JP7384678B2 - 磁気ギアード回転電機 - Google Patents
磁気ギアード回転電機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7384678B2 JP7384678B2 JP2020010264A JP2020010264A JP7384678B2 JP 7384678 B2 JP7384678 B2 JP 7384678B2 JP 2020010264 A JP2020010264 A JP 2020010264A JP 2020010264 A JP2020010264 A JP 2020010264A JP 7384678 B2 JP7384678 B2 JP 7384678B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- tooth
- rotor
- teeth
- slot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 claims description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
- H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
- H02K49/102—Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/11—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with dynamo-electric clutches
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
- H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/38—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary
- H02K21/44—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary with armature windings wound upon the magnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
Description
本開示は、磁気ギアード回転電機に関する。
下記特許文献１には、低速ロータ（第一ロータ）、高速ロータ（第二ロータ）、ステータが同軸に相対回転可能とされた磁気ギア―ド回転電機が開示されている。
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。
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。
磁気ギアード回転電機では、ステータは、ステータコアと、当該ステータコアの内周側に設けられた複数のステータ磁石と、を有する。ステータコアは、環状のバックヨークと、このバックヨークから径方向内側に突出するティースと、を有する。ステータ磁石は、ティースの先端部内周側に配置されている。
ここで、上記磁気ギアード回転機器では、より大きなトルクを発生させるために、径の太い導線からなるコイルを容易にステータに取り付けられることが望まれている。さらに、磁気ギアード回転電機を効率良く運転させるためには、第二ロータの基本波磁束に対するステータの磁気抵抗をより低減することが望まれている。
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、コイルを容易に取り付けることができるとともに、第二ロータの基本波磁束に対するステータの磁気抵抗を低減させることができる磁気ギアード回転電機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係る磁気ギアード回転電機は、ケーシングと、ケーシングに固定されて軸線を中心として環状をなすステータコア、該ステータコアに取り付けられたコイル、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、前記ステータコアは、前記軸線を囲うバックヨークと、該バックヨークから径方向内側に突出するティース本体、及び、該ティース本体の径方向内側の端部における周方向両端からそれぞれ径方向内側に突出する一対のティース指部を有し、周方向に間隔をあけて複数設けられたティースと、を備え、互いに隣り合う前記ティース同士の間の領域は第一スロットとされ、同一の前記ティースの互いに隣り合う前記ティース指部の間の領域は第二スロットとされており、前記コイルは、前記第一スロットにおける互いに隣り合う前記ティース本体の間の領域に設けられており、前記ステータ磁石は、前記第一スロットにおける互いに異なる前記ティースの前記ティース指部同士の間の領域に設けられた第一のステータ磁石と、前記第二スロットに設けられた第二のステータ磁石と、を含み、
前記第二スロットには、前記コイルは設けられていない。
前記第二スロットには、前記コイルは設けられていない。
