JP4691087B2 - Electric motor - Google Patents

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Description

本発明は、軸線を囲むように配置された環状のステータと、軸線まわりに回転可能な第1ロータと、前記ステータおよび前記第1ロータ間に配置されて軸線まわりに回転可能な第2ロータとを備えた電動機に関する。   The present invention includes an annular stator arranged so as to surround an axis, a first rotor rotatable around the axis, and a second rotor arranged between the stator and the first rotor and rotatable around the axis. It is related with the electric motor provided with.

従来の電動機として、例えば下記特許文献1に記載されたものが知られている。この電動機は、インナーロータ、ステータおよびアウターロータを有しており、インナーロータは径方向に若干延びる複数の永久磁石を周方向に配置した円柱状のものであり、ステータは複数の電機子を周方向に配置し、樹脂モールドで固定した円筒状のものであり、アウターロータは複数のリングを積層したコアにコイルを巻くことにより円筒状に形成されており、このコイルには電力が供給されないようになっている。またインナーロータ、ステータおよびアウターロータは、内側から順に設けられて相対的に回転可能になっている。   As a conventional electric motor, for example, one described in Patent Document 1 below is known. This electric motor has an inner rotor, a stator, and an outer rotor. The inner rotor has a cylindrical shape in which a plurality of permanent magnets slightly extending in the radial direction are arranged in the circumferential direction, and the stator surrounds a plurality of armatures. The outer rotor is formed in a cylindrical shape by winding a coil around a core in which a plurality of rings are stacked, so that no power is supplied to the coil. It has become. The inner rotor, the stator, and the outer rotor are provided in order from the inside and are relatively rotatable.

この電動機では、ステータに電力を供給して回転磁界を発生させると、インナーロータの永久磁石の磁極がステータの磁極に対して吸引・反発することによって、インナーロータが回転磁界に同期して回転し、アウターロータが電磁誘導作用によって回転磁界に同期せずに回転する。
特開平11−341757号公報
In this motor, when electric power is supplied to the stator to generate a rotating magnetic field, the inner rotor rotates in synchronization with the rotating magnetic field because the magnetic pole of the permanent magnet of the inner rotor attracts and repels the magnetic pole of the stator. The outer rotor rotates without being synchronized with the rotating magnetic field by electromagnetic induction.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-341757

ところで上記従来の電動機は、アウターロータを電磁誘導作用によって回転させるため、同期機ではなく、誘導機として機能するので、高い効率が得られないという問題があった。またアウターロータを電磁誘導作用により回転させることから、アウターロータのコイルに発生する誘導電流およびアウターロータのコアに発生する渦電流によりアウターロータが発熱するので、アウターロータを冷却することが必要であった。   By the way, since the conventional electric motor rotates the outer rotor by electromagnetic induction action, it functions as an induction machine rather than a synchronous machine, and there is a problem that high efficiency cannot be obtained. Since the outer rotor is rotated by electromagnetic induction, the outer rotor generates heat due to the induced current generated in the outer rotor coil and the eddy current generated in the core of the outer rotor. Therefore, it is necessary to cool the outer rotor. It was.

このような問題を解決すべく、本出願人は、特願2007−026422号により新規な電動機を提案した。   In order to solve such a problem, the present applicant has proposed a new electric motor according to Japanese Patent Application No. 2007-026422.

この電動機は、軸線を囲むように配置された環状のステータと、軸線まわりに回転可能なインナーロータと、ステータおよびインナーロータ間に配置されて軸線まわりに回転可能なアウターロータとを備えるもので、そのステータは、複数の第1電機子で構成されて円周方向に沿って回転する第1回転磁界を発生させる第1電機子列と、複数の第2電機子で構成されて円周方向に沿って回転する第2回転磁界を発生させる第2電機子列とを並置して成り、そのインナーロータは、複数の第1永久磁石で構成された第1永久磁石列と、複数の第2永久磁石で構成された第2永久磁石列とを並置して成り、そのアウターロータは、軟磁性体製の複数の第1誘導磁極で構成された第1誘導磁極列と、軟磁性体製の複数の第2誘導磁極で構成された第2誘導磁極列とを軸線方向に並置して成り、第1誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ第1電機子列および前記第1永久磁石列を対向させ、第2誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ第2電機子列および第2永久磁石列を対向させて構成される。   This electric motor includes an annular stator arranged so as to surround the axis, an inner rotor rotatable around the axis, and an outer rotor arranged between the stator and the inner rotor and rotatable around the axis. The stator includes a plurality of first armatures, a first armature row that generates a first rotating magnetic field that rotates along the circumferential direction, and a plurality of second armatures that are circumferentially configured. And a second armature row that generates a second rotating magnetic field that rotates along with the inner rotor. The inner rotor includes a first permanent magnet row composed of a plurality of first permanent magnets and a plurality of second permanent magnets. A second permanent magnet array composed of magnets is juxtaposed, and the outer rotor has a first induction magnetic pole array composed of a plurality of first induction magnetic poles made of soft magnetic material and a plurality of soft magnetic materials made of soft magnetic material. Of the second induction magnetic pole An induction magnetic pole array is juxtaposed in the axial direction, and the first armature array and the first permanent magnet array are opposed to the both sides in the radial direction of the first induction magnetic pole array. The second armature row and the second permanent magnet row are respectively opposed to each other.

しかしながら、特願2007−026422号により提案された電動機は、そのステータの第1電機子列の位相と第2電機子列の位相とが半ピッチ分(電気角90°分)ずれているため、ステータの構造が複雑になるという課題があった。   However, in the electric motor proposed in Japanese Patent Application No. 2007-026422, the phase of the first armature row and the phase of the second armature row of the stator are shifted by a half pitch (electrical angle 90 °). There was a problem that the structure of the stator was complicated.

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、回転磁界を発生させる電機子列を備える電動機のステータの構造を簡素化することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to simplify the structure of a stator of an electric motor including an armature array that generates a rotating magnetic field.

上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、軸線を囲むように配置された環状のステータと、軸線まわりに回転可能な第1ロータと、前記ステータおよび前記第1ロータ間に配置されて軸線まわりに回転可能な第2ロータとを備えた電動機であって、前記ステータは、円周方向に配置された複数の第1電機子で構成され、電力の供給に伴って該複数の第1電機子に発生する磁極により、円周方向に沿って回転する第1回転磁界を発生させる第1電機子列と、円周方向に配置された複数の第2電機子で構成され、電力の供給に伴って該複数の第2電機子に発生する磁極により、円周方向に沿って回転する第2回転磁界を発生させる第2電機子列とを軸線方向に並置して成り、前記第1ロータは、円周方向に所定ピッチで交互に異なる極性の磁極を有するように複数の第1永久磁石を配置して構成された第1永久磁石列と、円周方向に前記所定ピッチで交互に異なる極性の磁極を有するように複数の第2永久磁石を配置して構成された第2永久磁石列とを軸線方向に並置して成り、前記第2ロータは、円周方向に前記所定ピッチで配置された軟磁性体製の複数の第1誘導磁極で構成された第1誘導磁極列と、円周方向に前記所定ピッチで配置された軟磁性体製の複数の第2誘導磁極で構成された第2誘導磁極列とを軸線方向に並置して成り、前記第1誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ前記第1電機子列および前記第1永久磁石列が対向し、前記第2誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ前記第2電機子列および前記第2永久磁石列が対向し、前記ステータの前記第1回転磁界の極性の位相および前記第2回転磁界の極性の位相を相互に一致させ、前記第2ロータの前記第1誘導磁極の位相および第2誘導磁極の位相を相互に円周方向に前記所定ピッチの半分だけずらし、前記第1ロータの第1永久磁石列の磁極の位相および第2永久磁石列の磁極の位相を円周方向に前記所定ピッチだけずらしたことを特徴とする電動機が提案される。   To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an annular stator arranged to surround the axis, a first rotor rotatable around the axis, the stator and the first An electric motor including a second rotor disposed between the rotors and rotatable about an axis, wherein the stator is composed of a plurality of first armatures disposed in a circumferential direction and is accompanied by supply of electric power. A first armature row that generates a first rotating magnetic field that rotates along a circumferential direction by magnetic poles generated in the plurality of first armatures, and a plurality of second armatures arranged in the circumferential direction. A second armature array configured to generate a second rotating magnetic field that rotates along the circumferential direction by magnetic poles generated in the plurality of second armatures with the supply of electric power is juxtaposed in the axial direction. The first rotor intersects with a predetermined pitch in the circumferential direction. A plurality of first permanent magnets arranged so as to have magnetic poles of different polarities, and a plurality of first permanent magnets arranged so as to have magnetic poles of different polarities alternately at the predetermined pitch in the circumferential direction. And a second permanent magnet array configured by arranging two permanent magnets in parallel with each other in the axial direction, and the second rotor is a plurality of soft magnetic bodies arranged at the predetermined pitch in the circumferential direction. A first induction magnetic pole array composed of one induction magnetic pole and a second induction magnetic pole array composed of a plurality of second induction magnetic poles made of soft magnetic material arranged at the predetermined pitch in the circumferential direction are arranged in the axial direction. The first armature row and the first permanent magnet row face each other on both sides in the radial direction of the first induction magnetic pole row, and the second electric machine on each side in the radial direction of the second induction pole row. The child row and the second permanent magnet row face each other, and the stator of the stator The phase of the rotating magnetic field and the phase of the second rotating magnetic field are made to coincide with each other, and the phase of the first induction magnetic pole and the phase of the second induction magnetic pole of the second rotor are mutually in the circumferential direction. An electric motor is proposed in which the phase is shifted by half the pitch, and the phase of the magnetic pole of the first permanent magnet row and the phase of the second permanent magnet row of the first rotor are shifted in the circumferential direction by the predetermined pitch. The

また請求項2に記載された発明によれば、軸線を囲むように配置された環状のステータと、軸線まわりに回転可能な第1ロータと、前記ステータおよび前記第1ロータ間に配置されて軸線まわりに回転可能な第2ロータとを備えた電動機であって、前記ステータは、円周方向に配置された複数の電機子で構成され、電力の供給に伴って該複数の電機子に発生する磁極により、円周方向に沿って回転する回転磁界を発生させる電機子列から成り、前記第1ロータは、円周方向に所定ピッチで交互に異なる極性の磁極を有するように複数の第1永久磁石を配置して構成された第1永久磁石列と、円周方向に前記所定ピッチで交互に異なる極性の磁極を有するように複数の第2永久磁石を配置して構成された第2永久磁石列とを軸線方向に並置して成り、前記第2ロータは、円周方向に前記所定ピッチで配置された軟磁性体製の複数の第1誘導磁極で構成された第1誘導磁極列と、円周方向に前記所定ピッチで配置された軟磁性体製の複数の第2誘導磁極で構成された第2誘導磁極列とを軸線方向に並置して成り、前記第1誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ前記電機子列および前記第1永久磁石列が対向し、前記第2誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ前記電機子列および前記第2永久磁石列が対向し、前記第2ロータの前記第1誘導磁極の位相および第2誘導磁極の位相を相互に円周方向に前記所定ピッチの半分だけずらし、前記第1ロータの第1永久磁石列の磁極の位相および第2永久磁石列の磁極の位相を円周方向に前記所定ピッチだけずらしたことを特徴とする電動機が提案される。   According to the second aspect of the present invention, the annular stator arranged to surround the axis, the first rotor rotatable around the axis, and the axis arranged between the stator and the first rotor. An electric motor including a second rotor rotatable around the stator, wherein the stator includes a plurality of armatures arranged in a circumferential direction, and is generated in the plurality of armatures when electric power is supplied. The first rotor includes a plurality of first permanent magnets having magnetic poles having different polarities alternately at a predetermined pitch in the circumferential direction. A first permanent magnet array configured by arranging magnets, and a second permanent magnet configured by arranging a plurality of second permanent magnets so as to have magnetic poles having different polarities alternately at the predetermined pitch in the circumferential direction Juxtaposed with each other in the axial direction The second rotor is arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction, and a first induction magnetic pole row composed of a plurality of soft magnetic first induction magnetic poles arranged at the predetermined pitch in the circumferential direction. A plurality of second induction magnetic poles made of soft magnetic material and arranged side by side in the axial direction, and the armature strings and The first permanent magnet rows face each other, the armature rows and the second permanent magnet rows face each other on both radial sides of the second induction magnetic pole row, and the phase and first phase of the first induction magnetic pole of the second rotor The phases of the two induction magnetic poles are shifted from each other by half of the predetermined pitch in the circumferential direction, and the phases of the magnetic poles of the first permanent magnet row and the second permanent magnet row of the first rotor are changed in the circumferential direction. An electric motor characterized by being shifted by a predetermined pitch has been proposed. That.

