JP6358158B2 - Rotating electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、回転子間の磁気的な結合力により動力を伝達する回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine that transmits power by a magnetic coupling force between rotors.

従来、2つの回転子間の磁気的な結合力により動力を伝達するものとして、特許文献1に記載の回転電機がある。特許文献1に記載の回転電機は、複数の永久磁石を備える第1回転子と、複数の磁極片を備える第2回転子と、複数の永久磁石及び三相巻線を備える固定子とを含んで構成されている。この回転電機では、内部回転子の永久磁石により生ずる回転磁界と、三相巻線への通電により生ずる回転磁界とを相互作用させ、第1回転子と第2回転子とを磁気的に結合させる。そして、この磁気的な結合を利用して、第1回転子と第2回転子との間での動力の伝達を可能としている。   Conventionally, there is a rotating electrical machine described in Patent Document 1 that transmits power by a magnetic coupling force between two rotors. The rotating electrical machine described in Patent Document 1 includes a first rotor including a plurality of permanent magnets, a second rotor including a plurality of magnetic pole pieces, and a stator including a plurality of permanent magnets and a three-phase winding. It consists of In this rotating electrical machine, the rotating magnetic field generated by the permanent magnet of the internal rotor interacts with the rotating magnetic field generated by energizing the three-phase winding, and the first rotor and the second rotor are magnetically coupled. . The magnetic coupling can be used to transmit power between the first rotor and the second rotor.

特開2013−141400号公報JP 2013-141400 A

特許文献1に記載の回転電機では、固定子に巻かれた巻線と回転子との間に永久磁石を備え、その永久磁石を介して磁束のやり取りを行うため、永久磁石による磁気抵抗が大きくなる。加えて、磁束が永久磁石を通ることにより渦電流損失も生じる。これらの結果として、第1回転子と第2回転子との間での動力の伝達効率が低下するおそれがある。   In the rotating electrical machine described in Patent Document 1, a permanent magnet is provided between the winding wound around the stator and the rotor, and magnetic flux is exchanged through the permanent magnet. Become. In addition, eddy current loss also occurs when the magnetic flux passes through the permanent magnet. As a result of these, there is a possibility that the transmission efficiency of power between the first rotor and the second rotor is lowered.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、動力の伝達効率を向上させることが可能な回転電機を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a main object thereof is to provide a rotating electrical machine capable of improving power transmission efficiency.

本発明は、固定子と、第1回転軸に接続される第1回転子と、第1回転子と同軸である第2回転軸に接続される第2回転子と、を備え、第1回転子と第2回転子とを磁気的に結合させ、第1回転軸と第2回転軸との間で動力を伝達する回転電機であって、第1回転子は、周方向において交互に異なる極性となるように並び、且つ、その並び方向に直交する方向に磁力を生じさせる、極対数がmである永久磁石を備え、第2回転子は、軟磁性体で形成され、環状に配置されたk個の磁気変調子を備え、固定子は、軟磁性体で形成され、環状に配置されたn個の磁気誘導子、及び、通電により極対数がmである回転磁界を生じさせる巻線を備え、kとnとの和又は差の絶対値が、mの2倍であることを特徴とする。   The present invention includes a stator, a first rotor connected to the first rotating shaft, and a second rotor connected to a second rotating shaft that is coaxial with the first rotor, and the first rotation. A rotating electrical machine that magnetically couples a child and a second rotor and transmits power between the first rotating shaft and the second rotating shaft, wherein the first rotor has different polarities in the circumferential direction. The second rotor is formed of a soft magnetic material and arranged in an annular shape, and includes a permanent magnet having a number of pole pairs of m that generates a magnetic force in a direction perpendicular to the arrangement direction. The stator includes k magnetic modulators, and the stator includes n magnetic inductors formed of a soft magnetic material and arranged in an annular shape, and a winding that generates a rotating magnetic field having a pole pair number of m when energized. And the absolute value of the sum or difference between k and n is twice that of m.

上記構成では、第1回転子の回転に伴い生ずる回転磁界と、三相巻線への通電により生ずる回転磁界との極対数が同じであるため、これらを相互作用させることができる。第1回転子の永久磁石から生ずる磁束は、第2回転子の磁気変調子を介して磁気誘導子へと流入し、磁気誘導子から、その磁気変調子に隣接する磁気変調子を介して、第1回転子の永久磁石へと流入する。このとき、磁気変調子の数であるkと磁気誘導子の数であるnとの和又は差の絶対値が、極対数であるmの2倍であれば、第1回転子と第2回転子とは磁気的に結合する。これにより、第1回転子以外に永久磁石を設けることなく、第1回転子と第2回転子とを磁気的に結合させることができる。ゆえに、第1回転子以外に永久磁石を設けることにより生ずる磁気抵抗の増大、及び、第1回転子以外に永久磁石を設けることにより生ずる渦電流損を抑制することができ、第1回転子と第2回転子との間での動力の伝達効率を向上させることができる。   In the above configuration, since the number of pole pairs of the rotating magnetic field generated by the rotation of the first rotor and the rotating magnetic field generated by energizing the three-phase winding is the same, they can be interacted with each other. Magnetic flux generated from the permanent magnet of the first rotor flows into the magnetic inductor through the magnetic modulator of the second rotor, and from the magnetic inductor through the magnetic modulator adjacent to the magnetic modulator, It flows into the permanent magnet of the first rotor. At this time, if the absolute value of the sum or difference between k, which is the number of magnetic modulators, and n, which is the number of magnetic inductors, is twice the number of pole pairs, m, the first rotor and the second rotation The child is magnetically coupled. Thereby, a 1st rotor and a 2nd rotor can be magnetically coupled, without providing a permanent magnet other than a 1st rotor. Therefore, it is possible to suppress an increase in magnetic resistance caused by providing a permanent magnet other than the first rotor and an eddy current loss caused by providing a permanent magnet other than the first rotor. The power transmission efficiency with the second rotor can be improved.

第1実施形態に係る回転電機の回転軸に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the rotating shaft of the rotary electric machine which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る回転電機のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of the rotary electric machine which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る回転電機の回転軸に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the rotating shaft of the rotary electric machine which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る回転電機の回転軸に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the rotating shaft of the rotary electric machine which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る回転電機の回転軸に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the rotating shaft of the rotary electric machine which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る回転電機の回転軸に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the rotating shaft of the rotary electric machine which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係る回転電機のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of the rotary electric machine which concerns on 6th Embodiment. 第7実施形態に係る回転電機の回転軸方向の断面図である。It is sectional drawing of the rotating shaft direction of the rotary electric machine which concerns on 7th Embodiment.

以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。   Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.

<第1実施形態>
本実施形態に係る回転電機は、内燃機関やモータ等を動力源として備える車両に搭載され、その動力源の回転軸を駆動軸側に接続し、車軸を従動軸側に接続している。そして、動力源からの動力を回転電機を介して車軸に伝達させ、車両を走行させるために用いられる。
<First Embodiment>
The rotating electrical machine according to the present embodiment is mounted on a vehicle equipped with an internal combustion engine, a motor, or the like as a power source, the rotating shaft of the power source is connected to the drive shaft side, and the axle is connected to the driven shaft side. And it is used in order to transmit the motive power from a power source to an axle via a rotary electric machine, and to drive a vehicle.

