JP5335012B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルに流す電流を弱め界磁制御に用いることなく、高トルク低速回転から低トルク高速回転まで広い運転領域を高効率で制御が容易な小型の回転電機に関する。 The present invention relates to a small rotating electrical machine that can easily control a wide operation range from high torque low speed rotation to low torque high speed rotation without using a current flowing in a coil for field weakening control.
従来、電動二輪車等の駆動源や他の一般の電動モータとして、ラジアルギャップ型回転電機として用いられるラジアルギャップ型電動モータは、その軸受に支持された回転軸を有する回転子のヨーク(回転子側ヨーク)と固定子のヨーク(固定子側ヨーク)とが互いに対向し、かつその対向面が回転軸に平行な構造を有している。
そして、回転子側ヨークの対向面には、円筒状の内壁に円周方向に複数の界磁用磁石が配設され、固定子側ヨークの対向面には、回転子側ヨークの円筒状の対向面に対向して複数のティースが放射状に配設されている。そして、それら複数のティースにはコイルが巻回されている。
Conventionally, a radial gap type electric motor used as a radial gap type rotating electrical machine as a drive source for electric motorcycles and other general electric motors is a rotor yoke (rotor side) having a rotating shaft supported by its bearings. The yoke) and the yoke of the stator (stator side yoke) are opposed to each other, and the facing surfaces thereof are parallel to the rotation axis.
A plurality of field magnets are arranged in the circumferential direction on the cylindrical inner wall on the opposing surface of the rotor side yoke, and the cylindrical surface of the rotor side yoke is provided on the opposing surface of the stator side yoke. A plurality of teeth are arranged radially so as to face the facing surface. A coil is wound around the plurality of teeth.
すなわち、ラジアルギャップ型電動モータにおいては、界磁用磁石およびティースの互いの対向面は、回転軸に平行であり、かつその対向面間のギャップは回転軸に沿って円筒状に形成される。すなわち、ラジアルギャップ型の名の通り、ギャップは回転軸から輻射方向に形成されている。
また、ラジアルギャップ型電動モータではあるが、上記とは逆に、固定子側ヨークが円筒状に形成され、回転子側ヨークが円柱状で且つ固定子側ヨークの筒円内に配置される形状の電動モータがある。この形式の電動モータにおいて、コギングの防止と共に高速回転時の低トルク化を図るために、固定子側ヨークのステータコアの突端部と回転子側ヨークの永久磁石部材との対向面間に、透磁部と非透磁部とが交互に配置されて形成された円筒部材を介在させた電動モータが提案されている。(例えば、特許文献1参照。)
また、同様に固定子側ヨークが円筒状に形成され、回転子側ヨークが円柱状で且つ固定子側ヨークの筒円内に配置される形状の電動モータにおいて、高回転時のステータ鎖交磁束を減少させるために、固定子側ヨークのステータコアを、円筒状体コアとこの円筒状体コア内を進退する棒状体コアで構成し、円筒状体コアの周囲に沿って巻回されたコイル対して、棒状体コアを固定子側ヨークの半径方向に沿って移動させるようにした電動モータが提案されている。(例えば、特許文献2参照。)
他方、近年では、上記ラジアルギャップ型回転電機に加えてアキシャルギャップ型回転電機にも注目が集められている。
That is, in the radial gap type electric motor, the opposing surfaces of the field magnet and the teeth are parallel to the rotation axis, and the gap between the opposing surfaces is formed in a cylindrical shape along the rotation axis. That is, as the name of the radial gap type, the gap is formed in the radiation direction from the rotation axis.
Moreover, although it is a radial gap type electric motor, contrary to the above, the stator side yoke is formed in a cylindrical shape, the rotor side yoke is in a columnar shape, and is disposed in the cylindrical circle of the stator side yoke. There is an electric motor. In this type of electric motor, in order to prevent cogging and reduce the torque during high-speed rotation, a magnetic permeability is provided between the facing end of the stator core of the stator side yoke and the permanent magnet member of the rotor side yoke. An electric motor has been proposed in which cylindrical members formed by alternately arranging portions and non-permeable portions are interposed. (For example, refer to Patent Document 1.)
Similarly, in an electric motor in which the stator side yoke is formed in a cylindrical shape, the rotor side yoke is columnar and is disposed within the cylindrical circle of the stator side yoke, the stator flux linkage during high rotation In order to reduce the stator core, the stator core of the stator side yoke is composed of a cylindrical body core and a rod-shaped body core that advances and retreats in the cylindrical body core, and the coil is wound around the circumference of the cylindrical body core. Thus, an electric motor has been proposed in which the rod-shaped body core is moved along the radial direction of the stator side yoke. (For example, see Patent Document 2.)
On the other hand, in recent years, attention has been drawn to axial gap type rotating electrical machines in addition to the radial gap type rotating electrical machines.
このアキシャルギャップ型回転電機としての例えばアキシャルギャップ型電動モータは、その軸受に支持された回転軸を有する円板状の回転子側ヨークと、その回転軸の軸線を中心とする円板状の固定子側ヨークとが互いに対向して配置される。
そして、回転子側ヨークの対向面には、その円板状の周辺部に沿って、円形状(又は円環状)に複数の界磁用磁石が配設され、固定子側ヨークの対向面には、その円板状の周辺部に沿って、略円環状に複数のティースが配設される。そして、界磁用磁石およびティースの互いの対向面間にギャップを形成し、かつその対向面が回転軸に直交する(つまり回転軸に垂直な)面を形成している。すなわち、アキシャルギャップ型の名の通り、対向面間のギャップが回転軸に沿った方向つまり軸方向に形成されている。
For example, an axial gap type electric motor as this axial gap type rotating electric machine includes a disk-like rotor-side yoke having a rotating shaft supported by its bearing, and a disk-like fixed around the axis of the rotating shaft. The child side yokes are arranged to face each other.
A plurality of field magnets are arranged in a circular shape (or an annular shape) along the disk-shaped peripheral portion on the opposing surface of the rotor side yoke, and on the opposing surface of the stator side yoke. A plurality of teeth are arranged in a substantially annular shape along the disk-shaped peripheral portion. A gap is formed between the opposing surfaces of the field magnet and the teeth, and the opposing surface forms a surface orthogonal to the rotation axis (that is, perpendicular to the rotation axis). That is, as the name of the axial gap type, the gap between the opposing surfaces is formed in the direction along the rotation axis, that is, in the axial direction.
このようなアキシャルギャップ型の電動モータにおいて、その出力特性を可変にする方法としては、ロータ(界磁用磁石が配設された回転子側ヨーク)とそれに対向して配置されたステ一夕(固定子側ヨークに配設されたコイル捲着コア)のどちらかを、回転軸方向に変位させてロータとステータ間の距離を制御することにより、界磁用磁石とコイル捲着コア間に流れる磁束量を加減制御する方法が知られている。 In such an axial gap type electric motor, as a method of making its output characteristics variable, a rotor (a rotor side yoke on which field magnets are arranged) and a steer arranged on the opposite side ( One of the coiled cores disposed on the stator side yoke is displaced in the direction of the rotation axis to control the distance between the rotor and the stator, thereby flowing between the field magnet and the coiled core. A method for controlling the amount of magnetic flux is known.
しかしながら、上記従来技術の構成は、いずれも装置全体の形状が大きくなり機械的損失を増加させる構成である。換言すれば、ラジアルギャップ型のモータでは出来るだけ細い形状に構成したいという要望があり、アキシャルギャップ型のモータでは出来るだけ薄い形状に構成したいという要望があるにも拘わらず、いずれも、そのような要望を満たすことができない。また、トルクに寄与しない電力を消費する点も大きな改善はなされていない。 However, any of the above prior art configurations increases the mechanical loss by increasing the overall shape of the apparatus. In other words, there is a demand for a radial gap type motor to be as thin as possible, and an axial gap type motor is desired to be as thin as possible. I can't meet my needs. Moreover, the point which consumes the electric power which does not contribute to a torque is not improved greatly.
