JP2021118608A - 磁気ギアード回転電機、及びステータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
磁気ギア―ド回転電機を、例えばモータとして用いる場合には、ステータに設けたコイルの起磁力により高速ロータを回転させることで、高調波磁束により出力軸である低速ロータが所定の減速比で回転する。
(磁気ギアード回転電機の構成)
以下、本開示の第一実施形態に係る磁気ギアード回転電機100について、図1から図5を参照して説明する。図1から図3に示すように、磁気ギアード回転電機100は、ステータ1と、第一ロータ2と、第二ロータ3と、ケーシング4と、軸受Bと、を備えている。磁気ギアード回転電機100は、軸線Acに沿って延びる回転軸6に取り付けられている。外部から電力供給した場合、第一ロータ2、及び第二ロータ3が軸線Ac回りに回転することで電動機として機能する。一方で、回転軸6に外部から回転力(トルク)を与えた場合、第一ロータ2、及び第二ロータ3の回転に伴う誘導起電力によって発電機として機能する。
ケーシング4は、軸線Acを中心とする円環状をなしている。ケーシング4の内部には空間が形成されている。ステータ1は、このケーシング4の内面のうち、軸線Acに対する径方向内側を向く面(ケーシング内周面5A)に設けられている。
図1に示すように、第一ロータ2は、ステータ1の内側に設けられている。第一ロータ2は、円板部5と、第一ロータ本体2Hと、ポールピース2Pと、を有している。円板部5は、軸線Acを中心とする円板状をなし、回転軸6に取り付けられている。円板部5の外周側には、第一ロータ本体2Hが取り付けられている。第一ロータ本体2Hは、軸線Acを中心とする円筒状の筒部21と、この筒部21の外周面から径方向外側に張り出す一対の支持部22と、を有している。筒部21は、後述する軸受B(外側軸受B1)を介してケーシング4の内周面上で支持されている。一対の支持部22の径方向外側の端縁には、複数のポールピース2Pが設けられている。ポールピース2Pは、磁性体であり、ステータ磁石1B、及び後述するロータ磁石3Bの磁力との相互作用により、磁束の高周波を発生させる。図2に示すように、ポールピース2Pは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。
図1に示すように、第二ロータ3は、第一ロータ本体2Hにおける一対の支持部22同士の間に設けられている。第二ロータ3は、ロータコア3Aと、ロータ磁石3Bと、を有している。ロータコア3Aは、軸線Acを中心とする円環状をなしている。ロータコア3Aの内周面は、第一ロータ本体2Hにおける筒部21の外周面によって、軸受B(内側軸受B2)を介して回転可能に支持されている。図2に示すように、ロータコア3Aの外周面には、複数のロータ磁石3Bが周方向に複数配列されている。ロータ磁石3Bは、上述のポールピース2Pに対して内周側から対向している。
次いで、図4と図5を参照して、ステータ1の製造方法について説明する。以降の説明では、ティース7Tは、ステータ磁石1Bが取り付けられているティース先端部73(第一部分)と、ティース本体72を含むステータコア1Aの他の部分(第二部分P2)とに着脱可能に分割されているものとする。ステータ1の製造方法は、第一部分P1を準備する工程S1と、第二部分P2を準備する工程S2と、第一部分P1に磁性体を固定する工程S3と、磁性体に着磁することでステータ磁石1Bを形成する工程S4と、第一部分P1と第二部分P2とを結合する工程S5と、を含む。
次に、上述の磁気ギアード回転電機100の動作について説明する。磁気ギアード回転電機100を電動機として用いる場合、まずコイルCに外部から電力を供給する。これにより、コイルCが励磁される。このコイルCの磁力によって、第二ロータ3が軸線Ac回りに回転する。さらに、第二ロータ3が回転することによって、第一ロータ2が回転する。第一ロータ2の回転数は、第一ロータ2の極数Ph、及び第二ロータ3の極対数Nsに基づく減速比のもとで減速されている。具体的には、減速比Gは、G=Ph/Nsとなる。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記実施形態では、ティース7Tがティース先端部73とティース本体72とに分割されている構成について説明した。しかしながら、図6に示すように、ティース本体72の径方向における中途位置で当該ティース7Tが分割されている構成を採ることも可能である。言い換えれば、同図の例では、ティース7Tは、ティース先端部73を含む部分と、バックヨーク71側の部分とに着脱可能に分割されている。
各実施形態に記載の磁気ギアード回転電機、及びステータの製造方法は、例えば以下のように把握される。
1 ステータ
1A ステータコア
1B ステータ磁石
2 第一ロータ
21 筒部
22 支持部
2H 第一ロータ本体
2P ポールピース
3 第二ロータ
3A ロータコア
3B ロータ磁石
4 ケーシング
5 円板部
5A ケーシング内周面
6 回転軸
71 バックヨーク
72 ティース本体
73 ティース先端部
200 着磁装置
Ac 軸線
B 軸受
B1 外側軸受
B2 内側軸受
C コイル
Cm 着磁用コイル
P1 第一部分
P2 第二部分
Pc 係合凸部
Py ヨーク分割体
Rc 係合凹部
S スロット
Claims (5)
- ケーシングと、
ケーシングに固定されて軸線を中心として環状をなすステータコア、該ステータコアのスロット内に設けられたコイル、及び、前記ステータコアの内側に周方向に間隔をあけて複数が設けられたステータ磁石を有するステータと、
該ステータの内側で、前記軸線の周方向に間隔をあけて複数が設けられたポールピースを有する第一ロータと、
該第一ロータの内側に設けられたロータコア、及び、該ロータコアに周方向に間隔をあけて設けられた複数のロータ磁石を有する第二ロータと、
を備え、
前記ステータコアは、
前記軸線を囲うバックヨークと、
該バックヨークから径方向内側に突出するとともに周方向に間隔をあけて複数が設けられたティースと、
を有し、
前記ステータ磁石は、前記ティースの径方向内側の端部に周方向に複数が取り付けられており、
前記ティースにおける前記ステータ磁石が取り付けられている部分が、前記ステータコアにおける他の部分に着脱可能に分割されている磁気ギアード回転電機。 - 前記ティースは、
前記ステータ磁石が取り付けられている部分であるティース先端部と、
該ティース先端部と前記バックヨークとを接続するティース本体と、
を有し、
前記ティース先端部は、前記ティース本体に対して着脱可能である請求項1に記載の磁気ギアード回転電機。 - 前記ティースは、
前記ステータ磁石が取り付けられている部分であるティース先端部と、
該ティース先端部と前記バックヨークとを接続するティース本体と、
を有し、
前記ティース本体は、前記ティース先端部側の部分と前記バックヨーク側の部分とに着脱可能に分割されている請求項1に記載の磁気ギアード回転電機。 - 前記複数のステータ磁石は、ハルバッハ磁石配列で配列されている請求項1から3のいずれか一項に記載の磁気ギアード回転電機。
- 軸線を囲うバックヨークと、
該バックヨークから径方向内側に突出するとともに周方向に間隔をあけて複数が設けられたティースと、
前記ティースの内側に周方向に間隔をあけて複数が設けられたステータ磁石と、
を備え、
前記ティースは、前記ステータ磁石が取り付けられている第一部分と、前記ステータコアにおける他の部分である第二部分に着脱可能に分割されているステータの製造方法であって、
前記第一部分を準備する工程と、
前記第二部分を準備する工程と、
前記第一部分に磁性体を固定する工程と、
前記磁性体に着磁することで前記ステータ磁石を形成する工程と、
前記第一部分と前記第二部分とを結合する工程と、
を含むステータの製造方法。
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