本開示によれば、コイルを容易に取り付けることができるとともに、第二ロータの基本波磁束に対するステータの磁気抵抗を低減させることができる。
＜第一実施形態＞
（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について、図１から図４を参照して説明する。図１から図３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。
（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について、図１から図４を参照して説明する。図１から図３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、ステータの構成）
図１に示すように、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、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２に示すように、ステータ１は、ステータコア１Ａと、コイルＣと、ステータ磁石１Ｂと、ウェッジＷと、を有している。ステータコア１Ａは、軸線Ａｃを中心とする円環状のバックヨーク７１と、バックヨーク７１から径方向内側に突出するとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のティース７Ｔと、を有している。
ティース７Ｔ（斜線で示す部分）は、バックヨーク７１から径方向内側に延びるティース本体７２と、ティース本体７２の径方向内側の端部に一体に設けられた一対のティース指部７３と、爪部７４と、を有している。ティース指部７３は、ティース本体７２の周方向の両側から径方向内側に向かって張り出している。ティース指部７３の先端部（径方向内側の端部）には、当該ティース指部７３から周方向に突出する爪部７４がさらに設けられている。つまり、爪部７４は、スロットＳ内に向かって突出している。
ティース本体７２における径方向外側の部分にはコイルＣが取り付けられている。コイルＣは、銅線等をティース本体７２の周囲に巻き掛けることで形成されている。本実施形態ではコイルＣは分布巻きと呼ばれる態様でティース本体７２に巻き掛けられている。分布巻きでは、複数のティース７Ｔにまたがって線を巻き掛けることでコイルＣが形成されている。分布巻き以外に、図４に示す集中巻きと呼ばれる態様でコイルＣを形成することも可能である。集中巻きでは、１つのティース７Ｔのみに線を巻き掛けることで各々のコイルＣが形成される。バックヨーク７１と、互いに隣接する一対のティース本体７２とによって囲まれた領域は、このコイルＣを収容するためのスロットＳとされている。
図２に示すように、互いに隣接する一対のティース指部７３同士の間（スロットＳ）であってコイルＣよりも径方向内側の部分には、ステータ磁石１Ｂが配列されている。ステータ磁石１Ｂは、上記の爪部７４によって、径方向外側から脱落不能に支持されている。つまり、爪部７４は、ステータ磁石１Ｂの内周面に当接している。また、ステータ磁石１Ｂは、同一のティース７Ｔにおけるティース指部７３同士の間、及び、互いに隣り合う異なるティース７Ｔのティース指部７３同士の間にそれぞれ１つずつ設けられている。
ステータ磁石１Ｂは、例えばフェライト磁石やネオジム磁石のような永久磁石である。互いに隣接するステータ磁石１Ｂ同士では、内周側を向く極（磁化方向）が異なっている。より具体的には、これらステータ磁石１Ｂは、ハルバッハ磁石配列に従って配列されている。図３に示すように、ハルバッハ磁石配列では、周方向の一方側から他方側に向かうに従って、磁化方向が時計回りの４つの方向に順に変化する。図３中のステータ磁石１Ｂに付された矢印は磁化方向を表している。
本実施形態では、スロットＳは、上記のコイルＣとステータ磁石１Ｂとが収容されている第一スロットＳ１と、ステータ磁石１Ｂのみが収容されている第二スロットＳ２とを含む。一例として、第一スロットＳ１と第二スロットＳ２は、周方向に交互に配列されている。第一スロットＳ１の周方向の寸法（幅）をステータ磁石１Ｂと同等とすることで、第一スロットＳ１内にコイルＣとステータ磁石１Ｂとを設けることが可能とされている。これにより、成形済みのコイルＣを第一スロットＳ１内に容易に取り付けることができる。なお、一対の第一スロットＳ１同士の間に、複数の第二スロットＳ２を設ける構成を採ることも可能である。
第一スロットＳ内におけるステータ磁石１ＢとコイルＣとの間には、ウェッジＷが設けられている。ウェッジＷは、比透磁率が１以上の材料で形成された部材であり、コイルＣとステータ磁石１Ｂ間の絶縁と、コイルＣの脱落防止等を目的として設けられている。ウェッジＷの比透磁率は、１０以下であることが好ましい。
（第一ロータの構成）
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、後述する軸受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、磁束の高調波成分を発生させる。詳しくは図示しないが、ポールピース２Ｐは、軸線Ａｃの周方向に間隔をあけて複数設けられている。互いに隣り合うポールピース２Ｐの間には、非磁性体の部材がこれらポールピース２Ｐと同方向に延びるように設けられている。
