同一形状部43,44,47,48は、ロータコア62の第1非同一形状部31,32,35,36と同様に、ステータコア61の内周面61aに周方向に対して均等の間隔をおいて配置されている。
ロータコア62の第1非同一形状部31,32,35,36と、ステータコア61の第2非同一形状部43,44,47,48により音発生機構が構成されている。
ここで、ロータコア62の外周面62aに、4個の第1非同一形状部31,32,35,36が周方向に対して均等の間隔で形成されている。また、ステータコア61の内周面61aに、4個の第2非同一形状部43,44,47,48が周方向に対して均等の間隔で形成されている。
f2(Hz)=(ロータコア21の回転速度)×(非同一形状部の数)
の関係が成立する。なお、非同一形状部の数は4である。
非同一形状部の数は4であり、f2(Hz)とf1(Hz)との関係は、
f2(Hz)=2×f1(Hz)
が成立する。
この状態において、回転電機1のモータ音として、周波数f1(Hz)の刻みで広範囲に異なる音を発生させることができる。
図9に示すように、回転電機70は、第1実施形態の回転電機1に対して、ロータコア72に第1非同一形状部(非同一形状部)37,38(第1非同一形状部38は図示せず)を形成したもので、その他の構成は第1実施形態の回転電機1と同様である。
以下、一対の第1非同一形状部37,38のうち、第1非同一形状部37について詳しく説明して、第1非同一形状部38についての詳しい説明を省略する。
一対の第1非同一形状部37,38は、周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状と異なるように形成されている。一対の第1非同一形状部37,38は、ロータコア72の周方向に均等に配置されている。
ロータコア72の一対の第1非同一形状部37,38と、ステータコア11の一対の第2非同一形状部43,44(図2参照)により音発生機構が構成されている。
ここで、ロータコア72の外周面72aに、2個の第1非同一形状部37,38が周方向に対して均等の間隔で形成されている。また、ステータコア11の内周面11aに、2個の第2非同一形状部43,44が周方向に対して均等の間隔で形成されている。
f1(Hz)=(ロータコア21の回転速度)×(非同一形状部の数)
の関係が成立する。
これにより、回転電機1のモータ音として、周波数f1(Hz)の刻みで広範囲に異なる音を発生させることができる。
よって、第4実施形態の回転電機70が発生するモータ音は、図4(b)、図10に示すように、第1実施形態の回転電機1に対して、回転電機60のモータ基本次数(回転数×対極数)の振幅値(トルク振幅)を小さくできる。
特に、第1実施形態の第1非同一形状部31の深さ寸法H1や、第4実施形態の第1非同一形状部37の深さ寸法H2を調整することにより、発生するモータ音の大きさ(振幅値(トルク振幅)の大きさ)を変化させることができる。
これにより、運転者にとって高揚感や心地よい感覚のモータ音を一層良好に得ることができる。
図11に示すように、回転電機80は、第4実施形態の回転電機70に対して、ロータコア82に第1非同一形状部(非同一形状部)84,85(第1非同一形状部85は図示せず)を形成したもので、その他の構成は第1実施形態の回転電機1と同様である。
以下、一対の第1非同一形状部84,85のうち、第1非同一形状部84について詳しく説明して、第1非同一形状部85についての詳しい説明を省略する。
第1非同一形状部84は、第4実施形態の第1非同一形状部37と同様に、ロータコア82の外周面82aのうち、ステータコア11の内周面11aに対して反対側へV字状に凹むように凹状に形成されている。さらに、第1非同一形状部84は、第4実施形態の第1非同一形状部37と同様に、凹状の深さ寸法がH2に形成されている。
ロータコア82の一対の第1非同一形状部84,85と、ステータコア11の一対の第2非同一形状部43,44(図2参照)により音発生機構が構成されている。
ここで、ロータコア82の外周面82aに、2個の第1非同一形状部84,85が周方向に対して均等の間隔で形成されている。また、第1非同一形状部84は、第4実施形態の第1非同一形状部37に対して角度θ1だけオフセットされた位置に配置されている。
一方、ステータコア11の内周面11aに、2個の第2非同一形状部43,44が周方向に対して均等の間隔で形成されている。
f1(Hz)=(ロータコア21の回転速度)×(非同一形状部の数)
の関係が成立する。
これにより、回転電機80は、第4実施形態の回転電機70と同様に、周波数f1(Hz)の刻みで広範囲に異なるモータ音を発生させることができる。
10…ステータ
11,51,61…ステータコア
11a,51a,61a…ステータコアの内周面
13…コイル
20…ロータ
21,52,62,72,82…ロータコア
21a,52a,62a,72a,82a…ロータコアの外周面
23,23A,23B,23C…磁石
31〜38,84,85…第1非同一形状部(非同一形状部)
43〜48…第2非同一形状部(非同一形状部)
H1,H2…第1非同一形状部の深さ寸法
Claims (4)
- ロータコアに磁石が装着されたロータと、
ステータコアにコイルが装着されたステータと、を備え、
前記ロータコアの外周面および前記ステータコアの内周面の両方に、
周方向の極毎に設定された電磁領域の繰返し形状とは異なる非同一形状部が設けられたことを特徴とする回転電機。 - 前記ロータの非同一形状部は、前記ステータの反対側に凹むように凹状に形成され、
前記ステータの非同一形状部は、前記ロータの反対側に凹むように凹状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 - 前記非同一形状部は、前記凹状の深さ寸法を調整することにより、発生する振幅の大きさを決めることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。
- 前記非同一形状部は、前記ロータに形成された非同一形状部であることを特徴とする請求項3に記載の回転電機。
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JP6839376B1 (ja) * | 2019-11-28 | 2021-03-10 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
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2017
- 2017-09-14 JP JP2017176768A patent/JP6917840B2/ja active Active
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WO2021106153A1 (ja) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
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