JP4712000B2 - Rotor for rotating electrical machines - Google Patents
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Description
本発明は、共通の軸線まわりに回転可能に配置された第1フランジ部材および第2フランジ部材と、前記軸線を中心とする周方向に所定間隔で配置されて前記第1、第2フランジ部材の外周部間を連結する複数の連結部材と、周方向に隣接する前記連結部材間に支持された磁極とを備えた回転電機用ロータに関する。 The present invention includes a first flange member and a second flange member that are rotatably arranged around a common axis, and are disposed at predetermined intervals in a circumferential direction centering on the axis, and the first and second flange members The present invention relates to a rotor for a rotating electrical machine including a plurality of connecting members that connect outer peripheral portions and magnetic poles supported between the connecting members adjacent in the circumferential direction.
複数の電機子を有して回転磁界を発生する環状のステータをケーシングに固定し、外周に複数の永久磁石を支持する第1ロータをステータの内部に回転自在に支持し、複数の軟磁性体製の誘導磁極を支持する円筒状の第2ロータを前記ステータおよび前記第1ロータ間に回転自在に支持することで、第1ロータおよび第2ロータから別個に出力を取り出すことを可能とした二軸出力型電動機が、下記特許文献1により公知である。
ところで、上記特許文献1に記載された二軸出力型電動機の第2ロータは、相互に対向するように配置された2枚の円板状の第1、第2ロータフレームの外周部から軸線方向に複数の誘導磁極支持部を一体的に突出させ、第1ロータフレームの誘導磁極支持部の先端と第2ロータフレームの誘導磁極支持部の先端との間に誘導磁極を挟んでボルトで固定する構造になっている。このため、複数の誘導磁極の軸線方向の寸法にばらつきが存在すると、寸法の短い誘導磁極と第1、第2ロータフレームとの間に隙間が発生してしまい、その誘導磁極の固定が不安定になる可能性があった。 By the way, the second rotor of the two-shaft output motor described in Patent Document 1 is axially extended from the outer peripheral portions of the two disk-shaped first and second rotor frames disposed so as to face each other. A plurality of induction magnetic pole support portions are integrally protruded to each other, and the induction magnetic pole support portions of the first rotor frame and the induction magnetic pole support portions of the second rotor frame are sandwiched between the induction magnetic pole support portions and fixed with bolts. It has a structure. For this reason, if there are variations in the axial dimension of the plurality of induction magnetic poles, a gap is generated between the induction magnetic pole having a short dimension and the first and second rotor frames, and the fixation of the induction magnetic poles is unstable. There was a possibility of becoming.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、寸法にばらつきがある磁極を回転電機のロータに安定して固定できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to stably fix magnetic poles having variations in dimensions to a rotor of a rotating electrical machine.
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、共通の軸線まわりに回転可能に配置された第1フランジ部材および第2フランジ部材と、前記軸線を中心とする周方向に所定間隔で配置されて前記第1、第2フランジ部材の外周部間を連結する複数の連結部材と、周方向に隣接する前記連結部材間に支持された磁極とを備えた回転電機用ロータであって、前記磁極は前記連結部材に前記軸線方向に移動可能に支持されており、前記磁極を前記第1、第2フランジ部材の少なくとも一方との間に配置した弾発部材で前記軸線方向に付勢して固定したことを特徴とする回転電機用ロータが提案される。 To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a first flange member and a second flange member that are rotatably arranged around a common axis, and a circumferential direction around the axis. A rotor for a rotating electrical machine including a plurality of connecting members arranged at predetermined intervals to connect the outer peripheral portions of the first and second flange members, and a magnetic pole supported between the connecting members adjacent in the circumferential direction. The magnetic pole is supported by the connecting member so as to be movable in the axial direction, and is a resilient member in which the magnetic pole is disposed between at least one of the first and second flange members. There is proposed a rotor for a rotating electrical machine characterized in that it is biased to be fixed to the rotor.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記磁極は軟磁性体よりなる誘導磁極であることを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
According to the invention described in
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、前記磁極は前記軸線方向に並置された第1磁極および第2磁極よりなり、前記第1、第2磁極間に挟まれてスペーサとして機能するリングを前記連結部材の径方向外周に配置したことを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
According to the invention described in claim 3, in addition to the configuration of
また請求項4に記載された発明によれば、請求項3の構成に加えて、前記第1フランジ部材と前記第1磁極との間に第1弾発部材を配置し、前記第2フランジ部材と前記第2磁極との間に第2弾発部材を配置したことを特徴とする回転電機用ロータが提案される。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the third aspect, a first resilient member is disposed between the first flange member and the first magnetic pole, and the second flange member is provided. A rotor for a rotating electrical machine is proposed in which a second elastic member is disposed between the first magnetic pole and the second magnetic pole.
