WO2014104184A1 - ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機 - Google Patents

ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機 Download PDF

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WO2014104184A1
WO2014104184A1 PCT/JP2013/084867 JP2013084867W WO2014104184A1 WO 2014104184 A1 WO2014104184 A1 WO 2014104184A1 JP 2013084867 W JP2013084867 W JP 2013084867W WO 2014104184 A1 WO2014104184 A1 WO 2014104184A1
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WO
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bolt fastening
rotor
stator
fastening hole
salient pole
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/084867
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English (en)
French (fr)
Inventor
成文 遠嶋
武弘 軸丸
典久 半田
興史 石本
厳 桑田
聡 大橋
俊幸 平尾
Original Assignee
株式会社Ihi
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ihi filed Critical 株式会社Ihi
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Priority to JP2014554540A priority patent/JP5867626B2/ja
Publication of WO2014104184A1 publication Critical patent/WO2014104184A1/ja
Priority to US14/743,843 priority patent/US9692267B2/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/246—Variable reluctance rotors
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K16/04—Machines with one rotor and two stators
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    • H02K19/02—Synchronous motors
    • H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
    • H02K19/103—Motors having windings on the stator and a variable reluctance soft-iron rotor without windings

Definitions

  • the present invention relates to a double stator switched reluctance rotating machine. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-288108 for which it applied to Japan on December 28, 2012, and uses the content here.
  • the switched reluctance rotating machine has a configuration in which a rotor does not have permanent magnets or windings and operates by a magnetic attractive force generated between the rotor and the stator.
  • switched reluctance rotating machines have problems such as vibration and noise, but they are simple and robust, can withstand high-speed rotation, and do not require expensive permanent magnets such as neodymium magnets.
  • a double stator structure has been proposed to improve the performance of a switched reluctance rotating machine.
  • Patent Document 1 discloses a double stator type motor including a ring-shaped rotor that rotates between an outer stator and an inner stator.
  • the rotor includes a rotor core in which a plurality of ring-shaped electromagnetic steel plates are stacked, and a rotor base that connects and supports the rotor core to a shaft. I have. According to this configuration, it is not necessary to provide bolt fastening holes in the laminated electromagnetic steel sheets, and the thickness of the rotor can be reduced accordingly.
  • the performance is improved (torque-up, etc.) when applied to large-diameter large rotating machines (large motors, large generators) that can increase the proportion of the inner stator disposed inside.
  • large-diameter large rotating machines large motors, large generators
  • rattling is likely to occur at a portion where the sandwiching member sandwiches the electromagnetic steel sheet or a portion where the sandwiching member is connected to the rotor base. Since the torque transmission performance is deteriorated, there is a problem that the processing accuracy of parts such as a sandwiching member is required and the cost is increased.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a double stator type switched reluctance rotating machine capable of improving performance at low cost.
  • an annular rotor, an outer stator disposed outside the rotor, and an inner stator disposed inside the rotor The rotor has a bolt fastening hole penetrating in the axial direction, and the bolt fastening hole is provided at a position corresponding to the magnetic characteristics of the outer stator and the inner stator.
  • the double stator type switched reluctance rotating machine is adopted.
  • a bolt fastening hole is provided at an appropriate position according to the magnetic characteristics of the outer stator and the inner stator so as not to be affected magnetically.
  • the rotor can be directly tightened through the bolt in the bolt fastening hole in the axial direction to eliminate play, the mechanical torque transmission performance can be improved.
  • the rotor in the first aspect, includes an annular yoke portion, a first salient pole projecting outward from the yoke portion, and projecting inward from the yoke portion. And a second salient pole provided in the same phase as the first salient pole, and the bolt fastening hole is provided in the yoke portion.
  • the bolt fastening hole is provided in a region connecting the first salient pole and the second salient pole in the radial direction.
  • the region connecting the first salient pole and the second salient pole in the same phase in the radial direction is the both sides of the first salient pole and the second salient pole. Since the magnetic flux flows in opposition to each other, a magnetic neutral point can occur between them. Therefore, by providing the bolt fastening hole in this region, it is possible to more reliably prevent the performance from being affected.
  • the bolt fastening hole is a center that connects the center of the first salient pole and the center of the second salient pole in the radial direction.
  • the configuration of being provided on the line is adopted.
  • the magnetic flux flowing into the yoke part from both sides of the first salient pole and the second salient pole flows symmetrically along the yoke part on both sides in the circumferential direction.
  • a magnetic neutral point may occur on a center line that connects the center of the first salient pole and the center of the second salient pole in the radial direction. Therefore, by providing the bolt fastening hole on the center line, it is possible to more reliably prevent the performance from being affected.
  • the magnetomotive force of the inner stator is set smaller than the magnetomotive force of the outer stator.
  • a configuration is adopted in which the hole is provided closer to the inner stator side.
  • the bolt fastening hole is provided at a position in a radial direction in accordance with a ratio of magnetomotive forces of the outer stator and the inner stator.
  • the configuration is adopted.
  • the radial position of the magnetic neutral point depends on the ratio of the magnetomotive force of the outer stator and the inner stator.
  • the structure that the said bolt fastening hole is provided with two or more on the said centerline in the said 4th aspect is employ
  • the rotor employs a configuration in which a plurality of core pieces are combined in the circumferential direction.
  • the rotor has a divided structure, and a plurality of core pieces are combined in the circumferential direction to form a diameter corresponding to a large rotating machine that rotates at a low speed and with a large torque.
  • a large rotor can be easily manufactured.
  • the rotor is a core for pressing a seam portion in which the plurality of core pieces are combined in at least one of a radially outer side and an inner side.
  • the structure of having a pressing member is adopted.
  • the bolt fastening hole has a shape corresponding to a magnetic characteristic of the outer stator and the inner stator.
  • the bolt fastening hole is formed in an appropriate shape according to the magnetic characteristics of the outer stator and the inner stator, so that the magnetic influence is not exerted.
  • the shape of the bolt inserted into the bolt fastening hole can be made irregular as long as it does not affect magnetically, the rigidity of the rotor against twisting and bending can be increased.
  • the double stator type switched reluctance rotary machine which can aim at performance improvement at low cost is obtained.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a double stator switched reluctance motor according to a first embodiment of the present invention. It is an enlarged view for demonstrating arrangement
  • FIG. 34 is a cross-sectional view taken along line XX shown in FIG. 33. It is a top view of the core pressing member in the modification of 4th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a sectional view of a double stator switched reluctance motor A according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the double stator switched reluctance motor A according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view for explaining the arrangement of the bolt fastening holes 14 provided in the rotor 10 in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of the rotor 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the double stator type switched reluctance motor A (hereinafter sometimes simply referred to as “switched reluctance motor A”) includes an annular rotor 10 and an outer stator 20 disposed outside the rotor 10. And an inner stator 30 disposed inside the rotor 10.
  • the switched reluctance motor A of this embodiment is a U-phase, V-phase, and W-phase three-phase motor, and has three-phase 12/8 poles with 12 poles on the stator side and 8 poles on the rotor side. It has a structure.
  • the switched reluctance motor A has a rotor base 1 and a stator base 2 as shown in FIG.
  • the rotor base 1 is connected to the rotor 10 and can rotate integrally with the rotor 10.
  • the rotor base 1 includes a base member 3a connected to one axial side of the rotor 10 (left side in FIG. 1) and a base member 3b connected to the other axial side of the rotor 10 (right side in FIG. 1). Have.
  • the base members 3 a and 3 b are fastened and fixed to the rotor 10 by a plurality of bolts 4.
  • the bolt 4 is inserted into a bolt fastening hole 14 that penetrates in the axial direction (left-right direction in FIG. 1) provided in the rotor 10, and tightens the rotor 10 together with the base members 3 a and 3 b from both axial sides.
  • the base member 3a has a flange portion 3a1 to which the rotor 10 is connected, and a cylindrical shaft portion 3a2 that protrudes from the stator base 2 and is connected to an output shaft (not shown).
  • the base member 3b has a flange portion 3b1 to which the rotor 10 is connected, and a cylindrical shaft portion 3b2 that is rotatably supported inside the stator base 2.
  • the stator base 2 has an outer housing 5 that supports the outer stator 20 and an inner housing 6 that supports the inner stator 30.
  • the rotor base 1 is disposed between the outer housing 5 and the inner housing 6 in a nested manner.
  • An outer stator 20 is fastened and fixed to the outer housing 5 by a plurality of bolts 7.
  • the bolt 7 is inserted into a bolt fastening hole 23 provided in the outer stator 20 and extending in the axial direction, and fastens the outer stator 20 together with the outer housing 5 from both sides in the axial direction.
  • the inner stator 30 is fastened and fixed to the inner housing 6 by a plurality of bolts 8.
  • the bolt 8 is inserted into a bolt fastening hole 33 provided in the inner stator 30 and extending in the axial direction, and fastens the inner stator 30 together with the inner housing 6 from both sides in the axial direction.
  • the stator base 2 accommodates a plurality of bearings 9 that rotatably support the rotor base 1.
  • One bearing 9 is provided between the outer periphery of the inner housing 6 and the inner periphery of the shaft portion 3b2, and two bearings 9 are provided between the inner periphery of the outer housing 5 and the outer periphery of the shaft portion 3a2.
  • the rotor 10 is configured by being fastened and fixed in a state where a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction. As shown in FIG. 2, the rotor 10 has an annular yoke portion 11, a first salient pole 12 projecting outward from the yoke portion 11, and projecting inward from the yoke portion 11 and in phase with the first salient pole 12. And a second salient pole 13 provided in the above.
  • the yoke part 11 is cylindrical and has a sufficient magnetic thickness. Eight first salient poles 12 are provided on the outer periphery of the yoke portion 11 at 45 ° intervals. Further, eight second salient poles 13 are provided on the inner periphery of the yoke portion 11 at 45 ° intervals having the same phase as the first salient poles 12.
  • the outer stator 20 is made of an annular magnetic body, and has 12 salient poles 21 provided on the inner circumference at intervals of 30 °, and coils 22 wound around the salient poles 21.
  • the coils 22 are arranged in the order of U phase ⁇ V phase ⁇ W phase ⁇ U phase ⁇ ... Along the circumferential direction.
  • the inner stator 30 is made of an annular magnetic body, and has 12 salient poles 31 provided on the outer periphery at 30 ° intervals in the same phase as the salient poles 21, coils 32 wound around the salient poles 31, Have Similarly to the coil 22, the coils 32 are arranged in the order of U phase ⁇ V phase ⁇ W phase ⁇ U phase ⁇ .
  • the switched reluctance motor A having the above configuration has an inverter circuit as shown in FIG.
  • reference numeral 41 indicates a DC power source
  • reference numeral 42 indicates a smoothing capacitor.
  • the outer stator 20 is provided with four coils 22 for each phase, only one coil 22 for each phase is shown as a representative for the sake of improved visibility, and the remaining illustrations are omitted.
  • the inner stator 30 four coils 32 are provided for each phase, but only one coil 32 for each phase is shown as a representative for the sake of improved visibility, and the remaining illustrations are omitted. .
  • the inverter circuit of the outer stator 20 and the inverter circuit of the inner stator 30 are connected in parallel.
  • the inverter circuit has an asymmetric half-bridge circuit 45 including two switching elements 43a and 43b and two diodes 44a and 44b, respectively.
  • the asymmetric half bridge circuit 45 is connected to each of the coil 22 of the outer stator 20 and the coil 32 of the inner stator 30, and the coils 22 and 32 can be individually driven (energized) by each asymmetric half bridge circuit 45.
  • the outer stator 20 and the inner stator 30 are connected in parallel, and the magnetomotive force of the outer stator 20 and the inner stator 30 is different, so that the inner stator 30 has a higher magnetomotive force than the outer stator 20.
  • Magnetomotive force is set small.
  • the magnetomotive force is determined by the product of the number of coil turns and the current flowing therethrough. In the double stator structure, as shown in FIG. 2, it is structurally difficult to secure a sufficient winding space on the inner stator 30 side.
  • the winding cross-sectional area is reduced to increase the number of windings, or the salient pole 31 of the inner stator 30 is lengthened (deeper) to secure a winding space.
  • a way to do this is considered.
  • the current density becomes high, and there arises a problem that the motor efficiency decreases due to an increase in copper loss and the temperature of the winding increases.
  • the shaft diameter that supports the weight of the entire motor. Therefore, when the shaft diameter is reduced, there is a problem that sufficient mechanical strength cannot be secured against an increase in weight.
  • the magnetomotive force of the inner stator 30 by setting the magnetomotive force of the inner stator 30 to be smaller than that of the outer stator 20, sufficient mechanical strength is ensured as well as reduction in motor efficiency and suppression of coil temperature rise. is doing.
  • the magnetomotive force of the outer stator 20 and the inner stator 30 is different, there is a concern that the magnetic flux emitted from one side may flow backward to the other, and the motor performance may be deteriorated. It has been confirmed from an electromagnetic analysis test that a sufficient thickness of the yoke portion 11 of the rotor 10 is not adversely affected.