また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記第2ロータの円筒状のロータボディに軸線方向に直線状に延びる複数のスリットを形成し、前記各スリットに前記第1、第2誘導磁極を嵌合したことを特徴とする電動機が提案される。   According to the invention described in claim 3, in addition to the configuration of claim 1 or 2, a plurality of slits extending linearly in the axial direction are formed in the cylindrical rotor body of the second rotor. A motor is proposed in which the first and second induction magnetic poles are fitted in the slits.

尚、実施の形態のアウターロータ13は本発明の第2ロータに対応し、実施の形態のインナーロータ14は本発明の第1ロータに対応し、実施の形態の第1、第2ステータ12L,12Rは本発明のステータに対応する。   The outer rotor 13 of the embodiment corresponds to the second rotor of the present invention, the inner rotor 14 of the embodiment corresponds to the first rotor of the present invention, and the first and second stators 12L, 12L, 12R corresponds to the stator of the present invention.

請求項1の構成によれば、電動機は、軸線を囲むように配置された第1、第2電機子列により第1、第2回転磁界を発生する環状のステータと、第1、第2永久磁石で構成された第1、第2永久磁石列を有して軸線まわりに回転可能な第1ロータと、ステータおよび第1ロータ間に配置され、第1、第2誘導磁極で構成された第1、第2誘導磁極列を有して軸線まわりに回転可能な第2ロータとを備えており、第1誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ第1電機子列および第1永久磁石列を対向させ、第2誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ第2電機子列および第2永久磁石列を対向させたので、第1、第2電機子に対する通電を制御して第1、第2回転磁界を回転させることで、第1、第2電機子、第1、第2永久磁石および第1、第2誘導磁極を通過する磁路を形成し、第1ロータおよび第2ロータの一方あるいは両方を回転させることができる。   According to the configuration of the first aspect, the electric motor includes the annular stator that generates the first and second rotating magnetic fields by the first and second armature rows arranged so as to surround the axis, and the first and second permanents. A first rotor having first and second permanent magnet rows composed of magnets and rotatable about an axis, and a first rotor composed of first and second induction magnetic poles disposed between the stator and the first rotor. 1. A second rotor having a second induction magnetic pole row and rotatable about an axis is provided, and the first armature row and the first permanent magnet row are respectively opposed to both radial sides of the first induction magnetic pole row. Since the second armature row and the second permanent magnet row are opposed to the both sides in the radial direction of the second induction magnetic pole row, respectively, the first and second rotating magnetic fields are controlled by controlling the energization to the first and second armatures. The first and second armatures, the first and second permanent magnets, and the first and second inductions Forming a magnetic path passing through the poles can be rotated one or both of the first rotor and the second rotor.

このとき、第2ロータの第1、第2誘導磁極の位相を相互に所定ピッチの半分だけずらし、第1ロータの第1、第2永久磁石列の磁極の位相を相互に所定ピッチだけずらしたことにより、ステータの第1、第2回転磁界の極性の位相を一致させることができ、これにより第1、第2電機子列を同一位相で配置することが可能になってステータの構造を簡素化することができる。   At this time, the phases of the first and second induction magnetic poles of the second rotor are shifted from each other by a half of a predetermined pitch, and the phases of the magnetic poles of the first and second permanent magnet rows of the first rotor are shifted from each other by a predetermined pitch. As a result, the phases of the first and second rotating magnetic fields of the stator can be made to coincide with each other, whereby the first and second armature rows can be arranged in the same phase, and the structure of the stator is simplified. Can be

また請求項2の構成によれば、電動機は、軸線を囲むように配置された電機子列により回転磁界を発生する環状のステータと、永久磁石で構成された第1、第2永久磁石列を有して軸線まわりに回転可能な第1ロータと、ステータおよび第1ロータ間に配置され、第1、第2誘導磁極で構成された第1、第2誘導磁極列を有して軸線まわりに回転可能な第2ロータとを備えており、第1誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ電機子列および第1永久磁石列を対向させ、第2誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ電機子列および第2永久磁石列を対向させたので、電機子に対する通電を制御して回転磁界を回転させることで、電機子、第1、第2永久磁石および第1、第2誘導磁極を通過する磁路を形成し、第1ロータおよび第2ロータの一方あるいは両方を回転させることができる。   According to the second aspect of the present invention, the electric motor includes an annular stator that generates a rotating magnetic field by an armature array arranged so as to surround the axis, and first and second permanent magnet arrays each composed of a permanent magnet. A first rotor that is rotatable about an axis, and is disposed between the stator and the first rotor, and has first and second induction magnetic pole rows composed of first and second induction magnetic poles, and is arranged around the axis. A second rotor that can rotate, the armature rows and the first permanent magnet rows are opposed to both sides in the radial direction of the first induction magnetic pole row, and the armature rows are arranged on both sides in the radial direction of the second induction magnetic pole row. Since the second permanent magnet rows are opposed to each other, the current passing through the armature, the first and second permanent magnets, and the first and second induction magnetic poles is controlled by controlling the energization of the armature and rotating the rotating magnetic field. Forming a path and having one of a first rotor and a second rotor It can be rotated both.

このとき、第2ロータの第1、第2誘導磁極の位相を相互に所定ピッチの半分だけずらし、第1ロータの第1、第2永久磁石列の磁極の位相を相互に所定ピッチだけずらしたことにより、第1誘導磁極および第1永久磁石に対するステータの回転磁界の極性と、第2誘導磁極および第2永久磁石に対するステータの回転磁界の極性とを一致させることができ、これにより電機子列の数を1個で済ますことが可能になってステータの構造を簡素化することができる。   At this time, the phases of the first and second induction magnetic poles of the second rotor are shifted from each other by a half of a predetermined pitch, and the phases of the magnetic poles of the first and second permanent magnet rows of the first rotor are shifted from each other by a predetermined pitch. Thus, the polarity of the rotating magnetic field of the stator with respect to the first induction magnetic pole and the first permanent magnet can be matched with the polarity of the rotating magnetic field of the stator with respect to the second induction magnetic pole and the second permanent magnet. It is possible to reduce the number of the stator by one, and the structure of the stator can be simplified.

また請求項3の構成よれば、第2ロータのロータボディに軸線方向に延びるように設けた複数のスリットに第1、第2誘導磁極を嵌合するので、ロータボディに対する第1、第2誘導磁極の組み付けが簡単になる。   According to the third aspect of the present invention, the first and second induction magnetic poles are fitted into the plurality of slits provided in the rotor body of the second rotor so as to extend in the axial direction. Easy assembly of magnetic poles.

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1〜図15は本発明の第1の実施の形態を示すもので、図1は電動機を軸線方向に見た正面図(図2の1−1線矢視図)、図2は図1の2−2線断面図、図3は図2の3−3線断面図、図4は図2の4−4線断面図、図5は図2の5−5線矢視図、図6は図3の6−6線矢視図、図7は電動機の分解斜視図、図8はインナーロータの分解斜視図、図9は図3の9部拡大図、図10は電動機を円周方向に展開した模式図、図11はインナーロータを固定した場合の作動説明図の(その1)、図12はインナーロータを固定した場合の作動説明図の(その2)、図13はインナーロータを固定した場合の作動説明図の(その3)、図14はアウターロータを固定した場合の作動説明図の(その1)、図15はアウターロータを固定した場合の作動説明図の(その2)である。   1 to 15 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view of the electric motor as viewed in the axial direction (a view taken along line 1-1 in FIG. 2), and FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG. Is an exploded perspective view of the electric motor, FIG. 8 is an exploded perspective view of the inner rotor, FIG. 9 is an enlarged view of 9 part of FIG. 3, and FIG. 10 is a circumferential view of the electric motor. FIG. 11 is a diagram for explaining the operation when the inner rotor is fixed (part 1), FIG. 12 is a diagram for explaining the operation when the inner rotor is fixed (part 2), and FIG. Fig. 14 is an operation explanatory diagram when the outer rotor is fixed (Part 3), Fig. 14 is an operation explanatory diagram when the outer rotor is fixed (No. 1), and Fig. 15 is an operation explanatory diagram when the outer rotor is fixed. Illustration (Part 2).

図7に示すように、本実施の形態の電動機Mは、軸線L方向に短い八角筒形状を成すケーシング11と、ケーシング11の内周に固定された円環状の第1、第2ステータ12L,12Rと、第1、第2ステータ12L,12Rの内部に収納されて軸線Lまわりに回転する円筒状のアウターロータ13と、アウターロータ13の内部に収納されて軸線Lまわりに回転する円筒状のインナーロータ14とで構成されるもので、アウターロータ13およびインナーロータ14は固定された第1、第2ステータ12L,12Rに対して相対回転可能であり、かつアウターロータ13およびインナーロータ14は相互に相対回転可能である。   As shown in FIG. 7, the electric motor M of the present embodiment includes a casing 11 having a short octagonal cylindrical shape in the direction of the axis L, and annular first and second stators 12 </ b> L fixed to the inner periphery of the casing 11. 12R, a cylindrical outer rotor 13 that is housed in the first and second stators 12L, 12R and rotates about the axis L, and a cylindrical outer rotor 13 that is housed in the outer rotor 13 and rotates about the axis L The outer rotor 13 and the inner rotor 14 are rotatable relative to the fixed first and second stators 12L and 12R, and the outer rotor 13 and the inner rotor 14 are mutually connected. Relative rotation is possible.

図1および図2から明らかなように、ケーシング11は有底八角筒状の本体部15と、本体部15の開口に複数本のボルト16…で固定される八角板状の蓋部17とで構成されており、本体部15および蓋部17には通気のための複数の開口15a…,17a…が形成される。   As is apparent from FIGS. 1 and 2, the casing 11 includes a bottomed octagonal cylindrical main body portion 15 and an octagonal plate-like lid portion 17 fixed to the opening of the main body portion 15 with a plurality of bolts 16. A plurality of openings 15a... 17a for ventilation are formed in the main body 15 and the lid 17.

