JP4687687B2 - Axial gap type rotating electric machine and field element - Google Patents
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Description
この発明は、回転軸に略垂直な面に沿って広がるギャップを介して電機子と界磁子とが対向するアキシャルギャップ型回転電機及び界磁子に関する。 The present invention relates to an axial gap type rotating electric machine and a field element in which an armature and a field element face each other through a gap that extends along a plane substantially perpendicular to a rotation axis.
アキシャルギャップ型回転電機は、電機子と界磁子とが回転軸に沿ってギャップを隔てて設けられた構成とされている。 An axial gap type rotating electric machine has a configuration in which an armature and a field element are provided with a gap along a rotation axis.
電機子は、ヨークとヨークに設けられたティースと、当該ティースに巻回される巻線とを有しており、界磁子を回転させるべく回転磁界を発生させるようになっている。 The armature has a yoke, teeth provided on the yoke, and a winding wound around the tooth, and generates a rotating magnetic field to rotate the field element.
界磁子としては、回転軸周りに複数の永久磁石を配設し、各永久磁石間にリラクタンストルクを発生させるための磁性体を設けたものがある。これにより、マグネットトルクに併せてリラクタンストルクをも有効利用して界磁子を回転させることができるようになっている。 Some field elements are provided with a plurality of permanent magnets around a rotating shaft and a magnetic body for generating reluctance torque between the permanent magnets. Thus, the field element can be rotated by effectively utilizing the reluctance torque in addition to the magnet torque.
本願発明に関連する先行技術としては、例えば特許文献1に記載のものがある。特許文献1では、リラクタンストルクを発生させるための磁性体を含むロータコア全体を圧粉磁心で構成する例と、当該ロータコア全体を径方向に積層した積層鋼板で構成する例が開示されている。 As a prior art related to the invention of the present application, for example, there is one described in Patent Document 1. Patent Document 1 discloses an example in which the entire rotor core including a magnetic body for generating reluctance torque is configured by a dust core, and an example in which the entire rotor core is configured by a laminated steel sheet that is laminated in the radial direction.
ところで、磁束が界磁子内部で回転軸に略直交する平面に沿った方向に流れるラジアルギャップ型モータとは異なり、アキシャルギャップ型回転電機では、例えば、軸方向にも磁束が流れる。 By the way, unlike a radial gap type motor in which magnetic flux flows in a direction along a plane substantially orthogonal to the rotation axis inside the field element, in an axial gap type rotating electrical machine, for example, magnetic flux flows in the axial direction.
しかしながら、特許文献1に開示のように、ロータコア全体を圧粉磁心で構成してしまうと、圧粉磁心は比較的透磁率が低く、しかも比較的低周波での鉄損が高いため、磁気抵抗が増加し、効率が悪くなってしまう。特に、リラクタンストルクを発生させるために永久磁石間に設けられる磁性体部分は、永久磁石による磁束のアシストなしに、電機子の巻線に流れる電流により励磁されるため、高透磁率は、リラクタンストルクの発生には重要な条件となる。 However, as disclosed in Patent Document 1, if the entire rotor core is configured with a dust core, the dust core has a relatively low permeability and a high iron loss at a relatively low frequency. Will increase and become less efficient. In particular, the magnetic part provided between the permanent magnets for generating the reluctance torque is excited by the current flowing in the armature winding without the assistance of the magnetic flux by the permanent magnets, so the high permeability is the reluctance torque. It is an important condition for the occurrence of
一方、特許文献1に他の例として開示されているように、ロータコア全体を径方向に積層した積層鋼板で形成すれば、積層される鋼板として外形状、孔形状、孔ピッチ形状等が異なるものを多数準備する必要があり、打抜きが煩雑で、製造が煩雑となる。 On the other hand, as disclosed in Patent Document 1 as another example, if the entire rotor core is formed of a laminated steel plate laminated in the radial direction, the outer shape, hole shape, hole pitch shape, etc. of the laminated steel plate are different. It is necessary to prepare a large number of materials, and punching is complicated and manufacturing is complicated.
そこで、本発明は、マグネットトルクとリラクタンストルクとを向上させることができる界磁子を容易に製造できるようにすることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to easily manufacture a field element capable of improving the magnet torque and the reluctance torque.
上記課題を解決するため、第1の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機は、電機子(30、40)と、前記電機子に対して回転軸(18a)周りに相対的に回転可能で、前記回転軸方向で前記電機子と対向する界磁子(20,120,320,420,520)と、を備え、前記界磁子は、前記回転軸方向に沿って磁化され、前記電機子に対して前記回転軸周りに交互の磁極を呈するように前記回転軸周りに配設された複数の永久磁石(22,422)と、前記各永久磁石のうち前記電機子側を覆うように配設された第1磁性体(24,224,324,424)と、前記各永久磁石及び前記各第1磁性体間に、第1磁気障壁を隔てて設けられた複数の第2磁性体(28,128,328,428)と、を有し、前記第1磁性体は圧粉磁心で形成されており、前記第2磁性体は前記回転軸に対して略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成されたものである。 In order to solve the above-mentioned problem, an axial gap type rotating electric machine according to a first aspect is capable of rotating relative to an armature (30, 40) and a rotation axis (18a) relative to the armature, A field element (20, 120, 320, 420, 520) facing the armature in the rotation axis direction, the field element being magnetized along the rotation axis direction, A plurality of permanent magnets (22, 422) arranged around the rotation axis so as to present alternating magnetic poles around the rotation axis, and arranged to cover the armature side of the permanent magnets. The first magnetic bodies (24, 224, 324, 424) and the plurality of second magnetic bodies (28, 128) provided between the permanent magnets and the first magnetic bodies with a first magnetic barrier therebetween. , 328, 428), and the first magnetic body is a dust magnet In is formed, the second magnetic bodies are those steel in a direction substantially perpendicular to the rotary shaft is formed by laminating steel plates stacked.
第2の態様のように、前記回転軸に略直交する平面において、前記各第2磁性体(28,128,328,428)の断面形状が略長方形状であってもよい。 As in the second aspect, the cross-sectional shape of each of the second magnetic bodies (28, 128, 328, 428) may be a substantially rectangular shape on a plane substantially orthogonal to the rotation axis.
第3の態様のように、前記各第2磁性体(128)は、前記回転軸を中心とする円の径方向に対して略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成されたものであってもよい。 As in the third aspect, each of the second magnetic bodies (128) is formed of a laminated steel plate in which steel plates are laminated in a direction substantially perpendicular to the radial direction of the circle centered on the rotation axis. It may be.
第4の態様のように、前記各第2磁性体(28)は、前記回転軸を中心とする円の径方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成されていてもよい。 Like a 4th aspect, each said 2nd magnetic body (28) may be formed with the laminated steel plate by which the steel plate was laminated | stacked on the radial direction of the circle centering on the said rotating shaft.
第5の態様のように、前記各永久磁石(22,422)及び前記各第1磁性体(24,224,324,424)のうち前記各第2磁性体に対して対向する面と、前記各第2磁性体(28,128,328,428)のうち前記各永久磁石及び前記各第1磁性体に対して対向する面とは、略平行であってもよい。 As in the fifth aspect, the surfaces of the permanent magnets (22, 422) and the first magnetic bodies (24, 224, 324, 424) facing the second magnetic bodies, Of the second magnetic bodies (28, 128, 328, 428), the surfaces facing the permanent magnets and the first magnetic bodies may be substantially parallel.
第6の態様のように、前記各第2磁性体(28,128,328,428)は、前記回転軸方向に略平行な方向に磁化容易軸を持つ方向性電磁鋼板で形成されていてもよい。 As in the sixth aspect, each of the second magnetic bodies (28, 128, 328, 428) may be formed of a directional electrical steel sheet having an easy magnetization axis in a direction substantially parallel to the rotation axis direction. Good.