  • the effect of improving the motor performance becomes higher than when the outer stator 20 and the inner stator 30 are connected in series. That is, in the series connection, the inductance is increased and the current is decreased, so that the magnetomotive force of the outer stator 20 driven by the main is greatly decreased.
  • the parallel connection the magnetomotive force of the outer stator 20 can be secured, and in addition, the output of the inner stator 30 can be taken out. Therefore, the output is a simple sum of the outer stator 20 and the inner stator 30, and the motor performance is easy. improves.
  • the bolt fastening holes 14 are provided at positions corresponding to the magnetic characteristics of the outer stator 20 and the inner stator 30 described above.
  • the position of the bolt fastening hole 14 in the rotor 10 is set to an appropriate position according to the magnetic characteristics of the outer stator 20 and the inner stator 30, thereby magnetically generating the rotor 10 that contributes to torque generation. The influence of the motor is prevented and the deterioration of the motor performance is suppressed.
  • the bolt fastening hole 14 is provided in the yoke portion 11 of the rotor 10 as shown in FIG.
  • Both the first salient pole 12 facing the outer stator 20 and the second salient pole 13 facing the inner stator 30 are portions where magnetic flux concentrates. Therefore, by providing the bolt fastening hole 14 in the yoke portion 11 that is relatively difficult to obstruct the magnetic path with respect to the first salient pole 12 and the second salient pole 13, the motor performance is not affected. Can do.
  • the bolt fastening hole 14 of the present embodiment is provided in a region K in the yoke portion 11 that connects the first salient pole 12 and the second salient pole 13 in the radial direction.
  • the region K that connects the first salient pole 12 and the second salient pole 13 having the same phase in the radial direction faces the both sides of the first salient pole 12 and the second salient pole 13, so that the magnetic flux flows.
  • a magnetic neutral point (indicated by reference numeral P in FIGS. 6A, 6B, 7A, 7B, etc. of an embodiment described later) may occur. Therefore, by providing the bolt fastening hole 14 in this region K, it is possible to more reliably prevent the motor performance from being affected.
  • the bolt fastening hole 14 of the present embodiment is provided on the center line L that connects the center of the first salient pole 12 and the center of the second salient pole 13 in the yoke portion 11 in the radial direction.
  • the center line L coincides with the symmetry axis (vertical bisector) between the first salient pole 12 and the second salient pole 13. Since the magnetic flux flowing into the yoke portion 11 from both sides of the first salient pole 12 and the second salient pole 13 flows symmetrically along the yoke portion 11 on both sides in the circumferential direction, the center of the first salient pole 12 and the second A magnetic neutral point may occur on the center line L that connects the center of the salient pole 13 in the radial direction. Therefore, by providing the bolt fastening hole 14 on the center line L, it is possible to more reliably prevent the motor performance from being affected.
  • the bolt fastening hole 14 of the present embodiment is provided in the yoke portion 11 near the inner stator 30 side.
  • a symbol M shown in FIG. 4 indicates a radial center line (thickness center) of the yoke portion 11.
  • the bolt fastening hole 14 is provided at a position corresponding to the ratio of the magnetomotive force of the outer stator 20 (large magnetomotive force) and the inner stator 30 (small magnetomotive force) in the radial direction.
  • the radial position of the magnetic neutral point described above depends on the magnetomotive force ratio between the outer stator 20 and the inner stator 30, so that the bolt fastening hole 14 is placed at an appropriate position according to the magnetomotive force ratio. By providing, it is possible to prevent the motor performance from being affected more reliably.
  • the radial position of the magnetic neutral point does not exactly match the magnetomotive force ratio of the outer stator 20 and the inner stator 30, and may be affected by other parameters.
  • the influence of the magnetomotive force ratio parameter is larger than that of other parameters. Therefore, by setting the magnetomotive force ratio of the outer stator 20 and the inner stator 30 as a reference, bolt fastening The hole 14 can be substantially aligned with the magnetic neutral point.
  • the bolt fastening hole 14 is set to an appropriate position, the rotor 10 and the rotor base 1 are not deteriorated as shown in FIG. 5 (the shaft portions 3a2 and 3b2 are not shown) without deteriorating the motor performance.
  • the backlash can be eliminated by directly tightening. For this reason, even if the switched reluctance motor A becomes large and the crossing becomes large, it can be adjusted by tightening the bolts 4 and mechanical torque transmission performance can be improved.
  • the double stator type switch having the annular rotor 10, the outer stator 20 disposed outside the rotor 10, and the inner stator 30 disposed inside the rotor 10.
  • the rotor 10 is provided with a bolt fastening hole 14 penetrating in the axial direction.
  • the bolt fastening hole 14 corresponds to the magnetic characteristics of the outer stator 20 and the inner stator 30.
  • FIGS. 6A, 6B, 7A, and 7B are diagrams showing static magnetic field analysis results when the rotor and the stator face each other according to the circumferential position of the bolt fastening hole 14 in one example of the first embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B the strength of the magnetic field (B) is indicated by the density of the dot pattern.
  • FIG. 7A and FIG. 7B magnetic flux lines are used.
  • 6A and 7A show the results when the bolt fastening hole 14 is 0 deg (when on the center line L)
  • FIGS. 6B and 7B show the results when the bolt fastening hole is 15 deg.
  • the results of 0 deg and 45 deg are the same as the results of 15 deg and 30 deg.
  • the first salient pole 12 facing the outer stator 20 and the second salient pole 13 facing the inner stator 30 are both portions where magnetic flux concentrates, whereas the yoke portion 11. Is a portion where the concentration of magnetic flux is relatively gentle. Further, since magnetic flux flows into the yoke portion 11 from both sides of the first salient pole 12 and the second salient pole 13, the first salient pole 12 and the second salient pole 13 having the same phase are connected to each other. It can be seen that a magnetic neutral point P occurs. As shown in FIGS. 6A and 6B, the magnetic neutral point P has a lower magnetic flux density than the surroundings.
  • the magnetic flux flowing into the yoke portion 11 from both sides of the first salient pole 12 and the second salient pole 13 flows symmetrically along the yoke portion 11 to both sides in the circumferential direction. Therefore, it can be seen that a magnetic neutral point P is generated on the center line L that connects the center of the first salient pole 12 and the center of the second salient pole 13 in the radial direction. For this reason, it can be seen that the bolt fastening hole 14 is less likely to inhibit the flow of magnetic flux when it is at 0 deg shown in FIG. 7A than when it is at 15 deg shown in FIG. 7B. 6A shows that the magnetic flux density does not become extremely high in portions other than the first salient poles 12 and the second salient poles 13, compared to the 15 deg shown in FIG. 6B.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the magnetic flux (Wb) and the current (A) depending on the position of the bolt fastening hole 14 in the circumferential direction in one embodiment of the present invention.
  • “when facing” means when the rotor is positioned at 0 deg relative to the stator
  • “when not facing” refers when when the rotor is positioned at 90 deg with respect to the stator.
  • "" Means when positioned at an intermediate position between “when facing” and “when not facing”. As shown in FIG. 8, there is almost no difference in the magnitude of the magnetic flux between “when not facing” and “when facing”, but when “when facing”, the bolt fastening hole 14 is located at 15 deg from 0 deg. It turns out that magnetic flux will become small.
  • FIG. 9A, FIG. 9B, FIG. 9C, FIG. 10A, FIG. 10B, and FIG. 10C show the static magnetic field when the rotor and the stator face each other according to the radial position of the bolt fastening hole 14 in one example of the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows an analysis result. As shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, when the magnetomotive force of the inner stator 30 is set smaller than the magnetomotive force of the outer stator 20, the magnetic neutral point P is generated closer to the inner stator 30 side. I understand. Further, as shown in FIGS.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the magnetic flux (Wb) and the current (A) due to the difference in the position of the bolt fastening hole 14 in the radial direction in one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, it can be seen that there is almost no difference in the magnitude of the magnetic flux even when “not facing” and “intermediate” and also when “facing”. Thus, it can be seen that the arrangement of the bolt fastening holes 14 is more sensitive to motor performance at the circumferential position than at the radial position.
  • the bolt fastening hole 14 is provided closer to the inner stator 30 side in the region connecting the first salient pole 12 and the second salient pole 13 in the yoke portion 11 in the radial direction, and the first salient pole 12. Is preferably arranged on a center line L that connects the center of the second salient pole 13 and the center of the second salient pole 13 in the radial direction. Therefore, by setting the bolt fastening hole 14 at an appropriate position in accordance with the magnetic characteristics of the outer stator and the inner stator in this way, a switch that is excellent in reliability at low cost and can improve motor performance. A trilactance motor A is obtained.
  • the configuration in which only one bolt fastening hole 14 is provided on the center line L has been exemplified.
  • the present invention is not limited to this configuration, and a plurality of bolt fastening holes 14 are provided on the center line L. May be. That is, according to the above-described embodiment, if the bolt fastening hole 14 is on the center line L, the influence on the magnetic characteristics is small. For example, as shown in a modification of FIG. it can.
  • the rotor 10 and the rotor base 1 can be firmly fixed with a certain width, so that the mechanical torque transmission performance is higher than that of the above embodiment. Improvements can be made. This configuration is particularly effective when the rotating machine is large.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a double stator switched reluctance motor A according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the second embodiment differs from the above embodiment in that the rotor 10 is formed by combining a plurality of core pieces 50 in the circumferential direction.
  • the rotor 10 is configured by being fastened and fixed in a state where a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction.
  • the electromagnetic steel plate is a single piece, it is necessary to prepare a large electromagnetic steel plate corresponding to the diameter of the rotor 10. is there.
  • a plurality of core pieces 50 are combined in the circumferential direction in order to easily form the rotor 10 having a large diameter. Yes. In this way, the rotor 10 is divided and the size per core piece 50 is reduced, so that the rotor 10 having a large diameter can be manufactured without preparing a large electromagnetic steel sheet corresponding to the diameter of the rotor 10. Can do.
  • the core piece 50 has a plurality of bolt fastening holes 14.
  • the core piece 50 shown in FIG. 13 has bolt fastening holes 14a and 14b that are spaced apart in the circumferential direction.
  • the core piece 50 has a plurality of first salient poles 12 and second salient poles 13.
  • the core piece 50 has a shape obtained by dividing the yoke portion 11 avoiding the first salient pole 12 and the second salient pole 13 in the circumferential direction.
  • size of the core piece 50 can be suitably changed with the magnitude
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining how to combine the core pieces 50 in the second embodiment of the present invention.
  • the rotor 10 is configured by alternately laminating first layers 51 and second layers 52 formed by combining a plurality of core pieces 50 in the circumferential direction in the axial direction.
  • the first layer 51 and the second layer 52 are stacked so that the phases are shifted from each other in the circumferential direction.
  • one of the bolt fastening holes 14 provided in the core piece 50 of the first layer 51 (for example, the bolt fastening hole 14a) is connected to the bolt fastening hole 14 provided in the core piece 50 of the second layer 52.
  • the first layer 51 and the second layer 52 are laminated so as to be out of phase with each other in the circumferential direction so as to face the other (for example, the bolt fastening hole 14b).
  • the core piece 50 of the first layer 51 and the core piece 50 of the second layer 52 are in the circumferential direction and the axial direction. Are connected and integrated. Thereby, the seam 53 formed by combining the core pieces 50 in the circumferential direction is not continuous in the axial direction. Therefore, as shown in FIG. 14, when the core piece 50 has a plurality of bolt fastening holes 14, the first layer 51 and the second layer 52 are opposed to each other with the bolt fastening holes 14 having different phases in the axial direction. Thus, the physical strength of the rotor 10 can be increased by shifting the layers in the circumferential direction.
  • the rotor 10 is formed by combining the plurality of core pieces 50 in the circumferential direction, whereby the rotor 10 has a divided structure,
  • the rotor 10 having a large diameter corresponding to a large rotating machine rotating at a low speed and with a large torque can be easily manufactured.
  • the first layer 51 and the second layer 52 are shifted in the circumferential direction and laminated in the axial direction, so that the physical strength of the rotor 10 having a divided structure can be sufficiently ensured.
  • the configuration shown in FIG. 15 can also be adopted.
  • the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
  • FIG. 15 is a schematic diagram for explaining how to combine the core pieces 50 in a modification of the second embodiment of the present invention.
  • the core piece 50 has bolt fastening holes 14 a, 14 b, and 14 c that are spaced apart in the circumferential direction.
  • the first layer 51 and the second layer 52 formed by combining a plurality of core pieces 50 in the circumferential direction are stacked so that the phases are shifted from each other in the circumferential direction.
  • a specific bolt fastening hole 14 for example, a bolt fastening hole 14a
  • a specific bolt fastening hole 14a provided in the core piece 50 of the first layer 51 is used for fastening bolts having different phases provided in the core piece 50 of the second layer 52.