図1は、本実施形態に係る回転電機10の、回転軸に垂直な断面図であり、図2は、回転軸に平行な方向のII−II断面図である。回転電機10は、固定子11、第1回転子12、及び第2回転子13を含んで構成されている。固定子11、第1回転子12、及び第2回転子13の、回転軸に垂直な断面は回転軸方向について均一な形状である。すなわち、固定子11、第1回転子12及び第2回転子13は、いずれも、円環形状である。固定子11、第1回転子12、及び第2回転子13は、第1回転子12及び第2回転子13の回転軸を中心軸14とする同心円状に配置されている。すなわち、本実施形態に係る回転電機10は、ラジアルギャップ型である。径方向において、第1回転子12が最も中心軸14側に配置され、固定子11が最も外側に配置されている。第1回転子12の回転軸は、第1回転軸である駆動軸15に接続されており、第2回転子13の回転軸は、第2回転軸である従動軸16に接続されている。これら駆動軸15及び従動軸16は同軸に配置されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotary electric machine 10 according to the present embodiment perpendicular to the rotation axis, and FIG. The rotating electrical machine 10 includes a stator 11, a first rotor 12, and a second rotor 13. The sections perpendicular to the rotation axis of the stator 11, the first rotor 12, and the second rotor 13 have a uniform shape in the direction of the rotation axis. That is, the stator 11, the first rotor 12, and the second rotor 13 are all in an annular shape. The stator 11, the first rotor 12, and the second rotor 13 are arranged concentrically with the rotation axis of the first rotor 12 and the second rotor 13 as the central axis 14. That is, the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment is a radial gap type. In the radial direction, the first rotor 12 is disposed on the most central axis 14 side, and the stator 11 is disposed on the outermost side. The rotating shaft of the first rotor 12 is connected to a drive shaft 15 that is a first rotating shaft, and the rotating shaft of the second rotor 13 is connected to a driven shaft 16 that is a second rotating shaft. The drive shaft 15 and the driven shaft 16 are arranged coaxially.

固定子11の形状は、径方向に所定の厚みを有し、内部に中空部を有する円筒形状である。固定子11の内周面には、同形状である24個の凸部11aが、周方向について等間隔に設けられている。凸部11aの中心軸14側の先端面の形状は、円筒の内周面の一部をなす円弧状である。これら凸部11aが設けられることにより、その凸部11a間のそれぞれには凹部11bが形成されている。凹部11bの数は、凸部11aの数と同じく24個である。凹部11bの底面の形状は、円筒の内周面の一部をなす円弧状である。また、凹部11bは凸部11aの間に形成されていることから、凹部11bは凸部11aと側面を共有している。すなわち、固定子11の内周面の形状は、凸部11aと凹部11bとが交互に設けられた略矩形波状となっている。   The shape of the stator 11 is a cylindrical shape having a predetermined thickness in the radial direction and having a hollow portion inside. On the inner peripheral surface of the stator 11, 24 convex portions 11 a having the same shape are provided at equal intervals in the circumferential direction. The shape of the front end surface of the convex portion 11a on the central axis 14 side is an arc shape forming a part of the inner peripheral surface of the cylinder. By providing these convex portions 11a, concave portions 11b are formed between the convex portions 11a. The number of the concave portions 11b is 24, the same as the number of the convex portions 11a. The shape of the bottom surface of the recess 11b is an arc shape forming a part of the inner peripheral surface of the cylinder. Moreover, since the recessed part 11b is formed between the convex parts 11a, the recessed part 11b shares the convex part 11a and a side surface. That is, the shape of the inner peripheral surface of the stator 11 is a substantially rectangular wave shape in which convex portions 11a and concave portions 11b are alternately provided.

凸部11aの先端には、磁気誘導子列17が接するように設けられている。この磁気誘導子列17は、周方向に等間隔で設けられた、同形状の磁気誘導子17aにより構成されている。これら磁気誘導子17aは、軟磁性体により形成されている。磁気誘導子17aの断面形状は、図2に示すように、中心軸14を通る直線を対象軸とする左右対称な形状であり、且つ、図1に示すように、凸部11a側(外周側)が狭く中心軸14側が広い略扇形である。本実施形態では、磁気誘導子17aの数は14である。   A magnetic inductor row 17 is provided in contact with the tip of the convex portion 11a. The magnetic inductor row 17 is composed of magnetic inductors 17a having the same shape provided at equal intervals in the circumferential direction. These magnetic inductors 17a are formed of a soft magnetic material. As shown in FIG. 2, the cross-sectional shape of the magnetic inductor 17a is a bilaterally symmetric shape with a straight line passing through the central axis 14 as a target axis, and as shown in FIG. ) Is narrow and has a substantially sector shape with a wide central axis 14 side. In the present embodiment, the number of magnetic inductors 17a is 14.

固定子11の凹部11bには、3相の巻線18u,18v,18wが巻かれている。これら巻線18u,18v,18wは、各相について、2つおきの凹部11bに同じ相の巻線18u,18v,18wが巻き方向を逆にして巻かれている。また、隣接する凹部11bにおいて、巻線18u,18v,18wの巻方向は逆にして巻かれている。これら3相の巻線18u,18v,18wが巻かれる凹部11bの数は上述したとおり24であるため、巻線18u,18v,18wにより発生させることができる磁界の極対数は、4である。   Three-phase windings 18u, 18v, and 18w are wound around the recess 11b of the stator 11. In the windings 18u, 18v, and 18w, the windings 18u, 18v, and 18w of the same phase are wound in every other recess 11b with the winding direction reversed for each phase. In the adjacent recess 11b, the winding directions of the windings 18u, 18v, and 18w are reversed. Since the number of the concave portions 11b around which the three-phase windings 18u, 18v, and 18w are wound is 24 as described above, the number of magnetic pole pairs that can be generated by the windings 18u, 18v, and 18w is four.

第1回転子12は軟磁性体で形成されており、その形状は、径方向に所定の厚みを有し、内部に中空部を有する円筒形状である。第1回転子12の径方向の表面には、複数の永久磁石19が設けられている。永久磁石19は、周方向おいてそれぞれ接するように設けられている。すなわち、永久磁石19により断面円環形状を形成しているといえる。永久磁石19は径方向に着磁されており、互いに隣接する永久磁石39において、その極性は逆方向となっている。この着磁方向は、図1では矢印で示している。本実施形態では、永久磁石19を8個設けているため、永久磁石19により発生させることができる磁界の極対数は4である。   The first rotor 12 is made of a soft magnetic material and has a cylindrical shape having a predetermined thickness in the radial direction and having a hollow portion inside. A plurality of permanent magnets 19 are provided on the radial surface of the first rotor 12. The permanent magnets 19 are provided in contact with each other in the circumferential direction. That is, it can be said that the permanent magnet 19 forms an annular cross section. The permanent magnet 19 is magnetized in the radial direction, and the polarities of the permanent magnets 39 adjacent to each other are opposite to each other. This magnetization direction is indicated by an arrow in FIG. In this embodiment, since eight permanent magnets 19 are provided, the number of pole pairs of the magnetic field that can be generated by the permanent magnets 19 is four.

第2回転子13は、周方向に等間隔で設けられた、同形状の磁気変調子13aにより構成されている。これら磁気変調子13aは、軟磁性体により形成されている。磁気変調子13aは、従動軸16側の端部において、その従動軸16に接続されている。磁気変調子13aの断面形状は、略正方形である。本実施形態では、磁気変調子13aの数は22である。   The 2nd rotor 13 is comprised by the magnetic modulator 13a of the same shape provided in the circumferential direction at equal intervals. These magnetic modulators 13a are formed of a soft magnetic material. The magnetic modulator 13a is connected to the driven shaft 16 at the end on the driven shaft 16 side. The cross-sectional shape of the magnetic modulator 13a is substantially square. In the present embodiment, the number of magnetic modulators 13a is 22.

なお、磁気誘導子17a及び/又は磁気変調子13aについて、周方向の機械強度を高めるべく、非磁性体で形成された、中心軸14を中心線とする円筒形のフレームに収容する構造としてもよい。   The magnetic inductor 17a and / or the magnetic modulator 13a may be accommodated in a cylindrical frame made of a non-magnetic material and having the central axis 14 as the center line in order to increase the mechanical strength in the circumferential direction. Good.

インバータ100は、車両に搭載されたバッテリ等から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を巻線18u,18v,18wへ、位相を120°ずらして供給する。   The inverter 100 converts DC power supplied from a battery or the like mounted on the vehicle into AC power, and supplies the AC power to the windings 18u, 18v, 18w with a phase shifted by 120 °.