第7の態様のように、前記各第1磁性体(224)は、前記永久磁石のうち前記電機子側の面を覆う第1磁性体本体部(224a、224b)とこの反対側の面を覆う反対側磁性体部(224b、224a)とが、前記永久磁石のうち前記各第2磁性体と対向する面を覆う第1磁性体側方部(224c)を介して一体化された構成とされ、前記第1磁性体側方部の厚み寸法は、前記第1磁性体本本体部の厚み寸法よりも小さくてもよい。 As in the seventh aspect, each of the first magnetic bodies (224) includes a first magnetic body main body (224a, 224b) that covers the armature side surface of the permanent magnet and a surface on the opposite side. The opposite magnetic body portions (224b, 224a) to be covered are integrated via first magnetic body side portions (224c) that cover the surfaces of the permanent magnets that face the second magnetic bodies. The thickness dimension of the side portion of the first magnetic body may be smaller than the thickness dimension of the main body portion of the first magnetic body.
第8の態様のように、前記各第1磁性体(224)は、前記永久磁石を金型内に配設した状態で金型成形されてもよい。 As in the eighth aspect, each of the first magnetic bodies (224) may be molded with the permanent magnet disposed in the mold.
第9の態様のように、前記各第1磁性体(24,324,424)は、前記永久磁石に接着剤で接着されていてもよい。 As in the ninth aspect, each of the first magnetic bodies (24, 324, 424) may be bonded to the permanent magnet with an adhesive.
第10の態様のように、前記各永久磁石(22)と前記各第1磁性体(324)と前記各第2磁性体(328)とが、非磁性体ホルダ(350)に固定されていてもよい。 As in the tenth aspect, the permanent magnets (22), the first magnetic bodies (324), and the second magnetic bodies (328) are fixed to the non-magnetic holder (350). Also good.
第11の態様のように、前記非磁性体ホルダ(350)は、前記各永久磁石(22)と前記各第1磁性体(324)とを前記回転軸方向における両側から挟込むようにして固定する一対の非磁性体分割ホルダ(352)を有し、前記各第2磁性体(328)は、前記各永久磁石間に位置する部分よりも前記電機子に近接して対向する部分で、前記回転軸を中心とする円の周方向に幅広(358a)に形成されており、前記一対の非磁性体分割ホルダのうち前記各永久磁石間に前記各第2磁性体をその外周側から挿入可能な嵌合凹部(354)が形成され、前記各第2磁性体が前記各嵌合凹部にその外周側から挿入されていてもよい。 As in the eleventh aspect, the non-magnetic holder (350) is a pair of fixing the permanent magnets (22) and the first magnetic bodies (324) so as to be sandwiched from both sides in the rotation axis direction. Each of the second magnetic bodies (328) is a portion facing the armature closer to the armature than a portion located between the permanent magnets. Is formed so as to be wide (358a) in the circumferential direction of the circle centered at the center, and the second magnetic body can be inserted between the permanent magnets of the pair of non-magnetic divided holders from the outer peripheral side. A joint recess (354) may be formed, and each of the second magnetic bodies may be inserted into each of the fitting recesses from the outer peripheral side.
第12の態様のように、前記各第1磁性体の内周部に設けられた環状磁性体部(450a)を有する第3磁性体(450)をさらに備え、前記第3磁性体と前記各第1磁性体(424)とが、それらの間に磁気障壁を設けた態様で圧粉磁心にて一体形成され、前記各第1磁性体に対して前記各永久磁石(422)を挟んで反対側に設けられる反対側磁性体部材(424、450,550)をさらに備え、前記第3磁性体と一体形成された前記各第1磁性体と前記反対側磁性体部材との間に前記各永久磁石を挟込むようにして固定したものであってもよい。 As in the twelfth aspect, the apparatus further comprises a third magnetic body (450) having an annular magnetic body portion (450a) provided on an inner peripheral portion of each of the first magnetic bodies, A first magnetic body (424) is integrally formed with a dust core in a manner in which a magnetic barrier is provided therebetween, and is opposed to each first magnetic body with each permanent magnet (422) sandwiched therebetween. Each of the permanent magnetic members (424, 450, 550) provided on the side is provided between the first magnetic body and the opposite magnetic member integrally formed with the third magnetic body. It may be fixed so as to sandwich a magnet.
第13の態様のように、前記第3磁性体は、前記環状磁性体部から前記各永久磁石間で外周側に向けて延在し、前記各第2磁性体(428)をその外周側から挿入可能な嵌合凹部(454)が形成された嵌合部(450b)を有し、前記各第2磁性体(428)は、前記各永久磁石間に位置する部分よりも前記電機子に近接して対向する部分で、前記回転軸を中心とする円の周方向に幅広(428a)に形成されており、前記各第2磁性体が前記各嵌合凹部にその外周側から挿入されていてもよい。 As in the thirteenth aspect, the third magnetic body extends from the annular magnetic body portion toward the outer peripheral side between the permanent magnets, and the second magnetic body (428) is extended from the outer peripheral side. It has a fitting part (450b) in which a fitting concave part (454) that can be inserted is formed, and each of the second magnetic bodies (428) is closer to the armature than a portion located between the permanent magnets. In the opposite portion, the second magnetic body is formed wide (428a) in the circumferential direction of the circle around the rotation axis, and the second magnetic bodies are inserted into the fitting recesses from the outer peripheral side. Also good.
第14の態様のように、前記電機子を1つ備え、前記回転子(520)は、前記電機子とは反対側の部分で前記各永久磁石同士を磁気的に短絡しつつ前記各永久磁石を保持するバックヨーク(550)をさらに有していてもよい。 As in the fourteenth aspect, one armature is provided, and the rotor (520) is configured such that each permanent magnet is magnetically short-circuited between the permanent magnets at a portion opposite to the armature. It may further have a back yoke (550) for holding.
第15の態様のように、前記各永久磁石(422)及び前記各第2磁性体(428)が前記バックヨークに部分的に埋設されて保持されていてもよい。 As in the fifteenth aspect, each permanent magnet (422) and each second magnetic body (428) may be partially embedded and held in the back yoke.
第16の態様のように、前記回転軸方向において前記界磁子の両側に前記電機子(30、40)を2つ備え、前記界磁子(20,120,320,420)は、前記2つの電機子のそれぞれに対する前記各第1磁性体(28,128,328,428)を有していてもよい。 As in the sixteenth aspect, two armatures (30, 40) are provided on both sides of the field element in the rotation axis direction, and the field element (20, 120, 320, 420) You may have each said 1st magnetic body (28,128,328,428) with respect to each of one armature.
第17の態様に係る界磁子は、回転軸方(18a)向で電機子(30、40)と対向する界磁子であって、前記回転軸方向に沿って磁化され、前記電機子に対して前記回転軸周りに交互の磁極を呈するように前記回転軸周りに配設された複数の永久磁石(22,422)と、前記各永久磁石のうち前記電機子側を覆うように配設された第1磁性体(24,224,324,424)と、前記各永久磁石及び前記各第1磁性体間に、第1磁気障壁を隔てて設けられた複数の第2磁性体(28,128,328,428)と、を有し、前記第1磁性体は圧粉磁心で形成されており、前記第2磁性体は前記回転軸に対して略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成されたものである。 The field element according to the seventeenth aspect is a field element facing the armature (30, 40) in the direction of the rotation axis (18a), magnetized along the direction of the rotation axis, On the other hand, a plurality of permanent magnets (22, 422) arranged around the rotation axis so as to present alternating magnetic poles around the rotation axis, and arranged to cover the armature side of the permanent magnets. The first magnetic body (24, 224, 324, 424) and a plurality of second magnetic bodies (28, 28) provided with a first magnetic barrier between the permanent magnets and the first magnetic bodies. 128, 328, 428), the first magnetic body is formed of a powder magnetic core, and the second magnetic body is a laminate in which steel plates are laminated in a direction substantially perpendicular to the rotation axis. It is formed of a steel plate.