また請求項5に記載された発明によれば、請求項4の構成に加えて、前記リングの一側縁に少なくとも一つの回り止め突起を突設し、前記回り止め突起を隣接する一対の前記第1磁極間、あるいは隣接する一対の前記第2磁極間に係合させたことを特徴とする回転電機用ロータが提案される。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth aspect, at least one detent projection is provided on one side edge of the ring, and the pair of detent projections are adjacent to each other. A rotor for a rotating electrical machine characterized by being engaged between first magnetic poles or between a pair of adjacent second magnetic poles is proposed.
また請求項6に記載された発明によれば、請求項4または請求項5の構成に加えて、前記リングの前記第2フランジ部材側の側縁に係合する係止突起を少なくとも一つの前記連結部材に設け、前記第1弾発部材の弾発力を前記第2弾発部材の弾発力よりも強く設定したことを特徴とする回転電機用ロータが提案される。 According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth or fifth aspect, at least one of the locking projections that engage with the side edge of the ring on the second flange member side is provided. There is proposed a rotor for a rotating electrical machine that is provided on a connecting member and is characterized in that the elastic force of the first elastic member is set stronger than the elastic force of the second elastic member.
また請求項7に記載された発明によれば、請求項6の構成に加えて、前記リングの前記第2フランジ部材側の側縁に位置決め溝を形成し、前記係止突起を前記位置決め溝に係合させたことを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
According to the invention described in claim 7, in addition to the structure of
尚、実施の形態の第1誘導磁極39Lおよび第2誘導磁極39Rは本発明の磁極あるいは誘導磁極に対応し、実施の形態の第1スプリング41Lおよび第2スプリング41Rは本発明の弾発部材に対応する。
The first induction
請求項1の構成によれば、軸線まわりに回転する第1、第2フランジ部材の外周部間を複数の連結部材で連結し、隣接する連結部材間に磁極を軸線方向に移動可能に支持する際に、第1、第2フランジ部材の少なくとも一方との間に配置した弾発部材で磁極を軸線方向に付勢して固定するので、磁極の軸線方向の寸法にばらつきが存在しても、その磁極を簡単な構造で安定して固定することができる。 According to the configuration of the first aspect, the outer peripheral portions of the first and second flange members rotating around the axis are connected by the plurality of connecting members, and the magnetic pole is supported between the adjacent connecting members so as to be movable in the axial direction. In this case, since the magnetic pole is urged and fixed in the axial direction by the elastic member arranged between at least one of the first and second flange members, even if there is a variation in the axial dimension of the magnetic pole, The magnetic pole can be stably fixed with a simple structure.
また請求項2の構成によれば、回転電機用ロータの磁極を軟磁性体で構成したので、ロータの回転により軟磁性体を磁化して誘導磁極として機能させることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the magnetic pole of the rotor for a rotating electrical machine is made of a soft magnetic material, the soft magnetic material can be magnetized by the rotation of the rotor to function as an induction magnetic pole.
また請求項3の構成によれば、軸線方向に並置された第1磁極および第2磁極間に挟まれてスペーサとして機能するリングを連結部材の径方向外周に配置したので、リングを介して第1、第2磁極の両方を軸線方向に位置決めすることができ、しかも連結部材に作用する遠心力をリングで支持することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the ring functioning as the spacer sandwiched between the first magnetic pole and the second magnetic pole juxtaposed in the axial direction is arranged on the outer periphery in the radial direction of the connecting member, the first through the ring Both the first and second magnetic poles can be positioned in the axial direction, and the centrifugal force acting on the connecting member can be supported by the ring.
また請求項4の構成によれば、第1フランジ部材と第1磁極との間に第1弾発部材を配置し、第2フランジ部材と第2磁極との間に第2弾発部材を配置したので、第1、第2弾発部材で第1、第2磁極を相互に接近する方向に付勢してリングの両側縁に押し付けることで、第1、第2磁極の両方を軸線方向に確実に位置決めすることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the first resilient member is disposed between the first flange member and the first magnetic pole, and the second resilient member is disposed between the second flange member and the second magnetic pole. Therefore, by urging the first and second magnetic poles in the direction approaching each other with the first and second elastic members and pressing them against both side edges of the ring, both the first and second magnetic poles are axially moved. Positioning can be ensured.