続いて、本実施形態に係る回転電機10の動作について説明する。なお、以下の説明において、巻線18u,18v,18wにより発生する磁界の極対数及び永久磁石19の極対数をm(=4)とし、磁気変調子13aの数をk(=22)とし、磁気誘導子17aの数をn(=14)とする。   Subsequently, the operation of the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment will be described. In the following description, the number of pole pairs of the magnetic field generated by the windings 18u, 18v, and 18w and the number of pole pairs of the permanent magnet 19 are m (= 4), and the number of magnetic modulators 13a is k (= 22). Let n (= 14) be the number of magnetic inductors 17a.

巻線18u,18v,18wにより発生する磁界の極対数及び永久磁石19の極対数が等しいことから、第1回転子12の回転により生ずる磁界と、巻線18u,18v,18wにより生ずる回転磁界とは、相互作用する。このとき、外側がN極であり内側(中心軸14側)がS極である永久磁石19により生ずる磁束は、磁気変調子13aを介して磁気誘導子17aへと流れる。この磁気誘導子17a内を通過した磁束は、その磁気変調子13aの周方向に隣接する磁気変調子13aを通過し、外側がS極であり内側がN極である永久磁石19へと流れる。   Since the number of pole pairs of the magnetic field generated by the windings 18u, 18v, 18w and the number of pole pairs of the permanent magnet 19 are equal, the magnetic field generated by the rotation of the first rotor 12 and the rotating magnetic field generated by the windings 18u, 18v, 18w Interact. At this time, the magnetic flux generated by the permanent magnet 19 having the N pole on the outer side and the S pole on the inner side (center axis 14 side) flows to the magnetic inductor 17a via the magnetic modulator 13a. The magnetic flux that has passed through the magnetic inductor 17a passes through the magnetic modulator 13a adjacent in the circumferential direction of the magnetic modulator 13a, and flows to the permanent magnet 19 having the south pole on the outside and the north pole on the inside.

第1回転子12及び第2回転子13の回転時には、永久磁石19から生じた磁束は、その永久磁石19の極対数に基づく周波数成分の磁束であり、その永久磁石19に隣接する永久磁石19に戻る磁束も、永久磁石19の極対数に基づく周波数成分の磁束である。そのため、磁気変調子13aを介して磁気誘導子17aがキャッチする磁束の周波数成分は、その磁気変調子13aの数と、永久磁石19の極対数の2倍との和又は差の絶対値である必要がある。これら周波数成分は、極対数、又は磁気変調子13aの数に比例するものである。したがって、kとnの差の絶対値が、mの2倍となる。このようにして、第1回転子12と第2回転子13とが磁気的に結合することにより、トルクが伝達される。   When the first rotor 12 and the second rotor 13 are rotated, the magnetic flux generated from the permanent magnet 19 is a magnetic flux having a frequency component based on the number of pole pairs of the permanent magnet 19, and the permanent magnet 19 adjacent to the permanent magnet 19. The magnetic flux returning to is also a magnetic flux having a frequency component based on the number of pole pairs of the permanent magnet 19. Therefore, the frequency component of the magnetic flux caught by the magnetic inductor 17a via the magnetic modulator 13a is the absolute value of the sum or difference between the number of the magnetic modulator 13a and twice the number of pole pairs of the permanent magnet 19. There is a need. These frequency components are proportional to the number of pole pairs or the number of magnetic modulators 13a. Therefore, the absolute value of the difference between k and n is twice that of m. In this way, torque is transmitted by the first rotor 12 and the second rotor 13 being magnetically coupled.

上記構成により、本実施形態に係る回転電機10は、以下の効果を奏する。   With the above configuration, the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment has the following effects.

・巻線18u,18v,18wと永久磁石19との間に他の永久磁石を設けていないため、巻線18u,18v,18wと永久磁石19との間の磁気抵抗が小さくなる。これにより、駆動軸15から従動軸16への動力の伝達性能を向上させることができる。   -Since no other permanent magnet is provided between the windings 18u, 18v, 18w and the permanent magnet 19, the magnetic resistance between the windings 18u, 18v, 18w and the permanent magnet 19 is reduced. Thereby, the power transmission performance from the drive shaft 15 to the driven shaft 16 can be improved.

・巻線18u,18v,18wと永久磁石19との間に他の永久磁石を設けていないため、永久磁石を磁束が通過することにより生ずる渦電流損を低減することができる。これにより、駆動軸15から従動軸16への動力の伝達性能を向上させることができる。   -Since no other permanent magnet is provided between the windings 18u, 18v, 18w and the permanent magnet 19, eddy current loss caused by magnetic flux passing through the permanent magnet can be reduced. Thereby, the power transmission performance from the drive shaft 15 to the driven shaft 16 can be improved.

・巻線18u,18v,18wを備える固定子11と永久磁石19を備える第1回転子12との間に、磁気変調子13aを備える第2回転子13を配置しているため、磁束変調が良好に働き、動力の伝達性能を向上させることができる。   Since the second rotor 13 including the magnetic modulator 13a is disposed between the stator 11 including the windings 18u, 18v, and 18w and the first rotor 12 including the permanent magnet 19, the magnetic flux modulation is performed. Works well and can improve power transmission performance.

・第2回転子13において、隣接する磁気変調子13aを離間して配置している。これにより、永久磁石19から磁気変調子13aへと流入した磁束の大半は、その磁気変調子13aに隣接する磁気変調子13aではなく、磁気誘導子17aへと流出する。一方、磁気誘導子17aから磁気変調子13aへと流入した磁束の大半は、その磁気変調子13aに隣接する磁気変調子13aではなく、永久磁石19へ流出する。すなわち、隣接する磁気変調子13a間での磁束漏れを抑制することができ、動力の伝達性能を向上させることができる。   In the second rotor 13, adjacent magnetic modulators 13a are spaced apart. As a result, most of the magnetic flux flowing from the permanent magnet 19 to the magnetic modulator 13a flows out to the magnetic inductor 17a, not to the magnetic modulator 13a adjacent to the magnetic modulator 13a. On the other hand, most of the magnetic flux flowing from the magnetic inductor 17a to the magnetic modulator 13a flows out to the permanent magnet 19, not to the magnetic modulator 13a adjacent to the magnetic modulator 13a. That is, magnetic flux leakage between adjacent magnetic modulators 13a can be suppressed, and power transmission performance can be improved.

・磁気誘導子列17において、隣接する磁気誘導子17aを離間して配置している。これにより、磁気変調子13aから磁気誘導子17aへと流入した磁束の大半は、その磁気誘導子17aに隣接する磁気誘導子17aではなく、磁気変調子13aへ流入する。すなわち、隣接する磁気誘導子17a間での磁束漏れを抑制することができ、動力の伝達性能を向上させることができる。   In the magnetic inductor row 17, the adjacent magnetic inductors 17a are spaced apart. As a result, most of the magnetic flux flowing from the magnetic modulator 13a to the magnetic inductor 17a flows into the magnetic modulator 13a, not the magnetic inductor 17a adjacent to the magnetic inductor 17a. That is, magnetic flux leakage between adjacent magnetic inductors 17a can be suppressed, and power transmission performance can be improved.

・磁気誘導子17aの形状を、凸部11a側(外周側)が狭く中心軸14側が広い略扇形としているため、磁気誘導子17aと磁気変調子13aとの対向面積を確保しつつ、隣接する磁気誘導子17a間のギャップを広くし、且つ、固定子11との接触面積を小さくすることができる。これにより、磁気誘導子17aから隣接する磁気誘導子17aへの磁束漏れ、及び、磁気誘導子17aから固定子11への磁束漏れを抑制しつつ、磁気誘導子17aと磁気変調子13aとの間の磁気抵抗を低下させることができ、ひいては、動力の伝達性能を向上させることができる。   Since the shape of the magnetic inductor 17a is a substantially fan shape with the convex portion 11a side (outer peripheral side) narrow and the center axis 14 side wide, the magnetic inductor 17a and the magnetic modulator 13a are adjacent to each other while ensuring a facing area. The gap between the magnetic inductors 17a can be widened and the contact area with the stator 11 can be reduced. Thereby, while suppressing the magnetic flux leakage from the magnetic inductor 17a to the adjacent magnetic inductor 17a and the magnetic flux leakage from the magnetic inductor 17a to the stator 11, between the magnetic inductor 17a and the magnetic modulator 13a. The magnetic resistance of the power can be reduced, and as a result, the power transmission performance can be improved.