  • the first layer 51 and the second layer 52 are laminated so as to be out of phase with each other in the circumferential direction so as to face the hole 14 (for example, the bolt fastening hole 14c).
  • the core piece 50 of the first layer 51 and the core piece 50 of the second layer 52 are They are connected and integrated in the circumferential direction and the axial direction. Therefore, in this modification, the physical strength of the rotor 10 having a divided structure can be sufficiently ensured.
  • FIG. 16 is an enlarged view for explaining the shape of the bolt fastening hole 14 provided in the rotor 10 according to the third embodiment of the present invention.
  • the flow of magnetic flux in the rotor 10 is schematically shown.
  • the third embodiment differs from the above embodiment in that the bolt fastening hole 14 has a shape corresponding to the magnetic characteristics of the outer stator 20 and the inner stator 30.
  • the rotor 10 has a region 60 where the magnetic flux does not flow relatively.
  • This region 60 exists in the yoke portion 11 where the concentration of magnetic flux is gentler than that of the first salient pole 12 and the second salient pole.
  • the region 60 includes a region 60a that exists between the first salient pole 12 and the second salient pole 13 and a region 60b that exists in the yoke portion 11 when a sufficient thickness can be secured.
  • the region 60a is formed in a cross bar shape as shown in FIG. 16 because the magnetic flux flowing from the first salient pole 12 and the second salient pole 13 flows symmetrically along the yoke portion 11 on both sides in the circumferential direction. Further, the region 60b is formed in a bar shape as shown in FIG.
  • the shape of the bolt fastening hole 14 can be changed within the range of the shape according to the magnetic characteristics.
  • the rigidity of the rotor 10 against torsion and bending is reduced without deteriorating the motor performance. Increase.
  • FIG. 17 is a diagram showing the shape (pattern 1) of the bolt fastening hole 14 in the third embodiment of the present invention.
  • the bolt fastening hole 14 shown in FIG. 17 is provided in the region 60a shown in FIG.
  • the bolt fastening hole 14 provided in the region 60 a has a round hole portion 61.
  • the round hole 61 is a circular hole penetrating in the axial direction.
  • the bolt 4 inserted into the bolt fastening hole 14 has a rod portion having a shape corresponding to the shape of the round hole portion 61, and screw portions to which nuts are fastened are formed at both ends of the rod portion (for example, FIG. 1).
  • FIG. 18 is a diagram showing the shape (pattern 2) of the bolt fastening hole 14 in the third embodiment of the present invention.
  • the bolt fastening holes 14 shown in FIG. 18 are provided in each of a region 60a shown in FIG. 16 and a region 60b shown in FIG.
  • the bolt fastening hole 14 provided in the region 60 a has a round hole portion 61.
  • the round hole 61 is a circular hole penetrating in the axial direction.
  • the bolt 4 inserted into the bolt fastening hole 14 has a rod portion having a shape corresponding to the shape of the round hole portion 61, and screw portions to which nuts are fastened are formed at both ends of the rod portion.
  • the bolt fastening hole 14 provided in the region 60 b has a long hole portion 62.
  • the long hole portion 62 is a rectangular hole penetrating in the axial direction, and its long side extends in the circumferential direction of the rotor 10.
  • the bolt 4 inserted into the bolt fastening hole 14 has a rod portion having a shape corresponding to the shape of the round hole portion 61, and screw portions to which nuts are fastened are formed at both ends of the rod portion.
  • FIG. 19 is a diagram showing the shape (pattern 3) of the bolt fastening hole 14 in the third embodiment of the present invention.
  • the bolt fastening hole 14 shown in FIG. 19 is provided in a region 60a shown in FIG.
  • the bolt fastening hole 14 provided in the region 60 a has a round hole portion 61 and a first groove portion 63.
  • the round hole 61 is a circular hole penetrating in the axial direction.
  • the first groove portion 63 is a concave groove formed in the inner surface of the round hole portion 61 and extending in the axial direction, and is provided as a pair facing each other in the radial direction of the rotor 10 across the central axis of the round hole portion 61. It has been.
  • the bolt 4 inserted into the bolt fastening hole 14 has a rod portion having a shape corresponding to the shape of the round hole portion 61 and the first groove portion 63, and a screw portion to which a nut is fastened is formed at both ends of the rod portion. Is done.
  • FIG. 20 is a diagram showing the shape (pattern 4) of the bolt fastening hole 14 in the third embodiment of the present invention.
  • the bolt fastening hole 14 shown in FIG. 20 is provided in a region 60a shown in FIG.
  • the bolt fastening hole 14 provided in the region 60 a has a round hole portion 61 and a second groove portion 64.
  • the round hole 61 is a circular hole penetrating in the axial direction.
  • the second groove portion 64 is a concave groove formed in the inner surface of the round hole portion 61 and extending in the axial direction.
  • the second groove portion 64 is provided as a pair facing each other in the circumferential direction of the rotor 10 across the central axis of the round hole portion 61. It has been.
  • the bolt 4 inserted into the bolt fastening hole 14 has a rod portion having a shape corresponding to the shape of the round hole portion 61 and the second groove portion 64, and a screw portion to which a nut is fastened is formed at both ends of the rod portion. Is done.
  • FIG. 21 is a diagram showing the shape (pattern 5) of the bolt fastening hole 14 in the third embodiment of the present invention.
  • the bolt fastening holes 14 shown in FIG. 21 are provided in the region 60a shown in FIG.
  • the bolt fastening hole 14 provided in the region 60 a has a round hole portion 61, a first groove portion 63, and a second groove portion 64.
  • the round hole 61 is a circular hole penetrating in the axial direction.
  • the first groove portion 63 is a concave groove formed in the inner surface of the round hole portion 61 and extending in the axial direction, and is provided as a pair facing each other in the radial direction of the rotor 10 across the central axis of the round hole portion 61. It has been.
  • the second groove portion 64 is a concave groove formed in the inner surface of the round hole portion 61 and extending in the axial direction.
  • the second groove portion 64 is provided as a pair facing each other in the circumferential direction of the rotor 10 across the central axis of the round hole portion 61. It has been.
  • the bolt 4 inserted into the bolt fastening hole 14 has a rod portion having a shape corresponding to the shapes of the round hole portion 61, the first groove portion 63, and the second groove portion 64, and nuts are fastened to both ends of the rod portion. A thread portion is formed.
  • FIG. 22 is a diagram showing the shape (pattern 6) of the bolt fastening hole 14 in the third embodiment of the present invention.
  • the bolt fastening hole 14 shown in FIG. 22 is provided in a region 60a shown in FIG.
  • the bolt fastening hole 14 provided in the region 60 a has a first elongated hole portion 65.
  • the first long hole portion 65 is a rectangular hole penetrating in the axial direction, and its long side extends in the radial direction of the rotor 10.
  • the bolt 4 inserted through the bolt fastening hole 14 has a rod portion having a shape corresponding to the first elongated hole portion 65, and screw portions to which nuts are fastened are formed at both ends of the rod portion.
  • FIG. 23 is a diagram showing the shape (pattern 7) of the bolt fastening hole 14 in the third embodiment of the present invention.
  • the bolt fastening hole 14 shown in FIG. 23 is provided in a region 60a shown in FIG.
  • the bolt fastening hole 14 provided in the region 60 a has a second elongated hole portion 66.
  • the second long hole portion 66 is a rectangular hole penetrating in the axial direction, and its long side extends in the circumferential direction of the rotor 10.
  • the bolt 4 inserted into the bolt fastening hole 14 has a rod portion having a shape corresponding to the second elongated hole portion 66, and screw portions to which nuts are fastened are formed at both ends of the rod portion.
  • FIG. 24 is a diagram showing the shape (pattern 8) of the bolt fastening hole 14 in the third embodiment of the present invention.
  • the bolt fastening holes 14 shown in FIG. 24 are provided in a region 60a shown in FIG.
  • the bolt fastening hole 14 provided in the region 60 a has a first elongated hole portion 65 and a second elongated hole portion 66.
  • the first long hole portion 65 is a rectangular hole penetrating in the axial direction, and its long side extends in the radial direction of the rotor 10.
  • the second long hole portion 66 is a rectangular hole penetrating in the axial direction, and its long side extends in the circumferential direction of the rotor 10 and is orthogonal to the first long hole portion 65.
  • the bolt 4 inserted into the bolt fastening hole 14 has a rod portion having a shape corresponding to the second elongated hole portion 66, and screw portions to which nuts are fastened are formed at both ends of the rod portion. If the flow of magnetic flux as shown in FIG. 16 is taken into consideration, the bolt fastening hole 14 may adopt other shapes than those shown in FIGS.
  • the rigidity due to the difference in the shape of the bolt fastening hole 14 of the rotor 10 shown in FIGS. 17 to 24 was examined using an analysis model 70 as shown in FIG. Further, the relative rigidity, electromagnetic characteristics, manufacturability, and overall evaluation of the rotor 10 are summarized in a table shown in FIG. In addition, rigidity evaluation is evaluation with respect to the twist and the bending demonstrated below. Further, the electromagnetic characteristics are evaluations with respect to the flow of magnetic flux as shown in FIGS. 7A and 7B. Moreover, manufacturability is evaluation with respect to workability and assemblability.
  • FIG. 25 is a diagram showing an analysis model 70 of the rotor 10 in an example of the third embodiment of the present invention.
  • the analysis model 70 includes a plurality of bolts 4 and a pair of flange portions 3a1 and 3b1.
  • the pair of flange portions 3a1 and 3b1 are end plates of the rotor 10 and have an annular shape.
  • the bolt 4 connects between the pair of flange portions 3a1 and 3b1, and the rod portion 4a has a shape corresponding to the shape of the bolt fastening hole 14 shown in FIGS. 17 to 24 (FIG.
  • a rod portion 4a having a shape corresponding to the shape of the pattern 1 shown in FIG.
  • the analysis condition for comparing the torsional rigidity relatively and simply is that one of the pair of flange portions 3a1 and 3b1 is fixed and the torsion X1 is added to the other. Specifically, a certain torque is applied to the entire surface S1 facing the outside in the axial direction of the flange portion 3a1, and the entire surface (not shown) facing the outside in the axial direction of the flange portion 3b1 is fixed.
  • the analysis condition for comparing the bending rigidity relatively and simply is that one of the pair of flange portions 3a1 and 3b1 is fixed and a constant load is applied vertically downward. Specifically, a constant load is applied vertically downward in a state where the entire surface (not shown) facing the outside in the axial direction of the flange portion 3b1 is fixed and cantilevered.
  • FIG. 26 is a diagram comparing the rigidity, electromagnetic characteristics, manufacturability, and overall evaluation of the rotor 10 according to the difference in the shape of the bolt fastening hole 14 in one example of the third embodiment of the present invention. Since the rigidity is a relative comparison under a certain condition, the comparison result may be changed depending on the actual shape of the rotor 10. Evaluation was made into a four-stage relative evaluation of double circle, circle, triangle, and cross (double circle is the best evaluation). In the comprehensive evaluation, since it is a precondition that rigidity and electromagnetic characteristics are established, the bolt fastening hole 14 (see FIG. 22) of the pattern 6 is not evaluated.
  • the bolt fastening hole 14 (see FIG. 21) of the pattern 5 has the highest rigidity as the rotor 10. Moreover, the bolt fastening hole 14 (see FIG. 17) of the pattern 1 has the highest electromagnetic characteristics as the rotor 10. The highest manufacturability (workability and assemblability) of the rotor 10 is the bolt fastening hole 14 of the pattern 1 (see FIG. 17). The highest overall evaluation is the bolt fastening hole 14 of the pattern 4 (see FIG. 20). The bolt fastening hole 14 (see FIG. 17) of the pattern 1 has the highest manufacturability. In this case, considering the rigidity and electromagnetic characteristics (flow of magnetic flux) of the rotor 10, the bolt fastening hole 14 is used. Since it is necessary to determine the size of the hole, the overall evaluation was triangular.
  • the bolt fastening holes 14 are not rigid in this evaluation, but the rigidity may be established by increasing the width of the bolt fastening hole 14 in the short side direction. There is. Further, the bolt fastening holes 14 of the patterns 1 to 8 have advantages and disadvantages as shown in FIG. 26, and any shape can be adopted depending on the specifications of the rotor 10.
  • the bolt fastening hole 14 adopts a configuration according to the magnetic characteristics of the outer stator 20 and the inner stator 30, and the magnetic characteristics of the outer stator 20 and the inner stator 30.
  • the bolt fastening hole 14 in an appropriate shape according to the above, it is possible to prevent the bolt fastening hole 14 from being magnetically affected and to the extent that the bolt fastening hole 14 is not magnetically affected. Since the shape of the bolt 4 inserted into the shaft can be made irregular, the rigidity of the rotor 10 against twisting and bending can be increased.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of a double stator switched reluctance motor A according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is a perspective view of the rotor 10 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the rotor 10 has a seam in which a plurality of core pieces 50 are combined in at least one of the radially outer side and the inner side (both in this embodiment). It differs from the said embodiment by the point which has the core pressing member 80 which presses down 53 part.