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、回転子に対向して配置される固定子を少なくとも2つの部位に分割し、分割された2つの部位のいずれか一方の部位を固定し、この固定部位に対し他方の部位を回転子の回転方向に移動させることによって磁束流の流れを大きく変えるというステータのベース部の回転(移動)によって界磁制御を行う回転電機を提供することである。 An object of the present invention is to divide a stator arranged opposite to a rotor into at least two parts in view of the above-described conventional situation, and fix one of the two divided parts. It is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine that performs field control by rotation (movement) of a base portion of a stator that greatly changes the flow of magnetic flux flow by moving the other part in the rotation direction of a rotor with respect to a fixed part.
以下に、本発明に係わる回転電機の構成を述べる。
本発明の回転電機は、磁石を備え、回転軸を中心に回転する回転子と、巻線を備え、該回転子に対向配置された固定子と、を有し、上記固定子が上記回転子に対向する対向部を含む複数の第1部位と当該対向部を含まない第2部位との少なくとも2つの部位に分割されており、該分割された2つの部位のいずれか一方の部位が他方の部位に対して移動して、上記第1部位と上記第2部位の間の磁気抵抗を調節可能に構成されている。さらに、この回転電機は、互いに隣接する一対の上記第1部位の対向部同士の間の磁気抵抗を各第1部位と上記第2部位との間の磁気抵抗よりも大きくし、上記磁石のN極とS極との間に形成される磁束を、上記互いに隣接する上記第1部位の対向部同士の間の空間を殆ど透過させずに上記第2部位を透過させ、上記第2部位を介して上記互いに隣接する一対の上記第1部位を流れる磁束流を形成する状態と、互いに隣接する一対の上記第1部位の対向部同士の間の磁気抵抗を各第1部位と上記第2部位との間の磁気抵抗よりも小さくし、上記磁石のN極とS極との間に形成される磁束を、上記第2部位に殆ど流入させずに上記互いに隣接する一対の上記第1部位の対向部同士の間の空間を透過させ、上記一対の上記第1部位の対向部および当該一対の上記第1部位の対向部同士の間の空間を透過する磁束流を形成する状態とに変更可能である。
Below, the structure of the rotary electric machine concerning this invention is described.
A rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor that includes a magnet and rotates around a rotation shaft, and a stator that includes a winding and is disposed to face the rotor, and the stator is the rotor. Are divided into at least two parts, a plurality of first parts including a facing part and a second part not including the facing part, and one of the two divided parts is the other part. The magnetic resistance between the first part and the second part can be adjusted by moving with respect to the part. Furthermore, this rotating electrical machine makes the magnetic resistance between the opposed portions of the pair of first parts adjacent to each other larger than the magnetic resistance between each first part and the second part, and increases the N of the magnet. The magnetic flux formed between the poles and the S poles is transmitted through the second part without substantially passing through the space between the opposed parts of the first part adjacent to each other, and through the second part. The state in which the magnetic flux flowing through the pair of the first parts adjacent to each other is formed, and the magnetoresistance between the opposing portions of the pair of the first parts adjacent to each other are expressed by the first part and the second part. The magnetic resistance formed between the north and south poles of the magnet is less than the magnetic resistance between the pair of adjacent first portions, and hardly flows into the second portion. Transmitting the space between the parts, the opposing parts of the pair of first parts and It can be changed into a state of forming a flux flow that passes through the space between the facing ends of the pair of the first site.
上記第1部位の対向部側の第1端面は、当該対向部とは反対側の第2端面よりも大きく形成されていて、上記互いに隣接する一対の上記第1部位の間の間隙が、上記第1端面では狭く、上記第2端面では広くなっていることが好ましい。
また、前記第1部位の対向部側の第1端面は、当該対向部とは反対側の第2端面よりも大きく形成されており、前記互いに隣接する一対の前記第1部位の前記第1端面間の磁気抵抗が、当該隣接する一対の前記第1部位の前記第2端面間の磁気抵抗より小さいことが好ましい。
The first end surface of the first portion on the opposite portion side is formed larger than the second end surface on the opposite side of the opposite portion, and a gap between the pair of first portions adjacent to each other is It is preferable that the first end face is narrow and the second end face is wide.
In addition, the first end surface of the first portion on the opposite portion side is formed larger than the second end surface on the opposite side of the opposite portion, and the first end surfaces of the pair of first portions adjacent to each other. It is preferable that the magnetoresistance between them is smaller than the magnetoresistance between the second end surfaces of the pair of adjacent first portions.
さらに、前記第1部位の対向部側の第1端面は、当該対向部とは反対側の第2端面よりも大きく形成されており、前記互いに隣接する一対の前記第1部位の前記第1端面間の磁気抵抗が、前記第1端面と前記回転子との間の磁気抵抗より大きいことが好ましい。
これらの場合に、上記第2端面が上記第2部位に対向していることが好ましい。
さらに、上記回転電機においては、例えば、上記一方の部位の上記他方の部位に対する移動が、上記回転子の回転方向に沿う所定角度内の往復移動であるように構成される。
Furthermore, the first end surface of the first portion on the opposite portion side is formed larger than the second end surface on the opposite side of the opposite portion, and the first end surfaces of the pair of first portions adjacent to each other. It is preferable that the magnetoresistance between the first end face and the rotor is larger than the magnetoresistance between the first end face and the rotor.
In these cases, it is preferable that the second end face faces the second portion.
Furthermore, in the rotating electrical machine, for example, the movement of the one part relative to the other part is a reciprocating movement within a predetermined angle along the rotation direction of the rotor.
また、例えば、複数の上記第1部位は、上記回転子に対して一方の端面を対向させ側面周囲に巻線を施された複数の第1のティースであり、上記第2部位は、上記第1のティースの上記回転子に対向する端面とは反対側端面に一方の端部を対向して配置された複数の第2のティースを備えた第2のステータコアであるように構成されてもよい。そして、上記一方の部位が上記他方の部位に対して、上記回転子の回転方向又は逆回転方向に移動するようになっていてもよい。 Further, for example, the plurality of first portions are a plurality of first teeth having one end face opposed to the rotor and wound around a side surface, and the second portion is the first portion. One tooth may be configured to be a second stator core having a plurality of second teeth arranged with one end facing the end surface opposite to the end surface facing the rotor. . And said one site | part may move to the rotation direction or reverse rotation direction of the said rotor with respect to said other site | part.
この場合、例えば、上記一方の部位の上記他方の部位に対する回転角が、上記回転子の回転方向に沿って隣接する一対の上記第2ティースの挟み角以下であるように構成される。 In this case, for example, the rotation angle of the one part with respect to the other part is configured to be equal to or less than the sandwiching angle between the pair of second teeth adjacent to each other along the rotation direction of the rotor.
本発明によれば、全体の形状を大きくすることなく機械的損失を増加させることなく変速器を備えることなく更にトルクに寄与しない電力を消費することもなく出力特性を可変する機構を備えた堅牢で小型な回転電機を提供することが可能となる。 According to the present invention, the robustness is provided with a mechanism for changing output characteristics without increasing the overall shape, without increasing mechanical loss, without having a transmission, and without consuming electric power that does not contribute to torque. Thus, a small rotating electric machine can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
(本発明の回転電機を搭載装備した電動二輪車)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる回転電機であるアキシャルギャップ型回転電機が搭載された装置の一例としての電動二輪車の側面図である。図1に示すように、本例の電動二輪車1は、その車体前方上部にヘッドパイプ2を備え、このヘッドパイプ2内には、車体方向変更用の不図示のステアリング軸が回動自在に挿通されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Electric motorcycle equipped with the rotating electric machine of the present invention)
FIG. 1 is a side view of an electric motorcycle as an example of an apparatus on which an axial gap type rotating electric machine that is a rotating electric machine according to a first embodiment of the present invention is mounted. As shown in FIG. 1, the electric motorcycle 1 of this example includes a head pipe 2 at the front upper part of the vehicle body, and a steering shaft (not shown) for changing the vehicle body direction is rotatably inserted into the head pipe 2. Has been.