第1の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機によると、第2磁性体が、前記回転軸に対して略直交する方向に積層された積層鋼板で形成されているため、回転軸方向における透磁率が高くなり、従って、リラクタンストルクを有効利用できる。また、第1磁性体は圧粉磁心で形成されているので、形状自由度に優れ、容易に第1磁性体及び第2磁性体を高密度に配置することができる。結果的に、マグネットトルクとリラクタンストルクとを向上させることができる界磁子を容易に製造できる。 According to the axial gap type rotating electrical machine according to the first aspect, since the second magnetic body is formed of laminated steel plates laminated in a direction substantially perpendicular to the rotation axis, the magnetic permeability in the rotation axis direction is Therefore, the reluctance torque can be effectively utilized. Further, since the first magnetic body is formed of a dust core, the first magnetic body and the second magnetic body can be easily arranged at high density with excellent shape flexibility. As a result, a field element capable of improving the magnet torque and the reluctance torque can be easily manufactured.
第2の態様によると、前記回転軸に略直交する平面において、前記第2磁性体の断面形状が略長方形状であるので、略同一形状の鋼板を回転軸に対して略直交する方向に積層することで、第2磁性体を容易に製造することができる。 According to the second aspect, since the cross-sectional shape of the second magnetic body is substantially rectangular in a plane substantially orthogonal to the rotation axis, the steel plates having substantially the same shape are stacked in a direction substantially orthogonal to the rotation axis. Thus, the second magnetic body can be easily manufactured.
第3の態様によると、径方向に長い第2磁性体を比較的少ない鋼板で容易に形成することができる。 According to the 3rd aspect, the 2nd magnetic body long in a radial direction can be easily formed with a comparatively few steel plate.
第4の態様によると、周方向成分を持つ磁束に対する透磁率を高くして、リラクタンストルクをより向上させることができる。 According to the 4th aspect, the magnetic permeability with respect to the magnetic flux which has a circumferential direction component can be made high, and a reluctance torque can be improved more.
第5の態様によると、各永久磁石及び前記各第1磁性体と、前記各第2磁性体間に磁気障壁を設けつつ、それらの設置面積を大きくすることができる。 According to the 5th aspect, while providing a magnetic barrier between each permanent magnet, each said 1st magnetic body, and each said 2nd magnetic body, those installation areas can be enlarged.
第6の態様によると、回転軸方向に沿った磁束により磁化され易くなるので、リラクタンストルクをより向上させることができる。 According to the 6th aspect, since it becomes easy to be magnetized by the magnetic flux along a rotating shaft direction, a reluctance torque can be improved more.
第7の態様によると、前記第1磁性体は、前記永久磁石のうち前記電機子側の面を覆う第1磁性体本体部とこの反対側の面を覆う反対側磁性体部とが、前記各永久磁石のうち前記各第2磁性体と対向する面を覆う第1磁性体側方部を介して一体化されているので、各永久磁石の寸法誤差を前記第1磁性体で吸収することができる。また、前記第1磁性体側方部の厚み寸法は、前記第1磁性体本本体部の厚み寸法よりも小さいので、第1磁性体本体部と反対側磁性体部との間での磁気的短絡を防止できる。 According to a seventh aspect, the first magnetic body includes a first magnetic body main body that covers the armature side surface of the permanent magnet and an opposite magnetic body portion that covers the opposite surface. Since each permanent magnet is integrated via a first magnetic body side portion that covers the surface facing each second magnetic body, the dimensional error of each permanent magnet can be absorbed by the first magnetic body. it can. Further, since the thickness dimension of the first magnetic body side part is smaller than the thickness dimension of the first magnetic body main body part, a magnetic short circuit between the first magnetic body body part and the opposite magnetic body part. Can be prevented.
第8の態様によると、永久磁石と第1磁性体との密着度を高めて磁気抵抗を低下させることができると共に、各永久磁石の寸法誤差を前記第1磁性体でより吸収することができる。 According to the eighth aspect, the degree of adhesion between the permanent magnet and the first magnetic body can be increased to reduce the magnetic resistance, and the dimensional error of each permanent magnet can be more absorbed by the first magnetic body. .
第9の態様によると、第1磁性体と永久磁石とを接着剤で一体化することができる。 According to the 9th aspect, a 1st magnetic body and a permanent magnet can be integrated with an adhesive agent.
第10の態様によると、前記各永久磁石と前記各第1磁性体と前記各第2磁性体とを、非磁性体ホルダで所定箇所に固定保持することができる。 According to the tenth aspect, each of the permanent magnets, each of the first magnetic bodies, and each of the second magnetic bodies can be fixed and held at a predetermined location by the nonmagnetic body holder.
第11の態様によると、前記各第2磁性体を前記各嵌合凹部にその外周側から挿入することで、容易に保持できる。また、各第2磁性体の幅広部分で、一対の非磁性体分割ホルダを重ね合せ状に保持することができる。 According to the 11th aspect, it can hold | maintain easily by inserting each said 2nd magnetic body into each said fitting recessed part from the outer peripheral side. In addition, the pair of non-magnetic divided holders can be held in a superposed manner at the wide portion of each second magnetic body.
第12の態様によると、前記第3磁性体と一体形成された前記各第1磁性体と前記反対側磁性体部材との間に前記各永久磁石を挟込むようにして固定することができる。そして、各第2磁性体保持部の嵌合凹部に第2磁性体を挿入することで、各永久磁石間に第2磁性体を配設することができる。 According to the twelfth aspect, the permanent magnets can be fixed so as to be sandwiched between the first magnetic body and the opposite magnetic member formed integrally with the third magnetic body. And a 2nd magnetic body can be arrange | positioned between each permanent magnet by inserting a 2nd magnetic body in the fitting recessed part of each 2nd magnetic body holding | maintenance part.
第13の態様によると、前記各第2磁性体を前記各嵌合凹部にその外周側から挿入することで、容易に保持できる。 According to the thirteenth aspect, each of the second magnetic bodies can be easily held by being inserted into each of the fitting recesses from the outer peripheral side.
第14の態様によると、回転子の一方面側に磁極を呈しつつ、各永久磁石及び第2磁性体をバックヨークで保持することができる。 According to the fourteenth aspect, each permanent magnet and the second magnetic body can be held by the back yoke while presenting the magnetic pole on one side of the rotor.
第15の態様によると、各永久磁石及び各第2磁性体とバックヨークとの間で磁束のやりとりを円滑にしつつ、それらをしっかりと保持できる。 According to the fifteenth aspect, the magnetic flux can be exchanged smoothly between the permanent magnets and the second magnetic bodies and the back yoke, and these can be held firmly.
第16の態様によると、2つの電機子によって界磁子に働くスラスト力を低減しつつ回転させることができる。 According to the sixteenth aspect, the two armatures can be rotated while reducing the thrust force acting on the field element.
第17の態様に係る界磁子によると、第2磁性体が、前記回転軸に対して略直交する方向に積層された積層鋼板で形成されているため、回転軸方向における透磁率が高くなり、従って、リラクタンストルクを有効利用できる。また、第1磁性体は圧粉磁心で形成されているので、形状自由度に優れ、容易に第1磁性体及び第2磁性体を高密度に配置することができる。結果的に、マグネットトルクとリラクタンストルクとを向上させることができる界磁子を容易に製造できる。 According to the field element according to the seventeenth aspect, since the second magnetic body is formed of laminated steel plates laminated in a direction substantially orthogonal to the rotation axis, the magnetic permeability in the rotation axis direction is increased. Therefore, the reluctance torque can be effectively used. Further, since the first magnetic body is formed of a dust core, the first magnetic body and the second magnetic body can be easily arranged at high density with excellent shape flexibility. As a result, a field element capable of improving the magnet torque and the reluctance torque can be easily manufactured.
{第1実施形態}
以下、実施形態に係るについて説明する。図1はアキシャルギャップ型回転電機の全体構成を示す分解斜視図であり、図2は界磁子を示す斜視図である。
{First embodiment}
Hereinafter, the embodiment will be described. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the overall configuration of an axial gap type rotating electrical machine, and FIG. 2 is a perspective view showing a field element.
このアキシャルギャップ型回転電機10は、1つの界磁子20を備えると共に、2つの電機子30、40を備えている。界磁子20は略円盤状に形成されており、2つの電機子も略円盤状に形成されている。2つの電機子30、40は、界磁子20の両面側に配設されており、当該界磁子20を回転させるべく磁界を発生させる。
The axial gap type rotating
各部についてより詳細に説明する。 Each part will be described in more detail.
