JP6885328B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る回転電機10は、同期式多相交流モータであり、アウタロータ構造(外転構造)のものとなっている。回転電機10の概要を図1乃至図5に示す。図1は、回転電機10の縦断面斜視図であり、図2は、回転電機10の回転軸11に沿う方向での縦断面図であり、図3は、回転軸11に直交する方向での回転電機10の横断面図(図2のIII−III線断面図)であり、図4は、図3の一部を拡大して示す断面図であり、図5は、回転電機10の分解図である。なお、図3では、図示の都合上、回転軸11を除き、切断面を示すハッチングを省略している。以下の記載では、回転軸11が延びる方向を軸方向とし、回転軸11の中心から放射状に延びる方向を径方向とし、回転軸11を中心として円周状に延びる方向を周方向としている。
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、回転子40における磁石部42の極異方構造を変更しており、以下に詳しく説明する。
以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。上記実施形態では、固定子コア52の外周面を凹凸のない曲面状とし、その外周面に所定間隔で複数の導線群81を並べて配置する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、図31に示すように、固定子コア52は、固定子巻線51の径方向両側のうち回転子とは反対側(図の下側)に設けられた円環状のヨーク部141と、そのヨーク部141から、周方向に隣り合う直線部83の間に向かって突出するように延びる突起部142とを有している。突起部142は、ヨーク部141の径方向外側、すなわち回転子40側に所定間隔で設けられている。固定子巻線51の各導線群81は、突起部142と周方向において係合しており、突起部142を位置決め部として用いつつ周方向に並べて配置されている。なお、突起部142が「巻線間部材」に相当する。
固定子コア52のヨーク部141と、回転子40の磁石部42(すなわち各磁石91,92)とが所定距離以上離れていれば、突起部142の径方向の厚さ寸法は、図31のH1に縛られるものではない。具体的には、ヨーク部141と磁石部42とが2mm以上離れていれば、突起部142の径方向の厚さ寸法は、図31のH1以上であってもよい。例えば、直線部83の径方向厚み寸法が2mmを越えており、かつ導線群81が径方向内外の2層の導線82により構成されている場合に、ヨーク部141に隣接していない直線部83、すなわちヨーク部141から数えて2層目の導線82の半分位置までの範囲で、突起部142が設けられていてもよい。この場合、突起部142の径方向厚さ寸法が「H1×3/2」までになっていれば、導線群81における導体断面積を大きくすることで、前記効果を少なからず得ることはできる。
固定子コア52は、図32に示す構成であってもよい。なお、図32では、封止部57を省略しているが、封止部57が設けられていてもよい。図32では、便宜上、磁石部42及び固定子コア52を直線状に展開して示している。
Wt×Bs≦Wm×Br …(1)
となる磁性材料により構成されている。
上記実施形態では、固定子巻線51を覆う封止部57を、固定子コア52の径方向外側において各導線群81を全て含む範囲、すなわち径方向の厚さ寸法が各導線群81の径方向の厚さ寸法よりも大きくなる範囲で設ける構成としたが、これを変更してもよい。例えば、図33に示すように、封止部57を、導線82の一部がはみ出すように設ける構成とする。より具体的には、封止部57を、導線群81において最も径方向外側となる導線82の一部を径方向外側、すなわち固定子50側に露出させた状態で設ける構成とする。この場合、封止部57の径方向の厚さ寸法は、各導線群81の径方向の厚さ寸法と同じ、又はその厚さ寸法よりも小さいとよい。
図34に示すように、各導線群81が封止部57により封止されていない構成としてもよい。つまり、固定子巻線51を覆う封止部57を用いない構成とする。この場合、周方向に並ぶ各導線群81の間は、コア部材のない空隙となっている。
以下、第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、回転電機は、インナロータ構造(内転構造)のものである。図35は、回転電機300の回転軸301に沿う方向での縦断面図である。
以下、第5実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、回転電機は、図36に示すように、アウタロータ構造のものであり、第1実施形態のものとは異なる。図36は、回転電機400の回転軸401に沿う方向での縦断面図である。