このステアリング軸の上端には、ハンドル3が固定されたハンドル支持部4が取り付けられており、上記のハンドル3の両端にはグリップ5が取り付けられている。また、図1では陰になって見えない右側(図1の紙面奥側)のグリップは、回動可能なスロットルグリップを構成している。
そして、ヘッドパイプ2の下端から下方に向けて、左右一対のフロントフォーク6が取り付けられている。そのフロントフォーク6の下端に緩衝懸架された状態で、前輪7を回転自在に軸支する前車軸8が挟持されている。
A handle support portion 4 to which the handle 3 is fixed is attached to the upper end of the steering shaft, and grips 5 are attached to both ends of the handle 3. Further, the grip on the right side (the back side in FIG. 1) which is not visible in the shade in FIG. 1 constitutes a rotatable throttle grip.
A pair of left and right front forks 6 are attached downward from the lower end of the head pipe 2. A front axle 8 that rotatably supports the front wheel 7 is sandwiched in a state of being buffered and suspended at the lower end of the front fork 6.
上記のハンドル支持部4において、ハンドル3の前方には、メータ9が配置され、メータ9の下方には、ヘッドランプ11が固定され、そして、そのヘッドランプ11の両側方には、フラッシャランプ12(右側つまり図1では紙面奥側のフラッシャランプ12は陰になって見えない)がそれぞれ設けられている。
ヘッドパイプ2から側面視で略L字形を成す左右一対の車体フレーム13が車体後方に向かって延設されている。この車体フレーム13は、丸パイプ状であり、ヘッドパイプ2から車体後方に向けて斜め下方に延びた後、後方に向かって水平に延びて側面視略L字状を成している。
In the handle support part 4, a meter 9 is disposed in front of the handle 3, a headlamp 11 is fixed below the meter 9, and flasher lamps 12 are provided on both sides of the headlamp 11. (The right side, that is, the flasher lamp 12 on the back side in FIG. 1 is hidden and cannot be seen).
A pair of left and right vehicle body frames 13 that are substantially L-shaped in a side view are extended from the head pipe 2 toward the rear of the vehicle body. The vehicle body frame 13 has a round pipe shape, and extends obliquely downward from the head pipe 2 toward the rear of the vehicle body, and then extends horizontally toward the rear to form a substantially L shape in side view.
この一対の車体フレーム13の後方側端部には、その後方側端部から、更に後方斜め上方に左右一対のシートレール14が延設されている。このシートレール14の後方側端部14aは、シート15の形状に沿って後方側に屈曲されている。
そして、この左右一対のシートレール14の間に、バッテリ16が着脱自在に配設されている。このバッテリ16は、充電可能な複数の2次電池を収納して構成されている。
A pair of left and right seat rails 14 extend from the rear end of the pair of vehicle body frames 13 obliquely upward and rearward from the rear end. The rear end 14 a of the seat rail 14 is bent rearward along the shape of the seat 15.
A battery 16 is detachably disposed between the pair of left and right seat rails 14. The battery 16 is configured to house a plurality of rechargeable secondary batteries.
また、左右一対のシートレール14の上記の屈曲部分近傍には、逆U字形に形成されているシートステー17が車体前方に向かって斜め上方に傾斜して溶着されている。このシートステー17と左右のシートレール14で囲まれる部分に、上記のシート15がその前端部を上下に回動させて開閉可能に配置されている。
また、シートレール14の後端部には、リヤフェンダ18が取り付けられており、このリヤフェンダ18の後面には、テイルランプ19が取り付けられている。さらに、テイルランプ19の左右には、フラッシュランプ21(右側つまり図1では紙面奥側のフラッシャランプ21は陰になって見えない)がそれぞれ設けられている。
Further, in the vicinity of the bent portion of the pair of left and right seat rails 14, a seat stay 17 formed in an inverted U shape is welded obliquely upward toward the front of the vehicle body. The seat 15 is disposed at a portion surrounded by the seat stay 17 and the left and right seat rails 14 so that the front end of the seat 15 can be pivoted up and down.
A rear fender 18 is attached to the rear end of the seat rail 14, and a tail lamp 19 is attached to the rear surface of the rear fender 18. Further, on the left and right sides of the tail lamp 19, flash lamps 21 (the right side, that is, the flasher lamp 21 on the back side of the paper surface in FIG. 1 are hidden and cannot be seen) are provided.
一方、左右一対の車体フレーム13のシート15下方の水平部には、リヤアームブラケット22(図1には紙面手前側のみ図示)がそれぞれ溶着されており、これら左右一対のリヤアームブラケット22には、リヤアーム23の前端がピボット軸24を介して揺動自在に支持されている。
そして、このリヤアーム23の略円形の後端部23aの中心に、駆動輪である後輪25が回転自在に軸支されている。これらのリヤアーム23及び後輪25は、リヤクッション26により緩衝懸架されている。
On the other hand, rear arm brackets 22 (only the front side of the drawing is shown in FIG. 1) are welded to the horizontal portion below the seat 15 of the pair of left and right body frames 13, respectively. A front end of 23 is swingably supported via a pivot shaft 24.
A rear wheel 25 as a drive wheel is rotatably supported at the center of the rear end portion 23a of the substantially circular rear arm 23. The rear arm 23 and the rear wheel 25 are buffered and suspended by a rear cushion 26.
上記左右一対の車体フレーム13の水平部下方には、これも左右一対のフートステップ27(図1には紙面手前側のみ図示)がそれぞれ配設されている。また、フートステップ27の後方側には、サイドスタンド28が軸29を介して回動可能に左側のリヤアーム23に支持されている。このサイドスタンド28は、リターンスプリング31により閉じ側に付勢されている。 Below the horizontal portion of the pair of left and right body frames 13, a pair of left and right foot steps 27 (only the front side of the drawing is shown in FIG. 1) are provided. Further, on the rear side of the foot step 27, a side stand 28 is supported by the left rear arm 23 so as to be rotatable via a shaft 29. The side stand 28 is biased to the closing side by a return spring 31.
そして、リヤアーム23の後端部23a内には、後輪25に連結され、その後輪25を回転駆動させるためのアキシャルギャップ型電動モータ32を含む駆動ユニットが取り付けられている。
ここで、本発明の基本となるアキシャルギャップ型電動モータの構成とその動作について説明した後、本発明の第1の実施の形態におけるアキシャルギャップ型電動モータ32の構成とその動作について説明することにする。
(アキシャルギャップ型電動モータの基本構成)
図2は、上記本発明の基本となるアキシャルギャップ型電動モータ(以下、単に電動モータともいう)の構成をリヤアーム23の後端部23a近傍の構成と共に示す断面図である。尚、図2は、図1におけるA矢視断面図(一部側面図)を示している。ただし後輪25は図示を省略している。
A drive unit including an axial gap type electric motor 32 that is connected to the rear wheel 25 and rotationally drives the rear wheel 25 is mounted in the rear end portion 23a of the rear arm 23.
Here, after describing the configuration and operation of the axial gap type electric motor that is the basis of the present invention, the configuration and operation of the axial gap type electric motor 32 in the first embodiment of the present invention will be described. To do.
(Basic configuration of axial gap type electric motor)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the axial gap type electric motor (hereinafter also simply referred to as an electric motor) that is the basis of the present invention, together with the configuration in the vicinity of the rear end portion 23a of the rear arm 23. FIG. 2 shows a cross-sectional view (partial side view) taken along arrow A in FIG. However, the illustration of the rear wheel 25 is omitted.
図2において、駆動ユニット33は、リヤアーム23の後端部20aの右側側面(図2では上方側面)に被着されているギアカバー34の内部に形成された空間内に収容されている。駆動ユニット33は、電動モータと、遊星ギア減速機35およびコントローラ36等が一体的に組み込まれて形成されている。
上記の電動モータは、図2において、リヤアーム23の後端部20aに対して軸受37a及び37bを介して軸受37a及び37bの中心軸線BOを中心に回転可能に支持された回転子38と、この回転子38に対向してリヤアーム後端部23aの内面に固定された略円環(又はドーナツ)状の固定子39とを備えている。
In FIG. 2, the drive unit 33 is housed in a space formed inside a gear cover 34 that is attached to the right side surface (the upper side surface in FIG. 2) of the rear end portion 20 a of the rear arm 23. The drive unit 33 is formed by integrating an electric motor, a planetary gear reducer 35, a controller 36, and the like.