電機子30、40は、回転軸18aの方向において、界磁子20の両側に、当該界磁子20に対してギャップ(ここでは僅かなギャップ)を隔てて対向するように配設されている。これらの電機子30、40は、図示省略のケーシング等に固定されており、本回転電機10において、固定子として機能する。
The
電機子30は、バックヨークコア32と、複数(ここでは12個)のティース34と、各ティース34に巻回された巻線36とを備えている。
The
バックヨークコア32は、略円盤状であり、図示省略のケーシング等に固定されている。複数のティース34は、バックヨークコア32のうち界磁子20側の面に、回転軸18aを中心として略環状に間隔をあけて配設されている。また、各ティース34のそれぞれに1つの巻線36が装着されている。つまり、この電機子30は、いわゆる集中巻の形態で巻線36が設けられている。また、ここでは、U相、V相、W相の3相の巻線36が、回転軸18a周りにその順で、3組設けられており、界磁子20の8つの磁極に対して回転磁界を発生させて、当該界磁子20を回転させるようになっている。
The
電機子40も、上記電機子30と同様構成で、バックヨークコア42と、複数のティース44と、各ティース44に巻回された巻線46とを備えている。
The
なお、上記電機子30、40の構成は一例であり、上記に限定されるものではない。例えば、巻線36,46が分布巻又は波巻されていてもよい。
In addition, the structure of the said
界磁子20は、軸受によって回転自在に支持されたシャフト(共に図示省略)を介して所定の回転軸18a周りに回転自在に配設されており、回転軸18a方向で上記両電機子30、40とギャップを隔てて対向している。つまり、この界磁子20は、本回転電機10において回転子として機能する。
The
この界磁子20は、複数の永久磁石22と、複数の第1磁性体24と、複数の第2磁性体28とを有している。
The
各永久磁石22は、回転軸18a周りに間隔をあけて配設されている。より具体的には、各永久磁石22は、回転軸18aを中心とする円の周方向に沿って延びる弧状かつ帯状の板形状に形成されており、それぞれの間に間隔をあけて回転軸18aを中心とする環状に配設されている。各永久磁石22は、回転軸18aに沿った方向、即ち、永久磁石22の厚み方向に沿って磁化されており、その両面にN極又はS極の磁極を呈する。これらの永久磁石22は、回転軸18aの周りで環状かつ交互の磁極を呈するように配設されており、両電機子30、40に対してそれぞれ回転軸18a周りに交互の磁極を呈する。ここでは、永久磁石22の数は8つであり、本界磁子20は、8極の磁極を呈している。
Each
また、各永久磁石22のうち両電機子30、40に対向する磁極面(即ち、回転軸18a方向における両面)に、それぞれ第1磁性体24が設けられている。換言すれば、回転軸18aに沿って両側から、それぞれの永久磁石22を2つの第1磁性体24で挟込む形態となっている。永久磁石22と第1磁性体24とは、例えば接着剤等で接着して一体化される。また、各第1磁性体24は、軟磁性材料によって構成されており、回転軸18aに略直交する平面において、上記永久磁石22と略同形状及び略同じ大きさである、弧状かつ帯状の平面視形状を有する板状部材に形成されている。そして、第1磁性体24が永久磁石22の両面に密着状に配設されて、各永久磁石22のうち電機子30、40側の面を覆っている。この第1磁性体24は、励磁された電機子30、40の外部磁界によって永久磁石22に減磁界が作用した場合に、各永久磁石22に作用する減磁界の影響を緩和し、もって、各永久磁石22が減磁するのを防止している。また、永久磁石22内部の高調波磁束による渦電流を低減する役割をも有している。
Moreover, the 1st
この第1磁性体24は、圧粉磁心、特に鉄系の圧粉鉄心で形成されている。
The first
各第2磁性体28は、各永久磁石22とこれに対応して設けられた各第1磁性体24との回転軸18a周りの各間に、第1磁気障壁を隔てて設けられている。この各第2磁性体28は、各永久磁石22の磁極中心をd軸とすると、当該d軸に対して電気角で略直交するq軸に配設されている。これら各第2磁性体28は、2つの電機子30、40間を磁気的に短絡して、q軸インダクタンスをd軸インダクタンスよりも大きくしている。そして、電流をq軸よりも位相的に進めて制御することで、リラクタンストルクをマグネットトルクに併せて利用することができる。
Each of the second
この第2磁性体28は、回転軸18aに対して略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成されている。より具体的には、第2磁性体28は、回転軸18aに略直交する平面において、断面形状が略長方形状である略直方体形状に形成されている。このような第2磁性体28は、略長方形状に打抜いた鋼板を、回転軸18aを中心とする円の径方向に積層することで形成される(図2参照)。
The second
この第2磁性体28を構成する鋼板としては、回転軸18a方向に略平行な方向に磁化容易軸を持つ方向性電磁鋼板であることが好ましい。これにより、上記両電機子30、40による回転軸18a方向に沿った磁束により磁化され易くなるので、リラクタンストルクをより向上させることができる。また、第2磁性体28を構成する鋼板として、無方向性電磁鋼板として製造されたものを用いる場合であっても、その圧延方向を回転軸18a方向と略平行にすることが好ましい。無方向性電磁鋼板といえども、圧延方向で磁気的特性が最も優れているからである。
The steel plate constituting the second
なお、上記第1磁気障壁とは、第2磁性体28と、各永久磁石22及びこれに対応して設けられた各第1磁性体24とを磁気的に分離する要素を意味している。ここでは、両者間に設けられた隙間を第1磁気障壁としている。特に、ここでは、永久磁石22及びこれに対応して設けられた第1磁性体24のうち第2磁性体28に対して対向する面と、第2磁性体28のうち永久磁石22及びこれに対応して設けられた第1磁性体24に対向する面とは、略平行であり、これらの間に、第1磁気障壁として、径方向に沿って等幅な隙間が設けられている。この隙間の幅は、上記の2つの間を実質的に磁気的に分離できる最小限の幅に設定されている。第1磁気障壁として、当該構成を採用することで、上記磁気的な分離を図りつつ、磁路や永久磁石22を最大限に、体積効率よく配設することができる。
The first magnetic barrier means an element that magnetically separates the second
ちなみに、第2磁性体28を略直方体形状にした上で、第1磁気障壁として、径方向に沿って等幅な隙間を設けた構成では、回転軸18aに略直交する方向における第1磁性体24の断面形状は略扇形状になる。そうすると、磁束方向等を考慮すると、当該第1磁性体24を積層鋼板で形成することは困難になってしまう。そこで、第1磁性体24については、上記のように、圧粉磁心で形成することが適しているといえる。
Incidentally, in the configuration in which the second
上記のように永久磁石22と第1磁性体24とが重ね合せ状に一体化されたもの、及び第2磁性体28とは、例えば、それらを嵌め込み可能な孔や凹部等を形成した非磁性体ホルダ(図示省略)に収容固定されることにより、一定位置に固定される。また、そのような非磁性体ホルダの内周部にシャフトを固定保持することで、当該シャフトと共に一体的に回転する。
As described above, the
このアキシャルギャップ型回転電機10では、各巻線36、46に3相交流を流すと、各巻線36、46が巻回された各ティース34、44では、当該巻線36、46に流れる電流に応じた回転磁界が発生し、これらの2つの電機子30、40で発生した回転磁界によって、界磁子20を回転させることができる。これにより、界磁子に働くスラスト力が2つの電機子によってキャンセルされる。
In this axial gap type rotating
この際、第2磁性体28は、永久磁石による磁束のアシスト無しに電機子30、40の巻線36、46に流れる電流によって励磁されるところ、回転軸18aに対して略直行する方向に積層された積層鋼板で形成されているため、回転軸18a方向における透磁率が高くなり、従って、リラクタンストルクを有効利用できる。また、第1磁性体24は、永久磁石22による磁束によってアシストされるため、圧粉磁心で形成しても特に問題はない。そこで、第1磁性体24を比較的形状自由度の高い圧粉磁心で形成することで、容易に第1磁性体24と第2磁性体28とを高密度かつ高効率に配置することができ、マグネットトルクをも向上させることができる。これにより、マグネットトルクとリラクタンストルクとを双方向上させることができる界磁子20を容易に製造することができる。
At this time, when the second
特に、回転軸18aに略直交する平面において、第2磁性体28の断面形状が略長方形状であると、略同一形状の鋼板を回転軸18aに略直交する方向に積層することで、回転軸18a方向における透磁率が高い第2磁性体28を容易に製造することができる。
In particular, when the cross-sectional shape of the second
また、上記電機子30、40による磁束の通過方向は、主として回転軸18a方向成分と、部分的な周方向成分とを有している。そこで、第2磁性体28を、回転軸18aを中心とする円の径方向に鋼板が積層された積層鋼板とすることで、電機子30、40による磁束に対する透磁率を高くして、リラクタンストルクをより向上させることができる。
Further, the magnetic flux passing direction by the
図3は界磁子の変形例を示す図である。この変形例に係る界磁子120では、上記第2磁性体28に代えて、第2磁性体128を用いている。なお、上記した界磁子20と同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
FIG. 3 is a diagram showing a modification of the field element. In the
この第2磁性体128の外形状は上記第2磁性体28と同様であり、異なる点は、回転軸18aを中心とする円の径方向に対して略直行する方向に鋼板が積層された積層鋼板で本第2磁性体128が形成されている点である。上記電機子30、40による磁束の通過方向は、実際回転軸方向の成分がほとんどとなるからである。
The outer shape of the second
この第2磁性体128の場合、径方向に長い第2磁性体128を比較的少ない鋼板で容易に形成できるというメリットがある。
The second
図4は第1磁性体の変形例を示す図である。なお、図4では回転軸18aを中心とする円の周方向における永久磁石22と第1磁性体224との断面形状を概念的に示している。