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、後述する軸受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、磁束の高調波成分を発生させる。詳しくは図示しないが、ポールピース２Ｐは、軸線Ａｃの周方向に間隔をあけて複数設けられている。互いに隣り合うポールピース２Ｐの間には、非磁性体の部材がこれらポールピース２Ｐと同方向に延びるように設けられている。
（第二ロータの構成）
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。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。
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。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。
（作用効果）
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Ｐｈ、及び第二ロータ３の極対数Ｎｓ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＝Ｐｈ／Ｎｓとなる。
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Ｐｈ、及び第二ロータ３の極対数Ｎｓ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＝Ｐｈ／Ｎｓとなる。
一方で、磁気ギアード回転電機１００を発電機として用いる場合には、回転軸６に軸線Ａｃ回りの回転力（トルク）を与える。これにより、回転軸６の回転によって第一ロータ２、及び第二ロータ３が回転する。第一ロータ２、及び第二ロータ３の回転に伴って、コイルＣで誘導起電力が発生する。この電力を外部に取り出すことで、磁気ギアード回転電機１００を発電機として用いることが可能となる。
ここで、本実施形態では、ディース指部７３によって、コイルＣの径方向内側及びティース本体７２の径方向内側のそれぞれステータ磁石１Ｂを保持する構成としている。
コイルＣの径方向内側にステータ磁石１Ｂが設けられていることで、コイルＣが設けられるスロットＳ１の開口幅を大きくとることができる。そのため、径が太い高電圧用の導線からなるコイルＣであっても容易に取り付けることが可能となる。
また、ティース本体７２の径方向内側にステータ磁石１Ｂが設けられているため、当該ステータ磁石１Ｂの径方向外側に、比較的広いエリアとして磁気抵抗の小さいティース本体７２が存在することになる。これにより、当該ステータ磁石１Ｂを保持するティース指部７３によって第二ロータ３からの磁束波成分を磁気抵抗の小さいティース本体７２に導くことができる。その結果、第二ロータ３の基本波磁束に対するティース７Ｔ全体としての磁気抵抗を大きく低下させることができ、第二ロータ３のロータ磁石３Ｂによる磁気エネルギーを有効利用することができる。
コイルＣの径方向内側にステータ磁石１Ｂが設けられていることで、コイルＣが設けられるスロットＳ１の開口幅を大きくとることができる。そのため、径が太い高電圧用の導線からなるコイルＣであっても容易に取り付けることが可能となる。
また、ティース本体７２の径方向内側にステータ磁石１Ｂが設けられているため、当該ステータ磁石１Ｂの径方向外側に、比較的広いエリアとして磁気抵抗の小さいティース本体７２が存在することになる。これにより、当該ステータ磁石１Ｂを保持するティース指部７３によって第二ロータ３からの磁束波成分を磁気抵抗の小さいティース本体７２に導くことができる。その結果、第二ロータ３の基本波磁束に対するティース７Ｔ全体としての磁気抵抗を大きく低下させることができ、第二ロータ３のロータ磁石３Ｂによる磁気エネルギーを有効利用することができる。
さらに、上記構成によれば、爪部７４によって、ステータ磁石１Ｂをさらに安定的に保持することができる。また、ティース指部７３から爪部７４が広がるように設けられていることで、ステータ１におけるロータ磁石３Ｂとの対向箇所の磁気抵抗を低下させることができる。
また、上記構成によれば、ステータ磁石１Ｂがハルバッハ磁石配列で配列されている。これにより、ステータ磁石１Ｂが発生させる磁界強度の特定の方向成分を強くすることができる。したがって、ステータ磁石１Ｂとしての磁力性能が高められ、磁気ギアード回転電機１００のトルクを向上させることができる。
加えて、上記構成によれば、ウェッジＷによって、コイルＣの脱落防止等を図ることができる。
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
図５に示すように、ティース指部７３ｂは、径方向外側から内側に向かうに従って、周方向の寸法が次第に大きくなるように形成されていてもよい。この構成によれば、ティース指部７３ｂが径方向内側に向かうに従って、周方向の寸法が次第に大きくなるように形成されていることから、ティース指部７３ｂ同士の間の空間（スロットＳ）、及びステータ磁石１Ｂの外形は、径方向内側を上底とする台形状（楔形）となる。これにより、ステータ磁石１Ｂをさらに安定的に保持することができる。また、軸線Ａｃ方向から見た場合のティース指部７３ｂの面積を拡大することができるため、磁気抵抗をさらに低減させることができる。