In FIG. 2, the electric motor includes a rotor 38 that is supported by the rear end portion 20a of the rear arm 23 via bearings 37a and 37b so as to be rotatable about the central axis BO of the bearings 37a and 37b. A substantially annular (or donut-shaped) stator 39 fixed to the inner surface of the rear arm rear end portion 23a is provided so as to face the rotor 38.
回転子38は、図2に示すように、回転子側ヨーク41(41a〜41e)を有し、この回転子側ヨーク41は、リヤアーム23の後端部23aへ向かって凸の略駒形を成している。
すなわち、回転子側ヨーク41は、固定子39に対向する円環部41a、この円環部41aの内周縁部からリヤアーム23の後端部23aへ向かって略円錐台状に延在するテーパー部41b、このテーパー部41bの延在端からリヤアーム23の後端部23aに向かって中心軸線BOに沿って凸状に延在する第1の円筒部41c、この円筒部41cの延在端(図2では下端)から中心軸線BOに向かって回転の径方向に延在する円環部41d、及びこの円環部41dの内周縁部から後端部23aに向かって中心軸線BOに沿って凸状に延在する第2の円筒部41eを備えている。
As shown in FIG. 2, the rotor 38 has a rotor side yoke 41 (41 a to 41 e). The rotor side yoke 41 forms a substantially frame shape that is convex toward the rear end portion 23 a of the rear arm 23. doing.
That is, the rotor-side yoke 41 has an annular portion 41a that faces the stator 39, and a tapered portion that extends in a substantially truncated cone shape from the inner peripheral edge portion of the annular portion 41a toward the rear end portion 23a of the rear arm 23. 41b, a first cylindrical portion 41c extending from the extending end of the tapered portion 41b toward the rear end portion 23a of the rear arm 23 along the central axis BO, and an extending end of the cylindrical portion 41c (see FIG. 2, the annular portion 41d extending in the radial direction of rotation from the lower end) toward the central axis BO, and the convex shape along the central axis BO from the inner peripheral edge of the annular portion 41d toward the rear end 23a. Is provided with a second cylindrical portion 41e.
そして、この第2の円筒部41eが軸受37a、37bを介して中心軸線BOを中心に回転可能に支持されており、回転子38の回転軸を構成している。したがって、回転子38の回転軸43の回転軸中心が軸受37a、37bの中心軸線BOに対応している。
また、回転子38は、回転子側ヨーク41の円環部41aにおける固定子側対向面に固設された複数の界磁用磁石42を備えている。これらの界磁用磁石42は円環部41aの周方向に沿って中心軸線BOに対して同軸な円環形状に展開され、N極とS極とが交互に配置されている。尚、界磁用磁石42は円板又は円環の同一面の周に沿って永久分極された誘電体の部位から成るN極とS極とが交互に着磁された1つの磁石で構成してもよい。
The second cylindrical portion 41e is supported so as to be rotatable about the central axis BO through bearings 37a and 37b, and constitutes a rotating shaft of the rotor 38. Therefore, the rotation axis center of the rotation shaft 43 of the rotor 38 corresponds to the center axis BO of the bearings 37a and 37b.
The rotor 38 includes a plurality of field magnets 42 fixed to the stator-side facing surface of the annular portion 41 a of the rotor-side yoke 41. These field magnets 42 are developed in an annular shape coaxial with the central axis BO along the circumferential direction of the annular portion 41a, and N poles and S poles are alternately arranged. The field magnet 42 is composed of a single magnet in which N poles and S poles composed of a dielectric part that is permanently polarized along the circumference of the same surface of a disk or annulus are alternately magnetized. May be.
回転子38の第2の円筒部(回転軸)41eの後輪側端部には、回転子38(第2の円筒部(回転軸)41e)と同軸状に歯付き回転軸43が固設されており、この歯付き回転軸43は、回転子38と一体に回転するようになっている。
一方、遊星ギア減速機35は、歯付き回転軸43に連結されており、回転子側ヨーク41のテーパー部41b内に組み込まれている。この遊星ギア減速機35と電動モータ(回転子38と固定子39)とは車幅方向において部分的にオーバーラップしている。
At the rear wheel side end of the second cylindrical portion (rotating shaft) 41e of the rotor 38, a toothed rotating shaft 43 is fixed coaxially with the rotor 38 (second cylindrical portion (rotating shaft) 41e). The toothed rotating shaft 43 rotates integrally with the rotor 38.
On the other hand, the planetary gear speed reducer 35 is connected to the toothed rotating shaft 43 and is incorporated in the tapered portion 41 b of the rotor side yoke 41. The planetary gear reducer 35 and the electric motor (rotor 38 and stator 39) partially overlap in the vehicle width direction.
遊星ギア減速機35は、歯付き回転軸43と同軸状に配置された後車軸44に連結されており、電動モータの回転(第2の円筒部(回転軸)41eの回転)を減速して歯付き回転軸43を介して後車軸44に伝達する機能を有している。
後車軸44のギアカバー34から突出する後車軸44の先端部44aにはナット45が着脱自在に螺着されており、図1に示す後輪25は後車軸44に嵌合された状態でナット45の螺着により締め付けられ後車軸44に固着するように取り付けられている。
The planetary gear speed reducer 35 is connected to a rear axle 44 that is arranged coaxially with the toothed rotation shaft 43, and reduces the rotation of the electric motor (rotation of the second cylindrical portion (rotation shaft) 41e). It has a function of transmitting to the rear axle 44 via the toothed rotating shaft 43.
A nut 45 is detachably screwed to a front end portion 44 a of the rear axle 44 protruding from the gear cover 34 of the rear axle 44, and the rear wheel 25 shown in FIG. It is fastened by screwing 45 and attached to the rear axle 44.
図3は、上記電動モータの固定子39とその周辺の後輪25側から見た構成を示す図である。すなわち、図3は図面正面が電動二輪車1の車体右側、図面左が車体下側、図面上方が車体の後方、図面下方が車体前方に対応する。
図3(図2も参照)において、固定子39は、リヤアーム23の後端部23aに固設されており、例えば円環状鋼板が中心軸方向に積層されて成る積層体構造の固定子側ヨーク46を備えている。固定子側ヨーク46は、中心軸線BOを中心とした逆向きC字形、換言すれば一部を切り欠かれた円の形状を有している。
FIG. 3 is a view showing a configuration of the electric motor as viewed from the stator 39 and the surrounding rear wheel 25 side. 3 corresponds to the right side of the electric motorcycle 1, the left side of the drawing corresponds to the lower side of the vehicle body, the upper side of the drawing corresponds to the rear side of the vehicle body, and the lower side of the drawing corresponds to the front side of the vehicle body.
In FIG. 3 (see also FIG. 2), the stator 39 is fixed to the rear end portion 23a of the rear arm 23. For example, the stator side yoke having a laminated structure in which annular steel plates are laminated in the central axis direction. 46 is provided. The stator side yoke 46 has an inverted C shape centered on the central axis BO, in other words, a circular shape with a part cut away.
固定子39は、その固定子側ヨーク46に3の倍数の数の略矩形のティース装着孔が周方向に沿って形成されており、そのティース装着孔に下部(図3では紙面向う側端部)を挿入されて固設され、固定子側ヨーク46の周方向に沿って一定間隔(周方向ピッチ)で配列されたティース47を備えている。
ティース47は、鋼板の積層体から成り、その上端面(図3では紙面手前側面)が、回転子38の界磁用磁石42に対して回転軸43の軸方向に所定の間隙を空けて対向するように配置されている。
The stator 39 has a substantially rectangular teeth mounting hole of a multiple of 3 formed in the stator side yoke 46 along the circumferential direction, and the teeth mounting hole has a lower part (a side end facing the paper surface in FIG. 3). Are inserted and fixed, and teeth 47 are arranged along the circumferential direction of the stator side yoke 46 at regular intervals (circumferential pitch).
The teeth 47 are composed of a laminate of steel plates, and the upper end surface (the front side surface in FIG. 3) faces the field magnet 42 of the rotor 38 with a predetermined gap in the axial direction of the rotation shaft 43. Are arranged to be.