FIG. 4 is a view showing a modification of the first magnetic body. FIG. 4 conceptually shows the cross-sectional shapes of the
この変形例では、第1磁性体224は、永久磁石22の電機子30側の面を覆う第1磁性体本体部224aと、この反対側の面を覆う第1磁性体本体部224bとが、永久磁石22のうち第2磁性体28と対向する面を覆う第1磁性体側方部224cを介して一体化された構成とされている。また、第1磁性体側方部224cの厚み寸法は、第1磁性体本体部224a、224bの厚み寸法よりも小さく、特に、容易に磁気飽和する程度の十分に小さくなっている。
In this modification, the first
なお、上記2つの第1磁性体本体部224a、224bについては、一方を第1磁性体本体部として捉えれば、他方をその反対側の反対側磁性体部であると捉えることもできる。つまり、界磁子20の両側に電機子30、40が存在する場合には、永久磁石22の両面に上記第1磁性体24として機能し得る第1磁性体本体部が存在する。
If one of the two first
この変形例では、各永久磁石22の寸法誤差、特に厚み寸法誤差を、第1磁性体本体部224a、224bと、第1磁性体側方部224cを含む第1磁性体224で吸収することができる。また、第1磁性体側方部224cの厚み寸法は、第1磁性体本体部224a、224bの厚み寸法よりも十分に小さいので、永久磁石22の両面側の第1磁性体本体部224a、224b間で磁気的短絡を防止できる。
In this modification, a dimensional error, particularly a thickness dimensional error, of each
かかる変形例は、例えば、永久磁石22を金型内に配設した状態で、第1磁性体本体部224a、224bと、第1磁性体側方部224cを含む第1磁性体224を金型成形(インサート成型)することで製造することができる。
For example, in the modification, the first
かかる製造方法により、永久磁石22と第1磁性体224との密着度を高めて磁気抵抗を低下させることができると共に、各永久磁石22の寸法誤差を第1磁性体224でより効果的に吸収し、ギャップ精度を高めることができる。
With this manufacturing method, the degree of adhesion between the
また、上記変形例は、例えば、永久磁石22挿入用の凹部又は孔部形状を含む態様で、第1磁性体本体部224a、224bと、第1磁性体側方部224cを含む第1磁性体224を成形しておき、前記凹部又は孔部内に永久磁石22を挿入配置することでも製造することができる。この場合でも、各永久磁石22の寸法誤差を第1磁性体224でより効果的に吸収し、ギャップ精度を高めるという効果を得ることができる。
Moreover, the said modification is the aspect containing the recessed part or hole part shape for
なお、ここでは、界磁子20の両方に電機子30、40が存在する場合を前提としているが、界磁子20の片側にだけ電機子30又は40が存在していてもよい。この場合、永久磁石22の一方面に上記第1磁性体24として機能し得る第1磁性体本体部が存在すればよく、永久磁石22の他方面には第1磁性体24として機能し得ない磁性体(例えば、バックヨークとして機能する磁性体)が反対側磁性体部として存在していてもよい。
Here, it is assumed that the
{第2実施形態}
第2実施形態に係る界磁子及びアキシャルギャップ型回転電機について説明する。図5は本実施形態に係る界磁子を示す斜視図であり、図6〜図9は同界磁子の製造工程を示す説明図である。なお、上記実施形態と同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
{Second Embodiment}
A field element and an axial gap type rotating electrical machine according to a second embodiment will be described. FIG. 5 is a perspective view showing a field element according to the present embodiment, and FIGS. 6 to 9 are explanatory views showing manufacturing steps of the field element. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the said embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、永久磁石22と、上記第1磁性体24に対応する第1磁性体324と、第2磁性体28に対応する第2磁性体328とを、非磁性体ホルダ350により所定箇所で固定保持するようにした形態について説明する。
In the present embodiment, the
すなわち、この界磁子320は、各永久磁石22と、第1磁性体324とを回転軸18a方向における両側から挟み込むようにして固定する一対の非磁性体分割ホルダ352を含む非磁性体ホルダ350を有している。
That is, the
非磁性体分割ホルダ352は、回転軸18aに略直交する平面において、上記各第1磁性体324の周囲を囲む複数の固定枠部353を有している。各固定枠部353は、その内側に設けられた環状部354を介して環状配設形態で連結固定されている。各固定枠部353のうちその周方向両端部の内面には、電機子30、40側に向けて内向き傾斜する傾斜面353aが形成されている。また、第1磁性体324のうちの周方向両端部は、電機子30、40側に向けて内向き傾斜する傾斜面324aを有している。そして、一対の非磁性体分割ホルダ352同士を重ね合わせつつ、永久磁石22の両面に第1磁性体324を重ねたものを、上記各固定枠部353間に配設するようにすると、第1磁性体324の両傾斜面324aが各固定枠部353の傾斜面353aに当接し、各第1磁性体324が両固定枠部353間の所定位置に挟持状に保持されるようになっている(図8及び図9参照)。
The non-magnetic divided
また、第2磁性体328は、界磁子320の略径方向に沿って細長い形状を有しており、当該径方向に略直行する方向における断面形状が当該径方向において同じになっている。また、第2磁性体328は、各永久磁石22間に位置する部分(つまり、回転軸18a方向で中間部)よりも電機子30、40に近接して対向する部分で(つまり、回転軸18a方向で両端部)、界磁子320の周方向に幅広に形成された幅広部328aを有している。すなわち、第2磁性体328は、界磁子320の径方向に沿って見ると”I”字状を有している。このような第2磁性体328は、例えば、”I”字形状に打ち抜いた鋼板を、界磁子320の径方向に積層して形成することができる。
The second
一方、各固定枠部353のうちその周方向両端部の外面には、第2磁性体328の幅広部328aをその径方向に沿って挿入可能な溝部353bが形成されており、これにより、各固定枠部353間、即ち、各永久磁石22間に位置して、第2磁性体328をその外周側から挿入可能な嵌合孔354が形成されている。そして、各嵌合孔354にその外周側から第2磁性体328を挿入すると、第2磁性体328のうち両電機子30、40側の各幅広部328aが一対の非磁性体分割ホルダ352のそれぞれの溝部353bに嵌り込み、一対の非磁性体分割ホルダ352が重ね合せ状態に保持されるようになっている(図8及び図9参照)。
On the other hand,
また、上記のように第2磁性体328が挿入された状態で、一対の非磁性体分割ホルダ352の外周囲に非磁性体で形成されたリング部材356が外嵌めされる。このリング部材356により、第2磁性体328が挿入状態で固定保持されている。
In addition, with the second
これにより、各永久磁石22、各第1磁性体324及び各第2磁性体328を、接着剤やボルト等を用いずに、容易に保持して、界磁子320を容易に製造することができる。
As a result, each
なお、リング部材356を、回転軸18a方向の両端縁部で中心側に延出するように丸める又は屈曲するようにして縁部356aを形成し、この縁部356aを一対の非磁性体分割ホルダ352の縁部に係合させて回転軸18a方向で位置決めするようにするとよい。これにより、リング部材356の抜け止めを図ることができる。この際、縁部356aは、各ティース34、44とは対向しないようにして、界磁子320のうち前記縁部356aを除く部分が電機子30、40のティース34、44と対向するようにするとよい。これにより、界磁子320と電機子30、40とのギャップをなるべく小さくすることができる。
The
{第3実施形態}
第3実施形態に係る界磁子及びアキシャルギャップ型回転電機について説明する。図10は同アキシャルギャップ型回転電機の全体構成を示す分解斜視図であり、図11は同アキシャルギャップ型回転電機の界磁子を示す斜視図であり、図12及び図13は同界磁子の製造工程を示す説明図である。なお、上記実施形態と同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
{Third embodiment}
A field element and an axial gap type rotating electrical machine according to a third embodiment will be described. FIG. 10 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the same axial gap type rotating electrical machine, FIG. 11 is a perspective view showing a field element of the same axial gap type rotating electrical machine, and FIGS. It is explanatory drawing which shows this manufacturing process. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the said embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
このアキシャルギャップ型回転電機410は、第1実施形態における界磁子20に代えて、次に説明する界磁子420を備えている。
The axial gap type rotating