  • the seam 53 of the core piece 50 is formed, so that the strength is reduced as compared with the integrated structure of the rotor 10 of the first embodiment described above.
  • the core pressing member 80 is provided to ensure sufficient strength of the rotor 10.
  • 27 has a shape in which the rotor 10 is divided so as to have one each of the first salient pole 12, the second salient pole 13, and the bolt fastening hole 14. As shown in FIG. 13, the rotor 10 may be divided so as to have two first salient poles 12, two second salient poles 13, and two bolt fastening holes 14.
  • the core pressing member 80 is disposed so as to press in the seam 53 portion combined with the core piece 50 in the radial direction.
  • the core pressing member 80 has a segment type (or bow type) shape and is disposed between the first salient poles 12 adjacent in the circumferential direction and between the second salient poles 13 adjacent in the circumferential direction.
  • the core pressing member 80 disposed between the first salient poles 12 adjacent to each other in the circumferential direction has the same thickness as the height of the first salient pole 12, and cooperates with the first salient pole 12 to provide a rotor having the same radius.
  • 10 has an outer diameter surface 80a forming the outer peripheral surface.
  • the core pressing member 80 disposed between the second salient poles 13 adjacent in the circumferential direction has the same thickness as the height of the second salient pole 13 and cooperates with the second salient pole 13 to have the same radius.
  • the rotor 10 has an inner diameter surface 80b that forms the inner peripheral surface. In this way, by arranging the core pressing member 80 and making the shape of the rotor 10 into an annular shape, the occurrence of windage loss during the rotation of the rotor 10 is suppressed compared to the shape of the rotor 10 shown in FIG. be able to.
  • the core pressing member 80 is fixed to the pair of flange portions 3a1 and 3b1.
  • the pair of flange portions 3a1 and 3b1 are provided with groove portions 81 that support both end portions of the core pressing member 80.
  • the groove portion 81 has a shape corresponding to the shape of the core pressing member 80.
  • a screw hole (not shown) for screwing the core pressing member 80 is formed in the radial direction.
  • the core pressing member 80 has a through hole 82 penetrating in the thickness direction at a portion supported by the groove 81.
  • a counterbore for embedding the head of the bolt 83 is formed in the through hole 82, and the core pressing member 80 is fastened and fixed to the pair of flange portions 3 a 1 and 3 b 1 by a bolt 83 that passes through the through hole 82.
  • the core pressing member 80 is made of, for example, a metal material such as SUS or a resin material such as fiber reinforced plastic.
  • the rotor 10 includes the core pressing member 80 that presses the seam 53 portion in which the plurality of core pieces 50 are combined in at least one of the radially outer side and the inner side.
  • the core pressing member 80 is disposed, and the grooves between the first salient poles 12 adjacent in the circumferential direction and the second salient poles 13 adjacent in the circumferential direction are filled.
  • 29, 30, and 31 are diagrams showing analysis results showing the relationship between the shape of the core pressing member 80 and the loss distribution in one example of the fourth embodiment of the present invention.
  • 29, 30 and 31 the strength of the loss distribution (copper loss + iron loss + eddy current loss) is shown by the density of the dot pattern.
  • 29, 30 and 31 show the results when the rotor 10 is at 7.5 deg.
  • FIG. 30 shows that the loss due to eddy current loss is smaller in the core holding member 80 having the shape shown in FIG. 30 than in the core holding member 80 having the shape shown in FIG.
  • a core pressing member 80 shown in FIG. 30 has a shape in which the thickness of the core pressing member 80 shown in FIG. 29 is halved. For this reason, a part of the adjacent part 84 where the magnetic flux change of the core pressing member 80 is large is removed, and the eddy current loss can be reduced.
  • FIG. 32 is a graph showing the relationship between the thickness of the core pressing member 80 and eddy current loss in one example of the fourth embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis indicates “1” when the thickness of the core pressing member 80 is the same as the height of the first salient pole 12 and the second salient pole 13, and the vertical axis indicates the thickness of the core pressing member 80.
  • the eddy current loss at “1” is indicated as “1”. As shown in FIG. 32, it can be seen that the thicker the core pressing member 80, the larger the eddy current loss. On the contrary, it can be seen that the thinner the core pressing member 80, the smaller the eddy current loss.
  • the thickness of the core pressing member 80 is “1”.
  • the loss can be reduced to half or less even with the double stator drive.
  • the efficiency drop can be less than 1%.
  • FIG. 31 shows that the core holding member 80 having the shape shown in FIG. 31 has a smaller loss due to eddy current loss than the core holding member 80 having the shape shown in FIG. 31 has a shape in which the width of the core presser member 80 shown in FIG. 30 is halved. For this reason, all of the adjacent portions 84 where the magnetic flux change of the core pressing member 80 is large can be removed, and the eddy current loss can be reduced.
  • the core pressing member 80 is formed of a metal material such as JIS standard SUS304, the eddy current loss can be reduced by the shape of the core pressing member 80. Therefore, even if the core pressing member 80 for pressing the seam 53 portion of the rotor 10 having the divided structure is formed of a metal material, the overall strength of the rotor 10 is ensured while reducing the eddy current loss and suppressing the efficiency reduction. can do.
  • FIGS. 33, 34, and 35 may be employed.
  • the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
  • FIG. 33 is a perspective view of a core pressing member 80 according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • 34 is a cross-sectional view taken along the line XX shown in FIG.
  • FIG. 35 is a plan view of a core pressing member 80 according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the core pressing member 80 arrange
  • the core pressing member 80 has a plurality of slits 85 for reducing eddy current loss.
  • the slit 85 is formed in the outer diameter surface 80 a of the core pressing member 80.
  • the slit 85 is a concave groove extending in the short direction of the core pressing member 80 (circumferential direction of the rotor 10). As shown in FIG. 34, the slit 85 is formed with a predetermined depth from the outer diameter surface 80a. A plurality of slits 85 are formed at intervals in the longitudinal direction of the core pressing member 80 (the axial direction of the rotor 10).
  • the eddy current loss can be reduced while ensuring the thickness of the core pressing member 80. That is, as shown in FIG. 35, by forming the slit 85 on the outer diameter surface 80a of the core pressing member 80, the area where the current loop C is formed on the outer diameter surface 80a is reduced, so that eddy current loss is reduced. . Therefore, in this modification, the thickness of the core pressing member 80 can be secured, the strength of the rotor 10 can be increased, and the occurrence of windage loss during the rotation of the rotor 10 can be suppressed.
