JP7453004B2 - 磁気ギアード回転電機 - Google Patents
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Description
磁気ギア―ド回転電機を、例えばモータとして用いる場合には、ステータに設けたコイルの起磁力により高速ロータを回転させることで、高調波磁束により出力軸である低速ロータが所定の減速比で回転する。
本開示に係る磁気ギアード回転電機は、軸線を中心として環状をなすステータコア、該ステータコアのスロット内に設けられたコイル、及び、前記ステータコアの内側に周方向に間隔をあけて複数が設けられたステータ磁石を有するステータと、該ステータの内側で、前記軸線の周方向に間隔をあけて複数が設けられたポールピースを有する第一ロータと、該第一ロータの内側に設けられたロータコア、及び、該ロータコアに周方向に間隔をあけて設けられた複数のロータ磁石を有する第二ロータと、を備え、前記ステータは、繊維強化プラスチックからなり前記ステータコアの内面に設けられた制振部材をさらに備え、前記ステータコアは、前記内面として、前記複数のステータ磁石によって画定される円筒内周面を有し、前記制振部材は、該円筒内周面に沿って設けられており、前記制振部材は、それぞれ円筒状をなして前記軸線方向に間隔をあけて配列された複数の制振ピースを有する。
(磁気ギアード回転電機の構成)
以下、本開示の第一実施形態に係る磁気ギアード回転電機100について、図1と図2を参照して説明する。図1に示すように、磁気ギアード回転電機100は、ステータ1と、第一ロータ2と、第二ロータ3と、ケーシング4と、軸受Bと、を備えている。磁気ギアード回転電機100は、軸線Acに沿って延びる回転軸6に取り付けられている。外部から電力供給した場合、第一ロータ2、及び第二ロータ3が軸線Ac回りに回転することで電動機として機能する。一方で、回転軸6に外部から回転力(トルク)を与えた場合、第一ロータ2、及び第二ロータ3の回転に伴う誘導起電力によって発電機として機能する。
ケーシング4は、軸線Acを中心とする円環状をなしている。ケーシング4の内部には空間が形成されている。ステータ1は、このケーシング4の内面のうち、軸線Acに対する径方向内側を向く面(ケーシング内周面5A)に設けられている。
図1に示すように、第一ロータ2は、ステータ1の内側に設けられている。第一ロータ2は、円板部5と、第一ロータ本体2Hと、ポールピース2Pと、を有している。円板部5は、軸線Acを中心とする円板状をなし、回転軸6に取り付けられている。円板部5の外周側には、第一ロータ本体2Hが取り付けられている。第一ロータ本体2Hは、軸線Acを中心とする円筒状の筒部21と、この筒部21の外周面から径方向外側に張り出す一対の支持部22と、を有している。筒部21は、軸受B(外側軸受B1)を介してケーシング4の内周面上で支持されている。一対の支持部22の径方向外側の端縁には、複数のポールピース2Pが設けられている。ポールピース2Pは、磁性体であり、ステータ磁石1B、及び後述するロータ磁石3Bの磁力との相互作用により、磁束の高周波を発生させる。図2に示すように、ポールピース2Pは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。
図1に示すように、第二ロータ3は、第一ロータ本体2Hにおける一対の支持部22同士の間に設けられている。第二ロータ3は、ロータコア3Aと、ロータ磁石3Bと、を有している。ロータコア3Aは、軸線Acを中心とする円環状をなしている。ロータコア3Aの内周面は、第一ロータ本体2Hにおける筒部21の外周面によって、軸受B(内側軸受B2)を介して回転可能に支持されている。図2に示すように、ロータコア3Aの外周面には、複数のロータ磁石3Bが周方向に複数配列されている。ロータ磁石3Bは、上述のポールピース2Pに対して内周側から対向している。
次に、上述の磁気ギアード回転電機100の動作について説明する。磁気ギアード回転電機100を電動機として用いる場合、まずコイルCに外部から電力を供給する。これにより、コイルCが励磁される。このコイルCの磁力によって、第二ロータ3が軸線Ac回りに回転する。さらに、第二ロータ3が回転することによって、第一ロータ2が回転する。第一ロータ2の回転数は、第一ロータ2の極数Nl、及び第二ロータ3の極対数Nhに基づく減速比のもとで減速されている。具体的には、減速比Gは、G=Nl/Nhとなる。