界磁子420は、複数の永久磁石422と、複数の第1磁性体424と、複数の第2磁性体428と、第3磁性体450とを有している。
The field element 420 includes a plurality of
各永久磁石422は、上記永久磁石22と同様構成である。各第1磁性体424は、回転軸18aに対して略直交する平面において、永久磁石422よりも大きな(一回り大きな)板状部材に形成されている。この第1磁性体424の内面には、永久磁石422を嵌め込み可能な位置決め凹部424aが形成されており、永久磁石422の上下両面側部分が当該位置決め凹部424aに嵌め込まれた状態で、永久磁石422が一対の第1磁性体424間に挟持可能に構成されている。
Each
また、第2磁性体428は、上記第2実施形態における第2磁性体328と同様に、永久磁石422間に位置する部分よりも電機子30、40に対向する部分で、回転軸18aを中心とする円の周方向に幅広な幅広部428aを有する形状に形成されている。
Further, like the second
第3磁性体450は、環状磁性体部450aと嵌合部450bとを有しており、ここでは、両方の電機子30、40に対応して2つ設けられている。
The third
環状磁性体部450aは、上記各第1磁性体424の内周部に設けられており、嵌合部450bは、環状磁性体部450aの外周部から各永久磁石22間で外周側に向けて延在するように設けられている。
The annular
この第3磁性体450と上記各第1磁性体424とは、それらの間に磁気障壁を設けた態様で圧粉磁心にて一体形成されている。ここでの磁気障壁とは、第3磁性体450と各第1磁性体424とを磁気的に分離する要素を意味している。ここでは、第3磁性体450と各第1磁性体424との間に隙間を設けると共に、これらを磁気飽和容易な程度に十分に断面積が小さい連結部452aで連結することで、磁気障壁を設けている。
The third
嵌合部450bは、第2磁性体428の幅広部428aをその径方向に沿って挿入可能な嵌合凹部454を有している。なお、この嵌合部450bに、第2磁性体428が挿入されると、第2磁性体428は嵌合部450bを介して第3磁性体450に磁気的に連結されることになるが、本第2磁性体428はリラクタンストルクの発生に係る磁性体であり、特に極性がなく、内周部で短絡されていても特に問題は無い。
The
そして、両電機子30、40に対向するそれぞれの第1磁性体424の間に永久磁石422を挟み込んだ状態で、各嵌合凹部454にその外周側から第2磁性体428を挿入すると、第2磁性体428のうち両電機子30、40側の各幅広部428aが一対の第3磁性体450のそれぞれの嵌合凹部454に嵌り込み、第3磁性体450が各第1磁性体424と共に重ね合わせ状態に保持されるようになっている(図11等参照)。これにより、界磁子420が製造される。
Then, when the second
なお、この後、図14に示すように、上記第2実施形態と同様に、各第1磁性体424及び各第2磁性体428の外周囲に、非磁性体で形成されたリング部材456を外嵌めするとよい。このリング部材456により、第2磁性体428が挿入状態で固定保持されている。この際、第2実施形態で説明したのと同様に、リング部材456の両端縁部に中心側に延出する縁部を形成して、リング部材456の抜け止めを図るとよい。この際、縁部がティース34、44と対向しないようにすることで、界磁子420と電機子30、40とのギャップをなるべく小さくすることができる。
In addition, as shown in FIG. 14, thereafter,
このように構成された界磁子420では、接着剤等を用いずに、かつ、磁路にならない部材を最小限にして、各永久磁石422、各第1磁性体424及び各第2磁性体428を、容易に保持して、界磁子420を容易に製造することができる。
In the field element 420 configured as described above, each
特に、第2磁性体428を各嵌合凹部454にその外周側から挿入することで、容易に上記保持構造を実現できる。なお、リング部材を外嵌めする以外に、界磁子全体をモールドする等、公知の態様で界磁子の固定ができる。
In particular, the above holding structure can be easily realized by inserting the second
なお、本実施形態の上記説明では、2つの電機子30、40を備えた構成を前提としているため、それぞれに対して第1磁性体424及び第3磁性体450が設けられる。この場合に、いずれか一方の第1磁性体424から見れば、永久磁石22を挟んで反対側に設けられる第1磁性体424は、反対側磁性体部材として捉えることができる。
In the above description of the present embodiment, since a configuration including the two
{第4実施形態}
第4実施形態に係る界磁子及びアキシャルギャップ型回転電機について説明する。図15は同アキシャルギャップ型回転電機の界磁子を示す斜視図であり、図16は同界磁子を示す分解斜視図である。なお、上記各実施形態で説明したものと同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
{Fourth embodiment}
A field element and an axial gap type rotating electrical machine according to a fourth embodiment will be described. FIG. 15 is a perspective view showing a field element of the axial gap type rotating electric machine, and FIG. 16 is an exploded perspective view showing the field element. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to what was demonstrated in said each embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
このアキシャルギャップ型回転電機では、電機子(電機子30又は40参照)を一つだけ備える構成とされており、界磁子520がその一方面側だけで電機子に対向する構成とされている。
This axial gap type rotating electric machine is configured to include only one armature (see the
すなわち、界磁子520は、複数の永久磁石422と、電機子と対向する側に設けられる複数の第1磁性体424及び第3磁性体450と、第2磁性体428と、電機子の反対側に設けられる反対側磁性体部としてのバックヨーク部550とを備えている。
That is, the
上記第1磁性体424及び第3磁性体450は、第3実施形態で説明したものと同様構成とされている。
The first
また、第2磁性体428も第3実施形態で説明したものと同様構成とされており、各永久磁石422間に配設される。
The second
バックヨーク部550は、軟磁性材料によって、界磁子520のうち電機子の反対面側ほぼ全体を覆う略円盤状に形成されており、上記各第1磁性体424に対して各永久磁石422を挟んで反対側に設けられる。つまり、このバックヨーク部550には、上記各第1磁性体424とは異なり磁気障壁が設けられていない。
The
このバックヨーク部550のうち上記各永久磁石422が配設される部分には、当該永久磁石422を部分的に埋込むようにして配設可能な凹部550aが形成されている。凹部550aは、永久磁石422を保持できる程度の十分深い深さを有していてもよいし、また、単に永久磁石422を位置決めできる程度の比較的浅い深さを有していてもよい。いずれの場合も、電機子とは反対側で各第2磁性体428を磁気的に短絡しつつ各永久磁石422を保持する構成といえる。
A portion of the
また、バックヨーク部550のうち各第2磁性体428が配設される部分、つまり、各永久磁石422が配設される部分間には、当該バックヨーク部550の径方向に沿って延在する溝状の嵌合凹部552が形成されている。嵌合凹部552は、径方向に沿って略同断面形状を有する溝状であり、回転軸18a方向における奥部で幅広でかつ開口部で幅狭に形成されている。そして、第2磁性体428の幅広部428a近傍部分を当該嵌合凹部552にバックヨーク部550の径方向に沿って挿入すると、当該第2磁性体428がバックヨーク部550から回転軸18a方向に沿って抜けないように埋設状に保持されるようになっている。
Further, the portion of the
そして、両電機子に対向するそれぞれの第1磁性体424とバックヨーク部550の凹部550a部分との間に永久磁石422を挟み込んだ状態で、各嵌合凹部454及び各嵌合凹部552にその外周側から第2磁性体428を挿入すると、第1磁性体424及び第3磁性体450とバックヨーク部550とが重ね合わせ状態に保持されるようになっている(図11等参照)。これにより、界磁子520が製造される。
Then, in a state where the
なお、この後、上記と同様に、各第1磁性体424及び各第2磁性体428及びバックヨーク部550の外周囲に、非磁性体で形成されたリング部材を外嵌めするとよい。
Thereafter, similarly to the above, a ring member made of a non-magnetic material may be externally fitted around the first
このように構成された界磁子420では、一つの電機子を備えた構成であっても、接着剤等を用いずに、かつ、磁路にならない部材を最小限にして、各永久磁石422、各第1磁性体424及び各第2磁性体428、バックヨーク部550を、容易に保持して、界磁子520を容易に製造することができる。
In the field element 420 configured as described above, each
特に、第2磁性体428を各嵌合凹部454及び嵌合凹部552にその外周側から挿入することで、容易に上記保持構造を実現できる。
In particular, the above holding structure can be easily realized by inserting the second