なお、周方向ピッチとは、隣接するティース47それぞれの界磁用磁石42との対向面となる上端面の中心と、その中心から上端面に沿って軸受37a及び37bの中心軸線BOとを結ぶ線分間の角度を表している。
これらティース47を固定して保持する固定子側ヨーク46の形状が上述したように軸受37a及び37bの中心軸線BOを中心とした一部を切り欠かれた円の形状を有しているために、上記3の倍数の数のティース47の配列も一部を切り欠かれた円の形状に沿って配列されている。これにより、真円状に配列された場合と比較して、円の切り欠き部に対応する3相分(U相、V相、W相)の3つのティースが欠缺されている。以下、上記の円の切り欠き部をティース欠缺部位48という。
Note that the circumferential pitch connects the center of the upper end surface of each adjacent tooth 47 facing the field magnet 42 and the central axis BO of the bearings 37a and 37b from the center along the upper end surface. It represents the angle between line segments.
Since the shape of the stator side yoke 46 for fixing and holding the teeth 47 has a circular shape with a part cut away around the central axis BO of the bearings 37a and 37b as described above. The teeth 47 whose number is a multiple of 3 are also arranged along the shape of a partially cut circle. Thereby, compared with the case where it arranges in a perfect circle shape, three teeth for three phases (U phase, V phase, W phase) corresponding to the notch part of a circle are missing. Hereinafter, the cutout portion of the circle is referred to as a tooth cutout portion 48.
また、固定子39は、各ティース47に巻回されたコイル49(図2参照)、各ティース47とコイル49を樹脂等でモールドして一体化したモールド部51、及びこのモールド部51の外周面に複数個形成されたフランジ52を備えている。
フランジ52は、各ティース47及びコイル49を含むモールド部51をリヤアーム23の後端部23aに取り付けるためのボルト孔を備えている。このボルト孔に挿通されたボルト53のリヤアーム23の後端部23aへの螺合により、固定子39がリヤアーム23の後端部23aに固設される。
The stator 39 includes a coil 49 (see FIG. 2) wound around each tooth 47, a mold part 51 in which each tooth 47 and the coil 49 are molded by resin or the like, and an outer periphery of the mold part 51. A plurality of flanges 52 formed on the surface are provided.
The flange 52 includes a bolt hole for attaching the mold part 51 including each tooth 47 and the coil 49 to the rear end part 23 a of the rear arm 23. The stator 39 is fixed to the rear end portion 23a of the rear arm 23 by screwing the bolt 53 inserted into the bolt hole into the rear end portion 23a of the rear arm 23.
また、上記のティース欠缺部位48には、固定子39に電気的に接続されて固定子39に給電可能なインバータ54がゴム等から成る不図示の弾性材を介して固定されている。更にこのティース欠缺部位48には、エンコーダ基板55が配設され、このエンコーダ基板55と上記のインバータ54とは柔軟性を有する被覆付きのワイヤハーネス56(フレキシブル基板等を用いてもよい)で電気的に接続されている。 Further, an inverter 54 that is electrically connected to the stator 39 and capable of supplying power to the stator 39 is fixed to the tooth missing portion 48 through an elastic material (not shown) made of rubber or the like. Further, an encoder board 55 is disposed in the tooth missing portion 48, and the encoder board 55 and the inverter 54 are electrically connected with a flexible wire harness 56 (a flexible board or the like may be used). Connected.
上記のエンコーダ基板55の表面には、ホールセンサ等の磁極検出素子57a,57b及び57cが搭載されており、これら磁極検出素子57a、57b及び57cは、電動モータにおけるU相、V相及びW相の電気角が180°のとき(例えばコイル電流が最大)を検出する位置にそれぞれ配置されている。
図4は、図3に示す固定子39の要部の概略構成を固定子39に対向配置される回転子38とその回転軸43と共に示す斜視図である。尚、図4には、図2に示したコイル49、図2と図3に示したモールド部51、図3に示したフランジ52、インバータ54、エンコーダ基板55等の図示を省略している。
On the surface of the encoder board 55, magnetic pole detection elements 57a, 57b and 57c such as Hall sensors are mounted. These magnetic pole detection elements 57a, 57b and 57c are the U phase, V phase and W phase in the electric motor. Are arranged at positions to detect when the electrical angle is 180 ° (for example, the coil current is maximum).
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of a main part of the stator 39 shown in FIG. 3 together with a rotor 38 disposed opposite to the stator 39 and its rotating shaft 43. 4 does not show the coil 49 shown in FIG. 2, the mold part 51 shown in FIGS. 2 and 3, the flange 52 shown in FIG. 3, the inverter 54, the encoder board 55, and the like.
図4に示すように、固定子側ヨーク46には、それぞれのティース47が挿入されて固定される略矩形状に貫設された挿入孔58が、上記周方向ピッチで、一部を切り欠かれた円の形状に配置されている。この挿入孔58の一対の短手側の内側面58a及び58bは、それぞれ中心軸線BOを向くようになっている。
さらに、各挿入孔58において、固定子側ヨーク46の外周面46a側の内側面58bには、その内側面58bと外周面46aとの間の鋼板部分が切断されて形成され、挿入孔58を固定子側ヨーク46の外側に連通させるスリット59が放射状に貫設されている。
As shown in FIG. 4, the stator side yoke 46 has insertion holes 58 formed in a substantially rectangular shape through which the respective teeth 47 are inserted and fixed. It is arranged in the shape of a circle. A pair of short side inner surfaces 58a and 58b of the insertion hole 58 are respectively directed to the central axis BO.
Further, in each insertion hole 58, a steel plate portion between the inner side surface 58b and the outer peripheral surface 46a is cut and formed on the inner side surface 58b of the stator side yoke 46 on the outer peripheral surface 46a side. Slits 59 that communicate with the outside of the stator side yoke 46 are radially penetrated.
固定子側ヨーク46には、上述したように2極3相の交番電流が印加されるU相、V相及びW相の3個1組となっているティース47が、ティース欠缺部位48を除いて順次配置されている。この3個1組のティース47の配置間隔に対応する所定の配置間隔で、回転子38にはN極とS極の極対を有する界磁用磁石42が偶数個配設されている。
勿論、前述したように、界磁用磁石42は円板又は円環の同一面の周に沿って永久分極された誘電体の部位から成るN極とS極とが交互に着磁された1つの磁石で構成してもよい。
As described above, the stator side yoke 46 has a pair of teeth 47 of U phase, V phase, and W phase to which an alternating current of two poles and three phases is applied, except for the tooth missing portion 48. Are arranged sequentially. The rotor 38 is provided with an even number of field magnets 42 having N-pole and S-pole pairs at a predetermined arrangement interval corresponding to the arrangement interval of the set of three teeth 47.
Of course, as described above, the field magnet 42 is formed by alternately magnetizing N poles and S poles composed of dielectric parts that are permanently polarized along the circumference of the same surface of the disk or ring. You may comprise with two magnets.
すなわち、例えば6個のティース47の配置間隔内に対して1極対を有する4個の界磁用磁石42が常に対向して存在するか、あるいは4極対を有する1個の界磁用磁石が常に対向して存在するように配置する。また、9個のティース47の配置間隔内に対しては1極対の6個の界磁用磁石42又は6極対の1個の界磁用磁石が常に対向して存在するように配置する。 That is, for example, four field magnets 42 having one pole pair are always opposed to each other within the arrangement interval of six teeth 47, or one field magnet having four pole pairs. Are placed so that they always face each other. In addition, within the arrangement interval of the nine teeth 47, six field magnets 42 of one pole pair or one field magnet of six pole pairs are always arranged to face each other. .
尚、図4に示すティース47は、合計15個が配設されているが、これは本来18個のティース47で構成される固定子から、図3に示したエンコーダ基板55を配置するために3個のティース47を削除したものである。
したがって、この15個のティース47の配置間隔内(3個の削除箇所も含めて)に対しては、偶数個の界磁用磁石42または1個の界磁用磁石いずれを用いるにせよ、12極対の磁極が常に対向して存在するように構成されている。
(アキシャルギャップ型電動モータの駆動原理)
次に上記のように構成されるアキシャルギャップ型電動モータの駆動原理を説明する。
Incidentally, a total of 15 teeth 47 shown in FIG. 4 are arranged in order to arrange the encoder board 55 shown in FIG. 3 from the stator which is originally composed of 18 teeth 47. Three teeth 47 are deleted.