図1〜図4および図7から明らかなように、第1、第2ステータ12L,12Rは、同一構造のものを円周方向に位相を揃えて重ね合わせたものであり、その一方の第1ステータ12Lを例にとって構造を説明する。第1ステータ12Lは、積層鋼板よりなるコア18の外周にインシュレータ19を介してコイル20を巻回した複数個(実施の形態では24個)の第1電機子21L…を備えており、これらの第1電機子21L…は全体として円環状を成すように円周方向に結合された状態で、リング状のホルダ22で一体化される。ホルダ22の軸線L方向一端から径方向に突出するフランジ22aが、ケーシング11の本体部15の内面の段部15b(図2参照)に複数本のボルト23…で固定される。   As is apparent from FIGS. 1 to 4 and 7, the first and second stators 12L and 12R are obtained by superimposing the same structure in the circumferential direction so as to overlap each other. The structure will be described taking the stator 12L as an example. The first stator 12L includes a plurality of (in the embodiment, 24) first armatures 21L ... around which coils 20 are wound around an outer periphery of a core 18 made of laminated steel plates via an insulator 19. The first armatures 21L are integrated by a ring-shaped holder 22 in a state of being coupled in the circumferential direction so as to form an annular shape as a whole. A flange 22a protruding in a radial direction from one end in the axis L direction of the holder 22 is fixed to a step portion 15b (see FIG. 2) on the inner surface of the main body portion 15 of the casing 11 with a plurality of bolts 23.

第2ステータ12Rは、上述した第1ステータ12Lと同様に24個の第2電機子21R…を備えており、そのホルダ22のフランジ22aがケーシング11の本体部15の内面の段部15c(図2参照)に複数本のボルト24…で固定される。このとき、第1ステータ12Lおよび第2ステータ12Rの円周方向の位相は一致している(図3および図4参照)。そして第1、第2ステータ12L,12Rの第1、第2電機子21L…,21R…に、ケーシング11の本体部15に設けた3個の端子25,26,27(図1参照)から3相交流電流を供給することで、第1、第2ステータ12L,12Rに位相が同一の回転磁界を発生させることができる。   Like the first stator 12L described above, the second stator 12R includes 24 second armatures 21R..., And the flange 22a of the holder 22 is a step 15c (see FIG. 15) on the inner surface of the main body 15 of the casing 11. 2) with a plurality of bolts 24. At this time, the phases in the circumferential direction of the first stator 12L and the second stator 12R coincide (see FIGS. 3 and 4). The first and second armatures 21L, 21R,... Of the first and second stators 12L, 12R to 3 terminals 25, 26, 27 (see FIG. 1) 3 provided on the main body 15 of the casing 11. By supplying the phase alternating current, rotating magnetic fields having the same phase can be generated in the first and second stators 12L and 12R.

図2および図7から明らかなように、アウターロータ13は、弱磁性体で円筒状に形成されたロータボディ31と、弱磁性体で円板状に形成されてロータボディ31の両端の開口を覆うようにボルト32…で固定される2個のロータカバー33,33とを備えた中空の部材であって、一方のロータカバー33の中心から軸線L上に突出する第1アウターロータシャフト34がボールベアリング35でケーシング11の本体部15に回転自在に支持されるとともに、他方のロータカバー33の中心から軸線L上に突出する第2アウターロータシャフト36がボールベアリング37でケーシング11の蓋部17に回転自在に支持される。アウターロータ13の出力軸となる第1アウターロータシャフト34は、ケーシング11の本体部15を貫通して外部に延出する。   As is apparent from FIGS. 2 and 7, the outer rotor 13 includes a rotor body 31 that is formed of a weak magnetic material in a cylindrical shape, and a disk shape that is formed of a weak magnetic material and has openings at both ends of the rotor body 31. A hollow member having two rotor covers 33, 33 fixed by bolts 32 so as to cover, a first outer rotor shaft 34 protruding on the axis L from the center of one rotor cover 33 is provided. A second outer rotor shaft 36 that is rotatably supported by the main body portion 15 of the casing 11 by the ball bearing 35 and projects on the axis L from the center of the other rotor cover 33 is the lid portion 17 of the casing 11 by the ball bearing 37. Is supported rotatably. A first outer rotor shaft 34 serving as an output shaft of the outer rotor 13 extends through the main body portion 15 of the casing 11 to the outside.

弱磁性体とは、磁石に吸着しない材質で、例えばアルミニウム等の他に樹脂、木等を含み、非磁性体と呼ばれることもある。   The weak magnetic material is a material that is not attracted to the magnet, and includes, for example, resin and wood in addition to aluminum and the like, and is sometimes called a non-magnetic material.

図2、図6および図7から明らかなように、アウターロータ13のロータボディ31の軸線L方向一端面には、軸線Lと平行に延びる複数本(実施の形態では20本)のスリット31a…が、径方向内外に連通するように形成され、またロータボディ31の軸線L方向他端面には、軸線Lと平行に延びる複数本(実施の形態では20本)のスリット31b…が、径方向内外に連通するように形成される。一方のスリット31a…および他方のスリット31b…は、それが交互に配置されるように位相がずれている。   2, 6, and 7, a plurality of (20 in the embodiment) slits 31 a extending in parallel with the axis L are formed on one end surface in the axis L direction of the rotor body 31 of the outer rotor 13. Are formed so as to communicate with the inside and outside in the radial direction, and a plurality of (20 in the embodiment) slits 31b extending in parallel to the axis L are provided on the other end surface in the axis L direction of the rotor body 31 in the radial direction. It is formed so as to communicate with the inside and outside. The one slit 31a ... and the other slit 31b ... are out of phase so that they are alternately arranged.

一方のスリット31a…には軟磁性体製の第1誘導磁極38L…が軸線L方向に挿入されて埋め込まれるとともに、他方のスリット31b…には軟磁性体製の第2誘導磁極38R…が軸線L方向に挿入されて埋め込まれ、それぞれロータカバー33,33によってスリット31a…,31b…内に保持される。前記第1、第2誘導磁極38L…,38R…は、軸線L方向に積層された鋼板で構成される。   The first induction magnetic poles 38L made of soft magnetic material are inserted and embedded in the direction of the axis L in one slit 31a, and the second induction magnetic poles 38R made of soft magnetic material are axially inserted in the other slit 31b. It is inserted and embedded in the L direction, and is held in the slits 31a..., 31b. The first and second induction magnetic poles 38L, 38R,... Are made of steel plates laminated in the direction of the axis L.

第1、第2誘導磁極38L…,38R…は、ロータボディ31に軸線L方向に延びるように設けた複数のスリット38a…,38b…に嵌合して保持されるので、ロータボディ31に対する第1、第2誘導磁極38L…,38R…の組み付けが簡単になる。しかも第1、第2誘導磁極38L…,38R…はスリット31a…,31b…に対して凹凸係合するため(図9参照)、それらがロータボディ31の径方向内外に脱落することはない。   The first and second induction magnetic poles 38L, 38R, ... are fitted and held in a plurality of slits 38a, 38b, ... provided in the rotor body 31 so as to extend in the axis L direction. 1. Assembling of the second induction magnetic poles 38L,. In addition, the first and second induction magnetic poles 38L, 38R, ... are engaged with the slits 31a, ..., 31b ... (see FIG. 9), so that they do not fall out of the rotor body 31 in the radial direction.

図2から明らかなように、アウターロータ13の第2アウターロータシャフト36を囲むように、アウターロータ13の回転位置を検出するための第1レゾルバ42が設けられる。第1レゾルバ42は、第2アウターロータシャフト36の外周に固定されたレゾルバロータ43と、このレゾルバロータ43の周囲を囲むようにケーシング11の蓋部17に固定されたレゾルバステータ44とで構成される。   As is clear from FIG. 2, a first resolver 42 for detecting the rotational position of the outer rotor 13 is provided so as to surround the second outer rotor shaft 36 of the outer rotor 13. The first resolver 42 includes a resolver rotor 43 fixed to the outer periphery of the second outer rotor shaft 36 and a resolver stator 44 fixed to the lid portion 17 of the casing 11 so as to surround the resolver rotor 43. The

図2〜図5および図8から明らかなように、インナーロータ14は、円筒状に形成されたロータボディ45と、ロータボディ45のハブ45aを貫通してボルト46で固定されたインナーロータシャフト47と、積層鋼板で構成されてロータボディ45の外周に嵌合する円環状の第1、第2ロータコア48L,48Rと、ロータボディ45の外周に嵌合する円環状のスペーサ49とを備える。インナーロータシャフト47の一端は軸線L上で第1アウターロータシャフト34の内部にボールベアリング50で回転自在に支持され、またインナーロータシャフト47の他端は第2アウターロータシャフト36の内部にボールベアリング51で回転自在に支持されるとともに、第2アウターロータシャフト36およびケーシング11の蓋部17を貫通し、インナーロータ14の出力軸としてケーシング11の外部に延出する。   As apparent from FIGS. 2 to 5 and 8, the inner rotor 14 includes a rotor body 45 formed in a cylindrical shape, and an inner rotor shaft 47 that passes through a hub 45 a of the rotor body 45 and is fixed by bolts 46. And annular first and second rotor cores 48 </ b> L and 48 </ b> R that are made of laminated steel plates and are fitted to the outer periphery of the rotor body 45, and an annular spacer 49 that is fitted to the outer periphery of the rotor body 45. One end of the inner rotor shaft 47 is rotatably supported by the ball bearing 50 inside the first outer rotor shaft 34 on the axis L, and the other end of the inner rotor shaft 47 is placed inside the second outer rotor shaft 36 by a ball bearing. While being rotatably supported by 51, it passes through the second outer rotor shaft 36 and the lid portion 17 of the casing 11 and extends outside the casing 11 as an output shaft of the inner rotor 14.

ロータボディ45の外周に嵌合する第1、第2ロータコア48L,48Rは同一構造を有するもので、その外周面に沿って複数個(実施の形態では20個)の永久磁石支持孔48a…(図3および図4参照)を備えており、そこに第1、第2永久磁石52L…,52R…が軸線L方向に圧入される。第1ロータコア48Lの隣接する第1永久磁石52L…の極性は交互に反転しており、第2ロータコア48Rの隣接する第2永久磁石52R…の極性は交互に反転しており、かつ第1ロータコア48Lの第1永久磁石52L…の円周方向の位相および極性と、第2ロータコア48Rの第2永久磁石52R…の円周方向の位相および極性とは、電気角で180°ずれるように相互に一致している(図3および図4参照)。   The first and second rotor cores 48L and 48R fitted to the outer periphery of the rotor body 45 have the same structure, and a plurality (20 in the embodiment) of permanent magnet support holes 48a. 3 and FIG. 4), and first and second permanent magnets 52L... 52R are press-fitted in the direction of the axis L. The polarities of the adjacent first permanent magnets 52L of the first rotor core 48L are alternately reversed, the polarities of the adjacent second permanent magnets 52R of the second rotor core 48R are alternately reversed, and the first rotor core The circumferential direction phase and polarity of the 48L first permanent magnets 52L ... and the circumferential direction phase and polarity of the second permanent magnets 52R ... of the second rotor core 48R are mutually offset so as to be shifted by 180 ° in electrical angle. They match (see FIGS. 3 and 4).