また請求項5の構成によれば、リングの一側縁に突設した回り止め突起を隣接する一対の第1磁極間、あるいは隣接する一対の第2磁極間に係合させたので、ロータに対してリングを周方向に位置決めすることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the rotation-preventing projection provided on one side edge of the ring is engaged between the pair of adjacent first magnetic poles or between the pair of adjacent second magnetic poles. In contrast, the ring can be positioned circumferentially.
また請求項6の構成によれば、連結部材にリングの第2フランジ部材側の側縁に係合する係止突起を設け、弾発力が強い側の第1弾発部材で第1磁極を押圧してリングを連結部材の係止突起に押し付けて軸線方向に位置決めし、かつ弾発力が弱い側の第2弾発部材で第2磁極を押圧してリングに押し付けて軸線方向に位置決めすることができ、ロータに対する第1、第2磁極の軸線方向の位置決め精度を高めることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the coupling member is provided with the locking projection that engages with the side edge of the ring on the second flange member side, and the first magnetic member is provided with the first elastic member on the side where the elastic force is strong. The ring is pressed to press the ring against the engaging protrusion of the connecting member and positioned in the axial direction, and the second elastic member on the side having a weak elastic force presses the second magnetic pole and presses against the ring to position in the axial direction. Therefore, the positioning accuracy of the first and second magnetic poles with respect to the rotor in the axial direction can be increased.
また請求項7の構成によれば、リングの第2フランジ部材側の側縁に形成した位置決め溝を連結部材の係止突起に係合させたので、連結部材の係止突起を利用してリングを回り止めすることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the positioning groove formed on the side edge of the ring on the second flange member side is engaged with the locking protrusion of the connecting member. Can be prevented.
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20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3の5−5線矢視図、図6は図5の6−6線断面図、図7は図5の7−7線断面図、図8は図5の8−8線断面図、図9は図5の9−9線断面図、図10は電動機の分解斜視図、図11はインナーロータの分解斜視図、図12は連結部材および誘導磁極の斜視図、図13はスプリングの斜視図、図14はリングの斜視図、図15は電動機を円周方向に展開した模式図、図16はインナーロータを固定した場合の作動説明図(その1)、図17はインナーロータを固定した場合の作動説明図(その2)、図18はインナーロータを固定した場合の作動説明図(その3)、図19はアウターロータを固定した場合の作動説明図(その1)、図20はアウターロータを固定した場合の作動説明図(その2)である。 1 to 20 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view of the electric motor 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 in FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG. 5 is a sectional view taken along line 6-6 in FIG. 5, FIG. 7 is a sectional view taken along line 7-7 in FIG. 5, FIG. 8 is a sectional view taken along line 8-8 in FIG. 10 is an exploded perspective view of the electric motor, FIG. 11 is an exploded perspective view of the inner rotor, FIG. 12 is a perspective view of the connecting member and the induction magnetic pole, FIG. 13 is a perspective view of the spring, FIG. 14 is a perspective view of the ring, and FIG. FIG. 16 is an operation explanatory diagram when the inner rotor is fixed (part 1), FIG. 17 is an operation explanatory diagram when the inner rotor is fixed (part 2), and FIG. Inn FIG. 19 is an operation explanatory diagram when the outer rotor is fixed (part 1), and FIG. 20 is an operation explanatory diagram when the outer rotor is fixed (part 2). is there.
図10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. 10, the electric motor M of the present embodiment includes a
図1および図2に示すように、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 shown in FIGS. 1 and 2, the
図1〜図4および図10に示すように、第1、第2ステータ12L,12Rは、同一構造のものを円周方向にずらし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)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 shown in FIGS. 1 to 4 and 10, the first and second stators 12 </ b> L and 12 </ b> R are superposed with the same structure shifted in the circumferential direction, and one of the first stators 12 </ b> L is attached. The structure will be explained for an example. The
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、インナーロータ14の第1、第2永久磁石52L…,52R…のピッチの半分だけ相互にずれている(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に回転磁界を発生させることができる。
Like the
図2および図10に示すように、アウターロータ13の籠状のロータボディ31は、導電性材料である鉄あるいは鉄鋼で構成された円板状の第1、第2フランジ部材32,33と、導電性の弱磁性体であるアルミニウムあるいはアルミニウム合金で構成された複数本(実施の形態では20本)の棒状の連結部材34…とを組み立てて構成される。第1フランジ部材32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32aがボールベアリング35でケーシング11の蓋部17に回転自在に支持されるとともに、第2フランジ部材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33aがボールベアリング36でケーシング11の本体部15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2アウターロータシャフト33a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 shown in FIGS. 2 and 10, the bowl-
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.