  • a three-phase motor has been described as an example, but the present invention is not limited to this configuration, and can be applied to a two-phase motor, a four-phase motor, a five-phase motor, and the like. it can.
  • a 12 / 8-pole structure has been described as an example in a three-phase motor, the present invention is not limited to this number of poles, and may be a 6 / 4-pole structure, for example.
  • the double stator switched reluctance rotating machine of the present invention is exemplified for the configuration applied to the motor, but the present invention is not limited to this configuration and is also applied to the generator. be able to. Moreover, in a generator, it can apply suitably, for example to a turbine generator or a wind power generator.
  • the present invention can appropriately combine and replace the configurations of the first to fourth embodiments.
  • the present invention can be used for a double stator switched reluctance rotating machine.
  • Double stator type switched reluctance motor Double stator type switched reluctance rotating machine
  • first salient pole 13 second salient pole 14 bolt fastening hole
  • outer stator 30 inner stator 50

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

このダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機（Ａ）は、環状のロータ（１０）と、前記ロータの外側に配置されたアウターステータ（２０）と、前記ロータの内側に配置されたインナーステータ（３０）と、を有しており、前記ロータには、軸方向に貫通するボルト締結用穴（１４）が設けられており、前記ボルト締結用穴は、前記アウターステータと前記インナーステータとの磁気特性に応じた位置に設けられている、という構成を採用する。

Description

ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機
　本発明は、ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機に関する。
　本願は、２０１２年１２月２８日に日本に出願された特願２０１２－２８８１０８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
スイッチトリラクタンス回転機は、ロータに永久磁石や巻線がなく、ロータとステータとの間に生じる磁気吸引力によって動作する構成となっている。スイッチトリラクタンス回転機は、原理的に振動、騒音等の課題があるが、構造が簡単で堅牢、高速回転にも耐えることができ、また、ネオジム磁石等の高価な永久磁石が不要であるため安価であるという特徴を有しており、近年、低コストで信頼性に優れた回転機として、実用化に向けての研究開発が進められている。
この実用化の一環として、スイッチトリラクタンス回転機の性能向上を図るべく、ダブルステータ構造にすることが提案されている。
下記特許文献１には、アウターステータとインナーステータとの間で回転するリング状のロータを備えたダブルステータ型モータが開示されている。
このロータは、リング状の電磁鋼板を複数枚積層したロータコアと、該ロータコアをシャフトに連結支持するロータベースとを含み、複数枚の電磁鋼板を挟み拘束してロータベースに連結する挟着部材を備えている。この構成によれば、複数枚積層した電磁鋼板にボルト締結用穴を設ける必要がなく、その分だけロータの厚みを薄くすることができる。
日本国特開２０１０－９８８５３号公報
ところで、ダブルステータを採用する構造では、内側に配置されているインナーステータの割合を大きくできる大口径の大型回転機（大型モータ、大型発電機）に適用する方が、性能向上（トルクアップ等）の効果が高くなる傾向にある。
　ここで、上記大型回転機に上記従来技術を適用した場合には、公差の影響で、挟着部材が電磁鋼板を挟み込む部分や、挟着部材がロータベースと連結する部分でガタが生じやすくなりトルクの伝達性能が悪化するため、挟着部材等の部品加工精度が要求され、高コストになるという問題がある。
一方、複数枚積層した電磁鋼板にボルト締結用穴を設け、直接締め付けて固定することも考えられるが、スイッチトリラクタンス回転機のロータは、トルク発生に寄与する部分であるため、単にロータにボルト締結用穴を設けて面積を減らしてしまうと、性能向上の観点からは余り好ましくない。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、低コストで性能向上を図ることができるダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の提供を目的とする。
　本願発明者らは、上記課題を解決するため鋭意実験を重ねた結果、ロータにおけるボルト締結用穴の位置を、アウターステータとインナーステータとの磁気特性に応じて適切な位置に設定することで、その性能の低下を抑制できることを見出し、本発明に想到した。
　すなわち、上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様では、環状のロータと、前記ロータの外側に配置されたアウターステータと、前記ロータの内側に配置されたインナーステータと、を有しており、前記ロータには、軸方向に貫通するボルト締結用穴が設けられており、前記ボルト締結用穴は、前記アウターステータと前記インナーステータとの磁気特性に応じた位置に設けられている、ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機を採用する。
　この構成を採用することによって、第１の態様では、アウターステータとインナーステータとの磁気特性に応じた適切な位置にボルト締結用穴を設けることで、磁気的に影響を与えないようにすることができ、また、ボルト締結用穴に軸方向にボルトを通してロータを直接締め付けてガタをなくすことができるため、機械的なトルク伝達性能の向上を図ることができる。
　また、本発明の第２の態様では、上記第１の態様において、前記ロータは、環状のヨーク部と、前記ヨーク部から外側に突出する第１突極と、前記ヨーク部から内側に突出すると共に前記第１突極と同位相で設けられた第２突極と、を有しており、前記ボルト締結用穴は、前記ヨーク部に設けられている、という構成を採用する。
　この構成を採用することによって、第２の態様では、アウターステータに対向する第１突極及びインナーステータに対向する第２突極は共に磁束が集中する部分であるため、比較的磁路の妨げになり難いヨーク部にボルト締結用穴を設けることで、性能に影響を与えないようにすることができる。
　また、本発明の第３の態様では、上記第２の態様において、前記ボルト締結用穴は、前記第１突極と前記第２突極とを径方向で結ぶ領域に設けられている、という構成を採用する。
　この構成を採用することによって、第３の態様では、ヨーク部において同位相の第１突極と第２突極とを径方向で結ぶ領域は、第１突極と第２突極との両側から対向して磁束が流れ込むため、その間に磁気的な中立点が生じ得る。したがって、この領域にボルト締結用穴を設けることで、より確実に性能に影響を与えないようにすることができる。
　また、本発明の第４の態様では、上記第２または第３の態様において、前記ボルト締結用穴は、前記第１突極の中心と前記第２突極の中心とを径方向で結ぶ中心線上に設けられている、という構成を採用する。
　この構成を採用することによって、第４の態様では、第１突極と第２突極との両側からヨーク部に流れ込んだ磁束は、ヨーク部に沿って周方向両側に対称的に流れるため、第１突極の中心と第２突極の中心とを径方向で結ぶ中心線上に磁気的な中立点が生じ得る。したがって、この中心線上にボルト締結用穴を設けることで、より確実に性能に影響を与えないようにすることができる。
　また、本発明の第５の態様では、上記第２～第４のいずれか一つの態様において、前記アウターステータの起磁力よりも前記インナーステータの起磁力が小さく設定されており、前記ボルト締結用穴は、前記インナーステータ側寄りに設けられている、という構成を採用する。
　この構成を採用することによって、第５の態様では、アウターステータの起磁力よりもインナーステータの起磁力が小さく設定されている場合、磁気的な中立点はインナーステータ側寄りに生じ得る。したがって、このインナーステータ側寄りにボルト締結用穴を設けることで、より確実に性能に影響を与えないようにすることができる。
　また、本発明の第６の態様では、上記第５の態様において、前記ボルト締結用穴は、径方向において、前記アウターステータと前記インナーステータの起磁力の比に応じた位置に設けられている、という構成を採用する。
　この構成を採用することによって、第６の態様では、磁気的な中立点の径方向の位置はアウターステータとインナーステータの起磁力の比に依存するため、この起磁力の比に応じて適切な位置にボルト締結用穴を設けることで、より確実に性能に影響を与えないようにすることができる。
　また、本発明の第７の態様では、上記第４の態様において、前記ボルト締結用穴は、前記中心線上に複数設けられている、という構成を採用する。
　この構成を採用することによって、第７の態様では、中心線上が磁気的に中立になり、磁気的に影響を与えることが少ないため、中心線上においてボルト締結用穴の数を増やして、機械的なトルク伝達性能の向上を図ることができる。
　また、本発明の第８の態様では、上記第１の態様において、前記ロータは、周方向において、複数のコア片が組み合わされて形成されている、という構成を採用する。
　この構成を採用することによって、第８の態様では、ロータを分割構造とし、周方向において複数のコア片を組み合わせて形成することで、低速且つ大きなトルクで回転する大型の回転機に対応する径の大きなロータを容易に製造することができる。
　また、本発明の第９の態様では、上記第８の態様において、前記ロータは、径方向の外側及び内側の少なくともいずれか一方において、前記複数のコア片が組み合わせられた継ぎ目部分を押え込むコア押え部材を有している、という構成を採用する。
　この構成を採用することによって、第９の態様では、分割構造としたロータの継ぎ目部分をコア押え部材で押え込むことで、ロータ全体の強度を十分に確保することができる。
　また、本発明の第１０の態様では、上記第１の態様において、前記ボルト締結用穴は、前記アウターステータと前記インナーステータとの磁気特性に応じた形状を有している、という構成を採用する。
　この構成を採用することによって、第１０の態様では、アウターステータとインナーステータとの磁気特性に応じた適切な形状にボルト締結用穴を形成することで、磁気的に影響を与えないようにすることができ、また、磁気的に影響を与えない範囲で、そのボルト締結用穴に挿通されるボルトの形状を異形にできるため、ロータのねじりや曲げ対する剛性を高めることができる。
本発明によれば、低コストで性能向上を図ることができるダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機が得られる。
本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの断面図である。 図１の横断面図である。 本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの回路図である。 本発明の第１実施形態におけるロータに設けられたボルト締結用穴の配置を説明するための拡大図である。 本発明の第１実施形態におけるロータの斜視図である。 本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴の周方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴の周方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴の周方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴の周方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の一実施例における周方向におけるボルト締結用穴の位置の違いによる磁束（Ｗｂ）と電流（Ａ）との関係を示すグラフである。 本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴の径方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴の径方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴の径方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴の径方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴の径方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴の径方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の一実施例における径方向におけるボルト締結用穴の位置の違いによる磁束（Ｗｂ）と電流（Ａ）との関係を示すグラフである。 本発明の第１実施形態の一変形例におけるロータの斜視図である。 本発明の第２実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの横断面図である。 本発明の第２実施形態におけるコア片の組み合わせ方を説明する模式図である。 本発明の第２実施形態の一変形例におけるコア片の組み合わせ方を説明する模式図である。 本発明の第３実施形態におけるロータに設けられたボルト締結用穴の形状を説明するための拡大図である。 本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴の形状（パターン１）を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴の形状（パターン２）を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴の形状（パターン３）を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴の形状（パターン４）を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴の形状（パターン５）を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴の形状（パターン６）を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴の形状（パターン７）を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴の形状（パターン８）を示す図である。 本発明の第３実施形態における一実施例におけるロータの解析モデルを示す図である。 本発明の第３実施形態における一実施例におけるボルト締結用穴の形状の違いによるロータの剛性、電磁気的特性、製造性及びそれらの総合評価を比較した図である。 本発明の第４実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの横断面である。 本発明の第４実施形態におけるロータの斜視図である。 本発明の第４実施形態の一実施例におけるコア押え部材の形状と損失分布との関係を示す解析結果を示す図である。 本発明の第４実施形態の一実施例におけるコア押え部材の形状と損失分布との関係を示す解析結果を示す図である。 本発明の第４実施形態の一実施例におけるコア押え部材の形状と損失分布との関係を示す解析結果を示す図である。 本発明の第４実施形態の一実施例におけるコア押え部材の厚みと渦電流損との関係を示すグラフである。 本発明の第４実施形態の一変形例におけるコア押え部材の斜視図である。 図３３に示す矢視Ｘ－Ｘ断面図である。 本発明の第４実施形態の一変形例におけるコア押え部材の平面図である。