さらに、ティース指部７３ｂは形状が楔形であるため、爪部７４が不要となる。そのため、ステータ磁石１Ｂとポールピース２Ｐとの間のクリアランスを小さくすることができる。これにより、磁石のエネルギーを有効に活用することができる。また、ステータ磁石１ＢがスロットＳ１の開口部に楔状に嵌合されるため、コイルＣの支持部材としての役割を持たせることができる。また、ティース指部７３ｂは、爪部７４に比べて強度が高いため、ステータ磁石１Ｂを確実に保持することができる。
また、図６に示すように、ティース本体７２の周方向両端の一対のティース指部７３の間で、ティース本体７２から径方向内側に突出する他のティース指部７５を備えた構成であってもよい。そして、ステータ磁石１Ｂは、同一のティース７Ｔのティース指部７３，７５同士の間のそれぞれに保持されるように同一のティース７Ｔに複数が設けられていてもよい。上記他のティース指部７５が複数設けられていてもよい。また、楔形のティース指部７３ｂの場合であっても同様である。
＜付記＞
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。
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）第１の態様に係る磁気ギアード回転電機１００は、ケーシング４と、ケーシング４に固定されて軸線Ａｃを中心として環状をなすステータコア１Ａ、該ステータコア１ＡのスロットＳ内に設けられたコイルＣ、及び、前記ステータコア１Ａ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１Ｂを有するステータ１と、該ステータ１の内側で、前記軸線Ａｃ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２Ｐを有する第一ロータ２と、該第一ロータ２の内側に設けられたロータコア３Ａ、及び、該ロータコア３Ａに周方向に間隔をあけて設けられた複数のロータ磁石３Ｂを有する第二ロータ３と、を備え、前記ステータコア１Ａは、前記軸線Ａｃを囲うバックヨーク７１と、該バックヨーク７１から径方向内側に突出するとともに周方向に間隔をあけて複数が設けられたティース本体７２、及び、該ティース本体７２の径方向内側の端部における周方向両端からそれぞれ突出する一対のティース指部７３を有するティース７Ｔと、を備え、前記コイルＣは、互いに隣り合う前記ティース本体７２同士の間の前記スロットＳに設けられており、前記ステータ磁石１Ｂは、同一の前記ティース７Ｔの前記ティース指部７３同士の間、及び、互いに隣り合う異なる前記ティース７Ｔの前記ティース指部７３同士の間にそれぞれ設けられている磁気ギアード回転電機。
上記構成によれば、コイルの径方向内側にステータ磁石が設けられていることで、コイルが設けられるスロットの開口幅を大きくとることができる。
また、ステータ磁石を保持するティース指部によって第二ロータからの磁束波成分を磁気抵抗の小さいティース本体に導くことができる。その結果、第二ロータの基本波磁束に対するティース全体としての磁気抵抗を大きく低下させることができる。
また、ステータ磁石を保持するティース指部によって第二ロータからの磁束波成分を磁気抵抗の小さいティース本体に導くことができる。その結果、第二ロータの基本波磁束に対するティース全体としての磁気抵抗を大きく低下させることができる。
（２）第２の態様に係る磁気ギアード回転電機１００では、前記ティース指部７３の先端に設けられ、周方向に突出する爪部７４をさらに有する。
上記構成によれば、爪部７４によって、ステータ磁石１Ｂをさらに安定的に保持することができる。
（３）第３の態様に係る磁気ギアード回転電機１００では、前記ティース指部７３は、径方向外側から内側に向かうに従って、周方向の寸法が次第に大きくなるように形成されている。
上記構成によれば、ティース指部７３が径方向内側に向かうに従って、周方向の寸法が次第に大きくなるように形成されていることから、ティース指部７３同士の間の空間（スロットＳ）は、径方向内側を上底とする台形状となる。これにより、ステータ磁石１Ｂをさらに安定的に保持することができる。また、軸線Ａｃ方向から見た場合のティース指部７３の面積を拡大することができるため、磁路をさらに大きく確保することができる。これにより、磁気抵抗をさらに低減させることができる。
（４）第４の態様に係る磁気ギアード回転電機１００では、前記複数のステータ磁石は、ハルバッハ磁石配列で配列されている。
上記構成によれば、ステータ磁石１Ｂがハルバッハ磁石配列で配列されている。これにより、ステータ磁石１Ｂが発生させる磁界強度の特定の方向成分を強くすることができる。したがって、ステータ磁石１Ｂとしての磁力性能が高められ、磁気ギアード回転電機１００のトルクを向上させることができる。
（５）第５の態様に係る磁気ギアード回転電機１００は、前記コイルＣと前記ステータ磁石１Ｂとの間に設けられたウェッジＷをさらに有する。
上記構成によれば、ウェッジＷによって、コイルＣの脱落防止を図ることができる。