そしてロータボディ45の外周の軸線L方向中央に弱磁性体のスペーサ49が嵌合し、その外側に第1、第2永久磁石52L…,52R…を抜け止めする一対の内側永久磁石支持板53,53がそれぞれ嵌合し、その外側に第1、第2ロータコアロータコア48L,48Rがそれぞれ嵌合し、その外側に第1、第2永久磁石52L…,52R…を抜け止めする一対の外側永久磁石支持板54,54がそれぞれ嵌合し、その外側に一対のストッパリング55,55が圧入によりそれぞれ固定される。   A weak magnetic spacer 49 is fitted in the center of the outer circumference of the rotor body 45 in the axis L direction, and a pair of inner permanent magnet support plates 53 that prevent the first and second permanent magnets 52L, 52R,. , 53 are fitted to each other, the first and second rotor cores 48L, 48R are fitted to the outer sides thereof, and the first and second permanent magnets 52L, 52R,. Magnet support plates 54 and 54 are respectively fitted, and a pair of stopper rings 55 and 55 are fixed to the outside by press-fitting.

図2から明らかなように、インナーロータシャフト47を囲むように、インナーロータ14の回転位置を検出するための第2レゾルバ56が設けられる。第2レゾルバ56は、インナーロータシャフト47の外周に固定されたレゾルバロータ57と、このレゾルバロータ57の周囲を囲むようにケーシング11の蓋部17に固定されたレゾルバステータ58とで構成される。   As apparent from FIG. 2, a second resolver 56 for detecting the rotational position of the inner rotor 14 is provided so as to surround the inner rotor shaft 47. The second resolver 56 includes a resolver rotor 57 fixed to the outer periphery of the inner rotor shaft 47 and a resolver stator 58 fixed to the lid portion 17 of the casing 11 so as to surround the resolver rotor 57.

しかして、図9に拡大して示すように、アウターロータ13の外周面に露出する第1誘導磁極38L…の外周面に、僅かなエアギャップαを介して第1ステータ12Lの第1電機子21L…の内周面が対向し、アウターロータ13の内周面に露出する第1誘導磁極38L…の内周面に、僅かなエアギャップβを介してインナーロータ14の第1ロータコア48Lの外周面が対向する。同様に、アウターロータ13の外周面に露出する第2誘導磁極38R…の外周面に、僅かなエアギャップαを介して第2ステータ12Rの第2電機子21R…の内周面が対向し、アウターロータ13の内周面に露出する第2誘導磁極38R…の内周面に、僅かなエアギャップβを介してインナーロータ14の第2ロータコア48Rの外周面が対向する。   9, the first armature of the first stator 12L is formed on the outer peripheral surface of the first induction magnetic pole 38L ... exposed on the outer peripheral surface of the outer rotor 13 through a slight air gap α. The outer peripheral surface of the first rotor core 48L of the inner rotor 14 is opposed to the inner peripheral surface of the first induction magnetic pole 38L ... exposed to the inner peripheral surface of the outer rotor 13 through a slight air gap β. The faces are opposite. Similarly, the inner peripheral surface of the second armature 21R of the second stator 12R is opposed to the outer peripheral surface of the second induction magnetic poles 38R exposed on the outer peripheral surface of the outer rotor 13 through a slight air gap α. The outer peripheral surface of the second rotor core 48R of the inner rotor 14 faces the inner peripheral surface of the second induction magnetic poles 38R... Exposed on the inner peripheral surface of the outer rotor 13 with a slight air gap β.

次に、上記構成を備えた第1の実施の形態の電動機Mの作動原理を説明する。   Next, the operation principle of the electric motor M according to the first embodiment having the above configuration will be described.

図10は電動機Mを円周方向に展開した状態を模式的に示すものである。図10の左右両側には、インナーロータ14の第1、第2永久磁石52L…,52R…がそれぞれ示される。第1、第2永久磁石52L…,52R…は、円周方向(図10の上下方向)に所定ピッチPでN極およびS極が交互に配置されるとともに、軸線L方向(図10の左右方向)に対向する第1永久磁石52L…の極性および第2永久磁石52R…の極性は逆になるように配置される。   FIG. 10 schematically shows a state where the electric motor M is developed in the circumferential direction. The first and second permanent magnets 52L, 52R,... Of the inner rotor 14 are respectively shown on the left and right sides of FIG. The first and second permanent magnets 52L, 52R,... Are arranged with N and S poles alternately at a predetermined pitch P in the circumferential direction (vertical direction in FIG. 10), and in the axis L direction (left and right in FIG. 10). Are arranged so that the polarities of the first permanent magnets 52L facing each other and the polarities of the second permanent magnets 52R facing each other are reversed.

図10の中央部には第1、第2ステータ12L,12Rの第1、第2電機子21L…,21R…に対応する仮想永久磁石21…が円周方向に所定ピッチPで配置される。実際には、第1、第2ステータ12L,12Rの第1、第2電機子21L…,21R…の数は各24個であり、インナーロータ14の第1、第2永久磁石52L…,52R…の数は各20個であるため、第1、第2電機子21L…,21R…のピッチはインナーロータ14の第1、第2永久磁石52L…,52R…のピッチPと一致していない。   10, virtual permanent magnets 21 corresponding to the first and second armatures 21L, 21R,... Of the first and second stators 12L, 12R are arranged at a predetermined pitch P in the circumferential direction. Actually, the number of first and second armatures 21L, 21R,... Of the first and second stators 12L, 12R is 24, and the first and second permanent magnets 52L, 52R of the inner rotor 14 are each. Since the number of... Is 20, each, the pitch of the first and second armatures 21L, 21R,... Does not coincide with the pitch P of the first, second permanent magnets 52L, 52R,. .

しかしながら、第1、第2電機子21L…,21R…はそれぞれ回転磁界を形成するため、それら第1、第2電機子21L…,21R…を、ピッチPで配置されて円周方向に回転する20個の仮想永久磁石21…で置き換えることができる。以下、第1、第2電機子21L…,21R…を、仮想永久磁石21…の第1、第2仮想磁極21L…,21R…と呼ぶ。円周方向に隣接する仮想永久磁石21…の第1、第2仮想磁極21L…,21R…の極性は交互に反転しており、かつ各仮想永久磁石21…の第1仮想磁極21L…と第2仮想磁極21R…とは、同一の極性を有して軸線方向Lに整列している。   However, since the first and second armatures 21L,..., 21R each form a rotating magnetic field, the first and second armatures 21L,. It can be replaced with 20 virtual permanent magnets 21. Hereinafter, the first and second armatures 21L, 21R,... Are referred to as first, second virtual magnetic poles 21L, 21R,. The polarities of the first and second virtual magnetic poles 21L, 21R,... Of the virtual permanent magnets 21 ... adjacent to each other in the circumferential direction are alternately reversed, and the first virtual magnetic poles 21L ... The two virtual magnetic poles 21R have the same polarity and are aligned in the axial direction L.

第1、第2永久磁石52L…,52R…と仮想永久磁石21…との間に、アウターロータ13の第1、第2誘導磁極38L…,38R…が配置される。第1、第2誘導磁極38L…,38R…は円周方向にピッチPで配置されるとともに、第1誘導磁極38L…と第2誘導磁極38R…とは円周方向にピッチPの半分だけずれている。   The first and second induction magnetic poles 38L, 38R,... Of the outer rotor 13 are arranged between the first and second permanent magnets 52L, 52R,. The first and second induction magnetic poles 38L, 38R,... Are arranged at a pitch P in the circumferential direction, and the first induction magnetic poles 38L, ... and the second induction magnetic poles 38R, ... are displaced by half the pitch P in the circumferential direction. ing.

図10に示すように、仮想永久磁石21の第1仮想磁極21Lの極性が、それに対向する(最も近い)第1永久磁石52Lの極性と異なるときには、仮想永久磁石21の第2仮想磁極21Rの極性が、それに対向する(最も近い)第2永久磁石52Rの極性と同じになる。また仮想永久磁石21の第2仮想磁極21Rの極性が、それに対向する(最も近い)第2永久磁石52Rの極性と異なるときには、仮想永久磁石21の第1仮想磁極21Lの極性が、それに対向する(最も近い)第1永久磁石52Lの極性と同じになる(図12(G)参照)。   As shown in FIG. 10, when the polarity of the first virtual magnetic pole 21 </ b> L of the virtual permanent magnet 21 is different from the polarity of the first permanent magnet 52 </ b> L facing (closest) to the first virtual magnetic pole 21 </ b> R of the virtual permanent magnet 21. The polarity is the same as the polarity of the second permanent magnet 52R facing (closest) to it. When the polarity of the second virtual magnetic pole 21R of the virtual permanent magnet 21 is different from the polarity of the second permanent magnet 52R facing (closest), the polarity of the first virtual magnetic pole 21L of the virtual permanent magnet 21 faces it. It becomes the same as the polarity of the (closest) first permanent magnet 52L (see FIG. 12G).

先ず、インナーロータ14(第1、第2永久磁石52L…,52R…)を回転不能に固定した状態で、第1、第2ステータ12L,12R(第1、第2仮想磁極21L…,21R…)に回転磁界を発生させることで、アウターロータ13(第1、第2誘導磁極38L…,38R…)を回転駆動する場合の作用を説明する。この場合、図11(A)→図11(B)→図11(C)→図11(D)→図12(E)→図12(F)→図12(G)の順番で、固定された第1、第2永久磁石52L…,52R…に対して仮想永久磁石21…が図中下向きに回転することで、第1、第2誘導磁極38L…,38R…が図中下向きに回転する。   First, the first and second stators 12L and 12R (first and second virtual magnetic poles 21L... 21R...) With the inner rotor 14 (first and second permanent magnets 52L... 52R...) Fixed in a non-rotatable state. ) To generate a rotating magnetic field, the operation when the outer rotor 13 (first and second induction magnetic poles 38L..., 38R...) Is rotationally driven will be described. In this case, it is fixed in the order of FIG. 11 (A) → FIG. 11 (B) → FIG. 11 (C) → FIG. 11 (D) → FIG. 12 (E) → FIG. 12 (F) → FIG. The virtual permanent magnets 21 ... rotate downward in the figure relative to the first and second permanent magnets 52L ... 52R ..., whereby the first and second induction magnetic poles 38L ... 38R ... rotate downward in the figure. .

図11(A)に示すように、相対向する第1永久磁石52L…および仮想永久磁石21…の第1仮想磁極21L…に対して第1誘導磁極38L…が整列し、かつ相対向する第2仮想磁極21R…および第2永久磁石52R…に対して第2誘導磁極38R…が半ピッチP/2ずれた状態から、仮想永久磁石21…を同図の下方に回転させる。その回転の開始時においては、仮想永久磁石21…の第1仮想磁極21L…の極性は、それに対向する第1永久磁石52L…の極性と異なるとともに、仮想永久磁石21…の第2仮想磁極21R…の極性は、それに対向する第2永久磁石52R…の極性と同じになる。   As shown in FIG. 11A, the first induction magnetic poles 38L are aligned and opposed to the first virtual magnetic poles 21L of the first permanent magnets 52L. The virtual permanent magnets 21 are rotated downward in the figure from the state where the second induction magnetic poles 38R are shifted by a half pitch P / 2 with respect to the two virtual magnetic poles 21R and the second permanent magnets 52R. At the start of the rotation, the polarities of the first virtual magnetic poles 21L ... of the virtual permanent magnets 21 ... are different from the polarities of the first permanent magnets 52L ... opposite thereto, and the second virtual magnetic poles 21R of the virtual permanent magnets 21 ... The polarity of... Is the same as the polarity of the second permanent magnet 52R.