なお、本実施形態では、上記第3実施形態を前提にして、電機子を一つだけ備える構成を説明したが、第1及び第2実施形態を前提しても、電機子を一つだけ備える構成とすることができる。この場合、電機子と反対側については、第1磁性体を省略し、各永久磁石を磁気的に連結するバックヨーク部を設けるとよい。このとき、界磁子は電機子の両側に2つある態様であっても同様である。 In addition, although this embodiment demonstrated the structure provided with only one armature on the assumption of the said 3rd Embodiment, even if it presupposes 1st and 2nd embodiment, only one armature is provided. It can be configured. In this case, on the side opposite to the armature, the first magnetic body may be omitted, and a back yoke portion that magnetically connects the permanent magnets may be provided. At this time, the same is true even if there are two field elements on both sides of the armature.
{変形例}
なお、上記したいずれの構成も互いに相反しない限りにおいて適宜組合わせて構成することができる。
{Modifications}
Note that any of the above-described configurations can be appropriately combined as long as they do not conflict with each other.
また、上記説明では、界磁子が回転子であり、電機子が固定子である場合で説明したが、界磁子が固定子であり、電機子が固定子であってもよい。つまり、界磁子が電機子に対して相対的に回転すればよい。 In the above description, the field element is a rotor and the armature is a stator. However, the field element may be a stator and the armature may be a stator. That is, the field element may be rotated relative to the armature.
10,410 アキシャルギャップ型回転電機
20,120,320,420,520 界磁子
22,422 永久磁石
24,224,324,424 第1磁性体
28,128,328,428 第2磁性体
30,40 電機子
224a,224b 第1磁性体本体部(反対側磁性体部)
224c 第1磁性体側方部
328a,428a 幅広部
353 固定枠部
354 嵌合孔
356 リング部材
424a 位置決め凹部
450 第3磁性体
450a 環状磁性体部
450b 嵌合部
452a 連結部
454 嵌合凹部
550 バックヨーク部
552 嵌合凹部
10, 410 Axial gap type rotating
224c 1st magnetic
Claims (17)
前記電機子に対して回転軸(18a)周りに相対的に回転可能で、前記回転軸方向で前記電機子と対向する界磁子(20,120,320,420,520)と、
を備え、
前記界磁子は、
前記回転軸方向に沿って磁化され、前記電機子に対して前記回転軸周りに交互の磁極を呈するように前記回転軸周りに配設された複数の永久磁石(22,422)と、
前記各永久磁石のうち前記電機子側を覆うように配設された第1磁性体(24,224,324,424)と、
前記各永久磁石及び前記各第1磁性体間に、第1磁気障壁を隔てて設けられた複数の第2磁性体(28,128,328,428)と、
を有し、
前記第1磁性体は圧粉磁心で形成されており、
前記第2磁性体は前記回転軸に対して略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成された、アキシャルギャップ型回転電機。 Armature (30, 40),
A field element (20, 120, 320, 420, 520) which is rotatable relative to the armature around a rotation axis (18a) and which faces the armature in the rotation axis direction;
With
The field element is
A plurality of permanent magnets (22, 422) magnetized along the direction of the rotation axis and arranged around the rotation axis so as to exhibit alternating magnetic poles around the rotation axis with respect to the armature;
A first magnetic body (24, 224, 324, 424) disposed to cover the armature side of each of the permanent magnets;
A plurality of second magnetic bodies (28, 128, 328, 428) provided with a first magnetic barrier between the permanent magnets and the first magnetic bodies;
Have
The first magnetic body is formed of a dust core,
The second magnetic body is an axial gap type rotating electrical machine formed of a laminated steel plate in which steel plates are laminated in a direction substantially orthogonal to the rotation axis.
前記回転軸に略直交する平面において、前記各第2磁性体(28,128,328,428)の断面形状が略長方形状である、アキシャルギャップ型回転電機。 The axial gap type rotating electrical machine according to claim 1,
An axial gap type rotating electrical machine in which a cross-sectional shape of each of the second magnetic bodies (28, 128, 328, 428) is substantially rectangular on a plane substantially orthogonal to the rotation axis.
前記各第2磁性体(128)は、前記回転軸を中心とする円の径方向に対して略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成された、アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine according to claim 2,
Each said 2nd magnetic body (128) is an axial gap type rotary electric machine formed with the laminated steel plate with which the steel plate was laminated | stacked in the direction substantially orthogonal to the radial direction of the circle | round | yen centering on the said rotating shaft.
前記各第2磁性体(28)は、前記回転軸を中心とする円の径方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成された、アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine according to claim 2,
Each said 2nd magnetic body (28) is an axial gap type rotary electric machine formed with the laminated steel plate with which the steel plate was laminated | stacked on the radial direction of the circle centering on the said rotating shaft.
前記各永久磁石(22,422)及び前記各第1磁性体(24,224,324,424)のうち前記各第2磁性体に対して対向する面と、前記各第2磁性体(28,128,328,428)のうち前記各永久磁石及び前記各第1磁性体に対して対向する面とは、略平行である、アキシャルギャップ型回転電機。 It is an axial gap type rotary electric machine in any one of Claims 1-4,
Of each said permanent magnet (22,422) and each said 1st magnetic body (24,224,324,424), the surface facing each said 2nd magnetic body, and each said 2nd magnetic body (28, 128, 328, 428) of the axial gap type rotating electrical machine, the surfaces facing the permanent magnets and the first magnetic bodies are substantially parallel.
前記各第2磁性体(28,128,328,428)は、前記回転軸方向に略平行な方向に磁化容易軸を持つ方向性電磁鋼板で形成された、アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5,
Each of the second magnetic bodies (28, 128, 328, 428) is an axial gap type rotating electrical machine formed of a directional electrical steel sheet having an easy magnetization axis in a direction substantially parallel to the rotation axis direction.