（６）第６の態様に係る磁気ギアード回転電機１００では、前記ティース７Ｔは、前記一対のティース指部７３の間で、前記ティース本体７２から径方向内側に突出する他のティース指部７５をさらに備え、前記ステータ磁石１Ｂは、同一の前記ティース７Ｔの前記ティース指部７３，７５同士の間に複数が設けられていてもよい。
１００ 磁気ギアード回転電機
１ ステータ
１Ａ ステータコア
１Ｂ ステータ磁石
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
７Ｔ ティース
７１ バックヨーク
７２ ティース本体
７３，７３ｂ，７５ ティース指部
７４ 爪部
Ａｃ 軸線
Ｂ 軸受
Ｂ１ 外側軸受
Ｂ２ 内側軸受
Ｃ コイル
Ｓ スロット
Ｓ１ 第一スロット
Ｓ２ 第二スロット
Ｗ ウェッジ
１ ステータ
１Ａ ステータコア
１Ｂ ステータ磁石
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
７Ｔ ティース
７１ バックヨーク
７２ ティース本体
７３，７３ｂ，７５ ティース指部
７４ 爪部
Ａｃ 軸線
Ｂ 軸受
Ｂ１ 外側軸受
Ｂ２ 内側軸受
Ｃ コイル
Ｓ スロット
Ｓ１ 第一スロット
Ｓ２ 第二スロット
Ｗ ウェッジ
Claims (6)
- ケーシングと、
ケーシングに固定されて軸線を中心として環状をなすステータコア、該ステータコアに取り付けられたコイル、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、
前記ステータコアは、
前記軸線を囲うバックヨークと、
該バックヨークから径方向内側に突出するティース本体、及び、該ティース本体の径方向内側の端部における周方向両端からそれぞれ径方向内側に突出する一対のティース指部を有し、周方向に間隔をあけて複数設けられたティースと、
を備え、
互いに隣り合う前記ティース同士の間の領域は第一スロットとされ、
同一の前記ティースの互いに隣り合う前記ティース指部の間の領域は第二スロットとされており、
前記コイルは、前記第一スロットにおける互いに隣り合う前記ティース本体の間の領域に設けられており、
前記ステータ磁石は、
前記第一スロットにおける互いに異なる前記ティースの前記ティース指部同士の間の領域に設けられた第一のステータ磁石と、
前記第二スロットに設けられた第二のステータ磁石と、
を含み、
前記第二スロットには、前記コイルは設けられていない磁気ギアード回転電機。 - 前記ティース指部の先端に設けられ、周方向に突出する爪部をさらに有する請求項１に記載の磁気ギアード回転電機。
- 前記ティース指部は、径方向外側から内側に向かうに従って、周方向の寸法が次第に大きくなるように形成されている請求項１又は２に記載の磁気ギアード回転電機。
- 前記複数のステータ磁石は、ハルバッハ磁石配列で配列されている請求項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。
- 前記コイルと前記ステータ磁石との間に設けられたウェッジをさらに有する請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気ギアード回転電機。
- 前記ティースは、
前記一対のティース指部の間で、前記ティース本体から径方向内側に突出する他のティース指部をさらに備え、
同一の前記ティース同一の前記ティースの互いに隣り合う前記ティース指部の間の領域は第二スロットとされており、
前記ステータ磁石は、同一の前記ティースの互いに隣り合う前記ティース指部同士の間の領域である各前記第二スロットにそれぞれ設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気ギアード回転電機。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020010264A JP7384678B2 (ja) | 2020-01-24 | 2020-01-24 | 磁気ギアード回転電機 |
| PCT/JP2021/000081 WO2021149473A1 (ja) | 2020-01-24 | 2021-01-05 | 磁気ギアード回転電機 |
| EP21743641.9A EP4080743B1 (en) | 2020-01-24 | 2021-01-05 | Magnetic geared rotary electric machine |
| US17/794,049 US20230046567A1 (en) | 2020-01-24 | 2021-01-05 | Magnetic geared rotary electric machine |
| CN202180009582.8A CN114946111A (zh) | 2020-01-24 | 2021-01-05 | 磁齿轮复合旋转电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020010264A JP7384678B2 (ja) | 2020-01-24 | 2020-01-24 | 磁気ギアード回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021118611A JP2021118611A (ja) | 2021-08-10 |