第1、第2フランジ部材32,33は基本的に円板状の部材であり、また連結部材34は基本的に棒状の部材であるため、それらを例えばダイキャストで成形する場合に、小型で簡素な構造の金型を使用することが可能となり、ロータボディ31の量産性を高めて製造コストを削減することができる。
Since the first and
図12に示すように、連結部材34は両端に形成された一対の円形断面の位置決め部34a,34aと、その内側に連設された一対の非円形断面の回り止め部34b,34bと、その内側に連設された一対の誘導磁極支持部34c,34cと、その内側に連設された一段厚いリング支持部34dと、位置決め部34a,34aを除く全長の両側面に突設された四角断面を有する畝状の凸部34e,34eとを備えており、リング支持部34dの一端側に係止突起34fが径方向外向きに突設される。
As shown in FIG. 12, the connecting
図6〜図8に示すように、第1、第2フランジ部材32,33の外周部内面には環状溝32b,33bが形成されており、これらの環状溝32b,33bの底部に円形断面の位置決め孔32c,33cが形成され、これらの位置決め孔32c,33cの底部がボルト孔32d,33dを介して第1、第2フランジ部材32,33の外周部外面に連通する。第1フランジ部材32の環状溝32bおよび位置決め孔32cに連結部材34の一端側の回り止め部34bおよび位置決め部34aがそれぞれが嵌合した状態で、ボルト37がワッシャ38および第1フランジ部材32のボルト孔32dを貫通して連結部材34の雌ねじ部34gに螺合することで、20本の連結部材34…の一端側が第1フランジ部材32に連結される。
As shown in FIGS. 6 to 8,
同様にして、第2フランジ部材33の環状溝33bおよび位置決め孔33cに連結部材34の他端側の回り止め部34bおよび位置決め部34aがそれぞれが嵌合した状態で、ボルト37がワッシャ38および第2フランジ部材33のボルト孔33dを貫通して連結部材34の雌ねじ部34gに螺合することで、20本の連結部材34…の他端側が第2フランジ部材33に連結される。その結果、第1、第2フランジ部材32,33と20本の連結部材34…とによって籠状のロータボディ31が構成される。
In the same manner, the
このとき、円形断面の位置決め部34a,34aと円形断面の位置決め孔32c,33cとの嵌合により第1、第2フランジ部材32,33に対する連結部材34…の位置が精密に位置決めされ、非円形断面の回り止め部34b,34bと環状溝32b,33bとの嵌合により第1、第2フランジ部材32,33に対する連結部材34…の相対回転が規制されることで、第1、第2フランジ部材32,33に対して連結部材34…を直角に位置決めしてアウターロータ13の組立精度を確保することができる。
At this time, the positions of the connecting
図6に拡大して示すように、第2フランジ部材33の表面には硬質アルマイト製の絶縁被膜aが施されており、同様に各連結部材34の表面には硬質アルマイト製の絶縁被膜bが施されている。また第2フランジ部材33に各連結部材34をボルト37で固定する際に使用する鉄製のワッシャ38は、その表面にポリアミドイミドよりなる絶縁被膜cが施されている。そして前記ボルト37は第2フランジ部材33のボルト孔33dを隙間を存して貫通し、連結部材34の雌ねじ部34gに螺合する。従って、連結部材34の右端と第2フランジ33とは電気的に絶縁されることになる。同様の構造により、連結部材34の左端と第1フランジ部材32とは電気的に絶縁されており、第1フランジ部材32、連結部材34、第2フランジ部材33および連結部材34を介して構成される電気的な閉回路(図5の矢印参照)を確実に遮断することができる。
As shown in FIG. 6 in an enlarged manner, the surface of the
図5に示すように、20本の連結部材34…の間には軸線Lと平行に延びる20本のスリットが形成され、各スリットに軟磁性体製の第1誘導磁極39Lと、弱磁性体製のリング40と、軟磁性体製の第2誘導磁極39Rとが、ロータボディ31の軸線L方向一端側から挿入されて支持される。
As shown in FIG. 5, 20 slits extending in parallel with the axis L are formed between the 20 connecting
図12に示すように、第1、第2誘導磁極39L,39Rは、軸線L方向に積層された多数の鋼板で構成されるもので、軸線Lに沿う両側面には四角断面の凹部39a,39aが形成されており、これらの凹部39a,39aが、その両側に位置する連結部材34,34の凸部34e,34eに凹凸係合することで、第1、第2誘導磁極39L,39Rの径方向の脱落が防止される。前記凸部34e,34eおよび前記凹部39a,39aの間には若干の隙間が発生することが避けられないため、連結部材34…に対して第1、第2誘導磁極39L…,39R…が相対移動して騒音を発するのを防止すべく、その凹凸係合部が接着剤59(図9参照)で固定される。
As shown in FIG. 12, the first and second induction
ところで、実施の形態では第1、第2誘導磁極39L,39Rの凹部39a,39aおよび連結部材34の凸部34e,34eは共に四角断面であるが、それらを共に半円状断面とすれば接触部の隙間を減少させ、接着剤59を使用しなくても騒音を低減することができる。
By the way, in the embodiment, the
尚、第1誘導磁極39L、リング40および第2誘導磁極39Rの組み付けは、例えば第1フランジ部材32に連結部材34…の一端を結合した状態で行われ、その後に連結部材34…の他端に第2フランジ部材33が結合される。
The first induction
図14に示すように、リング40は帯状の金属板を環状に形成したもので、その第2フランジ部材33側の端縁に18°間隔で複数個(実施の形態では20個)の位置決め溝40b…が凹設される。
As shown in FIG. 14, the
図5〜図7に示すように、アウターロータ13が回転すると、第1、第2誘導磁極39L…,39R…に加わる遠心力で連結部材34…は径方向外側に撓もうとするが、連結部材34…の軸線L方向中央部をリング40で径方向内向きに押さえることで、連結部材34…の変形を効果的に抑制してアウターロータ13の高速回転を可能にすることができる。
As shown in FIGS. 5 to 7, when the
特に、リング40を第1誘導磁極39L…と第2誘導磁極39R…との間に配置したので、重量の大きい第1、第2誘導磁極39L…,39R…に作用する遠心力を効果的に支持することができる。しかもリング40で遠心力を支持することで、連結部材34…を細くすることが可能になり、渦電流の低減にも寄与することができる。
In particular, since the
図5および図7に示すように、隣接する一対の連結部材34,34間のスリットに嵌合する第1、第2誘導磁極39L,39Rは、一対の第1、第2スプリング41L,41Rで相互に接近する方向に付勢され、以下のような方法で軸線L方向に位置決めされる。
As shown in FIG. 5 and FIG. 7, the first and second induction
各20個の第1、第2スプリング41L…,41R…は全て同一構造を有しているため、その一方の第2スプリング41Rについて構造を説明する。第2スプリング41Rは板金を所定形状に打ち抜いて湾曲させたものであり、第1係止部41a、第2係止部41bおよび押圧部41cを備える(図13参照)。第2フランジ部材33の環状溝33bの底部に係止孔33eが形成されており、この係止孔33eに第1係止部41aを係合させ、かつ環状溝33bの外周壁に第2係止部41bを圧縮状態で挿入することで、第2スプリング41Rは第2フランジ部材33の環状溝33bに支持され、この状態で第2スプリング41Rの押圧部41cは第2誘導磁極39Rの端面に当接して軸線L方向左向きの弾発力F2(図7参照)を発生する。