以下、第6実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、回転電機は、ラジアルギャップ構造のものではなく、図37に示すように、アキシャルギャップ構造のものである。図37は、回転電機500の回転軸501に沿う方向での縦断面図である。
アキシャルギャップ構造の回転電機としては、図39に示すように、軸方向において固定子630を挟んで2つの磁石部622a,622bが配置されたタンデム型のものであってもよい。回転電機600は、回転軸601、2つの軸受602,603、ハウジング610、回転子620及び固定子630を備えている。固定子630は、第1,第2固定子巻線631a,631bと、固定子コア632とを有している。回転子620は、第1,第2回転子コア621a,621bと、第1,第2磁石部622a,622bとを有している。図39に示す構成によれば、第6実施形態よりも回転電機600のトルクを増強できる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
Claims (11)
- 磁石部(42)を有し、回転自在に支持された回転子(40)と、
複数の導線(82)を含む固定子巻線(51)と、固定子コア(52)とを有し、前記回転子に対向して配置される固定子(52)と、
を備えた回転電機(10)であって、
前記磁石部の残留磁束密度が1.0[T]以上であり、
前記磁石部は、磁極中心であるd軸において磁束の径方向成分が周方向成分よりも大きくなり、磁極境界であるq軸において磁束の周方向成分が径方向成分よりも大きくなるように配向され、
前記導線は、前記磁石部に対して径方向に対向する位置に配置される磁石対向部(83)と、前記磁石部の軸方向外側となる位置において同相の前記磁石対向部同士を、所定数おきに互いに接続するターン部(84)とを有し、
前記ターン部により互いに接続される同相の前記磁石対向部同士が、前記回転子の軸心を中心とする同一のピッチ円上となる位置に配置されており、
前記固定子コアは、前記固定子巻線の径方向両側のうち前記回転子とは反対側に設けられているヨーク部(141)と、前記ヨーク部から、周方向に隣り合う前記磁石対向部の間に向かって突出するように延びる突起部(142)とを有し、
前記突起部における前記ヨーク部からの径方向の厚さ寸法は、前記磁石対向部における径方向の厚さ寸法の1/2よりも小さくなっており、
前記突起部は、前記磁石部の1極分の範囲において前記固定子巻線の通電により励磁される前記突起部の周方向の幅寸法をWt、前記突起部の飽和磁束密度をBs、前記磁石部の1極分の周方向の幅寸法をWmとする場合、Wt×Bs≦Wm×Brとなる磁性材料からなり、
前記導線は、複数の素線(86)が撚りあった集合体からなる導体(82a)を有している回転電機。 - 前記磁石対向部は、径方向の厚さ寸法が周方向の幅寸法よりも小さい断面扁平状の導線を用いて構成されている請求項1に記載の回転電機。
- 前記固定子巻線において、周方向に所定間隔で定められた位置に、径方向内外となる複数層で前記磁石対向部が配置されており、
前記突起部における前記ヨーク部からの径方向の厚さ寸法は、前記複数層の前記磁石対向部のうち前記ヨーク部に径方向に隣接する前記磁石対向部における径方向の厚さ寸法の1/2よりも小さい請求項1又は2に記載の回転電機。 - 前記突起部は、周方向において前記磁石対向部に係合している請求項3に記載の回転電機。
- 前記素線は、繊維状の導電材により構成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記素線は、少なくともカーボンナノチューブ繊維(223)で構成されている請求項5に記載の回転電機。
- 前記素線は、カーボンナノチューブ繊維の炭素のうち少なくとも一部をホウ素で置換したホウ素含有微細繊維を含む繊維で構成されている請求項6に記載の回転電機。
- 前記磁石部は、永久磁石(91,92,131,132)を有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記永久磁石は、磁極中心に向かって磁化方向が円弧状に延びる第1磁石(91)と、磁極中心に向かって磁化方向が円弧状に延びてかつ前記第1磁石とは磁極が異なる第2磁石(92)とを有し、
前記回転子において前記固定子との対向面に、前記第1磁石及び前記第2磁石が周方向に交互に配置されている請求項8に記載の回転電機。 - 前記永久磁石は、磁化方向を径方向とする第1磁石(131)と、磁化方向を径方向以外の方向とする第2磁石(132)とを有し、
前記回転子において前記固定子との対向面に、周方向に所定間隔で前記第1磁石が配置され、周方向において隣り合う前記第1磁石の間となる位置に前記第2磁石が配置されている請求項8に記載の回転電機。 - 前記ターン部の断面積が前記磁石対向部の断面積よりも大きい請求項1〜10のいずれか1項に記載の回転電機。
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