続いて、本開示の第二実施形態について、図5を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、ステータコア1Aの内周面には、径方向外側に向かって凹むことでステータ磁石1Bを収容するキャビティ8が形成されている。キャビティ8内で径方向内側を向く面は底面8Aとされ、周方向を向く一対の面はそれぞれ側面8Bとされている。これら底面8A、及び側面8Bは、ステータコア1Aの内面の一部である。
次に、本開示の第三実施形態について、図6を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、ステータコア1AにおけるスロットS(上述)の壁面2Sに制振部材92が設けられている。なお、スロットSの壁面2Sは、バックヨーク71の内周面と、隣接する一対のティース7T(ティース本体72)によって形成される面であって、ステータコア1Aの内面の一部である。制振部材92は、コイルCと壁面2Sとの間に介在している。
各実施形態に記載の磁気ギアード回転電機100は、例えば以下のように把握される。
1 ステータ
1A ステータコア
1B ステータ磁石
1S 円筒内周面
2 第一ロータ
21 筒部
22 支持部
2H 第一ロータ本体
2P ポールピース
3 第二ロータ
3A ロータコア
3B ロータ磁石
4 ケーシング
5 円板部
5A ケーシング内周面
6 回転軸
B 軸受
B1 外側軸受
B2 内側軸受
71 バックヨーク
72 ティース本体
73 ティース先端部
8 キャビティ
8A 底面
8B 側面
90,90b,90c,91,92 制振部材
Ac 軸線
C コイル
h 穴部
P 制振ピース
S スロット
Claims (4)
- 軸線を中心として環状をなすステータコア、該ステータコアのスロット内に設けられたコイル、及び、前記ステータコアの内側に周方向に間隔をあけて複数が設けられたステータ磁石を有するステータと、
該ステータの内側で、前記軸線の周方向に間隔をあけて複数が設けられたポールピースを有する第一ロータと、
該第一ロータの内側に設けられたロータコア、及び、該ロータコアに周方向に間隔をあけて設けられた複数のロータ磁石を有する第二ロータと、
を備え、
前記ステータは、繊維強化プラスチックからなり前記ステータコアの内面に設けられた制振部材をさらに備え、
前記ステータコアは、前記内面として、前記複数のステータ磁石によって画定される円筒内周面を有し、
前記制振部材は、該円筒内周面に沿って設けられており、
前記制振部材には、該制振部材を径方向に貫通する複数の穴部が形成されている磁気ギアード回転電機。 - 軸線を中心として環状をなすステータコア、該ステータコアのスロット内に設けられたコイル、及び、前記ステータコアの内側に周方向に間隔をあけて複数が設けられたステータ磁石を有するステータと、
該ステータの内側で、前記軸線の周方向に間隔をあけて複数が設けられたポールピースを有する第一ロータと、
該第一ロータの内側に設けられたロータコア、及び、該ロータコアに周方向に間隔をあけて設けられた複数のロータ磁石を有する第二ロータと、
を備え、
前記ステータは、繊維強化プラスチックからなり前記ステータコアの内面に設けられた制振部材をさらに備え、
前記ステータコアは、前記内面として、前記複数のステータ磁石によって画定される円筒内周面を有し、
前記制振部材は、該円筒内周面に沿って設けられており、
前記制振部材は、それぞれ円筒状をなして前記軸線方向に間隔をあけて配列された複数の制振ピースを有する磁気ギアード回転電機。 - 前記ステータコアには、前記ステータ磁石を収容するとともに、周方向に間隔をあけて配列され、前記内面としての径方向内側を向く底面を有する複数のキャビティが形成され、
前記制振部材は、少なくとも該底面に設けられている請求項1又は2に記載の磁気ギアード回転電機。 - 前記制振部材は、前記内面としての前記スロットの壁面と前記コイルとの間に設けられている請求項1から3のいずれか一項に記載の磁気ギアード回転電機。
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