Since each of the 20 first and
第1スプリング41Lは、上述した第2スプリング41Rと同様の構造で第1フランジ部材32の環状溝32bに装着され、この状態で第1スプリング41Lの押圧部41cは第1誘導磁極39Lの端面に当接して軸線L方向右向きの弾発力F1(図7参照)を発生する。このとき、第1、第2誘導磁極39L,39Rはリング40を挟んで両側から第1、第2スプリング41L,41Rで押圧されるため、その軸線L方向の位置を規制するために次のような構造が採用されている。
The
即ち、図7において左側の第1スプリング41Lの弾発力F1で右側に押圧された第1誘導磁極39Lと、それに当接するリング40とは右側に押圧され、リング40の右端に形成した各位置決め溝40b(図14参照)は連結部材34の係止突起34fに左側から当接して軸線L方向に位置決めされる。一方、右側の第2スプリング41Rの弾発力F2で左側に押圧された第2誘導磁極39Rは、リング40の右端に右側から当接して軸線L方向に位置決めされる。このとき、仮に右側の第2スプリング41Rの弾発力F2が左側の第1スプリング41Lの弾発力F1よりも強いと、右側の第2スプリング41Rの弾発力F2でリング40および第1誘導磁極39Lが左側に押し戻されてしまい、リング40の位置決め溝40bと連結部材34の係止突起34fとの係合が外れてしまう可能性があるため、左側の第1スプリング41Lの弾発力F1は右側の第2スプリング41Rの弾発力F2よりも強く設定される。弾発力F1,F2の差は、第1、第2スプリング41L,41Rの材質の差や、圧縮代の差で調整可能である。
That is, in FIG. 7, the first induction magnetic pole 39 </ b> L pressed to the right by the elastic force F <b> 1 of the left first spring 41 </ b> L and the
以上のように、リング40の軸線L方向両側に第1、第2誘導磁極39L,39Rを配置し、第1、第2スプリング41L,41Rで第1、第2誘導磁極39L,39Rを相互に接近する方向に付勢してリング40の両側縁に圧接するので、第1、第2誘導磁極39L,39Rの軸線L方向の寸法にばらつきが存在しても、その寸法のばらつきを吸収して第1、第2誘導磁極39L,39Rを確実に固定することができる。
As described above, the first and second induction
またリング40の位置決め溝40bを連結部材34の係止突起34fに係止して軸線L方向に位置決めし、その状態で第1、第2誘導磁極39L,39Rをリング40に圧接して固定するので、軸線L方向両側から第1、第2スプリング41L,41Rで弾発力を加えても、第1、第2誘導磁極39L,39Rを軸線L方向に精度良く位置決めすることができる。更に、リング40の位置決め溝40bが連結部材34の係止突起34fに係止されることで、リング40の周方向の位置決めも同時に達成される。
Further, the
図2に示すように、アウターロータ13の第2アウターロータシャフト33a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33a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 shown in FIG. 2, the
図2〜図4および図11に示すように、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2アウターロータシャフト33a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1アウターロータシャフト32a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1アウターロータシャフト32a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 shown in FIGS. 2 to 4 and 11, the
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…の円周方向の位相とは、それらのピッチの半分だけ相互にずれている(図3および図4参照)。
The first and
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
図2に示すように、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 shown in FIG. 2, a
しかして、図3および図4に示すように、アウターロータ13の外周面に露出する第1誘導磁極39L…の外周面に、僅かなエアギャップを介して第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39L…の内周面に、僅かなエアギャップ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39R…の外周面に、僅かなエアギャップを介して第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39R…の内周面に、僅かなエアギャップ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。
3 and 4, the
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15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15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15の上下方向)に所定のピッチPでN極およびS極が交互に配置されるとともに、第1永久磁石52L…と第2永久磁石52R…とが所定のピッチPの半分だけ、つまり半ピッチP/2だけずれて配置される。
FIG. 15 schematically shows a state where the electric motor M is developed in the circumferential direction. 15 are shown first and second
図15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…が円周方向に所定のピッチ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。
15, virtual
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、円周方向に半ピッチP/2だけずれている。
However, since the first and
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39L…,39R…が配置される。第1、第2誘導磁極39L…,39R…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39L…と第2誘導磁極39R…とは軸線L方向に整列している。
The first and second induction
図15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17(G)参照)。
As shown in FIG. 15, when the polarity of the first virtual
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39L…,39R…)を回転駆動する場合の作用を説明する。この場合、図16(A)→図16(B)→図16(C)→図16(D)→図17(E)→図17(F)→図17(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39L…,39R…が図中下向きに回転する。