　以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの断面図である。図２は、図１の横断面図である。図３は、本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの回路図である。図４は、本発明の第１実施形態におけるロータ１０に設けられたボルト締結用穴１４の配置を説明するための拡大図である。図５は、本発明の第１実施形態におけるロータ１０の斜視図である。
　ダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡ（以下、単にスイッチトリラクタンスモータＡと称する場合がある）は、図２に示すように、環状のロータ１０と、ロータ１０の外側に配置されたアウターステータ２０と、ロータ１０の内側に配置されたインナーステータ３０と、を有する。本実施形態のスイッチトリラクタンスモータＡは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相モータであり、ステータ側の極数が１２個、ロータ側の極数が８個の３相１２／８極構造となっている。
　スイッチトリラクタンスモータＡは、図１に示すように、ロータベース１と、ステータベース２と、を有する。ロータベース１は、ロータ１０と接続され、ロータ１０と一体回転可能となっている。ロータベース１は、ロータ１０の軸方向一方側（図１において左側）に接続されたベース部材３ａと、ロータ１０の軸方向他方側（図１において右側）に接続されたベース部材３ｂと、を有している。ベース部材３ａ，３ｂは、複数のボルト４によってロータ１０に締結固定されている。
　ボルト４は、ロータ１０に設けられた軸方向（図１において左右方向）に貫通するボルト締結用穴１４に挿通されており、ロータ１０をベース部材３ａ，３ｂと共に軸方向両側から締め付ける。ベース部材３ａは、ロータ１０が接続されるフランジ部３ａ１と、ステータベース２から突出して不図示の出力軸に接続される円筒状のシャフト部３ａ２と、を有する。一方、ベース部材３ｂは、ロータ１０が接続されるフランジ部３ｂ１と、ステータベース２の内部で回転自在に支持される円筒状のシャフト部３ｂ２と、を有する。
　ステータベース２は、アウターステータ２０を支持するアウターハウジング５と、インナーステータ３０を支持するインナーハウジング６と、を有する。アウターハウジング５とインナーハウジング６との間には、ロータベース１が入れ子状に配置される。アウターハウジング５には、アウターステータ２０が複数のボルト７によって締結固定されている。ボルト７は、アウターステータ２０に設けられた軸方向に貫通するボルト締結用穴２３に挿通されており、アウターステータ２０をアウターハウジング５と共に軸方向両側から締め付ける。
　インナーハウジング６には、インナーステータ３０が複数のボルト８によって締結固定されている。ボルト８は、インナーステータ３０に設けられた軸方向に貫通するボルト締結用穴３３に挿通されており、インナーステータ３０をインナーハウジング６と共に軸方向両側から締め付ける。また、ステータベース２は、ロータベース１を回転自在に支持する複数のベアリング９を収容している。ベアリング９は、インナーハウジング６の外周とシャフト部３ｂ２の内周との間に１つ、アウターハウジング５の内周とシャフト部３ａ２の外周との間に２つ、ロータ１０の両側に設けられている。
　ロータ１０は、電磁鋼板が軸方向に複数積層された状態で締結固定されて構成される。ロータ１０は、図２に示すように、環状のヨーク部１１と、ヨーク部１１から外側に突出する第１突極１２と、ヨーク部１１から内側に突出すると共に第１突極１２と同位相で設けられた第２突極１３と、を有している。ヨーク部１１は、円筒状とされ、磁気的に十分な厚みを有している。ヨーク部１１の外周には、４５°間隔で８個の第１突極１２が設けられている。また、ヨーク部１１の内周には、第１突極１２と同位相の４５°間隔で８個の第２突極１３が設けられている。
　アウターステータ２０は、環状の磁性体からなり、その内周に３０°間隔で１２個設けられた突極２１と、突極２１のそれぞれに巻回されたコイル２２と、を有する。コイル２２は、周方向に沿ってＵ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→…の順に相分けされて配置されている。
　インナーステータ３０は、環状の磁性体からなり、その外周に突極２１と同位相の３０°間隔で１２個設けられた突極３１と、突極３１のそれぞれに巻回されたコイル３２と、を有する。コイル３２は、コイル２２と同様に周方向に沿ってＵ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→…の順に相分けされて配置されている。
上記構成のスイッチトリラクタンスモータＡは、図３に示すようなインバータ回路を有する。なお、図３において、符号４１は直流電源を示し、符号４２は平滑コンデンサを示す。また、アウターステータ２０には各相４つのコイル２２が設けられているが視認性の向上のため各相１つのコイル２２のみを代表して図示して残りの図示を省略している。また、インナーステータ３０においても同様に、各相４つのコイル３２が設けられているが視認性の向上のため各相１つのコイル３２のみを代表して図示して残りの図示を省略している。
　本実施形態では、図３に示すように、アウターステータ２０のインバータ回路とインナーステータ３０のインバータ回路とが、並列接続されている。インバータ回路は、それぞれ２つのスイッチング素子４３ａ，４３ｂと、２つのダイオード４４ａ，４４ｂと、からなる非対称ハーフブリッジ回路４５を有する。非対称ハーフブリッジ回路４５は、アウターステータ２０のコイル２２及びインナーステータ３０のコイル３２のそれぞれに接続され、各非対称ハーフブリッジ回路４５により個別にコイル２２，３２が駆動（通電）可能となっている。
また、本実施形態では、アウターステータ２０とインナーステータ３０とが並列接続されると共に、アウターステータ２０とインナーステータ３０との起磁力が異なっており、アウターステータ２０の起磁力よりもインナーステータ３０の起磁力が小さく設定されている。起磁力は、コイル巻き回数と、そこに流れる電流の積によって求まる。ダブルステータ構造では、図２に示すように、その構造的にインナーステータ３０側に十分な巻線スペースを確保することが難しい。
　スイッチトリラクタンスモータＡにおいて起磁力を同一にする場合は、巻線の断面積を小さくして巻線数を増やすか、インナーステータ３０の突極３１を長く（深く）して巻線スペースを確保する方法が考えられる。しかしながら、前者の方法では電流密度が高くなり、銅損の増大によるモータ効率低下と、巻線の温度上昇の問題が生じる。また、後者の方法では、モータ全体の重量を支えるシャフト径とトレードオフになるため、シャフト径が細くなると重量増加に対して機械的な強度を十分に確保することができなくなるという問題が生じる。
　そこで、本実施形態では、アウターステータ２０の起磁力よりもインナーステータ３０の起磁力を小さく設定することで、モータ効率の低下及び巻線の温度上昇の抑制と共に、機械的な強度を十分に確保している。なお、アウターステータ２０とインナーステータ３０の起磁力が異なる場合においては、一方から出た磁束が他方に逆流してしまい、モータ性能が低下することが懸念されるが、本実施形態のように、ロータ１０のヨーク部１１の厚みを十分に確保しておくことで悪影響を及ぼさないことが電磁解析試験から確認されている。
　また、本実施形態のように、アウターステータ２０とインナーステータ３０とを並列接続することで、アウターステータ２０とインナーステータ３０とを直列接続した場合よりもモータ性能の向上効果が高くなる。すなわち、直列接続では、インダクタンスが増加するので電流が減少してしまい、メインで駆動するアウターステータ２０の起磁力が大きく低下してしまうためである。一方、並列接続では、アウターステータ２０の起磁力を確保でき、加えてインナーステータ３０の出力を取り出すことができるため、出力がアウターステータ２０とインナーステータ３０の単純な和となり、モータ性能が容易に向上する。
　ボルト締結用穴１４は、図４に示すように、上述したアウターステータ２０とインナーステータ３０との磁気特性に応じた位置に設けられている。本実施形態では、ロータ１０におけるボルト締結用穴１４の位置を、アウターステータ２０とインナーステータ３０との磁気特性に応じて適切な位置に設定することで、トルク発生に寄与するロータ１０に対し磁気的な影響を与えないようにし、モータ性能の低下を抑制するようにしている。
　具体的に、ボルト締結用穴１４は、図４に示すように、ロータ１０のヨーク部１１に設けられている。アウターステータ２０に対向する第１突極１２及びインナーステータ３０に対向する第２突極１３は、共に磁束が集中する部分である。したがって、第１突極１２、第２突極１３に対して比較的磁路の妨げになり難いヨーク部１１にボルト締結用穴１４を設けることで、モータ性能に影響を与えないようにすることができる。
　また、本実施形態のボルト締結用穴１４は、ヨーク部１１において、第１突極１２と第２突極１３とを径方向で結ぶ領域Ｋに設けられている。ヨーク部１１において同位相の第１突極１２と第２突極１３とを径方向で結ぶ領域Ｋは、第１突極１２と第２突極１３との両側から対向して磁束が流れ込むため、その間に磁気的な中立点（後述する実施例の図６Ａ，図６Ｂ及び図７Ａ，図７Ｂ等において符号Ｐで示す）が生じ得る。したがって、この領域Ｋにボルト締結用穴１４を設けることで、より確実にモータ性能に影響を与えないようにすることができる。
　また、本実施形態のボルト締結用穴１４は、ヨーク部１１において、第１突極１２の中心と第２突極１３の中心とを径方向で結ぶ中心線Ｌ上に設けられている。この中心線Ｌは、第１突極１２と第２突極１３との対称軸（垂直二等分線）と一致する。第１突極１２と第２突極１３との両側からヨーク部１１に流れ込んだ磁束は、ヨーク部１１に沿って周方向両側に対称的に流れるため、第１突極１２の中心と第２突極１３の中心とを径方向で結ぶ中心線Ｌ上に、磁気的な中立点が生じ得る。したがって、この中心線Ｌ上にボルト締結用穴１４を設けることで、より確実にモータ性能に影響を与えないようにすることができる。
　また、本実施形態のボルト締結用穴１４は、ヨーク部１１において、インナーステータ３０側寄りに設けられている。図４に示す符号Ｍは、ヨーク部１１の径方向の中心線（厚み中心）を示している。本実施形態のように、アウターステータ２０の起磁力よりもインナーステータ３０の起磁力が小さく設定されている場合、磁気的な中立点は、当該起磁力の大きさの差に影響してインナーステータ３０側寄りに生じ得る。したがって、このインナーステータ３０側寄りにボルト締結用穴１４を設けることで、より確実にモータ性能に影響を与えないようにすることができる。
　また、本実施形態においては、ボルト締結用穴１４は、径方向において、アウターステータ２０（起磁力大）とインナーステータ３０（起磁力小）の起磁力の比に応じた位置に設けられている。上述してきた磁気的な中立点の径方向の位置は、アウターステータ２０とインナーステータ３０の起磁力の比に依存するため、この起磁力の比に応じて適切な位置にボルト締結用穴１４を設けることで、より確実にモータ性能に影響を与えないようにすることができる。
なお、電磁解析試験の結果、磁気的な中立点の径方向の位置は、アウターステータ２０とインナーステータ３０の起磁力の比に厳密に一致するものでなく、別のパラメータの影響もあることが考察されている。しかしながら、径方向においては、別のパラメータと比較して起磁力の比のパラメータの影響がより大きいため、アウターステータ２０とインナーステータ３０の起磁力の比を基準に設定することにより、ボルト締結用穴１４と磁気的な中立点とをほぼ合わせ込むことができる。
　上述したように、ボルト締結用穴１４を適切な位置に設定すればモータ性能の低下を招くことなく、図５（シャフト部３ａ２，３ｂ２は不図示）に示すように、ロータ１０とロータベース１とを直接締め付けてガタをなくすことができる。このため、スイッチトリラクタンスモータＡを大型になり、交差が大きくなっても、ボルト４の締め付けにより調整することができ、機械的なトルク伝達性能の向上を図ることができるようになる。
　したがって、上述の本実施形態によれば、環状のロータ１０と、ロータ１０の外側に配置されたアウターステータ２０と、ロータ１０の内側に配置されたインナーステータ３０と、を有するダブルステータ型のスイッチトリラクタンスモータＡであって、ロータ１０には、軸方向に貫通するボルト締結用穴１４が設けられており、ボルト締結用穴１４は、アウターステータ２０とインナーステータ３０との磁気特性に応じた位置に設けられている、という構成を採用することによって、磁気的に影響を与えないようにして、機械的なトルク伝達性能の向上を図ることができる。
このため、本実施形態によれば、低コストで信頼性に優れたスイッチトリラクタンスモータＡにおいてモータ性能の向上を図ることが可能となる。
　（実施例）
　以下、上記第１実施形態の実施例により本発明の効果をより明らかにする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
　先ず、ロータ１０の周方向におけるボルト締結用穴１４の位置の違いによる磁気特性の影響を電磁解析試験により調べた。電磁解析条件は以下の通りである。
［アウターステータ］
アウターステータ外径　：１０００ｍｍ
［インナーステータ］
インナーステータ外径　：４５０ｍｍ
［起磁力］
　起磁力 ：１４０００ＡＴ（アウター）／７０００ＡＴ（インナー）
［ボルト締結用穴］
穴サイズ　：直径３０ｍｍ
径方向の穴位置　：３００ｍｍ
　周方向の穴位置　：０ｄｅｇ（＝４５ｄｅｇ）、１５ｄｅｇ（＝３０ｄｅｇ）
　図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂは、本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴１４の周方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。
図６Ａ及び図６Ｂでは、磁場（Ｂ）の強弱をドットパターンの濃淡で示している。図７Ａ及び図７Ｂでは、磁束線で示している。また、図６Ａ及び図７Ａは、ボルト締結用穴１４が０ｄｅｇ（中心線Ｌ上にあるとき）の結果を示し、図６Ｂ及び図７Ｂは、ボルト締結用穴が１５ｄｅｇの結果を示す。なお、ロータ１０が８極構造の場合、０ｄｅｇと４５ｄｅｇの結果と、１５ｄｅｇと３０ｄｅｇの結果はそれぞれ同じであるため、それぞれの一方については図示を省略している。
　図６Ａ及び図６Ｂに示すように、アウターステータ２０に対向する第１突極１２及びインナーステータ３０に対向する第２突極１３は、共に磁束が集中する部分であるのに対し、ヨーク部１１は、比較的磁束の集中が緩やかな部分であることが分かる。
また、ヨーク部１１には、第１突極１２と第２突極１３との両側から対向して磁束が流れ込むため、同位相の第１突極１２と第２突極１３とを結ぶ間に磁気的な中立点Ｐが生じることが分かる。磁気的な中立点Ｐは、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、周囲に対し磁束密度が低くなっていることが分かる。
また、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第１突極１２と第２突極１３との両側からヨーク部１１に流れ込んだ磁束は、ヨーク部１１に沿って周方向両側に対称的に流れるため、第１突極１２の中心と第２突極１３の中心とを径方向で結ぶ中心線Ｌ上に磁気的な中立点Ｐが生じることが分かる。
このため、ボルト締結用穴１４は、図７Ａに示す０ｄｅｇにある方が、図７Ｂに示す１５ｄｅｇにあるよりも、磁束の流れを阻害し難くなることが分かる。また、図６Ａに示す０ｄｅｇにある方が、図６Ｂに示す１５ｄｅｇにあるよりも、第１突極１２及び第２突極１３以外の部分において極端に磁束密度が高くならないことが分かる。
　図８は、本発明の一実施例における周方向におけるボルト締結用穴１４の位置の違いによる磁束（Ｗｂ）と電流（Ａ）との関係を示すグラフである。なお、「対向時」とはステータに対してロータが０ｄｅｇのポジションに位置するときをいい、「非対向時」とはステータに対してロータが９０ｄｅｇのポジションに位置するときをいい、「中間時」とは「対向時」と「非対向時」との中間ポジションに位置するときをいう。