前記各第1磁性体(224)は、前記永久磁石のうち前記電機子側の面を覆う第1磁性体本体部(224a、224b)とこの反対側の面を覆う反対側磁性体部(224b、224a)とが、前記永久磁石のうち前記各第2磁性体と対向する面を覆う第1磁性体側方部(224c)を介して一体化された構成とされ、
前記第1磁性体側方部の厚み寸法は、前記第1磁性体本本体部の厚み寸法よりも小さい、アキシャルギャップ型回転電機。 It is an axial gap type rotary electric machine in any one of Claims 1-6,
Each of the first magnetic bodies (224) includes a first magnetic body portion (224a, 224b) that covers the armature side surface of the permanent magnet and an opposite magnetic body portion (224b) that covers the opposite surface. 224a) is integrated through a first magnetic body side portion (224c) that covers a surface of the permanent magnet that faces each of the second magnetic bodies,
An axial gap type rotating electrical machine in which a thickness dimension of the first magnetic body side portion is smaller than a thickness dimension of the first magnetic body main body section.
前記各第1磁性体(224)は、前記永久磁石を金型内に配設した状態で金型成形された、アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine according to claim 7,
Each said 1st magnetic body (224) is an axial gap type rotary electric machine shape | molded in the state which has arrange | positioned the said permanent magnet in a metal mold | die.
前記各第1磁性体(24,324,424)は、前記永久磁石に接着剤で接着されている、アキシャルギャップ型回転電機。 It is an axial gap type rotary electric machine in any one of Claims 1-6,
Each said 1st magnetic body (24,324,424) is an axial gap type rotary electric machine adhere | attached on the said permanent magnet with the adhesive agent.
前記各永久磁石(22)と前記各第1磁性体(324)と前記各第2磁性体(328)とが、非磁性体ホルダ(350)に固定された、アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 9,
An axial gap type rotating electrical machine in which the permanent magnets (22), the first magnetic bodies (324), and the second magnetic bodies (328) are fixed to a non-magnetic holder (350).
前記非磁性体ホルダ(350)は、前記各永久磁石(22)と前記各第1磁性体(324)とを前記回転軸方向における両側から挟込むようにして固定する一対の非磁性体分割ホルダ(352)を有し、
前記各第2磁性体(328)は、前記各永久磁石間に位置する部分よりも前記電機子に近接して対向する部分で、前記回転軸を中心とする円の周方向に幅広(358a)に形成されており、
前記一対の非磁性体分割ホルダのうち前記各永久磁石間に前記各第2磁性体をその外周側から挿入可能な嵌合凹部(354)が形成され、前記各第2磁性体が前記各嵌合凹部にその外周側から挿入された、アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine according to claim 10,
The nonmagnetic holder (350) includes a pair of nonmagnetic split holders (352) for fixing the permanent magnets (22) and the first magnetic bodies (324) so as to be sandwiched from both sides in the rotation axis direction. )
Each of the second magnetic bodies (328) is wider in the circumferential direction of the circle centering on the rotation axis (358a) at a portion facing and closer to the armature than a portion located between the permanent magnets. Is formed,
A fitting recess (354) into which the second magnetic body can be inserted from the outer peripheral side is formed between the permanent magnets of the pair of nonmagnetic split holders, and the second magnetic bodies are fitted to the fittings. An axial gap type rotating electrical machine inserted into the concavity from its outer peripheral side.
前記各第1磁性体の内周部に設けられた環状磁性体部(450a)を有する第3磁性体(450)をさらに備え、
前記第3磁性体と前記各第1磁性体(424)とが、それらの間に磁気障壁を設けた態様で圧粉磁心にて一体形成され、
前記各第1磁性体に対して前記各永久磁石(422)を挟んで反対側に設けられる反対側磁性体部材(424、450,550)をさらに備え、
前記第3磁性体と一体形成された前記各第1磁性体と前記反対側磁性体部材との間に前記各永久磁石を挟込むようにして固定した、アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 9,
A third magnetic body (450) having an annular magnetic body portion (450a) provided on the inner periphery of each of the first magnetic bodies;
The third magnetic body and each of the first magnetic bodies (424) are integrally formed with a dust core in a manner in which a magnetic barrier is provided therebetween,
Further comprising opposite magnetic member (424, 450, 550) provided on the opposite side across each permanent magnet (422) with respect to each first magnetic body,
An axial gap type rotating electrical machine, wherein the permanent magnets are fixed so as to be sandwiched between the first magnetic body and the opposite magnetic body member integrally formed with the third magnetic body.
前記第3磁性体は、
前記環状磁性体部から前記各永久磁石間で外周側に向けて延在し、前記各第2磁性体(428)をその外周側から挿入可能な嵌合凹部(454)が形成された嵌合部(450b)を有し、
前記各第2磁性体(428)は、前記各永久磁石間に位置する部分よりも前記電機子に近接して対向する部分で、前記回転軸を中心とする円の周方向に幅広(428a)に形成されており、
前記各第2磁性体が前記各嵌合凹部にその外周側から挿入された、アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine according to claim 12,
The third magnetic body is
Fitting formed with a fitting recess (454) that extends from the annular magnetic body portion toward the outer peripheral side between the permanent magnets and into which the second magnetic body (428) can be inserted from the outer peripheral side. Part (450b),
Each of the second magnetic bodies (428) is wider in the circumferential direction of the circle centering on the rotation axis (428a) at a portion facing and closer to the armature than a portion located between the permanent magnets. Is formed,
An axial gap type rotating electrical machine in which each of the second magnetic bodies is inserted into each of the fitting recesses from the outer peripheral side.
前記電機子を1つ備え、
前記回転子(520)は、前記電機子とは反対側の部分で前記各永久磁石同士を磁気的に短絡しつつ前記各永久磁石を保持するバックヨーク(550)をさらに有する、アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 13,
One armature,
The rotor (520) further includes a back yoke (550) that holds the permanent magnets while magnetically short-circuiting the permanent magnets at a portion opposite to the armature. Electric.
前記各永久磁石(422)及び前記各第2磁性体(428)が前記バックヨークに部分的に埋設されて保持されている、アキシャルギャップ型回転電機。 The axial gap type rotating electrical machine according to claim 14,
An axial gap type rotating electrical machine in which each permanent magnet (422) and each second magnetic body (428) are partially embedded and held in the back yoke.
前記回転軸方向において前記界磁子の両側に前記電機子(30、40)を2つ備え、
前記界磁子(20,120,320,420)は、前記2つの電機子のそれぞれに対する前記各第1磁性体(28,128,328,428)を有する、アキシャルギャップ型回転電機。 An axial gap type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 13,
Two armatures (30, 40) are provided on both sides of the field element in the rotation axis direction,
The field element (20, 120, 320, 420) is an axial gap type rotating electric machine having the first magnetic bodies (28, 128, 328, 428) for the two armatures.
前記回転軸方向に沿って磁化され、前記電機子に対して前記回転軸周りに交互の磁極を呈するように前記回転軸周りに配設された複数の永久磁石(22,422)と、
前記各永久磁石のうち前記電機子側を覆うように配設された第1磁性体(24,224,324,424)と、
前記各永久磁石及び前記各第1磁性体間に、第1磁気障壁を隔てて設けられた複数の第2磁性体(28,128,328,428)と、
を有し、
前記第1磁性体は圧粉磁心で形成されており、
前記第2磁性体は前記回転軸に対して略直交する方向に鋼板が積層された積層鋼板で形成された、界磁子(20,120,320,420,520)。 A field element facing the armature (30, 40) in the direction of the rotation axis (18a),
A plurality of permanent magnets (22, 422) magnetized along the direction of the rotation axis and arranged around the rotation axis so as to exhibit alternating magnetic poles around the rotation axis with respect to the armature;
A first magnetic body (24, 224, 324, 424) disposed to cover the armature side of each of the permanent magnets;
A plurality of second magnetic bodies (28, 128, 328, 428) provided with a first magnetic barrier between the permanent magnets and the first magnetic bodies;
Have
The first magnetic body is formed of a dust core,
The second magnetic body is a field element (20, 120, 320, 420, 520) formed of a laminated steel plate in which steel plates are laminated in a direction substantially perpendicular to the rotation axis.
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