First, the first and
図16(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39L…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39R…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. 16A, the first induction
第1誘導磁極39L…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39L…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39L…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39R…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39R…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39R…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
図16(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39L…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39R…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39R…とを結ぶように発生する。その結果、この状態では、図18(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39L…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39R…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39R…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39R…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. 16A, the first magnetic field lines G1 are generated so as to connect the first
そして、仮想永久磁石21…が図16(A)に示す位置から図16(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39R…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39L…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18(B)に示すような磁気回路が構成される。
When the virtual
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39L…に作用する。これにより、第1誘導磁極39L…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39R…に作用し、それにより第2誘導磁極39R…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 amount of magnetic flux is large, so that a relatively strong magnetic force acts on the first induction
次いで、仮想永久磁石21が、図16(B)に示す位置から、図16(C),(D)および図17(E),(F)に示す位置に順に回転すると、第1誘導磁極39L…および第2誘導磁極39R…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39L…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39L…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39R…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39R…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
そして、仮想永久磁石21が図17(E)に示す位置から図17(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39R…に作用し、第2誘導磁極39R…に作用する駆動力が最大になる。その後、図17(G)に示すように、仮想永久磁石21が当初の図16(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16(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
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39L…,39R…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16(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39L…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39L…に作用する駆動力が大きくなる。逆に、第2誘導磁極39R…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39R…に作用する駆動力が小さくなる。
When the virtual
また図16(A)と図17(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39L…,39R…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39L…,39R…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。
16A and FIG. 17G, as the virtual
次に、図19および図20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
先ず、図19(A)に示すように、各第1誘導磁極39L…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39R…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. 19A, the first induction
この状態から、仮想永久磁石21…が図19(B)に示す位置に回転すると、第1誘導磁極39L…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39R…に近づくことによって、第2仮想磁極21R…、第2誘導磁極39R…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39L…,39R…において、前述した図18(B)に示すような磁気回路が構成される。
From this state, when the virtual
この状態では、第1永久磁石52L…と第1誘導磁極39L…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39L…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39R…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39R…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16の上方)に駆動され、図19(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 amount of the first magnetic lines G1 between the first