　図８に示すように、「非対向時」及び「中間時」においては磁束の大きさに差異は殆どないが、「対向時」においては、ボルト締結用穴１４が１５ｄｅｇにある方が０ｄｅｇよりも磁束が小さくなってしまうことが分かる。
　次に、ロータ１０の径方向におけるボルト締結用穴１４の位置の違いによる磁気特性の影響を電磁解析試験により調べた。電磁解析条件は以下の通りである。なお、アウターステータ、インターステータ、電流、起磁力の各条件については上記電磁解析条件と同一である。
［ボルト締結用穴］
穴サイズ　：直径３０ｍｍ
径方向の穴位置　：３００ｍｍ、３１０ｍｍ、３２０ｍｍ
　周方向の穴位置　：０ｄｅｇ
　図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃは、本発明の第１実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴１４の径方向位置によるロータとステータの対向時の静磁場解析結果を示す図である。
　図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃに示すように、アウターステータ２０の起磁力よりもインナーステータ３０の起磁力が小さく設定されている場合、磁気的な中立点Ｐはインナーステータ３０側寄りに生じることが分かる。
　また、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ及び図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃに示すように、ボルト締結用穴１４を径方向に移動させてもヨーク部１１の中にある限り、磁束の流れを著しく阻害したり、また、第１突極１２及び第２突極１３以外の部分において極端に磁束密度が高くなる、といったことがないことが分かる。
　図１１は、本発明の一実施例における径方向におけるボルト締結用穴１４の位置の違いによる磁束（Ｗｂ）と電流（Ａ）との関係を示すグラフである。
　図１１に示すように、「非対向時」及び「中間時」においても、また「対向時」においても、磁束の大きさに差異は殆どないことが分かる。このように、ボルト締結用穴１４の配置は、径方向の位置よりも周方向の位置の方がモータ性能に関し敏感であることが分かる。
　以上のことから、ボルト締結用穴１４は、ヨーク部１１における第１突極１２と第２突極１３とを径方向で結ぶ領域においてインナーステータ３０側寄りに設けられると共に、第１突極１２の中心と第２突極１３の中心とを径方向で結ぶ中心線Ｌ上に配置されることが好ましい。したがって、このようにアウターステータとインナーステータとの磁気特性に応じてボルト締結用穴１４を適切な位置に設定することで、低コストで信頼性に優れ、モータ性能の向上を図ることができるスイッチトリラクタンスモータＡが得られる。
なお、上記第１実施形態では、ボルト締結用穴１４が中心線Ｌ上に一つだけ設けられる構成について例示したが、本発明はこの構成に限定されることなく、中心線Ｌ上に複数設けても良い。
すなわち、上述の実施例により、ボルト締結用穴１４が中心線Ｌ上にあれば磁気特性への影響は少ないため、例えば、図１２の一変形例に示すようにボルト４の数を増やすことができる。ボルト４を径方向に複数配置することで、符号Ｎで示すように、ある一定の幅をもって強固にロータ１０とロータベース１とを固定できるため、上記実施形態よりも機械的なトルク伝達性能の向上を図ることができる。また、この構成は、回転機が大型になる場合に特に効果がある。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
　図１３は、本発明の第２実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの横断面図である。
　図１３に示すように、第２実施形態では、ロータ１０が、周方向において、複数のコア片５０が組み合わされて形成されている点で、上記実施形態と異なる。
　ロータ１０は、電磁鋼板が軸方向に複数積層された状態で締結固定されて構成されるが、電磁鋼板が一枚ものである場合、ロータ１０の径に対応した大きな電磁鋼板を用意する必要がある。第２実施形態では、例えば低速且つ大きなトルクで回転する大型のスイッチトリラクタンスモータＡを製造する場合に、径の大きなロータ１０を容易に形成するべく、複数のコア片５０を周方向で組み合わせている。このようにロータ１０を分割構造とし、コア片５０一つあたりの大きさを小さくすることで、ロータ１０の径に対応した大きな電磁鋼板を用意することなく、径の大きなロータ１０を製造することができる。
　コア片５０は、ボルト締結用穴１４を複数有している。図１３に示すコア片５０は、周方向において離間して設けられたボルト締結用穴１４ａ，１４ｂを有している。また、コア片５０は、第１突極１２及び第２突極１３を複数有している。コア片５０は、周方向において第１突極１２及び第２突極１３を避けたヨーク部１１を分割した形状となっている。なお、コア片５０によるロータ１０の分割数やコア片５０の大きさは、製造するロータ１０の大きさや用意できる電磁鋼板の大きさや枚数によって適宜変更可能である。
　図１４は、本発明の第２実施形態におけるコア片５０の組み合わせ方を説明する模式図である。
　ロータ１０は、周方向において複数のコア片５０が組み合わされてなる第１層５１と第２層５２とを、軸方向に交互に積層して構成される。ここで、第１層５１と第２層５２は、周方向において、互いに位相がずれるように積層される。詳しくは、第１層５１のコア片５０に設けられたボルト締結用穴１４の一方（例えばボルト締結用穴１４ａ）が、第２層５２のコア片５０に設けられたボルト締結用穴１４の他方（例えばボルト締結用穴１４ｂ）に対向するように、第１層５１と第２層５２が、周方向において、互いに位相がずれるように積層される。
　この構成によれば、軸方向において、ボルト締結用穴１４のそれぞれにボルト４を挿通すると、第１層５１のコア片５０と、第２層５２のコア片５０とが、周方向及び軸方向においてそれぞれ連結されて一体化される。また、これにより、周方向においてコア片５０が組み合わされて形成される継ぎ目５３が、軸方向で連なることがなくなる。したがって、図１４に示すように、コア片５０がボルト締結用穴１４を複数有する場合に、第１層５１と第２層５２とを、位相が異なるボルト締結用穴１４同士を軸方向において対向するように周方向においてずらして積層することで、ロータ１０の物理的強度を高めることができる。
　このように、上述の第２実施形態では、ロータ１０は、周方向において、複数のコア片５０が組み合わされて形成されている、という構成を採用することによって、ロータ１０を分割構造とし、周方向において複数のコア片５０を組み合わせて形成することで、低速且つ大きなトルクで回転する大型の回転機に対応する径の大きなロータ１０を容易に製造することができる。また、第１層５１と第２層５２を、周方向にずらして、軸方向において積層することで、分割構造としたロータ１０の物理的強度を十分に確保することができる。
　また、第２実施形態では、図１５に示す構成も採用し得る。
　なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
　図１５は、本発明の第２実施形態の一変形例におけるコア片５０の組み合わせ方を説明する模式図である。
　この変形例では、図１５に示すように、コア片５０が、周方向に離間して設けられたボルト締結用穴１４ａ，１４ｂ，１４ｃを有している。周方向において複数のコア片５０が組み合わされてなる第１層５１と第２層５２は、周方向において、互いに位相がずれるように積層される。詳しくは、第１層５１のコア片５０に設けられた特定のボルト締結用穴１４（例えばボルト締結用穴１４ａ）が、第２層５２のコア片５０に設けられた位相の異なるボルト締結用穴１４（例えばボルト締結用穴１４ｃ）に対向するように、第１層５１と第２層５２は、周方向において、互いに位相がずれるように積層される。
　この構成によれば、上記と同様に、軸方向において、ボルト締結用穴１４のそれぞれにボルト４を挿通すると、第１層５１のコア片５０と、第２層５２のコア片５０とが、周方向及び軸方向においてそれぞれ連結されて一体化される。したがって、この変形例では、分割構造としたロータ１０の物理的強度を十分に確保することができる。
　（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
　図１６は、本発明の第３実施形態におけるロータ１０に設けられたボルト締結用穴１４の形状を説明するための拡大図である。なお、図１６では、ロータ１０における磁束の流れを模式的に示している。
　図１６に示すように、第３実施形態では、ボルト締結用穴１４が、アウターステータ２０とインナーステータ３０との磁気特性に応じた形状を有している点で、上記実施形態と異なる。
　図１６に示すように、ロータ１０には、比較的磁束が流れない領域６０が存在する。この領域６０は、第１突極１２及び第２突極に比べて磁束の集中が緩やかなヨーク部１１に存在する。領域６０は、第１突極１２と第２突極１３とを結ぶ間に存在する領域６０ａと、厚みが十分に確保できる場合にヨーク部１１に存在する領域６０ｂと、がある。領域６０ａは、第１突極１２と第２突極１３から流れ込んだ磁束がヨーク部１１に沿って周方向両側に対称的に流れるため、図１６に示すように十字棒状に形成される。また、領域６０ｂは、第１突極１２と第２突極１３から流れ込んだ磁束がヨーク部１１に沿って平行に流れるため、図１６に示すように棒状に形成される。
　これらの領域６０では比較的磁束が流れないため、この磁気特性に応じた形状の範囲で、ボルト締結用穴１４の形状を変更することができる。第３実施形態では、この形状変更したボルト締結用穴１４に、その形状に対応したロッド部を有するボルト４を挿入することで、モータ性能を低下させることなくロータ１０のねじりや曲げに対する剛性を高める。
　図１７は、本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴１４の形状（パターン１）を示す図である。
　図１７に示すボルト締結用穴１４は、図１６に示す領域６０ａに設けられている。領域６０ａに設けられたボルト締結用穴１４は、丸穴部６１を有している。丸穴部６１は、軸方向に貫通する円形の穴である。このボルト締結用穴１４に挿通されるボルト４は、丸穴部６１の形状に対応する形状のロッド部を有し、このロッド部の両端にナットが締結するネジ部が形成される（例えば図１参照）。
　図１８は、本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴１４の形状（パターン２）を示す図である。
　図１８に示すボルト締結用穴１４は、図１６に示す領域６０ａと、図１６に示す領域６０ｂのそれぞれに設けられている。領域６０ａに設けられたボルト締結用穴１４は、丸穴部６１を有している。丸穴部６１は、軸方向に貫通する円形の穴である。このボルト締結用穴１４に挿通されるボルト４は、丸穴部６１の形状に対応する形状のロッド部を有し、このロッド部の両端にナットが締結するネジ部が形成される。
また、領域６０ｂに設けられたボルト締結用穴１４は、長穴部６２を有している。長穴部６２は、軸方向に貫通する矩形の穴であり、その長辺がロータ１０の周方向に延在している。このボルト締結用穴１４に挿通されるボルト４は、丸穴部６１の形状に対応する形状のロッド部を有し、このロッド部の両端にナットが締結するネジ部が形成される。
　図１９は、本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴１４の形状（パターン３）を示す図である。
　図１９に示すボルト締結用穴１４は、図１６に示す領域６０ａに設けられている。領域６０ａに設けられたボルト締結用穴１４は、丸穴部６１と、第１溝部６３と、を有している。丸穴部６１は、軸方向に貫通する円形の穴である。第１溝部６３は、丸穴部６１の内面に形成された軸方向に延在する凹条溝であり、丸穴部６１の中心軸を挟んだロータ１０の径方向において対向して一対で設けられている。このボルト締結用穴１４に挿通されるボルト４は、丸穴部６１及び第１溝部６３の形状に対応する形状のロッド部を有し、このロッド部の両端にナットが締結するネジ部が形成される。
　図２０は、本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴１４の形状（パターン４）を示す図である。
　図２０に示すボルト締結用穴１４は、図１６に示す領域６０ａに設けられている。領域６０ａに設けられたボルト締結用穴１４は、丸穴部６１と、第２溝部６４と、を有している。丸穴部６１は、軸方向に貫通する円形の穴である。第２溝部６４は、丸穴部６１の内面に形成された軸方向に延在する凹条溝であり、丸穴部６１の中心軸を挟んだロータ１０の周方向において対向して一対で設けられている。このボルト締結用穴１４に挿通されるボルト４は、丸穴部６１及び第２溝部６４の形状に対応する形状のロッド部を有し、このロッド部の両端にナットが締結するネジ部が形成される。
　図２１は、本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴１４の形状（パターン５）を示す図である。
　図２１に示すボルト締結用穴１４は、図１６に示す領域６０ａに設けられている。領域６０ａに設けられたボルト締結用穴１４は、丸穴部６１と、第１溝部６３と、第２溝部６４と、を有している。丸穴部６１は、軸方向に貫通する円形の穴である。第１溝部６３は、丸穴部６１の内面に形成された軸方向に延在する凹条溝であり、丸穴部６１の中心軸を挟んだロータ１０の径方向において対向して一対で設けられている。第２溝部６４は、丸穴部６１の内面に形成された軸方向に延在する凹条溝であり、丸穴部６１の中心軸を挟んだロータ１０の周方向において対向して一対で設けられている。このボルト締結用穴１４に挿通されるボルト４は、丸穴部６１、第１溝部６３及び第２溝部６４の形状に対応する形状のロッド部を有し、このロッド部の両端にナットが締結するネジ部が形成される。
　図２２は、本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴１４の形状（パターン６）を示す図である。
　図２２に示すボルト締結用穴１４は、図１６に示す領域６０ａに設けられている。領域６０ａに設けられたボルト締結用穴１４は、第１長穴部６５を有している。第１長穴部６５は、軸方向に貫通する矩形の穴であり、その長辺がロータ１０の径方向に延在している。このボルト締結用穴１４に挿通されるボルト４は、第１長穴部６５に対応する形状のロッド部を有し、このロッド部の両端にナットが締結するネジ部が形成される。
　図２３は、本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴１４の形状（パターン７）を示す図である。
　図２３に示すボルト締結用穴１４は、図１６に示す領域６０ａに設けられている。領域６０ａに設けられたボルト締結用穴１４は、第２長穴部６６を有している。第２長穴部６６は、軸方向に貫通する矩形の穴であり、その長辺がロータ１０の周方向に延在している。このボルト締結用穴１４に挿通されるボルト４は、第２長穴部６６に対応する形状のロッド部を有し、このロッド部の両端にナットが締結するネジ部が形成される。
　図２４は、本発明の第３実施形態におけるボルト締結用穴１４の形状（パターン８）を示す図である。
　図２４に示すボルト締結用穴１４は、図１６に示す領域６０ａに設けられている。領域６０ａに設けられたボルト締結用穴１４は、第１長穴部６５と、第２長穴部６６と、を有している。第１長穴部６５は、軸方向に貫通する矩形の穴であり、その長辺がロータ１０の径方向に延在している。第２長穴部６６は、軸方向に貫通する矩形の穴であり、その長辺がロータ１０の周方向に延在しており、第１長穴部６５と直交する。このボルト締結用穴１４に挿通されるボルト４は、第２長穴部６６に対応する形状のロッド部を有し、このロッド部の両端にナットが締結するネジ部が形成される。
　なお、図１６に示すような磁束の流れを考慮すれば、ボルト締結用穴１４は、上記図１７～図２４に示す形状以外の形状も採用し得る。
　（実施例）
　以下、上記第３実施形態の実施例により本発明の効果をより明らかにする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
　この実施例では、上述した図１７～図２４に示すロータ１０のボルト締結用穴１４の形状の違いによる剛性を、図２５に示すような解析モデル７０を用いて調べた。また、ロータ１０の相対的な剛性、電磁気的特性、製造性及びそれらの総合評価について、図２６に示す表にまとめた。なお、剛性評価とは、以下に説明するねじり、曲げに対する評価である。また、電磁気的特性とは、図７Ａ及び図７Ｂに示すような磁束の流れに対する評価である。また、製造性とは、加工性、組立性に対する評価である。
　図２５は、本発明の第３実施形態の一実施例におけるロータ１０の解析モデル７０を示す図である。