| JP7384678B2 true JP7384678B2 (ja) | 2023-11-21 |
Family
ID=76993348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020010264A Active JP7384678B2 (ja) | 2020-01-24 | 2020-01-24 | 磁気ギアード回転電機 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230046567A1 (ja) |
| EP (1) | EP4080743B1 (ja) |
| JP (1) | JP7384678B2 (ja) |
| CN (1) | CN114946111A (ja) |
| WO (1) | WO2021149473A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114902532B (zh) * | 2020-01-14 | 2025-07-29 | 雅马哈发动机株式会社 | 轴向间隙型马达 |
| JP7090828B1 (ja) * | 2021-11-18 | 2022-06-24 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石式回転電機 |
| JP7749488B2 (ja) * | 2022-02-16 | 2025-10-06 | 三菱重工業株式会社 | 磁気ギアード電気機械 |
| JP7748069B2 (ja) * | 2022-10-28 | 2025-10-02 | 三菱重工業株式会社 | 磁気ギア、および、磁気ギアード電気機械 |
| JP2024148659A (ja) * | 2023-04-06 | 2024-10-18 | 株式会社ミツバ | モータ装置 |
| JPWO2024241363A1 (ja) * | 2023-05-19 | 2024-11-28 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014163431A (ja) | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Ihi Corp | 磁気波動歯車装置 |
| JP2016135014A (ja) | 2015-01-20 | 2016-07-25 | 株式会社Ihi | 磁気波動歯車装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2563059B1 (fr) * | 1984-04-13 | 1988-04-15 | Cem Comp Electro Mec | Machine electrodynamique vernier |
| US4761580A (en) * | 1987-06-17 | 1988-08-02 | Magnetek, Inc. | Magnetic top wedge |
| CN102545510A (zh) * | 2010-12-15 | 2012-07-04 | 江建中 | 新型集中绕组外定子的磁性齿轮复合电机 |
| US9438096B2 (en) * | 2013-07-30 | 2016-09-06 | Praxair Technology, Inc. | Electric motor and magnetic gear |
| CN103795159B (zh) * | 2014-01-03 | 2016-02-10 | 东南大学 | 定转子双永磁型游标电机 |
| JP2016032385A (ja) * | 2014-07-30 | 2016-03-07 | ダイキン工業株式会社 | 電動機 |
| CN104917310A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-09-16 | 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 | 一种低速磁阻电动机及其制作方法 |
| GB2549448A (en) * | 2016-01-13 | 2017-10-25 | Magnomatics Ltd | A magnetically geared apparatus |
| CN107612281B (zh) * | 2017-10-16 | 2023-12-22 | 三峡大学 | 一种改进Halbach型磁性齿轮装置 |
| KR102541176B1 (ko) * | 2017-12-19 | 2023-06-08 | 엘지전자 주식회사 | 모터 |
| JP6952653B2 (ja) | 2018-07-11 | 2021-10-20 | Kddi株式会社 | 端末装置の送信電力を制御する基地局装置、その制御方法、及びプログラム |
| CN108900055A (zh) * | 2018-09-06 | 2018-11-27 | 无锡力必特自动化设备有限公司 | 一种非均匀排列的裂齿定转子永磁游标电机 |
-
2020