そして第1、第2永久磁石52L…,52R…が図19(B)に示す位置から図19(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19(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39R…に近づくことにより、第2誘導磁極39R…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39R…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39R…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。
Then, while the first and second
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39L…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39L…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
そして、図19(D)に示すように、第1永久磁石52L…と第1誘導磁極39L…との間の距離と、第2誘導磁極39R…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39L…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39R…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。
Then, as shown in FIG. 19D, the distance between the first
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
この状態から、仮想永久磁石21…が図20(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20(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39L…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20(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
そして、図20(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39L…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39L…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39L…との間の第1磁力線G1に起因する磁力と第2誘導磁極39R…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39R…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
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39L…との間の第1磁力線G1に起因する磁力と、第2誘導磁極39R…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
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39L…,39R…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525L…,52R…が回転するためである。
In this case, the
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
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39L…,39R…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39L…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39R…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
しかして、本実施の形態の電動機Mによれば、アウターロータ13の外郭を円板状の第1、第2フランジ部材32,33と、それらを連結する複数の棒状の連結部材34…とに分割して構成したので、連結部材34…を第1、第2フランジ部材32,33の何れか一方と一体に形成する場合に比べて、加工コストを大幅に削減することができる。
Therefore, according to the electric motor M of the present embodiment, the
またアウターロータ13の第1、第2フランジ部材32,33と、それらを連結する連結部材34…とを電気的に絶縁したので、電動機Mの運転中に図5に矢印で示した第1フランジ部材32、連結部材34、第2フランジ部材33および連結部材34で構成される閉回路を絶縁部で遮断し、渦電流の発生を抑制して発熱やエネルギー損失を最小限に抑えることができる。しかも一つの閉回路に対して、2本の連結部材34,34の両端の4か所が絶縁部になるため、万一その4か所のうちの3か所の絶縁が破れても、第1、第2フランジ部材32,33間の絶縁を確保して渦電流の発生を抑制することができる。
Further, since the first and
特に、第1、第2フランジ部材32,33および連結部材34…の両方に絶縁被膜a,bを形成したので、その一方が傷付いても絶縁を確保することができるだけでなく、ボルト37…のワッシャ38…にも絶縁被膜cを施したので、ボルト37…を介しての第1、第2フランジ部材32,33および連結部材34…間の電気的導通をも確実に阻止することができる。
In particular, since the insulating coatings a and b are formed on both the first and
また図9に示すように、連結部材34の誘導磁極支持部34cの径方向厚さT2を、それに接する第1、第2誘導磁極39L,39Rの厚さT1よりも薄くしたので、連結部材34の断面積を最小限に抑えて磁束が流れ難くし、渦電流の発生を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 9, since the radial thickness T2 of the induction magnetic
更に、第1誘導磁極39L…および第2誘導磁極39R…が円周方向に同位相で配置されるので、第1、第2誘導磁極39L…,39R…を円周方向に異なる位相で配置する場合に比べて、それら第1、第2誘導磁極39L…,39R…を支持するアウターロータ13のロータボディ31の構造が簡素化されるだけでなく、ロータボディ31の強度も向上する。
Further, since the first induction
図21〜図23は本発明の第2の実施の形態を示すもので、図21は前記図5に対応する図、図22は図21の22−22線断面図、図23はリングの斜視図である。 FIGS. 21 to 23 show a second embodiment of the present invention. FIG. 21 is a view corresponding to FIG. 5, FIG. 22 is a sectional view taken along line 22-22 of FIG. 21, and FIG. FIG.