　図２５に示すように、解析モデル７０は、複数のボルト４と、一対のフランジ部３ａ１，３ｂ１と、を有している。一対のフランジ部３ａ１，３ｂ１は、ロータ１０のエンドプレートであり、円環形状を有している。ボルト４は、一対のフランジ部３ａ１，３ｂ１の間を接続するものであり、図１７～図２４に示すボルト締結用穴１４の形状に対応する形状のロッド部４ａ（図２５では、図１７に示すパターン１の形状に対応する形状のロッド部４ａを示す）を有している。
　ねじり剛性を相対的且つ簡易的に比較するための解析条件は、一対のフランジ部３ａ１，３ｂ１の一方を固定し、他方にねじりＸ１を加えたものである。詳しくは、フランジ部３ａ１の軸方向外側を向く面Ｓ１の全面に一定のトルクを加えて、フランジ部３ｂ１の軸方向外側を向く面（不図示）の全面を固定したものである。また、曲げ剛性を相対的且つ簡易的に比較するための解析条件は、一対のフランジ部３ａ１，３ｂ１の一方を固定し、一定荷重を鉛直下向きに加えたものである。詳しくは、フランジ部３ｂ１の軸方向外側を向く面（不図示）の全面を固定し、片持ち梁にした状態で、一定荷重を鉛直下向きに加えたものである。
　図２６は、本発明の第３実施形態の一実施例におけるボルト締結用穴１４の形状の違いによるロータ１０の剛性、電磁気的特性、製造性及びそれらの総合評価を比較した図である。なお、剛性についてはある条件における相対比較であるため、実際のロータ１０の形状によっては、比較結果が変わる可能性もある。
評価は、二重丸、丸、三角、バツの４段階の相対評価（二重丸が最も良い評価）とした。なお、総合評価では、剛性と電磁気的特性が成立することを前提条件としているため、パターン６のボルト締結用穴１４（図２２参照）は評価外としている。
　図２６に示すように、ロータ１０としての剛性が最も高いのは、パターン５のボルト締結用穴１４（図２１参照）である。また、ロータ１０としての電磁気的特性が最も高いのは、パターン１のボルト締結用穴１４（図１７参照）である。また、ロータ１０としての製造性（加工性、組立性）が最も高いのは、パターン１のボルト締結用穴１４（図１７参照）である。総合評価が最も高いのは、パターン４のボルト締結用穴１４（図２０参照）である。
なお、パターン１のボルト締結用穴１４（図１７参照）は、製造性が最も高いが、その際はロータ１０の剛性と電磁気的特性（磁束の流れ）を考慮して、ボルト締結用穴１４の穴のサイズを決定する必要があるため、総合評価では三角とした。
　以上のように、ロータ１０の剛性を向上させたい場合には、パターン５のボルト締結用穴１４（図２１参照）を採用する方が好ましい。また、ロータ１０の製造性を向上させたい場合には、パターン１のボルト締結用穴１４（図１７参照）を採用する方が好ましい。また、ロータ１０の剛性及び製造性を両立させたい場合には、パターン４のボルト締結用穴１４（図２０参照）を採用する方が好ましい。
　なお、パターン６のボルト締結用穴１４（図２２参照）は、今回の評価では剛性が成立していないが、ボルト締結用穴１４の短辺方向の幅を増すことで剛性が成立する可能性がある。また、パターン１～８のボルト締結用穴１４は、図２６に示すように、長所と短所があり、ロータ１０の仕様によっていずれの形状も採用し得る。
　以上のことから、ボルト締結用穴１４は、アウターステータ２０とインナーステータ３０との磁気特性に応じた形状を有している、という構成を採用し、アウターステータ２０とインナーステータ３０との磁気特性に応じた適切な形状にボルト締結用穴１４を形成することで、磁気的に影響を与えないようにすることができ、また、磁気的に影響を与えない範囲で、そのボルト締結用穴１４に挿通されるボルト４の形状を異形にできるため、ロータ１０のねじりや曲げ対する剛性を高めることができる。
　（第４実施形態）
　次に、本発明の第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
　図２７は、本発明の第４実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの横断面図である。図２８は、本発明の第４実施形態におけるロータ１０の斜視図である。
　図２７及び図２８に示すように、第４実施形態では、ロータ１０が、径方向の外側及び内側の少なくともいずれか一方（この実施形態では両方）において、複数のコア片５０が組み合わせられた継ぎ目５３部分を押え込むコア押え部材８０を有している点で、上記実施形態と異なる。
　上述した第２実施形態のロータ１０の分割構造を採用する場合にはコア片５０の継ぎ目５３が形成されるため、上述した第１実施形態のロータ１０の一体構造と比べると強度が小さくなる。第４実施形態では、ロータ１０に分割構造を採用する場合に、ロータ１０の十分な強度を確保するべくコア押え部材８０を設けている。
　なお、図２７に示すコア片５０は、第１突極１２、第２突極１３及びボルト締結用穴１４をそれぞれ一つずつ有するようにロータ１０を分割した形状となっているが、例えば上述した図１３に示すように第１突極１２、第２突極１３及びボルト締結用穴１４をそれぞれ二つずつ有するようにロータ１０を分割した形状であってもよい。
　コア押え部材８０は、図２７に示すように、コア片５０が組み合わせられた継ぎ目５３部分を径方向で押え込むように配置されている。コア押え部材８０は、セグメント型（若しくは弓型）の形状を有しており、周方向で隣り合う第１突極１２の間、周方向で隣り合う第２突極１３の間のそれぞれに配置されている。周方向で隣り合う第１突極１２の間に配置されたコア押え部材８０は、第１突極１２の高さと同じ厚みを有し、第１突極１２と協働して同一半径のロータ１０の外周面を形成する外径面８０ａを有する。一方、周方向で隣り合う第２突極１３の間に配置されたコア押え部材８０は、第２突極１３の高さと同じ厚みを有し、第２突極１３と協働して同一半径のロータ１０の内周面を形成する内径面８０ｂを有する。このように、コア押え部材８０を配置し、ロータ１０の形状を円環状にすることで、図２に示すロータ１０の形状に比べて、ロータ１０の回転の際の風損の発生を抑制することができる。
コア押え部材８０は、図２８に示すように、一対のフランジ部３ａ１，３ｂ１に固定されている。一対のフランジ部３ａ１，３ｂ１には、コア押え部材８０の両端部を支持する溝部８１が設けられている。溝部８１は、コア押え部材８０の形状に対応した形状を有している。この溝部８１には、コア押え部材８０をネジ止めする不図示のネジ穴が径方向に形成されている。コア押え部材８０は、溝部８１に支持される部分に厚み方向に貫通する貫通穴８２を有する。貫通穴８２には、ボルト８３の頭を埋め込む座ぐり穴が形成され、コア押え部材８０は、貫通穴８２を挿通するボルト８３によって、一対のフランジ部３ａ１，３ｂ１に締結固定されている。このコア押え部材８０は、例えば、ＳＵＳ等の金属材や、繊維強化プラスチック等の樹脂材から形成されている。
　上記構成の第４実施形態によれば、ロータ１０が、径方向の外側及び内側の少なくともいずれか一方において、複数のコア片５０が組み合わせられた継ぎ目５３部分を押え込むコア押え部材８０を有する、という構成を採用し、分割構造としたロータ１０の継ぎ目５３部分をコア押え部材８０で押え込むことで、ロータ１０の全体の強度を十分に確保することができる。また、上記構成の第４実施形態によれば、コア押え部材８０を配置し、周方向で隣り合う第１突極１２の間及び周方向で隣り合う第２突極１３の間の溝を埋め、ロータ１０の形状を円環状にすることで、ロータ１０の回転の際の風損の発生を抑制することができる。
　（実施例）
　以下、上記第３実施形態の実施例により本発明の効果をより明らかにする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
　この実施例では、コア押え部材８０をＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４からなる金属材から形成した場合のコア押え部材８０の形状と渦電流損との関係を解析試験により調べた。
　図２９、図３０、図３１は、本発明の第４実施形態の一実施例におけるコア押え部材８０の形状と損失分布との関係を示す解析結果を示す図である。
　図２９、図３０、図３１では、損失分布（銅損＋鉄損＋渦電流損）の強弱をドットパターンの濃淡で示している。また、図２９、図３０、図３１は、ロータ１０が７．５ｄｅｇにあるときの結果を示す。
　図２９に示す形状のコア押え部材８０では、第１突極１２、第２突極１３に隣接する隣接部８４において、渦電流損が発生し、損失が大きくなることが分かる。この渦電流損は、その他の損失（銅損や鉄損）に比べて、３桁ほど大きい結果となり、損失に占める割合が非常に大きい。
　図３０に示す形状のコア押え部材８０では、図２９に示す形状のコア押え部材８０よりも渦電流損による損失が小さくなることが分かる。図３０に示すコア押え部材８０は、図２９に示すコア押え部材８０の厚みを半分にした形状を有している。このため、コア押え部材８０の磁束変化が大きい隣接部８４の一部が除かれ、渦電流損を小さくすることができる。
　図３２は、本発明の第４実施形態の一実施例におけるコア押え部材８０の厚みと渦電流損との関係を示すグラフである。なお、図３２において、横軸は、コア押え部材８０の厚みが第１突極１２及び第２突極１３の高さと同じときを「１」とし、縦軸は、コア押え部材８０の厚みが「１」のときの渦電流損を「１」として示している。
図３２に示すように、コア押え部材８０が厚い程、渦電流損が大きくなることが分かる。反対に、コア押え部材８０が薄い程、渦電流損が小さくなることが分かる。このように、磁束変化が大きい第１突極１２及び第２突極１３に隣接するコア押え部材８０から厚みを取り除き、例えば「０．６」以下にすると、コア押え部材８０の厚みを「１」とし完全な円筒状となった場合と比べて、ダブルステータ駆動であっても損失を半分以下とすることが可能である。また、効率低下は１％未満にすることが可能である。
　図３１に示す形状のコア押え部材８０では、図３０に示す形状のコア押え部材８０よりも渦電流損による損失が小さくなることが分かる。図３１に示すコア押え部材８０は、図３０に示すコア押え部材８０の幅を半分にした形状を有している。このため、コア押え部材８０の磁束変化が大きい隣接部８４の全てが除かれ、渦電流損を小さくすることができる。
　以上のことから、コア押え部材８０をＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４等の金属材から形成した場合であっても、コア押え部材８０の形状によって渦電流損を小さくすることができる。したがって、分割構造としたロータ１０の継ぎ目５３部分を押え込むコア押え部材８０を金属材で形成しても、渦電流損を小さくし、効率低下を抑制しつつ、ロータ１０の全体の強度を確保することができる。
　また、第４実施形態では、図３３、図３４、図３５に示す構成も採用し得る。
　なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
　図３３は、本発明の第４実施形態の一変形例におけるコア押え部材８０の斜視図である。図３４は、図３３に示す矢視Ｘ－Ｘ断面図である。図３５は、本発明の第４実施形態の一変形例におけるコア押え部材８０の平面図である。なお、図３３、図３４、図３５では、周方向で隣り合う第１突極１２の間に配置されるコア押え部材８０を示している。
　この変形例では、図３３に示すように、コア押え部材８０が、渦電流損を低減するためのスリット８５を複数有している。スリット８５は、コア押え部材８０の外径面８０ａに形成されている。スリット８５は、コア押え部材８０の短手方向（ロータ１０の周方向）に延在する凹条溝である。スリット８５は、図３４に示すように外径面８０ａから所定深さで形成されている。このスリット８５は、コア押え部材８０の長手方向（ロータ１０の軸方向）において間隔をあけて複数形成されている。
　この構成によれば、コア押え部材８０の厚みを確保しつつ、渦電流損を低減することができる。すなわち、図３５に示すように、コア押え部材８０の外径面８０ａにスリット８５を形成することで、外径面８０ａにおいて電流ループＣを形成する面積が小さくなるため、渦電流損が低減する。したがって、この変形例では、コア押え部材８０の厚みを確保し、ロータ１０の強度を高めると共にロータ１０の回転の際の風損の発生を抑制することができる。
　以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　また、例えば、上記実施形態では、３相モータを例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されることなく、２相モータ、４相モータ、５相モータ等にも適用することができる。また、３相モータにおいて１２／８極構造を例示して説明したが、本発明はこの極数に限定されず、例えば６／４極構造等であっても良い。
　また、例えば、上記実施形態では、本発明のダブルステータ方スイッチトリラクタンス回転機を、モータに適用した構成について例示したが、本発明はこの構成に限定されることなく、発電機にも適用することができる。また、発電機においては、例えばタービン発電機や風力発電機に好適に適用することができる。
　また、本発明は、例えば、第１実施形態～第４実施形態の構成の組み合わせや置き換えも適宜可能である。
　本発明は、ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機に利用することができる。
Ａ　ダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータ（ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機）
Ｋ　領域
Ｌ　中心線
１０　ロータ
１１　ヨーク部
１２　第１突極
１３　第２突極
１４　ボルト締結用穴
２０　アウターステータ
３０　インナーステータ
５０　コア片
５３　継ぎ目
８０　コア押え部材

Claims (10)

  1. 　環状のロータと、
    前記ロータの外側に配置されたアウターステータと、
    前記ロータの内側に配置されたインナーステータと、を有しており、
    　前記ロータには、軸方向に貫通するボルト締結用穴が設けられており、
    　前記ボルト締結用穴は、前記アウターステータと前記インナーステータとの磁気特性に応じた位置に設けられている、ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。
  2. 　前記ロータは、環状のヨーク部と、前記ヨーク部から外側に突出する第１突極と、前記ヨーク部から内側に突出すると共に前記第１突極と同位相で設けられた第２突極と、を有しており、
    　前記ボルト締結用穴は、前記ヨーク部に設けられている、請求項１に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。
  3. 　前記ボルト締結用穴は、前記第１突極と前記第２突極とを径方向で結ぶ領域に設けられている、請求項２に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。
  4. 　前記ボルト締結用穴は、前記第１突極の中心と前記第２突極の中心とを径方向で結ぶ中心線上に設けられている、請求項２または３に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。
  5. 　前記アウターステータの起磁力よりも前記インナーステータの起磁力が小さく設定されており、
    　前記ボルト締結用穴は、前記インナーステータ側寄りに設けられている、請求項２～４のいずれか一項に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。
  6. 　前記ボルト締結用穴は、径方向において、前記アウターステータと前記インナーステータの起磁力の比に応じた位置に設けられている、請求項５に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。
  7. 　前記ボルト締結用穴は、前記中心線上に複数設けられている、請求項４に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。
  8. 　前記ロータは、周方向において、複数のコア片が組み合わされて形成されている、請求項１に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。
  9. 　前記ロータは、径方向の外側及び内側の少なくともいずれか一方において、前記複数のコア片が組み合わせられた継ぎ目部分を押え込むコア押え部材を有している、請求項８に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。
  10. 　前記ボルト締結用穴は、前記アウターステータと前記インナーステータとの磁気特性に応じた形状を有している、請求項１に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。
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