第1誘導磁極38L…が第1永久磁石52L…および仮想永久磁石21…の第1仮想磁極21L…間に配置されているので、第1誘導磁極38L…が第1永久磁石52L…および第1仮想磁極21L…によって磁化され、第1永久磁石52L…、第1誘導磁極38L…および第1仮想磁極21L…間に第1磁力線G1が発生する。同様に、第2誘導磁極38R…が第2仮想磁極21R…および第2永久磁石52R…間に配置されているので、第2誘導磁極38R…が第2仮想磁極21R…および第2永久磁石52R…によって磁化され、第2仮想磁極21R…、第2誘導磁極38R…および第2永久磁石52R…間に第2磁力線G2が発生する。   Since the first induction magnetic poles 38L are arranged between the first permanent magnets 52L ... and the first virtual magnetic poles 21L ... of the virtual permanent magnets 21 ..., the first induction magnetic poles 38L ... are arranged as the first permanent magnets 52L ... The first magnetic lines G1 are generated between the first permanent magnets 52L, the first induction magnetic poles 38L, and the first virtual magnetic poles 21L. Similarly, since the second induction magnetic poles 38R are disposed between the second virtual magnetic poles 21R and the second permanent magnets 52R, the second induction magnetic poles 38R are the second virtual magnetic poles 21R and the second permanent magnets 52R. Are magnetized, and second magnetic lines of force G2 are generated between the second virtual magnetic poles 21R, second induction magnetic poles 38R, and second permanent magnets 52R.

図11(A)に示す状態では、第1磁力線G1は、第1永久磁石52L…、第1誘導磁極38L…および第1仮想磁極21L…を結ぶように発生し、第2磁力線G2は、円周方向に隣り合う各2つの第2仮想磁極21R…と両者の間に位置する第2誘導磁極38R…とを結ぶように、また円周方向に隣り合う各2つの第2永久磁石52R…と両者の間に位置する第2誘導磁極38R…とを結ぶように発生する。その結果、この状態では、図13(A)に示すような磁気回路が構成される。この状態では、第1磁力線G1が直線状であることにより、第1誘導磁極38L…には、円周方向に回転させるような磁力は作用しない。また円周方向に隣り合う各2つの第2仮想磁極21R…と第2誘導磁極38R…との間の2つの第2磁力線G2の曲がり度合いおよび総磁束量が互いに等しく、同様に円周方向に隣り合う各2つの第2永久磁石52R…と第2誘導磁極38R…との間の2つの第2磁力線G2の曲がり度合いおよび総磁束量も、互いに等しくなってバランスしている。このため、第2誘導磁極38R…にも、円周方向に回転させるような磁力は作用しない。   In the state shown in FIG. 11A, the first magnetic lines of force G1 are generated so as to connect the first permanent magnets 52L, the first induction magnetic poles 38L, and the first virtual magnetic poles 21L, and the second magnetic lines of force G2 are circular. Each of the two second permanent magnets 52R... Adjacent to each other in the circumferential direction so as to connect each of the two second virtual magnetic poles 21R... Adjacent to each other in the circumferential direction and the second induction magnetic pole 38R. It is generated so as to connect the second induction magnetic poles 38R. As a result, in this state, a magnetic circuit as shown in FIG. In this state, since the first magnetic lines of force G1 are linear, no magnetic force that rotates in the circumferential direction acts on the first induction magnetic poles 38L. Further, the bending degree and the total magnetic flux amount of the two second magnetic lines G2 between each of the two second virtual magnetic poles 21R ... and the second induction magnetic poles 38R ... adjacent to each other in the circumferential direction are equal to each other, and similarly in the circumferential direction. The bending degree and the total magnetic flux amount of the two second magnetic lines of force G2 between the two adjacent second permanent magnets 52R and the second induction magnetic poles 38R are also equal and balanced. Therefore, a magnetic force that rotates in the circumferential direction does not act on the second induction magnetic poles 38R.

そして、仮想永久磁石21…が図11(A)に示す位置から図11(B)に示す位置に回転すると、第2仮想磁極21R…、第2誘導磁極38R…および第2永久磁石52R…を結ぶような第2磁力線G2が発生するとともに、第1誘導磁極38L…と第1仮想磁極21L…との間の第1磁力線G1が曲がった状態になる。これに伴い、第1、第2の磁力線G1,G2によって、図13(B)に示すような磁気回路が構成される。   When the virtual permanent magnets 21 rotate from the position shown in FIG. 11A to the position shown in FIG. 11B, the second virtual magnetic poles 21R, the second induction magnetic poles 38R, and the second permanent magnets 52R. The second magnetic field lines G2 that are connected are generated, and the first magnetic field lines G1 between the first induction magnetic poles 38L and the first virtual magnetic poles 21L are bent. Accordingly, a magnetic circuit as shown in FIG. 13B is configured by the first and second magnetic lines of force G1, G2.

この状態では、第1磁力線G1の曲がり度合いは小さいものの、その総磁束量が多いため、比較的強い磁力が第1誘導磁極38L…に作用する。これにより、第1誘導磁極38L…は、仮想永久磁石21…の回転方向、つまり磁界回転方向に比較的大きな駆動力で駆動され、その結果アウターロータ13が磁界回転方向に回転する。また第2磁力線G2の曲がり度合いは大きいものの、その総磁束量が少ないため、比較的弱い磁力が第2誘導磁極38R…に作用し、それにより第2誘導磁極38R…は磁界回転方向に比較的小さな駆動力で駆動され、その結果アウターロータ13は磁界回転方向に回転する。   In this state, although the degree of bending of the first magnetic lines of force G1 is small, the total magnetic flux amount is large, so that a relatively strong magnetic force acts on the first induction magnetic poles 38L. As a result, the first induction magnetic poles 38L are driven with a relatively large driving force in the rotation direction of the virtual permanent magnets 21, that is, the magnetic field rotation direction, and as a result, the outer rotor 13 rotates in the magnetic field rotation direction. Further, although the degree of bending of the second magnetic lines of force G2 is large, the total magnetic flux amount is small, so that a relatively weak magnetic force acts on the second induction magnetic poles 38R, so that the second induction magnetic poles 38R are relatively in the magnetic field rotation direction. Driven with a small driving force, the outer rotor 13 rotates in the direction of magnetic field rotation.

次いで、仮想永久磁石21が、図11(B)に示す位置から、図11(C),(D)および図12(E),(F)に示す位置に順に回転すると、第1誘導磁極38L…および第2誘導磁極38R…は、それぞれ第1、第2の磁力線G1,G2に起因する磁力によって磁界回転方向に駆動され、その結果アウターロータ13が磁界回転方向に回転する。その間、第1誘導磁極38L…に作用する磁力は、第1磁力線G1の曲がり度合いが大きくなるものの、その総磁束量が少なくなることによって、徐々に弱くなり、第1誘導磁極38L…を磁界回転方向に駆動する駆動力が徐々に小さくなる。また第2誘導磁極38R…に作用する磁力は、第2磁力線G2の曲がり度合いが小さくなるものの、その総磁束量が多くなることによって徐々に強くなり、第2誘導磁極38R…を磁界回転方向に駆動する駆動力が徐々に大きくなる。   Next, when the virtual permanent magnet 21 is sequentially rotated from the position shown in FIG. 11B to the positions shown in FIGS. 11C, 11D, 12E, and 12F, the first induction magnetic pole 38L. ... and the second induction magnetic poles 38R are driven in the direction of magnetic field rotation by the magnetic force caused by the first and second magnetic lines of force G1, G2, respectively. As a result, the outer rotor 13 rotates in the direction of magnetic field rotation. In the meantime, the magnetic force acting on the first induction magnetic poles 38L is gradually weakened by decreasing the total magnetic flux amount, although the bending degree of the first magnetic lines G1 is increased. The driving force for driving in the direction gradually decreases. Further, the magnetic force acting on the second induction magnetic poles 38R is gradually increased as the total magnetic flux amount is increased, although the degree of bending of the second magnetic lines G2 is reduced, and the second induction magnetic poles 38R are made to move in the magnetic field rotation direction. The driving force to drive gradually increases.

そして、仮想永久磁石21が図12(E)に示す位置から図12(F)に示す位置に回転する間、第2磁力線G2が曲がった状態になるとともに、その総磁束量が最多に近い状態になり、その結果、最強の磁力が第2誘導磁極38R…に作用し、第2誘導磁極38R…に作用する駆動力が最大になる。その後、図12(G)に示すように、仮想永久磁石21が当初の図11(A)の位置からピッチP分回転することにより、仮想永久磁石21の第1、第2仮想磁極21L…,21R…がそれぞれ第1、第2永久磁石52L…,52R…に対向する位置に回転すると、図11(A)の状態と左右が反転した状態となり、その瞬間だけアウターロータ13を円周方向に回転させる磁力は作用しなくなる。   And while the virtual permanent magnet 21 rotates from the position shown in FIG. 12 (E) to the position shown in FIG. 12 (F), the second magnetic line of force G2 is bent and the total magnetic flux amount is close to the maximum. As a result, the strongest magnetic force acts on the second induction magnetic poles 38R, and the driving force acting on the second induction magnetic poles 38R is maximized. Thereafter, as shown in FIG. 12 (G), the virtual permanent magnet 21 is rotated by the pitch P from the initial position of FIG. 11 (A), whereby the first, second virtual magnetic poles 21L,. When 21R rotates to a position opposite to the first and second permanent magnets 52L, 52R, respectively, the state shown in FIG. 11A is reversed from side to side, and the outer rotor 13 is moved in the circumferential direction only at that moment. The rotating magnetic force stops working.

この状態から、仮想永久磁石21が更に回転すると、第1、第2の磁力線G1,G2に起因する磁力によって、第1、第2誘導磁極38L…,38R…が磁界回転方向に駆動され、アウターロータ13が磁界回転方向に回転する。その際、仮想永久磁石21が再び図11(A)に示す位置まで回転する間、以上とは逆に、第1誘導磁極38L…に作用する磁力は、第1磁力線G1の曲がり度合が小さくなるものの、その総磁束量が多くなることによって強くなり、第1誘導磁極38L…に作用する駆動力が大きくなる。逆に、第2誘導磁極38R…に作用する磁力は、第2磁力線G2の曲がり度合が大きくなるものの、その総磁束量が少なくなることによって弱くなり、第2誘導磁極38R…に作用する駆動力が小さくなる。   When the virtual permanent magnet 21 further rotates from this state, the first and second induction magnetic poles 38L, 38R,... Are driven in the magnetic field rotation direction by the magnetic force caused by the first and second magnetic lines G1, G2. The rotor 13 rotates in the magnetic field rotation direction. At that time, while the virtual permanent magnet 21 rotates again to the position shown in FIG. 11A, the magnetic force acting on the first induction magnetic poles 38L... However, as the total amount of magnetic flux increases, the strength increases and the driving force acting on the first induction magnetic poles 38L increases. On the contrary, the magnetic force acting on the second induction magnetic poles 38R... Is weakened by decreasing the total magnetic flux amount, although the bending degree of the second magnetic lines G2 is increased, and the driving force acting on the second induction magnetic poles 38R. Becomes smaller.