第1の実施の形態のリング40は第2フランジ部材33側の側縁に20個の位置決め溝40b…を備えているが、第2の実施の形態のリング40は前記位置決め溝40b…を備えておらず、その代わりにリング40の第1フランジ部材32側の側縁に4個の位置決め突起40a…を90°間隔で備えている。各位置決め突起40aは、隣接する一対の連結部材34,34間に係合してリング40を回転方向に位置決めする。
The
位置決め溝40bを廃止したことで、各連結部材34の係止突起34fは、リング40の側縁に直接係合するが、第1スプリング41Lの弾発力で付勢されたリング40の荷重が係止突起34f…に伝達され、第2誘導磁極39R…に伝達されないように、その係止突起34f…の位置が設定される。
By eliminating the
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、実施の形態では電動機Mを例示したが、本発明はアウターロータおよびインナーロータの一方を固定して他方を回転させることでステータに起電力を発生させる発電機や、ステータに永久磁石を設け、アウターロータ、インナーロータおよびステータの三つの部材間で駆動力を伝達する、いわゆる磁気歯車にも適用することができる。 For example, although the electric motor M is illustrated in the embodiment, the present invention provides a generator for generating an electromotive force in the stator by fixing one of the outer rotor and the inner rotor and rotating the other, and a permanent magnet in the stator. The present invention can also be applied to a so-called magnetic gear that transmits a driving force between three members, an outer rotor, an inner rotor, and a stator.
また実施の形態では径方向外側に配置したステータ12L,12Rに電機子21L…,21R…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…および永久磁石52L…,52R…の位置関係を逆にしても良い。
In the embodiment, the
また実施の形態では弾発部材として板ばねよりなる第1、第2スプリング41L,41Rを採用しているが、第1、第2スプリング41L,41Rの構造は任意である。
In the embodiment, the first and
32 第1フランジ部材
33 第2フランジ部材
34 連結部材
34f 係止突起
39L 第1誘導磁極(磁極、誘導磁極)
39R 第2誘導磁極(磁極、誘導磁極)
40 リング
40a 回り止め突起
40b 位置決め溝
41L 第1スプリング(弾発部材)
41R 第2スプリング(弾発部材)
L 軸線
32
39R Second induction magnetic pole (magnetic pole, induction magnetic pole)
40
41R 2nd spring (elastic member)
L axis
Claims (7)
前記磁極(39L,39R)は前記連結部材(34)に前記軸線(L)方向に移動可能に支持されており、前記磁極(39L,39R)を前記第1、第2フランジ部材(32,33)の少なくとも一方との間に配置した弾発部材(41L,41R)で前記軸線(L)方向に付勢して固定したことを特徴とする回転電機用ロータ。 The first flange member (32) and the second flange member (33), which are rotatably arranged around a common axis (L), and are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction around the axis (L). A plurality of connecting members (34) for connecting the outer peripheral portions of the first and second flange members (32, 33) and magnetic poles (39L, 39R) supported between the connecting members (34) adjacent in the circumferential direction. A rotor for a rotating electric machine comprising:
The magnetic poles (39L, 39R) are supported by the connecting member (34) so as to be movable in the direction of the axis (L), and the magnetic poles (39L, 39R) are supported by the first and second flange members (32, 33). ) And a resilient member (41L, 41R) disposed between at least one of them and urged and fixed in the direction of the axis (L).
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