Therefore, within the arrangement interval of these 15 teeth 47 (including the three deleted portions), whether an even number of field magnets 42 or one field magnet is used, 12 The magnetic poles of the pole pair are configured to always face each other.
(Driving principle of axial gap type electric motor)
Next, the driving principle of the axial gap type electric motor configured as described above will be described.
図5(a) 〜(f) は、アキシャルギャップ型電動モータの駆動原理を説明する図である。
図5(a) において、矢印aは、回転子38の回転方向を示し、矢印bは、N極の界磁用磁石42(以下、単に磁石42ともいう)から出る磁束の向きをプラスとしS極の磁石42から出る磁束の向きをマイナスとしたときの磁束のプラスの向きを示している。ただし、磁束の向きは全て矢印bのように真下を向くわけではなく斜め下向きにもなるが全体として下方向の向きという意味で示している。
5A to 5F are diagrams for explaining the driving principle of the axial gap type electric motor.
In FIG. 5A, the arrow a indicates the rotation direction of the rotor 38, and the arrow b indicates that the direction of the magnetic flux emitted from the N-pole field magnet 42 (hereinafter also simply referred to as magnet 42) is positive. The positive direction of the magnetic flux is shown when the direction of the magnetic flux emitted from the polar magnet 42 is negative. However, the direction of the magnetic flux is not necessarily directed downward as indicated by the arrow b, but may be obliquely downward, but the direction of the downward direction is shown as a whole.
また、5図(a) の矢印cは固定子39の各ティース47に巻回されたコイル49への通電によって発生しコア材であるティース47(47u、47v、47w)により励磁されたN極性の磁束の向きをプラスとしS極性の磁束の向きをマイナスとしたときの磁束のプラスの向きを示している。ただし、磁束の向きは全て矢印cのように真上を向くわけではなく斜め上向きにもなるが全体として上方向の向きという意味で示している。 An arrow c in FIG. 5 (a) indicates an N polarity generated by energization of the coil 49 wound around each tooth 47 of the stator 39 and excited by the teeth 47 (47u, 47v, 47w) which are core materials. The positive direction of the magnetic flux is shown when the direction of the magnetic flux is positive and the direction of the magnetic flux of S polarity is negative. However, the direction of the magnetic flux is not always directed upward as indicated by the arrow c, but may be obliquely upward, but it is shown in the meaning of the upward direction as a whole.
また、図5(a) 〜(f) には、U相のティース47を47uで示し、V相のティース47を47vで示し、W相のティース47を47wで示している。
図5(a) は、N極の磁石42がU相のティース47uの真上に位置しており、S極の磁石42がV相のティース47vとW相のティース47wの中間に位置しているときの状態を示している。
5A to 5F, the U-phase teeth 47 are indicated by 47u, the V-phase teeth 47 are indicated by 47v, and the W-phase teeth 47 are indicated by 47w.
In FIG. 5A, the N-pole magnet 42 is positioned right above the U-phase teeth 47u, and the S-pole magnet 42 is positioned between the V-phase teeth 47v and the W-phase teeth 47w. It shows the state when
この状態でU相のティース47uのコイル49への電流は切断されており、ティース47uとしての磁束は0であり、N極の磁石42からの磁束のみがティース47u内を流れている。
V相のティース47vのコイル49にはS極性の磁束を発生させる電流が流れており、このS極性の磁束がティース47vにより励磁される。そして、この励磁されたティース47vのS極性の磁束により、同一極性のS極の磁石42が矢印a方向に反発される。
In this state, the current to the coil 49 of the U-phase tooth 47u is cut off, the magnetic flux as the tooth 47u is zero, and only the magnetic flux from the N-pole magnet 42 flows in the tooth 47u.
A current for generating a magnetic flux of S polarity flows in the coil 49 of the V-phase tooth 47v, and this magnetic flux of S polarity is excited by the tooth 47v. And the magnet 42 of the same polarity S pole is repelled in the direction of arrow a by the magnetic flux of the S polarity of the excited teeth 47v.
他方、W相のティース47wのコイル49にはN極性の磁束を発生させる電流が流れており、このN極性の磁束がティース47wにより励磁され、この励磁されたティース47wのN極性の磁束により、反対極性のS極の磁石42が矢印a方向に吸引される。
このような反発力と吸引力とによる矢印a方向へのトルクにより回転子38が矢印a方向へ回転して図5(b) の状態になる。すなわち、N極の磁石42がU相のティース47uとV相のティース47vの中間に位置しており、S極の磁石42がW相のティース47wの真上に位置する状態となる。
On the other hand, a current for generating an N-polar magnetic flux flows through the coil 49 of the W-phase tooth 47w. The N-polar magnetic flux is excited by the tooth 47w, and the N-polar magnetic flux of the excited tooth 47w An S-polar magnet 42 of opposite polarity is attracted in the direction of arrow a.
The rotor 38 rotates in the direction of arrow a by the torque in the direction of arrow a due to such repulsive force and suction force, and the state shown in FIG. That is, the N-pole magnet 42 is positioned between the U-phase teeth 47u and the V-phase teeth 47v, and the S-pole magnet 42 is positioned directly above the W-phase teeth 47w.
この状態で、U相のティース47uのコイル49にはN極性の磁束を発生させるように電流の向きが切り替わっており、このN極性の磁束がティース47uにより励磁され、この励磁されたN極性の磁束により、同一極性のN極の磁石42が矢印a方向に反発される。
他方、V相のティース47vのコイル49にはS極性の磁束を発生させるように電流が切り替わっており、このS極性の磁束がティース47vにより励磁され、励磁されたS極性の磁束により、反対極性のN極の磁石42が矢印a方向に吸引される。
In this state, the direction of the current is switched so as to generate an N-polar magnetic flux in the coil 49 of the U-phase tooth 47u. This N-polar magnetic flux is excited by the tooth 47u, and this excited N-polar magnetic flux is excited. Due to the magnetic flux, the N-polar magnet 42 having the same polarity is repelled in the direction of arrow a.
On the other hand, the coil 49 of the V-phase tooth 47v is switched to generate an S-polarity magnetic flux. This S-polarity magnetic flux is excited by the teeth 47v, and the excited S-polarity magnetic flux reverses the polarity. N pole magnet 42 is attracted in the direction of arrow a.
また、この状態ではW相のティース47wのコイル49への電流は切断されており、ティース47wとしての磁束は0であり、S極の磁石42からの磁束のみがティース47w内を流れている。
そして、この場合も上記の反発力と吸引力とによる矢印a方向へのトルクにより回転子38が矢印a方向へ回転して図5(c) の状態になる。この状態におけるティース47と磁石42との関係は図5(a) の状態と同様であるが、N極及びS極の磁石42に対するティース47の対応関係が、一つずつ矢印a方向にずれている。
In this state, the current to the coil 49 of the W-phase tooth 47w is cut off, the magnetic flux as the tooth 47w is 0, and only the magnetic flux from the S-pole magnet 42 flows in the tooth 47w.
Also in this case, the rotor 38 rotates in the direction of the arrow a by the torque in the direction of the arrow a due to the repulsive force and the suction force, and the state shown in FIG. The relationship between the teeth 47 and the magnets 42 in this state is the same as in the state of FIG. 5A, but the correspondence of the teeth 47 to the N-pole and S-pole magnets 42 is shifted one by one in the direction of arrow a. Yes.
すなわち、N極の磁石42がV相のティース47vの真上に位置し、S極の磁石42がW相のティース47wと、隣接の3相1組の中のU相のティース47uとの中間に位置している。
この図5(c) の状態におけるティース47v、ティース47w、及び隣接のティース47uにおける電流及びコイル49から発生する磁束の極性は、図5(a) における3相1組のティース47u、ティース47v、及びティース47wにおける電流及びコイル49から発生する磁束の極性と同一である。
That is, the N-pole magnet 42 is positioned immediately above the V-phase teeth 47v, and the S-pole magnet 42 is intermediate between the W-phase teeth 47w and the U-phase teeth 47u in the adjacent three-phase set. Is located.
The currents in the teeth 47v, teeth 47w, and adjacent teeth 47u in the state of FIG. 5 (c) and the polarity of the magnetic flux generated from the coil 49 are the same as the three-phase set of teeth 47u, teeth 47v, And the current in the teeth 47w and the polarity of the magnetic flux generated from the coil 49 are the same.
すなわち、この場合も反発力と吸引力とによる矢印a方向へのトルクが発生し、このトルクにより回転子38が矢印a方向へ回転して図5(d) の状態になる。この状態におけるティース47と磁石42との関係は図5(b) の状態と同様であるが、この場合もN極及びS極の磁石42に対するティース47の対応関係が、一つずつ矢印a方向にずれている。
すなわち、N極の磁石42がV相のティース47vとW相のティース47wの中間に位置しており、S極の磁石42が隣接の3相1組の中のU相のティース47uの真上に位置する状態となる。
That is, also in this case, torque in the direction of the arrow a is generated by the repulsive force and the attractive force, and the rotor 38 is rotated in the direction of the arrow a by this torque, and the state shown in FIG. The relationship between the teeth 47 and the magnets 42 in this state is the same as in the state of FIG. 5 (b). In this case as well, the corresponding relationship of the teeth 47 with respect to the N-pole and S-pole magnets 42 is one by one in the direction of arrow a. It is shifted to.
That is, the N-pole magnet 42 is positioned between the V-phase teeth 47v and the W-phase teeth 47w, and the S-pole magnet 42 is directly above the U-phase teeth 47u in the adjacent three-phase set. It will be in the state located.
この図5(d) の状態におけるティース47v、ティース47w、及び隣接のティース47uにおける電流及びコイル49から発生する磁束の極性は、図5(b) における3相1組のティース47u、ティース47v、及びティース47wにおける電流及びコイル49から発生する磁束の極性と同一である。
以下同様にして図5(e) の状態に遷移し、更に図5(f) の状態に遷移して、N極の磁石42が、W相のティース47wと隣接の3相1組の中のU相のティース47uとの中間に位置して、図5(a) の左に示した3相1組のU相のティース47u、V相のティース47v、及びW相のティース47wと、2個1対のN極の磁石42及びS極の磁石42との駆動関係が終了する。
The currents in the teeth 47v, teeth 47w, and adjacent teeth 47u in the state shown in FIG. 5D and the polarities of the magnetic fluxes generated from the coil 49 are the same as the three-phase set of teeth 47u, teeth 47v, And the current in the teeth 47w and the polarity of the magnetic flux generated from the coil 49 are the same.
Similarly, the state transitions to the state of FIG. 5 (e), and further transitions to the state of FIG. 5 (f), where the N-pole magnet 42 is connected to the W-phase teeth 47w and the adjacent three-phase set. Located in the middle of the U-phase teeth 47u, two sets of three-phase U-phase teeth 47u, V-phase teeth 47v, and W-phase teeth 47w shown on the left in FIG. 5 (a) The driving relationship with the pair of N-pole magnets 42 and the S-pole magnets 42 ends.
そして、続いて再び図5(a) に示すように、図の左に示す3相1組のU相のティース47u、V相のティース47v、及びW相のティース47wと、上記駆動関係が終了した2個1対のN極の磁石42及びS極の磁石42の回転方向上流側に隣接する2個1対のN極の磁石42及びS極の磁石42との駆動関係が、図5(a) 〜(f) に示したように開始される。 Then, as shown in FIG. 5 (a) again, the driving relationship is completed with the U-phase teeth 47u, the V-phase teeth 47v, and the W-phase teeth 47w shown in the left of the figure. The driving relationship between the two pairs of N pole magnets 42 and the S pole magnets 42 adjacent to the upstream side in the rotation direction of the two pairs of N pole magnets 42 and the S pole magnets 42 is shown in FIG. a) Start as shown in (f).
尚、図5(a) 〜(f) では、磁石42とティース47との位置関係を分かり易く6段階に分けて説明しているが、実際には、コイル49への印加電流はサインカーブを描く電流が、2極3相1組となっている隣り合わせた3個のティース47に、所定の位相差で順次印加されていき、その通電にコイル49から発生する磁束は、回転子38側の磁石42が回転するため、その向きや大きさが変化する。 5 (a) to 5 (f), the positional relationship between the magnet 42 and the tooth 47 is explained in 6 steps for easy understanding, but in reality, the applied current to the coil 49 has a sine curve. A current to be drawn is sequentially applied to three adjacent teeth 47 that form a pair of two poles and three phases with a predetermined phase difference, and the magnetic flux generated from the coil 49 when energized is on the rotor 38 side. Since the magnet 42 rotates, its direction and size change.
また、実際の配列における磁石42のN極とS極の間隔は図5(a) 〜(f) に示す場合よりも近接しており、N極の磁石42とS極の磁石42に1つのティース47が跨って対向する状態も発生する。尚、偶数個の磁石42に代えて複数の極対が形成された1個の磁石を用いる場合は、N極とS極とは、間に間隔は無く接触している。
また、図5(a) 〜(f) に示した駆動関係は、全ての3相1組のティース47と2個一対の磁石42との間で、且つ隣接するティース及び磁石とも連携しながら、つまり3相1組のティース47の中の2つのティースと隣接する3相1組のティース47の中の1つのティースが次の3相1組となり、2個一対の磁石42の中の1つの磁石と隣接する2個一対の磁石42の中の1つの磁石が次に一対の磁石となって、順次回転方向へ遷移する。
Further, the distance between the N pole and the S pole of the magnet 42 in the actual arrangement is closer than that shown in FIGS. 5A to 5F, and there is one for the N pole magnet 42 and the S pole magnet 42. A state in which the teeth 47 face each other also occurs. When one magnet having a plurality of pole pairs is used instead of the even number of magnets 42, the N pole and the S pole are in contact with each other with no gap therebetween.
5 (a) to 5 (f), the driving relationship between all three-phase one set of teeth 47 and two pairs of magnets 42 is also in cooperation with adjacent teeth and magnets. That is, two teeth in one set of three-phase teeth 47 and one tooth in one set of three-phase one teeth 47 become the next three-phase one set, and one of the two pairs of magnets 42 One magnet in the pair of two magnets 42 adjacent to the magnet then becomes a pair of magnets, and sequentially changes in the rotation direction.
そして上記コイルの磁束方向を切り替える電流の切替とその印加タイミングは、図3に示した磁極検出素子57a,57b及び57cによるN極の磁石42及びS極の磁石42の回転位置の検出と、この検出に基づくインバータ54からの制御によって行われる。
このように、アキシャルギャップ型モータにおいては、回転子38と固定子39との間において磁気回路が形成されており、固定子39の各ティース47に巻回されたコイル49を介して各ティース47に対する励磁を、回転子38側の磁石42のN極、S極に合わせて順次切り替えることにより、回転子38側の磁石42の各ティース47の励磁に対する反発力と吸引力を利用して、回転子38を回転させている。
The switching of the current for switching the magnetic flux direction of the coil and the application timing thereof are the detection of the rotational positions of the N pole magnet 42 and the S pole magnet 42 by the magnetic pole detection elements 57a, 57b and 57c shown in FIG. This is performed by control from the inverter 54 based on the detection.
As described above, in the axial gap type motor, a magnetic circuit is formed between the rotor 38 and the stator 39, and each tooth 47 is provided via the coil 49 wound around each tooth 47 of the stator 39. By sequentially switching the excitation with respect to the N pole and S pole of the magnet 42 on the rotor 38 side, the repulsive force and the attractive force against the excitation of each tooth 47 of the magnet 42 on the rotor 38 side are used to rotate the magnet. The child 38 is rotated.
図6は、実際のN極の磁石42とS極の磁石42の近接した配列において、N極の磁石42とS極の磁石42に1つのティース47が跨って対向する状態を示す図である。同図も矢印aは回転子38の回転方向を示している。また、N極の磁石42とS極の磁石42間に流れる磁束の向きを矢印G1、G2、G3で示している。また、この状態は、図5(a) 〜(f) と遷移するそれぞれの中間で発生する状態である。 FIG. 6 is a diagram showing a state where one tooth 47 is opposed to the N-pole magnet 42 and the S-pole magnet 42 in an arrangement in which the actual N-pole magnet 42 and the S-pole magnet 42 are close to each other. . In this figure, the arrow a indicates the direction of rotation of the rotor 38. The directions of the magnetic flux flowing between the N-pole magnet 42 and the S-pole magnet 42 are indicated by arrows G1, G2, and G3. This state is a state that occurs in the middle of each of the transitions shown in FIGS.