また図11(A)と図12(G)とを比較すると明らかなように、仮想永久磁石21がピッチP分回転するのに伴って、第1、第2誘導磁極38L…,38R…が半ピッチP/2分しか回転しないので、アウターロータ13は、第1、第2ステータ12L、12Rの回転磁界の回転速度の1/2の速度で回転する。これは、第1、第2磁力線G1,G2に起因する磁力の作用によって、第1、第2誘導磁極38L…,38R…が、第1磁力線G1で結ばれた第1永久磁石52L…と第1仮想磁極21L…との中間、および第2磁力線G2で結ばれた第2永久磁石52R…と第2仮想磁極21R…トの中間に、それぞれ位置した状態を保ちながら、回転するためである。   11A and 12G, as the virtual permanent magnet 21 rotates by the pitch P, the first and second induction magnetic poles 38L... 38R. Since it rotates only by the pitch P / 2, the outer rotor 13 rotates at a speed that is 1/2 of the rotational speed of the rotating magnetic field of the first and second stators 12L, 12R. This is because the first and second induction magnetic poles 38L,..., 38R... Are connected to the first permanent magnet 52L. This is to rotate while maintaining a state of being located in the middle of the first virtual magnetic pole 21L, and in the middle of the second permanent magnet 52R connected by the second magnetic field line G2 and the second virtual magnetic pole 21R.

次に、図14および図15を参照しながら、アウターロータ13を固定した状態で、インナーロータ14を回転させる場合の電動機Mの作動について説明する。   Next, the operation of the electric motor M when the inner rotor 14 is rotated while the outer rotor 13 is fixed will be described with reference to FIGS. 14 and 15.

先ず、図14(A)に示すように、各第1誘導磁極38L…が各第1永久磁石52L…に対向するとともに、各第2誘導磁極38R…が隣り合う各2つの第2永久磁石52R…の間に位置した状態から、第1、第2回転磁界を同図の下方に回転させる。その回転の開始時において、各第1仮想磁極21L…の極性を、それに対向する各第1永久磁石52L…の極性と異ならせるとともに、各第2仮想磁極21R…の極性をそれに対向する各第2永久磁石52R…の極性と同じにする。   First, as shown in FIG. 14A, the first induction magnetic poles 38L are opposed to the first permanent magnets 52L, and the second induction magnetic poles 38R are adjacent to each other two second permanent magnets 52R. .., The first and second rotating magnetic fields are rotated downward in the figure. At the start of the rotation, the polarities of the first virtual magnetic poles 21L ... are made different from the polarities of the first permanent magnets 52L ... facing each other, and the polarities of the second virtual magnetic poles 21R ... The same as the polarity of the two permanent magnets 52R.

この状態から、仮想永久磁石21…が図14(B)に示す位置に回転すると、第1誘導磁極38L…と第1仮想磁極21L…の間の第1磁力線G1が曲がった状態になり、かつ第2仮想磁極21R…が第2誘導磁極38R…に近づくことによって、第2仮想磁極21R…、第2誘導磁極38R…および第2永久磁石52R…を結ぶような第2磁力線G2が発生する。その結果、第1、第2永久磁石52L…,52R…、仮想永久磁石21…および第1、第2誘導磁極38L…,38R…において、前述した図13(B)に示すような磁気回路が構成される。   From this state, when the virtual permanent magnets 21 are rotated to the positions shown in FIG. 14B, the first magnetic lines G1 between the first induction magnetic poles 38L and the first virtual magnetic poles 21L are bent, and As the second virtual magnetic poles 21R approach the second induction magnetic poles 38R, second magnetic lines G2 that connect the second virtual magnetic poles 21R, second induction magnetic poles 38R, and second permanent magnets 52R are generated. As a result, in the first and second permanent magnets 52L, 52R, the virtual permanent magnet 21, and the first and second induction magnetic poles 38L, 38R, the magnetic circuit as shown in FIG. Composed.

この状態では、第1永久磁石52L…と第1誘導磁極38L…との間の第1磁力線G1の総磁束量は高いものの、この第1磁力線G1がまっすぐであるため、第1誘導磁極38L…に対して第1永久磁石52L…を回転させるような磁力が発生しない。また第2永久磁石52R…およびこれと異なる極性の第2仮想磁極21R…の間の距離が比較的長いことにより、第2誘導磁極38R…と第2永久磁石52R…との間の第2磁力線G2の総磁束量は比較的少ないものの、その曲がり度合いが大きいことによって、第2永久磁石52R…に、これを第2誘導磁極38R…に近づけるような磁力が作用する。これにより、第2永久磁石52R…は、第1永久磁石52L…と共に、仮想永久磁石21…の回転方向、即ち磁界回転方向と逆方向(図14の上方)に駆動され、図14(C)に示す位置に向かって回転する。また、これに伴い、インナーロータ14が磁界回転方向と逆方向に回転する。   In this state, although the total magnetic flux of the first magnetic lines G1 between the first permanent magnets 52L and the first induction magnetic poles 38L is high, the first magnetic lines G1 are straight, so the first induction magnetic poles 38L. However, no magnetic force is generated to rotate the first permanent magnets 52L. Further, since the distance between the second permanent magnets 52R ... and the second virtual magnetic poles 21R ... having different polarities is relatively long, the second magnetic field lines between the second induction magnetic poles 38R ... and the second permanent magnets 52R ... Although the total magnetic flux amount of G2 is relatively small, the bending degree is large, so that a magnetic force is applied to the second permanent magnets 52R, so as to bring them close to the second induction magnetic poles 38R. As a result, the second permanent magnets 52R are driven together with the first permanent magnets 52L in the rotation direction of the virtual permanent magnets 21, that is, in the direction opposite to the magnetic field rotation direction (upward in FIG. 14). Rotate toward the position shown in As a result, the inner rotor 14 rotates in the direction opposite to the magnetic field rotation direction.

そして第1、第2永久磁石52L…,52R…が図14(B)に示す位置から図14(C)に示す位置に向かって回転する間、仮想永久磁石21…は、図14(D)に示す位置に向かって回転する。以上のように、第2永久磁石52R…が第2誘導磁極38R…に近づくことにより、第2誘導磁極38R…と第2永久磁石52R…との間の第2磁力線G2の曲がり度合いは小さくなるものの、仮想永久磁石21…が第2誘導磁極38R…に更に近づくのに伴い、第2磁力線G2の総磁束量は多くなる。その結果、この場合にも、第2永久磁石52R…に、これを第2誘導磁極38R…側に近づけるような磁力が作用し、それにより、第2永久磁石52R…が、第1永久磁石52L…と共に、磁界回転方向と逆方向に駆動される。   And while the 1st, 2nd permanent magnet 52L ..., 52R ... rotates toward the position shown in FIG.14 (C) from the position shown in FIG.14 (B), the virtual permanent magnet 21 ... is shown in FIG.14 (D). Rotate toward the position shown in As described above, as the second permanent magnets 52R approach the second induction magnetic poles 38R ..., the degree of bending of the second magnetic lines G2 between the second induction magnetic poles 38R ... and the second permanent magnets 52R ... becomes small. However, as the virtual permanent magnets 21 further approach the second induction magnetic poles 38R, the total magnetic flux amount of the second magnetic lines of force G2 increases. As a result, in this case as well, a magnetic force is applied to the second permanent magnets 52R... So as to bring them closer to the second induction magnetic poles 38R, thereby causing the second permanent magnets 52R. .. And the magnetic field rotation direction.

また第1永久磁石52L…が磁界回転方向と逆方向に回転するのに伴い、第1永久磁石52L…と第1誘導磁極38L…との間の第1磁力線G1が曲がることによって、第1永久磁石52L…に、これを第1誘導磁極38L…に近づけるような磁力が作用する。しかし、この状態では、第1磁力線G1に起因する磁力は、第1磁力線G1の曲がり度合いが第2磁力線G2よりも小さいことによって、上述した第2磁力線G2に起因する磁力よりも弱い。その結果、両磁力の差分に相当する磁力によって、第2永久磁石52R…が第1永久磁石52L…と共に、磁界回転方向と逆方向に駆動される。   Further, as the first permanent magnets 52L rotate in the direction opposite to the magnetic field rotation direction, the first permanent magnetic lines G1 between the first permanent magnets 52L ... and the first induction magnetic poles 38L ... A magnetic force is applied to the magnets 52L to bring them close to the first induction magnetic poles 38L. However, in this state, the magnetic force caused by the first magnetic field line G1 is weaker than the magnetic force caused by the second magnetic field line G2 because the degree of bending of the first magnetic field line G1 is smaller than that of the second magnetic field line G2. As a result, the second permanent magnets 52R are driven together with the first permanent magnets 52L in a direction opposite to the magnetic field rotation direction by the magnetic force corresponding to the difference between the two magnetic forces.

そして、図14(D)に示すように、第1永久磁石52L…と第1誘導磁極38L…との間の距離と、第2誘導磁極38R…と第2永久磁石52R…との間の距離が互いにほぼ等しくなったときには、第1永久磁石52L…と第1誘導磁極38L…との間の第1磁力線G1の総磁束量および曲がり度合いが、第2誘導磁極38R…と第2永久磁石52R…との間の第2磁力線G2の総磁束量および曲がり度合いとそれぞれほぼ等しくなる。   As shown in FIG. 14D, the distance between the first permanent magnets 52L ... and the first induction magnetic poles 38L ... and the distance between the second induction magnetic poles 38R ... and the second permanent magnets 52R ... Are substantially equal to each other, the total magnetic flux amount and the degree of bending of the first magnetic lines G1 between the first permanent magnets 52L ... and the first induction magnetic poles 38L ... are the second induction magnetic poles 38R ... and the second permanent magnets 52R. Are approximately equal to the total amount of magnetic flux and the degree of bending of the second magnetic field lines G2 between them.

その結果、これらの第1、第2磁力線G1,G2に起因する磁力が互いにほぼ釣り合うことによって、第1、第2永久磁石52L…,52R…が一時的に駆動されない状態になる。   As a result, the first and second permanent magnets 52L, 52R,... Are temporarily not driven when the magnetic forces caused by the first and second magnetic lines G1, G2 are substantially balanced with each other.