・磁気変調子13aの数が磁気誘導子17aの数よりも多いため、磁束変調が良好に働き、動力の伝達性能を向上させることができる。   -Since the number of the magnetic modulators 13a is larger than the number of the magnetic inductors 17a, the magnetic flux modulation works well, and the power transmission performance can be improved.

・永久磁石は第1回転子12に設けられるもののみでよいため、永久磁石を多数設けることに起因する製造コストの増加を抑制することができる。   -Since only a permanent magnet should be provided in the 1st rotor 12, the increase in the manufacturing cost resulting from providing many permanent magnets can be suppressed.

<第2実施形態>
図3は、本実施形態に係る回転電機10の、回転軸に垂直な断面図である。本実施形態に係る回転電機10は、第1実施形態に係る回転電機10に対して、第2回転子13の構造、及び磁気誘導子列17の構造が異なっている。
Second Embodiment
FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment perpendicular to the rotation axis. The rotating electrical machine 10 according to the present embodiment differs from the rotating electrical machine 10 according to the first embodiment in the structure of the second rotor 13 and the structure of the magnetic inductor row 17.

第2回転子13には、周方向に隣接する磁気変調子13aどうしを接続するブリッジ13bが設けられている。これらブリッジ13bは、径方向の厚みが磁気変調子13aよりも薄く、周方向に隣接する磁気変調子13aの径方向の外側端部どうし、及び、内側端部どうしをそれぞれ接続している。なお、外側端部どうしを接続するブリッジ13bと、内側端部どうしを接続するブリッジ13bとは、径方向の厚みが等しくなっている。   The second rotor 13 is provided with a bridge 13b that connects the magnetic modulators 13a adjacent in the circumferential direction. These bridges 13b are thinner than the magnetic modulator 13a in the radial direction, and connect the outer ends and the inner ends in the radial direction of the magnetic modulators 13a adjacent in the circumferential direction. Note that the bridge 13b that connects the outer ends and the bridge 13b that connects the inner ends have the same radial thickness.

磁気誘導子列17には、周方向に隣接する磁気誘導子17aどうしを接続するブリッジ17bが設けられている。これらブリッジ17bは、径方向の厚みが磁気誘導子17aよりも薄く、周方向に隣接する磁気誘導子17aの径方向の内側端部どうしを接続している。   The magnetic inductor row 17 is provided with a bridge 17b that connects the magnetic inductors 17a adjacent in the circumferential direction. These bridges 17b are thinner than the magnetic inductor 17a in the radial direction, and connect the radially inner ends of the magnetic inductors 17a adjacent in the circumferential direction.

これらブリッジ13b,17bは、磁気変調子13a及び磁気誘導子17aと同じ材料により形成してもよく、磁気変調子13a及び磁気誘導子17aとは異なる材料、例えば非磁性体等により構成してもよい。   The bridges 13b and 17b may be formed of the same material as the magnetic modulator 13a and the magnetic inductor 17a, or may be formed of a material different from the magnetic modulator 13a and the magnetic inductor 17a, such as a non-magnetic material. Good.

なお、ブリッジ13b,17bについては、例えば以下のように変更してもよい。
・磁気誘導子列17において、第2回転子13のごとく、外側端部もブリッジにより接続する。
・第2回転子13において、磁気誘導子列17のごとく、内側端部のみをブリッジにより接続する。
・第2回転子13及び磁気誘導子列17の少なくとも一方において、外側端部のみをブリッジにより接続する。
・第2回転子13及び磁気誘導子列17の少なくとも一方において、外側端部と内側端部との間の部分どうしを、ブリッジにより接続する。この場合、外側端部どうしを接続するブリッジ及び/又は内側端部どうしを接続するブリッジは、設けてもよく、設けなくてもよい。
・第2回転子13及び磁気誘導子列17の少なくとも一方において、外側端部どうし及び内側端部どうしをブリッジにより接続する場合、それぞれのブリッジの径方向の厚みを異なるものにする。
・第2回転子13のブリッジの径方向の厚みと、磁気誘導子列17のブリッジの径方向の厚みを異なるものとする。
The bridges 13b and 17b may be changed as follows, for example.
-In the magnetic inductor row | line | column 17, like the 2nd rotor 13, an outer side edge part is also connected by a bridge | bridging.
-In the 2nd rotor 13, like the magnetic inductor row | line | column 17, only an inner side edge part is connected by a bridge | bridging.
-In at least one of the 2nd rotor 13 and the magnetic inductor row | line | column 17, only an outer side edge part is connected by a bridge.
-In at least one of the 2nd rotor 13 and the magnetic inductor row | line | column 17, the part between an outer side edge part and an inner side edge part is connected by a bridge | bridging. In this case, a bridge that connects the outer ends and / or a bridge that connects the inner ends may or may not be provided.
In at least one of the second rotor 13 and the magnetic inductor row 17, when the outer ends and the inner ends are connected by a bridge, the radial thicknesses of the respective bridges are different.
The radial thickness of the bridge of the second rotor 13 is different from the radial thickness of the bridge of the magnetic inductor row 17.

本実施形態に係る上記構造により、第2回転子13及び磁気誘導子列17の、周方向への機械強度を高めることができる。   With the structure according to the present embodiment, the mechanical strength in the circumferential direction of the second rotor 13 and the magnetic inductor row 17 can be increased.

<第3実施形態>
図4は、本実施形態に係る回転電機10の、回転軸に垂直な断面図である。本実施形態に係る回転電機10は、第1実施形態に係る回転電機10に対して、第2回転子13の磁気変調子13cの断面形状が異なっている。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment perpendicular to the rotation axis. The rotating electrical machine 10 according to the present embodiment differs from the rotating electrical machine 10 according to the first embodiment in the cross-sectional shape of the magnetic modulator 13c of the second rotor 13.

磁気変調子13cの周方向の幅は、径方向の略中央において、最も狭くなっており、径方向の両端部に向かうにつれ、それぞれ、徐々に広くなっている。すなわち、磁気変調子13cの側面は、凹形状となっている。これにより、隣接する磁気変調子13cどうしのギャップをより大きくしつつ、第1回転子12の永久磁石19と対抗する面積、及び、磁気誘導子列17の磁気誘導子17aと対向する面積を担保することができる。   The width in the circumferential direction of the magnetic modulator 13c is the narrowest at substantially the center in the radial direction, and gradually increases toward both ends in the radial direction. That is, the side surface of the magnetic modulator 13c has a concave shape. Thereby, the area facing the permanent magnet 19 of the first rotor 12 and the area facing the magnetic inductor 17a of the magnetic inductor row 17 are secured while increasing the gap between adjacent magnetic modulators 13c. can do.

したがって、各磁気変調子13cにおいて、隣接する磁気変調子13cへの磁束漏れを抑制しつつ、永久磁石19及び磁気誘導子17aとの対向面の磁気抵抗を下げ、トルクの伝達性能を向上させることができる。   Therefore, in each magnetic modulator 13c, the magnetic resistance of the surface facing the permanent magnet 19 and the magnetic inductor 17a is lowered while suppressing the magnetic flux leakage to the adjacent magnetic modulator 13c, and the torque transmission performance is improved. Can do.

<第4実施形態>
図5は、本実施形態に係る回転電機10の、回転軸に垂直な断面図である。第1実施形態では、固定子11の凸部11aに接するように磁気誘導子17aを設けている。この点、本実施形態では、固定子11の凸部11aと、磁気誘導子17cとの間に空隙を設けている。
<Fourth embodiment>
FIG. 5 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 10 according to the present embodiment perpendicular to the rotation axis. In the first embodiment, the magnetic inductor 17a is provided so as to contact the convex portion 11a of the stator 11. In this regard, in the present embodiment, a gap is provided between the convex portion 11a of the stator 11 and the magnetic inductor 17c.