- 2020-01-24 JP JP2020010264A patent/JP7384678B2/ja active Active
-
2021
- 2021-01-05 CN CN202180009582.8A patent/CN114946111A/zh active Pending
- 2021-01-05 EP EP21743641.9A patent/EP4080743B1/en active Active
- 2021-01-05 US US17/794,049 patent/US20230046567A1/en not_active Abandoned
- 2021-01-05 WO PCT/JP2021/000081 patent/WO2021149473A1/ja not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014163431A (ja) | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Ihi Corp | 磁気波動歯車装置 |
| JP2016135014A (ja) | 2015-01-20 | 2016-07-25 | 株式会社Ihi | 磁気波動歯車装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4080743B1 (en) | 2025-03-05 |
| JP2021118611A (ja) | 2021-08-10 |
| EP4080743A1 (en) | 2022-10-26 |
| EP4080743A4 (en) | 2023-01-25 |
| WO2021149473A1 (ja) | 2021-07-29 |
| CN114946111A (zh) | 2022-08-26 |
| US20230046567A1 (en) | 2023-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5682600B2 (ja) | 回転電機のロータ | |
| JP4349089B2 (ja) | アキシャルギャップ回転電機 | |
| EP4080743B1 (en) | Magnetic geared rotary electric machine | |
| CN110268610B (zh) | 具有磁旋转场降低和通量集中的同步电机 | |
| JP2013055872A (ja) | スイッチドリラクタンスモータ | |
| JP4291517B2 (ja) | 改善された永久磁石／リラクタンス可変回転電気機器 | |
| JP6048191B2 (ja) | マルチギャップ型回転電機 | |
| JP2016082654A (ja) | 回転電機 | |
| JP2008136298A (ja) | 回転電機の回転子及び回転電機 | |
| JP5248751B2 (ja) | スロットレス永久磁石型回転電機 | |
| JP2007151293A (ja) | モータ | |
| JP7365250B2 (ja) | 磁気ギアード回転電機、及びステータの製造方法 | |
| JP2006025486A (ja) | 回転電機 | |
| JP5855903B2 (ja) | ロータ及びモータ | |
| KR102619942B1 (ko) | Rfpm 모터 구조를 적용한 afpm 모터 | |
| JP2004147372A (ja) | 永久磁石型回転電機 | |
| JP2005210828A (ja) | 回転電機のロータおよび回転電機 | |
| WO2011036723A1 (ja) | 同期発電機 | |
| JP6061826B2 (ja) | Ｉｐｍモ−タ用ロ−タ及びｉｐｍモ−タ | |
| JP5924913B2 (ja) | 発電機 | |
| JP5401753B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP2025000215A (ja) | モータ | |
| JP2025117722A (ja) | 着磁装置 | |
| JP5814159B2 (ja) | ロータ及びモータ | |
| JP2016100979A (ja) | モータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220926 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230801 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231002 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231031 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231109 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7384678 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |