JP2020010500A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクを効率的に向上させることができる電動機を提供すること。【解決手段】回転軸部材と、回転軸部材に固設されたロータコア並びにロータコアに埋設された磁石及び界磁コアを有するロータと、円筒状のステータコア及びステータコイルを有するステータと、軸線方向に延在する円筒状の側板部、及び、径方向に延在し、軸線方向にて側板部を挟んで対向する一対の端板部を有し、ロータ及びステータを内包した界磁ヨークと、界磁ヨークの端板部に設けられ、界磁ヨークとロータコアとの間に磁気回路を形成することによって、ロータコアとステータコアとの間での磁束量を制御可能な界磁巻線と、を備えた電動機であって、回転軸部材には、軸線方向にてロータコアを挟んで一対の円筒状の磁性部材が固設されており、界磁ヨークの端板部と径方向にて重なる位置に、磁性部材が位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、電動機に関する。

特許文献１には、ロータとステータと界磁ヨークと磁性リングとによる界磁磁路を形成する電動機が開示されている。この電動機は、界磁ヨークの径方向に延在する延在部と、この延在部から軸線方向ロータ側に突出した突出部とを有しており、前記界磁磁路として、前記延在部と前記突出部とをそれぞれ経由して、界磁ヨークから磁性リングを介してロータに磁束を通す２つの界磁磁路が形成されている。

特開２０１２−１８２９４５号公報

しかしながら、前記２つの界磁磁路は、延在部経由と突出部経由とに分離したり屈曲したりしているため、界磁ヨークから磁性リングに効率的に磁束を通すことができず、トルクの効率が低下する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、トルクを効率的に向上させることができる電動機を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動機は、回転可能な回転軸部材と、前記回転軸部材に固設されたロータコア、前記ロータコアに埋設された磁石、及び、前記磁石よりも径方向内側にて前記ロータコアに埋設された界磁コアを有するロータと、前記ロータコアの径方向外方に所定の間隔をあけて配置された円筒状のステータコア、及び、前記ステータコアに設けられたステータコイルを有するステータと、軸線方向に延在する円筒状の側板部、及び、径方向に延在し、軸線方向にて前記側板部を挟んで対向する一対の端板部を有し、前記ロータ及び前記ステータを内包した界磁ヨークと、前記界磁ヨークの前記端板部に設けられ、前記界磁ヨークと前記ロータコアとの間に磁気回路を形成することによって、前記ロータコアと前記ステータコアとの間での磁束量を制御可能な界磁巻線と、を備えた電動機であって、前記回転軸部材には、軸線方向にて前記ロータコアを挟んで一対の円筒状の磁性部材が固設されており、前記界磁ヨークの前記端板部と径方向にて重なる位置に、前記磁性部材が位置することを特徴とするものである。

本発明に係る電動機においては、界磁ヨークから回転軸部材に設けられた磁性部材に効率的に磁束を通すことができ、その磁性部材からロータコアに埋設された界磁コアに磁束が入るため、界磁コイルによる増磁作用によって、トルクを効率的に向上させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る電動機の断面図である。 図２は、軸線方向から見たロータを部分的に示した図である。

以下に、本発明に係る電動機の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る電動機１の断面図である。図２は、軸線方向から見たロータ３を部的に示した図である。図１に示すように、実施形態に係る電動機１は、シャフト２、ロータ３、ステータ４、界磁ヨーク５、界磁コイル６、及び、磁性リング７などを備えている。

シャフト２は、金属製の回転軸部材である。ロータ３は、ロータコア３１、磁石３２及び界磁コア３３などを有している。ロータコア３１は、複数の電磁鋼板を軸線方向に積層して構成されており、シャフト２と共に回転可能にシャフト２に固設されている。ロータコア３１は、軸線方向にて電磁鋼板間に隙間があるため、軸線方向の磁気抵抗が、径方向及び周方向の磁気抵抗よりも大きい。そのため、ロータコア３１内では、磁束が軸線方向に流れ難く、径方向及び周方向に磁束が流れやすくなっている。

磁石３２は、ロータコア３１の内部において径方向外側に開けられた、軸線方向に貫通する貫通孔３５に挿入されてロータコア３１に埋設されている。磁石３２は、軸線方向と直交する断面が長方形状であり、ロータコア３１の軸線方向にわたって延在している。そして、磁石３２の軸線方向両端面は、それぞれロータコア３１の軸線方向両端面と略面一になっている。また、磁石３２は、ロータコア３１の周方向に９０度間隔にて４つ配置されている。

界磁コア３３は、ロータコア３１の内部において磁石３２よりも径方向内側に開けられた、軸線方向に貫通する貫通孔３４に挿入されてロータコア３１に埋設されている。界磁コア３３は、磁性材からなり、ロータコア３１の軸線方向にわたって延在している。そして、界磁コア３３の軸線方向両端面は、それぞれロータコア３１の軸線方向両端面と略面一になっている。また、界磁コア３３は、図２に示すように、ロータコア３１の周方向に９０度間隔であって、磁石３２とは周方向に４５度ずれた位置関係にて４つ配置されている。なお、界磁コア３３の軸線方向の磁気抵抗は、ロータコア３１の軸線方向の磁気抵抗よりも小さくなっている。そのため、界磁コア３３では、ロータコア３１内よりも軸線方向に磁束が流れやすくなっている。

ステータ４は、ロータコア３１の径方向外方に所定の間隔をあけて配置された円筒状のステータコア４１と、ステータコア４１に巻き付けられたステータコイル４２とを有している。ステータコア４１は、複数枚の電磁鋼板を軸線方向に積層して構成されており、軸線方向にて電磁鋼板間に隙間があるため、軸線方向の磁気抵抗が、径方向及び周方向の磁気抵抗よりも大きい。そのため、ステータコア４１内では、磁束が軸線方向に流れ難く、径方向及び周方向に磁束が流れやすくなっている。

界磁ヨーク５は、磁性材からなり、軸線方向に延在する円筒状の側板部５１と、径方向に延在し、軸線方向にて側板部５１を挟んで対向する一対の端板部５２とによって、ロータ３及びステータ４を内包している。側板部５１は、ステータ４よりも軸線方向外方まで延在しており、ステータコア４１の外周面に側板部５１の内周面が固設されている。端板部５２は、軸線方向にてロータ３及びステータ４から離れて配置され、一端部が側板部５１の軸線方向端部と繋がっており、他端部がシャフト２と径方向にて所定の間隔をあけて対向している。

また、端板部５２の軸線方向ロータ３側の面５２１には、界磁巻線である界磁コイル６が設けられている。界磁コイル６は、界磁ヨーク５とロータコア３１との間に磁気回路を形成することによって、ロータコア３１とステータコア４１との間での磁束量を制御可能である。

シャフト２には、軸線方向にてロータコア３１を挟むように一対の磁性リング７が固設されている。磁性リング７は、円筒状の磁性材料からなる。磁性リング７の軸線方向ロータ３側の端面７１は、界磁コア３３の軸線方向の端面３３１と接触している。また、磁性リング７の軸線方向ロータ３側とは反対側の端面７２は、端板部５２の軸線方向ロータ３側とは反対側の面５２２よりも軸線方向外方に位置している。さらには、端板部５２の他端部側の端面５２３と磁性リング７の外周面７３とは、径方向にて所定の間隔をあけて対向している。

実施形態に係る電動機１においては、磁石３２からステータコア４１を介して界磁ヨーク５の側板部５１に達した磁束が、図１中矢印Ａで示すように、界磁ヨーク５内を側板部５１から端板部５２に流れて、端板部５２から磁性リング７を通って界磁コア３３に入る。この際、端板部５２と径方向にて重なる位置に磁性リング７が配置されているため、端板部５２から磁性リング７に磁束を効率的に通すことができる。そして、界磁コア３３に入った後磁束は、界磁コア３３から磁石３２に戻る。

また、実施形態に係る電動機１においては、磁束が端板部５２から磁性リング７を通って界磁コア３３に至る磁気回路を形成するため、界磁コイル６による磁束が、端板部５２から磁性リング７に効率的に通されて界磁コア３３に入る。これにより、実施形態に係る電動機１では、界磁コイル６による増磁作用によってトルクを効率的に向上させることができる。

また、実施形態に係る電動機１においては、界磁ヨーク５の端板部５２と磁性リング７の外周面との径方向の間隔が小さく、安定するため、磁束量の低下を抑えることができ、トルクの向上や安定化を図ることができる。

１ 電動機
２ シャフト
３ ロータ
４ ステータ
５ 界磁ヨーク
６ 界磁コイル
７ 磁性リング
３１ ロータコア
３２ 磁石
３３ 界磁コア
３４ 貫通孔
３５ 貫通孔
４１ ステータコア
４２ ステータコイル
５１ 側板部
５２ 端板部
７１ 端面
７２ 端面
７３ 外周面
３３１ 端面
５２１ 面
５２２ 面
５２３ 端面

Claims (1)

1. 回転可能な回転軸部材と、
   前記回転軸部材に固設されたロータコア、前記ロータコアに埋設された磁石、及び、前記磁石よりも径方向内側にて前記ロータコアに埋設された界磁コアを有するロータと、
   前記ロータコアの径方向外方に所定の間隔をあけて配置された円筒状のステータコア、及び、前記ステータコアに設けられたステータコイルを有するステータと、
   軸線方向に延在する円筒状の側板部、及び、径方向に延在し、軸線方向にて前記側板部を挟んで対向する一対の端板部を有し、前記ロータ及び前記ステータを内包した界磁ヨークと、
   前記界磁ヨークの前記端板部に設けられ、前記界磁ヨークと前記ロータコアとの間に磁気回路を形成することによって、前記ロータコアと前記ステータコアとの間での磁束量を制御可能な界磁巻線と、
   を備えた電動機であって、
   前記回転軸部材には、軸線方向にて前記ロータコアを挟んで一対の円筒状の磁性部材が固設されており、
   前記界磁ヨークの前記端板部と径方向にて重なる位置に、前記磁性部材が位置することを特徴とする電動機。

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