固定子11の凸部11aと磁気誘導子17aとが接するように設けられていた場合、磁気変調子13aから磁気誘導子17aへと流入した磁束の一部は、固定子11へと漏れることとなる。本実施形態では、固定子11の凸部11aと磁気誘導子17cとの間に空隙を設けているため、磁気誘導子17cから固定子11への磁束漏れを抑制することができる。   When the convex portion 11a of the stator 11 and the magnetic inductor 17a are provided so as to contact each other, a part of the magnetic flux flowing from the magnetic modulator 13a to the magnetic inductor 17a leaks to the stator 11. Become. In this embodiment, since the space | gap is provided between the convex part 11a of the stator 11 and the magnetic inductor 17c, the magnetic flux leakage from the magnetic inductor 17c to the stator 11 can be suppressed.

<第5実施形態>
本実施形態に係る回転電機10の、回転軸に垂直な断面は第1実施形態に係る回転電機10と同様であり、II−II断面が第1実施形態と異なっている。図6は、回転軸に平行な方向のII−II断面図である。
<Fifth Embodiment>
The rotary electric machine 10 according to the present embodiment has the same cross section perpendicular to the rotation axis as that of the rotary electric machine 10 according to the first embodiment, and the II-II cross section is different from that of the first embodiment. FIG. 6 is a sectional view taken along line II-II in a direction parallel to the rotation axis.

固定子11cの軸方向の厚みは、第1回転子12の軸方向の厚み、第2回転子13の軸方向の厚み、及び磁気誘導子列17の軸方向の厚みよりも小さい。また、第1回転子12の軸方向の厚み、第2回転子13の軸方向の厚み、及び磁気誘導子列17の軸方向の厚みは、等しい。   The axial thickness of the stator 11 c is smaller than the axial thickness of the first rotor 12, the axial thickness of the second rotor 13, and the axial thickness of the magnetic inductor row 17. Further, the axial thickness of the first rotor 12, the axial thickness of the second rotor 13, and the axial thickness of the magnetic inductor row 17 are equal.

回転電機10では、巻線18u,18v,18wを設けるスペースを確保する必要がある。上記構成では、固定子11cの軸方向の厚みを、第1回転子12の軸方向の厚み、第2回転子13の軸方向の厚み、及び磁気誘導子列17の軸方向の厚みよりも小さくし、生じたスペースに巻線18u,18v,18wを設けることができる。そのため、回転電機10の回転軸方向の厚みを小さくしつつ、性能を維持することができる。また、生じたスペースに巻線18u,18v,18wを設けることから、巻線18u,18v,18wの径を大きくすることができる。したがって、巻線18u,18v,18wの抵抗が小さくなり、巻線18u,18v,18wにおける電力の損失を低下させることができる。   In the rotating electrical machine 10, it is necessary to secure a space for providing the windings 18u, 18v, and 18w. In the above configuration, the axial thickness of the stator 11 c is smaller than the axial thickness of the first rotor 12, the axial thickness of the second rotor 13, and the axial thickness of the magnetic inductor row 17. The windings 18u, 18v, and 18w can be provided in the generated space. Therefore, the performance can be maintained while reducing the thickness of the rotating electrical machine 10 in the direction of the rotation axis. Further, since the windings 18u, 18v, and 18w are provided in the generated space, the diameters of the windings 18u, 18v, and 18w can be increased. Accordingly, the resistance of the windings 18u, 18v, 18w is reduced, and the power loss in the windings 18u, 18v, 18w can be reduced.

<第6実施形態>
図7は、本実施形態に係る回転電機20の、回転軸に垂直な断面図である。回転電機20は、固定子21、第1回転子22、及び第2回転子23を含んで構成されている。固定子21、第1回転子22、及び第2回転子23の、回転軸に垂直な断面は回転軸方向について均一な形状である。固定子21、第1回転子22、及び第2回転子23は、第1回転子22及び第2回転子23の回転軸を中心軸とする同心円状に配置されている。径方向において、第1回転子22が最も中心軸側に配置され、固定子21が最も外側に配置されている。第1回転子22の回転軸は、第1回転軸である駆動軸25に接続されており、第2回転子23の回転軸は、第2回転軸である従動軸26に接続されている。これら駆動軸25及び従動軸26は同軸に配置されている。
<Sixth Embodiment>
FIG. 7 is a cross-sectional view of the rotary electric machine 20 according to the present embodiment perpendicular to the rotation axis. The rotating electrical machine 20 includes a stator 21, a first rotor 22, and a second rotor 23. The cross sections perpendicular to the rotation axis of the stator 21, the first rotor 22, and the second rotor 23 have a uniform shape in the direction of the rotation axis. The stator 21, the first rotor 22, and the second rotor 23 are arranged concentrically with the rotation axes of the first rotor 22 and the second rotor 23 as the central axis. In the radial direction, the first rotor 22 is disposed on the most central axis side, and the stator 21 is disposed on the outermost side. The rotating shaft of the first rotor 22 is connected to a drive shaft 25 that is a first rotating shaft, and the rotating shaft of the second rotor 23 is connected to a driven shaft 26 that is a second rotating shaft. The drive shaft 25 and the driven shaft 26 are arranged coaxially.

固定子21の形状は、径方向に所定の厚みを有し、内部に中空部を有する円筒形状である。固定子21の内周面には、同形状である28個の凸部21aが、周方向について等間隔に設けられている。凸部21aの中心軸側の先端面の形状は、円筒の内周面の一部をなす円弧状である。これら凸部21aが設けられることにより、その凸部21a間のそれぞれには凹部21bが形成されている。凹部21bの底面の形状は、円筒の内周面の一部をなす円弧状である。また、凹部21bは凸部21aの間に形成されていることから、凹部21bは凸部21aと側面を共有している。すなわち、固定子21の内周面の形状は、凸部21aと凹部21bとが交互に設けられた略矩形波状となっている。   The shape of the stator 21 is a cylindrical shape having a predetermined thickness in the radial direction and having a hollow portion inside. On the inner peripheral surface of the stator 21, 28 convex portions 21a having the same shape are provided at equal intervals in the circumferential direction. The shape of the front end surface of the convex portion 21a on the central axis side is an arc shape forming a part of the inner peripheral surface of the cylinder. By providing these convex portions 21a, concave portions 21b are formed between the convex portions 21a. The shape of the bottom surface of the recess 21b is an arc shape forming a part of the inner peripheral surface of the cylinder. Moreover, since the recessed part 21b is formed between the convex parts 21a, the recessed part 21b shares the side surface with the convex part 21a. That is, the shape of the inner peripheral surface of the stator 21 is a substantially rectangular wave shape in which convex portions 21a and concave portions 21b are alternately provided.

固定子21の凹部21bには、3相の巻線28u,28v,28wが巻かれている。これら巻線28u,28v,28wは、連続する6つの凹部21bに巻かれ、且つ、連続する6つの凹部21bどうしの間には、いずれの巻線28u,28v,28wも巻かれない1つの凹部21bが設けられている。すなわち、4つの凹部21bは巻線28u,28v,28wが巻かれないものとされている。連続する6つも凹部21bにおいて、巻線28u,28v,28wは、2つおきの凹部21bに同じ相の巻線28u,28v,28wが巻き方向を逆にして巻かれている。また、隣接する凹部21bにおいて、巻線28u,28v,28wの巻方向は逆にして巻かれている。3相の巻線28u,28v,28wは24個の凹部21bに巻かれるため、巻線28u,28v,28wにより発生させることができる磁界の極対数は、4である。   Three-phase windings 28u, 28v, 28w are wound around the recess 21b of the stator 21. These windings 28u, 28v, 28w are wound around six continuous recesses 21b, and one recess where no windings 28u, 28v, 28w are wound between the six consecutive recesses 21b. 21b is provided. That is, the four recesses 21b are not wound with the windings 28u, 28v, 28w. In six consecutive recesses 21b, the windings 28u, 28v, 28w are wound around every other recess 21b with the same phase windings 28u, 28v, 28w being reversed in the winding direction. In the adjacent recesses 21b, the winding directions of the windings 28u, 28v, 28w are reversed. Since the three-phase windings 28u, 28v, and 28w are wound around the 24 recesses 21b, the number of magnetic pole pairs that can be generated by the windings 28u, 28v, and 28w is four.

第1回転子22は軟磁性体で形成されており、その形状は、径方向に所定の厚みを有し、内部に中空部を有する円筒形状である。第1回転子22の径方向の表面には、複数の永久磁石29が設けられている。永久磁石29は、周方向おいてそれぞれ接するように設けられている。すなわち、永久磁石29により断面円環形状を形成しているといえる。永久磁石29は径方向に着磁されており、互いに隣接する永久磁石29において、その極性は逆方向となっている。この着磁方向は、図7では矢印で示している。本実施形態では、永久磁石29を8個設けているため、永久磁石29により発生させることができる磁界の極対数は4である。   The first rotor 22 is formed of a soft magnetic material, and has a cylindrical shape having a predetermined thickness in the radial direction and having a hollow portion inside. A plurality of permanent magnets 29 are provided on the radial surface of the first rotor 22. The permanent magnets 29 are provided in contact with each other in the circumferential direction. That is, it can be said that the permanent magnet 29 forms an annular cross section. The permanent magnet 29 is magnetized in the radial direction, and the polarities of the permanent magnets 29 adjacent to each other are opposite to each other. This magnetization direction is indicated by an arrow in FIG. In this embodiment, since eight permanent magnets 29 are provided, the number of magnetic pole pairs that can be generated by the permanent magnets 29 is four.

第2回転子23は、周方向に等間隔で設けられた、同形状の磁気変調子23aにより構成されている。これら磁気変調子23aは、軟磁性体により形成されている。磁気変調子23aは、従動軸26側の端部において、その従動軸26に接続されている。磁気変調子23aの断面形状は、略正方形である。本実施形態では、磁気変調子23aの数は36である。   The 2nd rotor 23 is comprised by the magnetic modulator 23a of the same shape provided in the circumferential direction at equal intervals. These magnetic modulators 23a are formed of a soft magnetic material. The magnetic modulator 23a is connected to the driven shaft 26 at the end on the driven shaft 26 side. The cross-sectional shape of the magnetic modulator 23a is substantially square. In the present embodiment, the number of magnetic modulators 23a is 36.

巻線28u,28v,28wにより発生する磁界の極対数及び永久磁石29の極対数が等しいことから、第1回転子22の回転により生ずる回転磁界と、巻線28u,28v,28wにより生ずる回転磁界とは、相互作用する。このとき、外側がN極であり内側(中心軸14側)がS極である永久磁石29により生ずる磁束は、磁気変調子23aを介して固定子21の凸部21aへと流れる。この凸部21a内を通過した磁束は、その磁気変調子23aの周方向に隣接する磁気変調子23aを通過し、外側がS極であり内側がN極である永久磁石29へと流れる。すなわち、固定子21の凸部21aが、第1実施形態の回転電機10における磁気誘導子17aとして機能する。   Since the number of pole pairs of the magnetic field generated by the windings 28u, 28v, 28w and the number of pole pairs of the permanent magnet 29 are equal, the rotating magnetic field generated by the rotation of the first rotor 22 and the rotating magnetic field generated by the windings 28u, 28v, 28w. And interact. At this time, the magnetic flux generated by the permanent magnet 29 having the N pole on the outer side and the S pole on the inner side (center axis 14 side) flows to the convex portion 21a of the stator 21 via the magnetic modulator 23a. The magnetic flux that has passed through the convex portion 21a passes through the magnetic modulator 23a adjacent in the circumferential direction of the magnetic modulator 23a, and flows to the permanent magnet 29 having the S pole on the outside and the N pole on the inside. That is, the convex portion 21a of the stator 21 functions as the magnetic inductor 17a in the rotating electrical machine 10 of the first embodiment.

上記構成により、本実施形態に係る回転電機20は、第1実施形態に係る回転電機10が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。   With the above configuration, the rotating electrical machine 20 according to the present embodiment has the following effects in addition to the effects exhibited by the rotating electrical machine 10 according to the first embodiment.

・第1実施形態に係る回転電機10が磁気誘導子列17を備えているのに対し、本実施形態に係る回転電機20は、固定子21の凸部21aを磁気誘導子として機能させている。そのため、磁気誘導子を備える必要がない。したがって、回転電機20の構造の簡略化、及び、小型化を実現することができる。   -While the rotary electric machine 10 which concerns on 1st Embodiment is provided with the magnetic inductor row | line | column 17, the rotary electric machine 20 which concerns on this embodiment makes the convex part 21a of the stator 21 function as a magnetic inductor. . Therefore, it is not necessary to provide a magnetic inductor. Therefore, simplification and downsizing of the structure of the rotating electrical machine 20 can be realized.

<第7実施形態>
図8は、本実施形態に係る回転電機30の回転軸方向の断面図である。回転電機30は、固定子31、第1回転子32、及び第2回転子33を含んで構成されている。固定子31、第1回転子32、及び第2回転子33の外形は、回転軸に垂直な面において、略同一の円環形状である。固定子31は、第2回転子33の一方の面と軸方向において対向するように配置されており、第1回転子32は、第2回転子33の他方の面と軸方向において対向するように配置されている。すなわち、第2回転子33は、軸方向において、固定子31と第1回転子32とに挟まれるように配置されている。このように構成されているため、本実施形態に係る回転電機30は、アキシャルギャップ型である。第1回転子32の回転軸は、駆動軸35に接続されており、第2回転子33の回転軸は、従動軸36に接続されている。
<Seventh embodiment>
FIG. 8 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine 30 according to this embodiment in the direction of the rotation axis. The rotating electrical machine 30 includes a stator 31, a first rotor 32, and a second rotor 33. The outer shapes of the stator 31, the first rotor 32, and the second rotor 33 are substantially the same annular shape in a plane perpendicular to the rotation axis. The stator 31 is disposed so as to face one surface of the second rotor 33 in the axial direction, and the first rotor 32 faces the other surface of the second rotor 33 in the axial direction. Is arranged. That is, the second rotor 33 is disposed so as to be sandwiched between the stator 31 and the first rotor 32 in the axial direction. Due to such a configuration, the rotating electrical machine 30 according to the present embodiment is an axial gap type. The rotating shaft of the first rotor 32 is connected to the drive shaft 35, and the rotating shaft of the second rotor 33 is connected to the driven shaft 36.

固定子31の、第2回転子33と対向する側には、磁気誘導子列37が接するように設けられている。この磁気誘導子列37は、周方向に等間隔で設けられた、同形状の磁気誘導子37aにより構成されている。これら磁気誘導子37aは、軟磁性体により形成されている。磁気誘導子37aの回転軸に垂直な断面形状は、略正方形、若しくは略長方形である。本実施形態では、磁気誘導子37aの数は14である。   On the side of the stator 31 facing the second rotor 33, a magnetic inductor row 37 is provided so as to be in contact therewith. The magnetic inductor row 37 is composed of magnetic inductors 37a having the same shape provided at equal intervals in the circumferential direction. These magnetic inductors 37a are formed of a soft magnetic material. The cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis of the magnetic inductor 37a is approximately square or approximately rectangular. In the present embodiment, the number of magnetic inductors 37a is 14.

固定子31の、第2回転子33と対向する側の反対側には、3相の巻線38u,38v,38wが巻かれている。これら巻線38u,38v,38wは、磁極数が4となるように巻かれている。   Three-phase windings 38u, 38v, and 38w are wound on the opposite side of the stator 31 from the side facing the second rotor 33. The windings 38u, 38v, and 38w are wound so that the number of magnetic poles is four.

第1回転子32の、第2回転子33と対向する側には、永久磁石39が設けられている。これら永久磁石39の形状は、径方向に均一な幅を有する円弧状であり、これら永久磁石39により円環が形成されている。周方向に隣接する永久磁石39の極性は、互いに逆方向となっている。永久磁石39の数は8であり、これら永久磁石39により形成される磁極対の数は、4である。   A permanent magnet 39 is provided on the side of the first rotor 32 facing the second rotor 33. The shape of these permanent magnets 39 is an arc shape having a uniform width in the radial direction, and an annular ring is formed by these permanent magnets 39. The polarities of the permanent magnets 39 adjacent in the circumferential direction are opposite to each other. The number of permanent magnets 39 is eight, and the number of magnetic pole pairs formed by these permanent magnets 39 is four.