この状態から、仮想永久磁石21…が図15(E)に示す位置まで回転すると、第1磁力線G1の発生状態が変化し、図15(F)に示すような磁気回路が構成される。それにより、第1磁力線G1に起因する磁力が、第1永久磁石52L…を第1誘導磁極38L…に近づけるようにほとんど作用しなくなるので、第2磁力線G2に起因する磁力によって、第2永久磁石52R…は、第1永久磁石52L…とともに、図15(G)に示す位置まで、磁界回転方向と逆方向に駆動される。   When the virtual permanent magnets 21... Rotate from this state to the position shown in FIG. 15E, the generation state of the first magnetic lines of force G1 changes, and a magnetic circuit as shown in FIG. As a result, the magnetic force caused by the first magnetic field lines G1 hardly acts so as to bring the first permanent magnets 52L close to the first induction magnetic poles 38L, so that the second permanent magnets are caused by the magnetic force caused by the second magnetic field lines G2. 52R, together with the first permanent magnets 52L, are driven in the direction opposite to the magnetic field rotation direction to the position shown in FIG.

そして、図15(G)に示す位置から、仮想永久磁石21…が若干回転すると、以上とは逆に、第1永久磁石52L…と第1誘導磁極38L…との間の第1磁力線G1に起因する磁力が、第1永久磁石52L…に、これを第1誘導磁極38L…に近づけるように作用し、それにより、第1永久磁石52L…が第2永久磁石52R…と共に、磁界回転方向と逆方向に駆動され、インナーロータ14が磁界回転方向と逆方向に回転する。そして仮想永久磁石21…が更に回転すると、第1永久磁石52L…と第1誘導磁極38L…との間の第1磁力線G1に起因する磁力と第2誘導磁極38R…と第2永久磁石52R…との間の第2磁力線G2に起因する磁力の差分に相当する磁力によって、第1永久磁石52L…が第2永久磁石52R…と共に、磁界回転方向と逆方向に駆動される。その後、第2磁力線G2に起因する磁力が、第2永久磁石52R…を第2誘導磁極38R…に近づけるようにほとんど作用しなくなると、第1磁力線G1に起因する磁力によって、第1永久磁石52L…が第2永久磁石52R…と共に駆動される。   When the virtual permanent magnets 21 are slightly rotated from the position shown in FIG. 15G, the first magnetic lines G1 between the first permanent magnets 52L and the first induction magnetic poles 38L are reversed from the above. The resulting magnetic force acts on the first permanent magnets 52L, so as to be close to the first induction magnetic poles 38L, so that the first permanent magnets 52L ... together with the second permanent magnets 52R ... Driven in the reverse direction, the inner rotor 14 rotates in the direction opposite to the magnetic field rotation direction. When the virtual permanent magnets 21 are further rotated, the magnetic force resulting from the first magnetic lines G1 between the first permanent magnets 52L and the first induction magnetic poles 38L, the second induction magnetic poles 38R and the second permanent magnets 52R. The first permanent magnets 52L are driven together with the second permanent magnets 52R in a direction opposite to the magnetic field rotation direction by a magnetic force corresponding to a difference in magnetic force caused by the second magnetic field lines G2 between the first permanent magnet 52L and the second permanent magnet 52R. After that, when the magnetic force caused by the second magnetic field lines G2 hardly acts so as to bring the second permanent magnets 52R to the second induction magnetic poles 38R ..., the first permanent magnets 52L are caused by the magnetic force caused by the first magnetic field lines G1. Are driven together with the second permanent magnets 52R.

以上のように、第1、第2回転磁界の回転に伴い、第1永久磁石52L…と第1誘導磁極38L…との間の第1磁力線G1に起因する磁力と、第2誘導磁極38R…と第2永久磁石52R…との間の第2磁力線G2に起因する磁力と、これらの磁力の差分に相当する磁力とが、第1、第2永久磁石52L…,52R…に、即ちインナーロータ14に交互に作用し、それによりインナーロータ14が磁界回転方向と逆方向に回転する。また、そのように磁力、即ち駆動力がインナーロータ14に交互に作用することによって、インナーロータ14のトルクはほぼ一定になる。   As described above, with the rotation of the first and second rotating magnetic fields, the magnetic force caused by the first magnetic field lines G1 between the first permanent magnets 52L and the first induction magnetic poles 38L, and the second induction magnetic poles 38R. The magnetic force caused by the second magnetic field line G2 between the first permanent magnets 52R and the second permanent magnets 52R, and the magnetic force corresponding to the difference between these magnetic forces are applied to the first and second permanent magnets 52L, 52R, that is, the inner rotor. 14, the inner rotor 14 rotates in the direction opposite to the magnetic field rotation direction. In addition, when the magnetic force, that is, the driving force acts alternately on the inner rotor 14 as described above, the torque of the inner rotor 14 becomes substantially constant.

この場合、インナーロータ14は、第1、第2回転磁界と同じ速度で逆回転する。これは、第1、第2磁力線G1,G2に起因する磁力の作用によって、第1、第2誘導磁極38L…,38R…が、第1永久磁石52L…と第1仮想磁極21L…との中間、および第2永久磁石52R…と第2仮想磁極21R…との中間にそれぞれ位置した状態を保ちながら、第1、第2永久磁石52L…,52R…が回転するためである。   In this case, the inner rotor 14 rotates in reverse at the same speed as the first and second rotating magnetic fields. This is because the first and second induction magnetic poles 38L,..., 38R... Are intermediate between the first permanent magnets 52L and the first virtual magnetic poles 21L due to the magnetic force caused by the first and second magnetic lines of force G1 and G2. , And the second permanent magnets 52L, 52R,..., And the second virtual magnetic poles 21R, the first permanent magnets 52L, 52R,.

以上、インナーロータ14を固定してアウターロータ13を磁界回転方向に回転させる場合と、アウターロータ13を固定してインナーロータ14を磁界回転方向と逆方向に回転させる場合とを別個に説明したが、勿論インナーロータ14およびアウターロータ13の両方を相互に逆方向に回転させることも可能である。   As described above, the case where the inner rotor 14 is fixed and the outer rotor 13 is rotated in the magnetic field rotation direction and the case where the outer rotor 13 is fixed and the inner rotor 14 is rotated in the direction opposite to the magnetic field rotation direction have been described separately. Of course, both the inner rotor 14 and the outer rotor 13 can be rotated in opposite directions.

以上のように、インナーロータ14およびアウターロータ13のいずれか一方、あるいはインナーロータ14およびアウターロータ13の両方を回転させる場合に、インナーロータ14およびアウターロータ13の相対的な回転位置に応じて、第1、第2誘導磁極38L…,38R…の磁化の状態が変わり、滑りを生じることなく回転させることが可能であり、同期機として機能するので、効率を高めることができる。また第1仮想磁極21L…、第1永久磁石52L…および第1誘導磁極38L…の数が互いに同じに設定されるとともに、第2仮想磁極21R…、第2永久磁石52R…および第2誘導磁極38R…の数が互いに同じに設定されているので、インナーロータ14およびアウターロータ13のいずれを駆動する場合にも、電動機Mのトルクを十分に得ることができる。   As described above, when rotating either one of the inner rotor 14 and the outer rotor 13 or both the inner rotor 14 and the outer rotor 13, depending on the relative rotational positions of the inner rotor 14 and the outer rotor 13, The magnetization states of the first and second induction magnetic poles 38L,..., 38R,... Can be rotated without causing slippage, and function as a synchronous machine. The first virtual magnetic poles 21L, the first permanent magnets 52L, and the first induction magnetic poles 38L are set to have the same number, the second virtual magnetic poles 21R, the second permanent magnets 52R, and the second induction magnetic poles. 38R is set to be equal to each other, the torque of the electric motor M can be sufficiently obtained when either the inner rotor 14 or the outer rotor 13 is driven.

以上のように、本実施の形態によれば、第1、第2ステータ12L,12Rの第1、第2回転磁界の極性の位相を相互にピッチPだけずらし、アウターロータ13の第1、第2誘導磁極38L…,38R…の位相を相互にピッチPの半分だけずらしたことにより、インナーロータ14の第1、第2永久磁石52L…,52R…の磁極の位相を相互に一致させることができ、これによりインナーロータ14に対する第1、第2永久磁石52L…,52R…の支持を容易にし、インナーロータ14の構造を簡素化することができる。   As described above, according to the present embodiment, the polarities of the first and second rotating magnetic fields of the first and second stators 12L and 12R are shifted from each other by the pitch P, and the first and second stators of the outer rotor 13 are shifted. By shifting the phases of the two induction magnetic poles 38L,..., 38R,... By half of the pitch P, the phases of the magnetic poles of the first and second permanent magnets 52L,. This makes it easy to support the first and second permanent magnets 52L to 52R with respect to the inner rotor 14 and simplifies the structure of the inner rotor 14.

次に、図16に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第1の実施の形態の電動機Mは、第1ステータ12Aの第1電機子21L…の極性と、第2ステータ12Bの第2電機子21R…の極性とが、軸線L方向に隣り合うものどうしが一致している。第2の実施の形態は、第1、第2ステータ12A,12Bの第1、第2電機子21L…,21R…の軸線L方向に隣り合うものどうし、一つの電気子21…で置き変えたものである。   In the electric motor M of the first embodiment, the polarities of the first armatures 21L of the first stator 12A and the polarities of the second armatures 21R of the second stator 12B are adjacent to each other in the axis L direction. Match. In the second embodiment, the first and second armatures 21L, 12B of the first and second stators 12A, 12B adjacent to each other in the direction of the axis L are replaced by one electric element 21. Is.

このように、第1の実施の形態の第1電機子21L…および第2電機子21R…を一体化して電機子21…とすることで、第1ステータ12Aおよび第2ステータ12Bを一つのステータ12に纏めることができる。これにより部品点数の削減および構造の更なる簡素化を図りながら、電動機Mに第1の実施の形態と同様の機能を発揮させることができる。   As described above, the first armature 21L and the second armature 21R of the first embodiment are integrated into the armature 21 so that the first stator 12A and the second stator 12B are combined into one stator. 12 can be summarized. Thus, the electric motor M can exhibit the same functions as those of the first embodiment while reducing the number of parts and further simplifying the structure.

次に、図17に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第3の実施の形態は、インナーロータ14の一つの磁極を構成する第1永久磁石52Lあるいは第2永久磁石52Rを、それぞれ二つに分割したものである。この場合、二つの永久磁石が一つの磁極を構成するには、その二つの永久磁石の極性が一致していることが必要である。   In the third embodiment, the first permanent magnet 52L or the second permanent magnet 52R constituting one magnetic pole of the inner rotor 14 is divided into two. In this case, in order for two permanent magnets to form one magnetic pole, the two permanent magnets must have the same polarity.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。   The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、実施の形態では径方向外側に配置したステータ12L,12R(あるいは12)に電機子21L…,21R…(あるいは21)を設け、径方向内側に配置したインナーロータ14に永久磁石52L…,52R…を設けているが、電機子21L…,21R…(あるいは21)および永久磁石52L…,52R…の位置関係を逆にしても良い。   For example, in the embodiment, the stators 12L, 12R (or 12) disposed on the radially outer side are provided with armatures 21L, 21R,... (Or 21), and the permanent magnets 52L,. 52R ... are provided, but the positional relationship between the armatures 21L ..., 21R ... (or 21) and the permanent magnets 52L ..., 52R ... may be reversed.

また実施の形態の電動機Mは極対数が10であるが,その極対数は適宜選択可能である。   Further, the electric motor M of the embodiment has ten pole pairs, but the number of pole pairs can be selected as appropriate.

また実施の形態のステータ12L,12R(あるいは12)のコイル20は集中巻であるが、分布巻であっても良い。   The coils 20 of the stators 12L and 12R (or 12) of the embodiment are concentrated windings, but may be distributed windings.

第1の実施の形態に係る電動機を軸線方向に見た正面図(図2の1−1線矢視図)The front view which looked at the electric motor which concerns on 1st Embodiment in the axial direction (1-1 line arrow view of FIG. 2) 図1の2−2線断面図2-2 sectional view of FIG. 図2の3−3線断面図3-3 sectional view of FIG. 図2の4−4線断面図Sectional view along line 4-4 in FIG. 図2の5−5線矢視図View taken along line 5-5 in FIG. 図3の6−6線矢視図6-6 arrow view of FIG. 電動機の分解斜視図Exploded perspective view of electric motor インナーロータの分解斜視図Disassembled perspective view of inner rotor 図3の9部拡大図9 enlarged view of FIG. 電動機を円周方向に展開した模式図Schematic diagram of electric motor deployed in the circumferential direction インナーロータを固定した場合の作動説明図の(その1)Explanation of the operation when the inner rotor is fixed (Part 1) インナーロータを固定した場合の作動説明図の(その2)Explanation of operation when inner rotor is fixed (Part 2) インナーロータを固定した場合の作動説明図の(その3)Explanation of operation when inner rotor is fixed (Part 3) アウターロータを固定した場合の作動説明図の(その1)(Part 1) of operation explanatory diagram when the outer rotor is fixed アウターロータを固定した場合の作動説明図の(その2)(2) of operation explanatory diagram when outer rotor is fixed 第2の実施の形態に係る、前記図2に対応する図The figure corresponding to the said FIG. 2 based on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る、前記図9に対応する図The figure corresponding to the said FIG. 9 based on 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

12 ステータ
12L 第1ステータ(ステータ)
12R 第2ステータ(ステータ)
13 アウターロータ(第2ロータ)
14 インナーロータ(第1ロータ)
21L 第1電機子
21R 第2電機子
31 ロータボディ
31a スリット
31b スリット
38L 第1誘導磁極
38R 第2誘導磁極
52L 第1永久磁石
52R 第2永久磁石
L 軸線
P 所定ピッチ
12 Stator 12L First stator (stator)
12R Second stator (stator)
13 Outer rotor (second rotor)
14 Inner rotor (first rotor)
21L 1st armature 21R 2nd armature 31 Rotor body 31a Slit 31b Slit 38L 1st induction magnetic pole 38R 2nd induction magnetic pole 52L 1st permanent magnet 52R 2nd permanent magnet L Axis P Predetermined pitch

Claims (3)

軸線(L)を囲むように配置された環状のステータ(12L,12R)と、軸線(L)まわりに回転可能な第1ロータ(14)と、前記ステータ(12L,12R)および前記第1ロータ(14)間に配置されて軸線(L)まわりに回転可能な第2ロータ(13)とを備えた電動機であって、
前記ステータ(12L,12R)は、円周方向に配置された複数の第1電機子(21L)で構成され、電力の供給に伴って該複数の第1電機子(21L)に発生する磁極により、円周方向に沿って回転する第1回転磁界を発生させる第1電機子列と、円周方向に配置された複数の第2電機子(21R)で構成され、電力の供給に伴って該複数の第2電機子(21R)に発生する磁極により、円周方向に沿って回転する第2回転磁界を発生させる第2電機子列とを軸線(L)方向に並置して成り、
前記第1ロータ(14)は、円周方向に所定ピッチ(P)で交互に異なる極性の磁極を有するように複数の第1永久磁石(52L)を配置して構成された第1永久磁石列と、円周方向に前記所定ピッチ(P)で交互に異なる極性の磁極を有するように複数の第2永久磁石(52R)を配置して構成された第2永久磁石列とを軸線(L)方向に並置して成り、
前記第2ロータ(13)は、円周方向に前記所定ピッチ(P)で配置された軟磁性体製の複数の第1誘導磁極(38L)で構成された第1誘導磁極列と、円周方向に前記所定ピッチ(P)で配置された軟磁性体製の複数の第2誘導磁極(38R)で構成された第2誘導磁極列とを軸線(L)方向に並置して成り、
前記第1誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ前記第1電機子列および前記第1永久磁石列が対向し、前記第2誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ前記第2電機子列および前記第2永久磁石列が対向し、
前記ステータ(12L,12R)の前記第1回転磁界の極性の位相および前記第2回転磁界の極性の位相を相互に一致させ、前記第2ロータ(13)の前記第1誘導磁極(38L)の位相および第2誘導磁極(38R)の位相を相互に円周方向に前記所定ピッチ(P)の半分だけずらし、前記第1ロータ(14)の第1永久磁石列の磁極の位相および第2永久磁石列の磁極の位相を円周方向に前記所定ピッチ(P)だけずらしたことを特徴とする電動機。
An annular stator (12L, 12R) arranged to surround the axis (L), a first rotor (14) rotatable around the axis (L), the stator (12L, 12R) and the first rotor (14) An electric motor including a second rotor (13) disposed between and rotatable about an axis (L),
The stator (12L, 12R) is composed of a plurality of first armatures (21L) arranged in a circumferential direction, and is generated by magnetic poles generated in the plurality of first armatures (21L) as electric power is supplied. A first armature row that generates a first rotating magnetic field that rotates along the circumferential direction and a plurality of second armatures (21R) that are arranged in the circumferential direction. The magnetic poles generated in the plurality of second armatures (21R) are formed by juxtaposing the second armature row that generates the second rotating magnetic field rotating along the circumferential direction in the axis (L) direction,
The first rotor (14) is configured by arranging a plurality of first permanent magnets (52L) so as to have magnetic poles having different polarities alternately at a predetermined pitch (P) in the circumferential direction. And a second permanent magnet row formed by arranging a plurality of second permanent magnets (52R) so as to have magnetic poles of different polarities alternately in the circumferential direction at the predetermined pitch (P). Juxtaposed in the direction,
The second rotor (13) includes a first induction magnetic pole row made up of a plurality of soft magnetic first induction magnetic poles (38L) arranged at the predetermined pitch (P) in the circumferential direction, and a circumference A plurality of second induction magnetic poles (38R) made of soft magnetic material arranged at the predetermined pitch (P) in a direction and juxtaposed in the axis (L) direction;
The first armature row and the first permanent magnet row are opposed to the both sides in the radial direction of the first induction magnetic pole row, respectively, and the second armature row and the first permanent magnet row are respectively opposed to the radial both sides of the second induction magnetic pole row. 2 permanent magnet rows face each other
The phase of the polarity of the first rotating magnetic field of the stator (12L, 12R) and the phase of the polarity of the second rotating magnetic field are made to coincide with each other, and the first induction magnetic pole (38L) of the second rotor (13) The phase and the phase of the second induction magnetic pole (38R) are shifted from each other by half the predetermined pitch (P) in the circumferential direction, and the phase of the magnetic pole of the first permanent magnet row of the first rotor (14) and the second permanent magnetic pole An electric motor characterized in that the phase of the magnetic poles of the magnet array is shifted in the circumferential direction by the predetermined pitch (P).
軸線(L)を囲むように配置された環状のステータ(12)と、軸線(L)まわりに回転可能な第1ロータ(14)と、前記ステータ(12)および前記第1ロータ(14)間に配置されて軸線(L)まわりに回転可能な第2ロータ(13)とを備えた電動機であって、
前記ステータ(12)は、円周方向に配置された複数の電機子(21)で構成され、電力の供給に伴って該複数の電機子(21)に発生する磁極により、円周方向に沿って回転する回転磁界を発生させる電機子列から成り、
前記第1ロータ(14)は、円周方向に所定ピッチ(P)で交互に異なる極性の磁極を有するように複数の第1永久磁石(52L)を配置して構成された第1永久磁石列と、円周方向に前記所定ピッチ(P)で交互に異なる極性の磁極を有するように複数の第2永久磁石(52R)を配置して構成された第2永久磁石列とを軸線(L)方向に並置して成り、
前記第2ロータ(13)は、円周方向に前記所定ピッチ(P)で配置された軟磁性体製の複数の第1誘導磁極(38L)で構成された第1誘導磁極列と、円周方向に前記所定ピッチ(P)で配置された軟磁性体製の複数の第2誘導磁極(38R)で構成された第2誘導磁極列とを軸線(L)方向に並置して成り、
前記第1誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ前記電機子列および前記第1永久磁石列が対向し、前記第2誘導磁極列の径方向両側にそれぞれ前記電機子列および前記第2永久磁石列が対向し、
前記第2ロータ(13)の前記第1誘導磁極(38L)の位相および第2誘導磁極(38R)の位相を相互に円周方向に前記所定ピッチ(P)の半分だけずらし、前記第1ロータ(14)の第1永久磁石列の磁極の位相および第2永久磁石列の磁極の位相を円周方向に前記所定ピッチ(P)だけずらしたことを特徴とする電動機。
An annular stator (12) arranged to surround the axis (L), a first rotor (14) rotatable around the axis (L), and between the stator (12) and the first rotor (14) And a second rotor (13) that can be rotated about an axis (L),
The stator (12) is composed of a plurality of armatures (21) arranged in the circumferential direction, and along the circumferential direction by magnetic poles generated in the plurality of armatures (21) as power is supplied. Consisting of armature trains that generate rotating magnetic fields
The first rotor (14) is configured by arranging a plurality of first permanent magnets (52L) so as to have magnetic poles having different polarities alternately at a predetermined pitch (P) in the circumferential direction. And a second permanent magnet row formed by arranging a plurality of second permanent magnets (52R) so as to have magnetic poles of different polarities alternately in the circumferential direction at the predetermined pitch (P). Juxtaposed in the direction,
The second rotor (13) includes a first induction magnetic pole row made up of a plurality of soft magnetic first induction magnetic poles (38L) arranged at the predetermined pitch (P) in the circumferential direction, and a circumference A plurality of second induction magnetic poles (38R) made of soft magnetic material arranged at the predetermined pitch (P) in a direction and juxtaposed in the axis (L) direction;
The armature row and the first permanent magnet row face each other on both sides in the radial direction of the first induction magnetic pole row, and the armature row and the second permanent magnet row on the both radial sides of the second induction magnetic pole row, respectively. Is facing,
The phase of the first induction magnetic pole (38L) and the phase of the second induction magnetic pole (38R) of the second rotor (13) are shifted from each other by half the predetermined pitch (P) in the circumferential direction. The electric motor according to (14), wherein the phase of the magnetic pole of the first permanent magnet row and the phase of the magnetic pole of the second permanent magnet row are shifted in the circumferential direction by the predetermined pitch (P).
前記第2ロータ(13)の円筒状のロータボディ(31)に軸線(L)方向に直線状に延びる複数のスリット(31a,31b)を形成し、前記各スリット(31a,31b)に前記第1、第2誘導磁極(38L,38R)を嵌合したことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の電動機。   A plurality of slits (31a, 31b) extending linearly in the axis (L) direction are formed in the cylindrical rotor body (31) of the second rotor (13), and the slits (31a, 31b) are provided with the first slits (31a, 31b). The electric motor according to claim 1 or 2, wherein the first and second induction magnetic poles (38L, 38R) are fitted.
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