第2回転子33には、同形状の磁気変調子33aが周方向に等間隔で設けられている。これら磁気変調子33aは、周方向について等間隔に並べるべく、例えば、外周に等間隔の凹みを有する、非磁性体で形成されたフレームに収められている。磁気変調子33aの回転軸に垂直な断面形状は、略正方形、若しくは略長方形である。本実施形態では、磁気変調子33aの数は12である。   The second rotor 33 is provided with magnetic modulators 33a having the same shape in the circumferential direction at equal intervals. In order to arrange these magnetic modulators 33a at equal intervals in the circumferential direction, for example, they are housed in a frame made of a non-magnetic material having recesses at equal intervals on the outer periphery. The cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis of the magnetic modulator 33a is approximately square or approximately rectangular. In the present embodiment, the number of magnetic modulators 33a is twelve.

なお、本実施形態に係る回転電機30の動作は、第1実施形態に係る回転電機10の動作に準ずるものとなる。   The operation of the rotating electrical machine 30 according to the present embodiment is similar to the operation of the rotating electrical machine 10 according to the first embodiment.

上記構成により、本実施形態に係る回転電機30は、第1実施形態に係る回転電機10に準ずる効果を奏する。   With the above configuration, the rotating electrical machine 30 according to the present embodiment has an effect similar to that of the rotating electrical machine 10 according to the first embodiment.

<変形例>
・上記各実施形態は、互いに組み合わせて用いるものとしてもよい。
<Modification>
The above embodiments may be used in combination with each other.

・第5実施形態において、4つの凹部21bには、いずれの巻線28u,28v,28wも巻かれないものとした。この点、巻線28u,28v,28wの相数、巻線28u,28v,28wにより生ずる磁界の極対数、凹部21bの数、及び磁気変調子23aの数によっては、巻線28u,28v,28wが巻かれない凹部21bが生じない場合も起こり得る。   In the fifth embodiment, no windings 28u, 28v, 28w are wound around the four recesses 21b. In this regard, depending on the number of phases of the windings 28u, 28v, 28w, the number of pole pairs of the magnetic field generated by the windings 28u, 28v, 28w, the number of recesses 21b, and the number of magnetic modulators 23a, the windings 28u, 28v, 28w There may be a case where the recess 21b is not formed.

・第5実施形態において、第2実施形態のごとく、磁気変調子23a間にブリッジを設けたり、第3実施形態のごとく、磁気変調子23aの周方向側面の形状を凹形状としたりしてもよい。また、第5実施形態における固定子21、第1回転子22、及び第2回転子23について、軸方向の厚みを第6実施形態に準ずるものとしてもよい。   In the fifth embodiment, a bridge may be provided between the magnetic modulators 23a as in the second embodiment, or the shape of the side surface in the circumferential direction of the magnetic modulator 23a may be a concave shape as in the third embodiment. Good. Moreover, about the stator 21, the 1st rotor 22, and the 2nd rotor 23 in 5th Embodiment, it is good also considering the thickness of an axial direction according to 6th Embodiment.

・第7実施形態において、磁気誘導子37aの形状を、第1実施形態の磁気誘導子17aに準ずるものとしてもよい。このとき、磁気誘導子37aは、軸方向に対向する磁気変調子33aとの対向面積を確保しつつ、隣接する磁気誘導子37aとのギャップを広くし、且つ、固定子31との接触面積を小さくするために、略円錐形等とすればよい。   -In 7th Embodiment, it is good also considering the shape of the magnetic inductor 37a as the magnetic inductor 17a of 1st Embodiment. At this time, the magnetic inductor 37a secures a facing area with the magnetic modulator 33a facing in the axial direction, widens the gap with the adjacent magnetic inductor 37a, and increases the contact area with the stator 31. In order to reduce the size, a substantially conical shape or the like may be used.

・第7実施形態において、磁気変調子33aの形状を、第3実施形態の磁気変調子13cに準ずるものとしてもよい。また、第2実施形態のごとく、磁気変調子33a間及び磁気誘導子37a間の少なくとも一方に、ブリッジを設けてもよい。   In the seventh embodiment, the shape of the magnetic modulator 33a may be the same as that of the magnetic modulator 13c of the third embodiment. Further, as in the second embodiment, a bridge may be provided between at least one of the magnetic modulators 33a and between the magnetic inductors 37a.

・第7実施形態において、第4実施形態のごとく、固定子31と磁気誘導子列37との間にギャップを設けてもよい。   -In 7th Embodiment, you may provide a gap between the stator 31 and the magnetic inductor row | line | column 37 like 4th Embodiment.

・第7実施形態において、第5実施形態のごとく、磁気誘導子列37を設けないものとしてもよい。このとき、固定子31は、第5実施形態のごとく、凹凸構造とし、その凸部を磁気誘導子37aとして機能させるものとすればよい。   -In 7th Embodiment, it is good also as what does not provide the magnetic inductor row | line | column 37 like 5th Embodiment. At this time, the stator 31 may have a concavo-convex structure as in the fifth embodiment, and the convex portion may function as the magnetic inductor 37a.

・各実施形態において、永久磁石の極対数、巻線により生ずる磁界の極対数、磁気誘導子の数、及び磁気変調子の数を特定しているが、これらの数は各実施形態のものに限られない。すなわち、磁気変調子の数であるkと磁気誘導子の数であるnとの和又は差の絶対値が、極対数であるmの2倍であればよい。なお、これらk、m、nは、自然数である。また、kをnよりも大きい数とすれば、磁束変調がより良好に働き、動力の伝達性能を向上させることができる。   In each embodiment, the number of pole pairs of the permanent magnet, the number of pole pairs of the magnetic field generated by the winding, the number of magnetic inductors, and the number of magnetic modulators are specified. Not limited. In other words, the absolute value of the sum or difference of k, which is the number of magnetic modulators, and n, which is the number of magnetic inductors, may be twice the number m of pole pairs. These k, m, and n are natural numbers. Further, if k is a number larger than n, the magnetic flux modulation works better, and the power transmission performance can be improved.

・上記実施形態では、回転電機10,20,30を車両に搭載し、車両の動力源と車軸とを回転電機10,20,30を介して接続するものとしたが、回転電機10,20,30の用途はこれに限られない。例えば、車両に搭載された内燃機関を始動させるためのスタータモータと、その内燃機関との接続に用いてもよい。また、搭載対象は車両に限られることもない。   In the above embodiment, the rotating electrical machines 10, 20, 30 are mounted on the vehicle, and the power source of the vehicle and the axle are connected via the rotating electrical machines 10, 20, 30. The usage of 30 is not limited to this. For example, you may use for the connection with the starter motor for starting the internal combustion engine mounted in the vehicle, and the internal combustion engine. Further, the mounting target is not limited to the vehicle.

10…回転電機、11…固定子、11a…凸部、11b…凹部、11c…固定子、12…第1回転子、13…第2回転子、13a…磁気変調子、13b…ブリッジ、13c…磁気変調子、15…駆動軸、16…従動軸、17a…磁気誘導子、17b…ブリッジ、17c…磁気誘導子、18u…巻線、18v…巻線、18w…巻線、19…永久磁石、20…回転電機、21…固定子、21a…凸部、21b…凹部、22…第1回転子、23…第2回転子、23a…磁気変調子、25…駆動軸、26…従動軸、27…永久磁石、28u…巻線、28v…巻線、28w…巻線、29…永久磁石、30…回転電機、31…固定子、32…第1回転子、33…第2回転子、33a…磁気変調子、35…駆動軸、36…従動軸、37a…磁気誘導子、38u…巻線、38v…巻線、38w…巻線、39…永久磁石。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotary electric machine, 11 ... Stator, 11a ... Convex part, 11b ... Concave part, 11c ... Stator, 12 ... 1st rotor, 13 ... 2nd rotor, 13a ... Magnetic modulator, 13b ... Bridge, 13c ... Magnetic modulator, 15 ... drive shaft, 16 ... driven shaft, 17a ... magnetic inductor, 17b ... bridge, 17c ... magnetic inductor, 18u ... winding, 18v ... winding, 18w ... winding, 19 ... permanent magnet, DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Rotary electric machine, 21 ... Stator, 21a ... Convex part, 21b ... Concave part, 22 ... 1st rotor, 23 ... 2nd rotor, 23a ... Magnetic modulator, 25 ... Drive shaft, 26 ... Driven shaft, 27 ... permanent magnet, 28u ... winding, 28v ... winding, 28w ... winding, 29 ... permanent magnet, 30 ... rotating electrical machine, 31 ... stator, 32 ... first rotor, 33 ... second rotor, 33a ... Magnetic modulator, 35 ... drive shaft, 36 ... driven shaft, 37a ... magnetic inductor, 38 ... winding, 38v ... winding, 38w ... winding, 39 ... permanent magnet.

Claims (15)

固定子(11,21,31)と、
第1回転軸(15,25,35)に接続される第1回転子(12,22,32)と、
前記第1回転軸と同軸である第2回転軸(16,26,36)に接続される第2回転子(13,23,33)と、を備え、前記第1回転子と前記第2回転子とを磁気的に結合させ、前記第1回転軸と前記第2回転軸との間で動力を伝達する回転電機(10,20,30)であって、
前記第1回転子は、周方向において交互に異なる極性となるように並び、且つ、その並び方向に直交する方向に磁力を生じさせる、極対数がmである永久磁石(19,29,39)を備え、
前記第2回転子は、軟磁性体で形成され環状に配置されたk個の磁気変調子(13a,23a,33a)を備え、
前記固定子は、軟磁性体で形成され環状に配置されたn個の磁気誘導子(17a,17c,21a,37a)、及び、通電により極対数がmである回転磁界を生じさせる巻線(18u,18v,18w,28u,28v,28w,38u,38v,38w)を備え、
前記kと前記nとの和又は差の絶対値が前記mの2倍であることを特徴とする、回転電機。
A stator (11, 21, 31);
A first rotor (12, 22, 32) connected to the first rotating shaft (15, 25, 35);
A second rotor (13, 23, 33) connected to a second rotation shaft (16, 26, 36) that is coaxial with the first rotation shaft, and the first rotor and the second rotation A rotating electrical machine (10, 20, 30) that magnetically couples a child and transmits power between the first rotating shaft and the second rotating shaft;
The first rotors are arranged so as to have different polarities alternately in the circumferential direction, and generate a magnetic force in a direction orthogonal to the arrangement direction, and permanent magnets (19, 29, 39) having m pole pairs With
The second rotor includes k magnetic modulators (13a, 23a, 33a) formed of a soft magnetic material and arranged in an annular shape,
The stator includes n magnetic inductors (17a, 17c, 21a, 37a) formed of a soft magnetic material and arranged in an annular shape, and windings that generate a rotating magnetic field having a pole pair number of m when energized ( 18u, 18v, 18w, 28u, 28v, 28w, 38u, 38v, 38w)
The rotating electrical machine, wherein an absolute value of a sum or a difference between k and n is twice the m.
前記固定子は、円筒形状の中空部を有し、その中空部を囲むように複数の凹部(11b,21b)が形成されており、
前記巻線は、前記固定子の前記凹部に巻かれていることを特徴とする、請求項1に記載の回転電機。
The stator has a cylindrical hollow portion, and a plurality of concave portions (11b, 21b) are formed so as to surround the hollow portion,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the winding is wound around the concave portion of the stator.
前記凹部の間に形成されている凸部(11a,21a)の数と、前記磁気誘導子の数とが同一であることを特徴とする、請求項2に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 2, wherein the number of convex portions (11a, 21a) formed between the concave portions and the number of the magnetic inductors are the same. 前記磁気誘導子(21a)は、前記固定子(21)の前記凸部(21a)であることを特徴とする、請求項3に記載の回転電機(20)。   The rotating electrical machine (20) according to claim 3, wherein the magnetic inductor (21a) is the projection (21a) of the stator (21). 前記磁気変調子及び前記磁気誘導子の少なくとも一方は、互いに隣接するものどうしが離間して配置されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機。   4. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein at least one of the magnetic modulator and the magnetic inductor is arranged such that adjacent ones are spaced apart from each other. 5. 前記磁気誘導子は、周方向において互いに隣接するものどうしが、その磁気誘導子よりも径方向の厚みが薄いブリッジ(17b)により接続されていることを特徴とする、請求項1〜3、5のいずれか1項に記載の回転電機。   The magnetic inductors adjacent to each other in the circumferential direction are connected by a bridge (17b) having a smaller radial thickness than the magnetic inductor. The rotating electrical machine according to any one of the above. 前記固定子は、固定子本体と、前記固定子本体に取り付けられた前記磁気誘導子(17a,17c,37a)とを備え、
前記磁気誘導子の前記固定子本体と対向する面の面積は、前記第1回転子又は前記第2回転子と対向する面の面積よりも小さいことを特徴とする、請求項1〜3、5、6のいずれか1項に記載の回転電機。
The stator includes a stator body and the magnetic inductors (17a, 17c, 37a) attached to the stator body,
The area of the surface of the magnetic inductor facing the stator body is smaller than the area of the surface facing the first rotor or the second rotor. 6. The rotating electrical machine according to claim 1.
前記固定子は、固定子本体と、前記固定子本体に取り付けられた前記磁気誘導子(17c)とを備え、
前記磁気誘導子は、前記固定子本体に所定の空隙を隔てて取り付けられることを特徴とする、請求項1〜3、5〜7のいずれか1項に記載の回転電機。
The stator includes a stator body and the magnetic inductor (17c) attached to the stator body,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the magnetic inductor is attached to the stator body with a predetermined gap therebetween.
前記磁気変調子は、周方向において互いに隣接するものどうしが、その磁気変調子よりも径方向の厚みが薄いブリッジ(13b)により接続されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の回転電機。   9. The magnetic modulator according to claim 1, wherein the magnetic modulators adjacent to each other in the circumferential direction are connected by a bridge (13 b) having a smaller radial thickness than the magnetic modulator. The rotating electrical machine according to claim 1. 前記磁気変調子(13c)は、周方向に互いに対向する側面が凹形状であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 9, wherein the magnetic modulator (13c) has a concave shape on the side surfaces facing each other in the circumferential direction. 前記kは、前記nよりも大きいことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の回転電機。   11. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the k is larger than the n. 回転軸に直交する方向又は回転軸方向において、前記第2回転子が、前記第1回転子と前記固定子との間に配置されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の回転電機。   The direction of orthogonal to a rotating shaft or a rotating shaft direction WHEREIN: A said 2nd rotor is arrange | positioned between the said 1st rotor and the said stator, The any one of Claims 1-11 characterized by the above-mentioned. The rotating electrical machine according to the item. 前記固定子と前記第1回転子と前記第2回転子とは、径方向に対向して配置され、
前記固定子は、径方向の最も外側に配置されることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の回転電機。
The stator, the first rotor, and the second rotor are arranged to face each other in a radial direction,
The rotating electric machine according to any one of claims 1 to 12, wherein the stator is disposed on an outermost side in a radial direction.
前記固定子の回転軸方向の厚みは、前記永久磁石、前記磁気変調子、及び前記磁気誘導子の回転軸方向の厚みよりも薄いことを特徴とする、請求項13に記載の回転電機。   14. The rotating electrical machine according to claim 13, wherein a thickness of the stator in a rotation axis direction is thinner than a thickness of the permanent magnet, the magnetic modulator, and the magnetic inductor in a rotation axis direction. 前記固定子(31)と前記第1回転子(32)と前記第2回転子(33)とは、回転軸方向に対向して配置されることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の回転電機(30)。   The said stator (31), a said 1st rotor (32), and a said 2nd rotor (33) are arrange | positioned facing a rotating shaft direction, The any one of Claims 1-12 characterized by the above-mentioned. The rotating electrical machine (30) according to claim 1.
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