図6において、固定子39上のティース47に巻回されているコイル49には、矢印Eで示すように図の上から見て反時計回り方向に電流が流れており、これによりコイル49内に発生しティース47により励磁された磁束が矢印G4で示すように流れて、N極の磁石42とS極の磁石42間に流れる磁束と交錯する。この場合も、N極の磁石42が反発し、S極の磁石42が吸引されて、回転子38に矢印a方向へのトルクが発生する。 In FIG. 6, a current flows in the coil 49 wound around the teeth 47 on the stator 39 in the counterclockwise direction as viewed from above, as indicated by an arrow E. The magnetic flux generated in the magnetic field and excited by the teeth 47 flows as indicated by an arrow G4, and intersects with the magnetic flux flowing between the N-pole magnet 42 and the S-pole magnet 42. Also in this case, the N-pole magnet 42 repels, the S-pole magnet 42 is attracted, and torque in the direction of arrow a is generated in the rotor 38.
図6で、ティース47に対する磁石42の位置が入れ替わり、左の磁石42N極、右の磁石がSとなった場合は、ティース47に流される電流の向きは矢印Eと反対方向、すなわち図の上から見て時計回り方向に変化する。
ところで、上記の基本構成における電動モータには、回転速度において構成上からくる制約が発生し、ある限度以上には回転力が上昇しない。自動二輪車の速度に換算した場合図1に示す車両で走行に問題の無いトルクを出すためには、およそ毎時20km程度が限界である。ただし、これはタイヤの径、駆動系ギア系のギア比、モータの仕様等によって異なることは言うまでもない。
In FIG. 6, when the position of the magnet 42 with respect to the tooth 47 is switched and the left magnet 42 N pole and the right magnet become S, the direction of the current flowing through the tooth 47 is opposite to the direction of the arrow E, that is It changes in the clockwise direction when viewed from the side.
By the way, in the electric motor in the above basic configuration, there is a restriction on the rotational speed, and the rotational force does not increase beyond a certain limit. When converted to the speed of a motorcycle, about 20 km per hour is the limit in order to produce torque that does not cause a problem with the vehicle shown in FIG. However, it goes without saying that this varies depending on the tire diameter, the gear ratio of the drive system gear system, the motor specifications, and the like.
図7は、通常の電動モータの回転速度に一定の限界がある理由を説明する図である。図7に示す状態は、図5(c) に示したN極の磁石42とV相のティース47vとその近傍の位置状態を示している。
尚、図7には、V相のティース47vのコイル49のみを示し、他のティースのコイルの図示は省略している。図5で述べたように、磁石42がティース47の真上にきているときには、コイル49には電流は印加されない状態にある。
FIG. 7 is a diagram illustrating the reason why there is a certain limit to the rotation speed of a normal electric motor. The state shown in FIG. 7 shows the position of the N-pole magnet 42 and the V-phase teeth 47v shown in FIG. 5C and the vicinity thereof.
In FIG. 7, only the coil 49 of the V-phase teeth 47v is shown, and the other teeth coils are not shown. As described with reference to FIG. 5, when the magnet 42 is directly above the teeth 47, no current is applied to the coil 49.
図7において、回転子38、固定子39、及びティース47(47u、47v、47w)は軟磁性材であり、磁石42とティース47との対向面間の間隔dは極めて近接しているので、空間磁気抵抗は低い。そのためN極の磁石42(N)とS極の磁石42(S)間に流れる磁束は、一方は磁束流61、他方は磁束流62となって、磁石42の磁極、回転子38、ティース47、及び固定子39内を流れる。 In FIG. 7, the rotor 38, the stator 39, and the teeth 47 (47u, 47v, 47w) are soft magnetic materials, and the distance d between the facing surfaces of the magnet 42 and the teeth 47 is very close. Spatial magnetoresistance is low. Therefore, the magnetic flux flowing between the N-pole magnet 42 (N) and the S-pole magnet 42 (S) is a magnetic flux flow 61 and the other is a magnetic flux flow 62, and the magnetic pole of the magnet 42, the rotor 38, and the teeth 47. And in the stator 39.
これにより、上記2つの磁束流61及び62が合流した大きな磁束量の磁束が、ティース47vのコイル49内に、コイル49内に配置されたティース47vを介して流れる。
回転子38が矢印a方向に回転中は、上記の状態でコイル49内を流れる磁束がコイル49を横切るため、ファラデーの電磁誘導の法則により、コイル49に電流が発生する。このコイル49に発生する電流は上向きにS極性の磁束をコイル49から発生させる。
As a result, a magnetic flux having a large magnetic flux amount obtained by joining the two magnetic flux flows 61 and 62 flows into the coil 49 of the tooth 47v via the teeth 47v disposed in the coil 49.
While the rotor 38 is rotating in the direction of arrow a, the magnetic flux flowing in the coil 49 in the above state crosses the coil 49, so that a current is generated in the coil 49 according to Faraday's law of electromagnetic induction. The current generated in the coil 49 generates an S-polar magnetic flux from the coil 49 upward.
すなわち、このコイル49に発生する電流によってコイル49内すなわちティース47v内に形成されるS極性の磁束はN極の磁石42(N)を吸引するように働く。
つまり、回転子38の回転に抵抗力(磁気抵抗)が加わる。回転子38の回転が早くなるほど、磁束流61及び62が合流したコイル49内の磁束がコイル49を横切る速度が速くなり、磁束がコイル49を横切る速度が速くなるほどコイル49には大きな電流が発生する。発生する電流が大きいほど、この電流によってティース47v内に形成されるS極性の磁束量は大きくなって回転子38への磁気抵抗が大きくなる。
That is, the S-polarized magnetic flux formed in the coil 49, that is, in the teeth 47v by the current generated in the coil 49 works to attract the N-pole magnet 42 (N).
That is, a resistance force (magnetic resistance) is applied to the rotation of the rotor 38. The faster the rotor 38 rotates, the higher the speed at which the magnetic flux in the coil 49 where the magnetic flux flows 61 and 62 are merged crosses the coil 49. The higher the speed at which the magnetic flux crosses the coil 49 is, the larger current is generated in the coil 49. To do. As the generated current increases, the amount of S-polarized magnetic flux formed in the teeth 47v by this current increases and the magnetic resistance to the rotor 38 increases.
そして、やがて回転子38の回転力の増加分と上記の磁気抵抗が均衡する。この均衡状態が上述した回転速度の限界点である。勿論、電力を上げれば限界点は延びるが、そのための消費電力は幾何級数的に増大するので得策ではない。
このようなアキシャルギャップ型電動モータの回転特性の弱点を解消して回転力をあげる、すなわち高トルク低速回転から低トルク高速回転に移行させる手段として、弱め界磁制御の方法が知られている。
Eventually, the increase in the rotational force of the rotor 38 and the magnetic resistance are balanced. This equilibrium state is the limit point of the rotational speed described above. Of course, if the power is increased, the limit point is extended, but the power consumption for that purpose increases geometrically, which is not a good idea.
A field-weakening control method is known as means for eliminating the weak point of the rotational characteristics of the axial gap type electric motor and increasing the rotational force, that is, shifting from high torque low speed rotation to low torque high speed rotation.
図8は、弱め界磁制御の方法を模式的に示す図である。図7で説明したように、N極の磁石42(S極の磁石42の場合も同様)がティース47の真上にきているときにコイル49に電流が印加されない状態では、回転子38の回転が上がったときに、その回転に大きな抵抗が掛かる。
しかし、図のように、N極の磁石42がティース47の真上にきているときにコイル49に矢印Eで示す方向(S極の磁石42の場合は反対方向)に適度の電流を印加することにより、ティース47に矢印G4で示す向き(S極の磁石42の場合は反対向き)に、N極性の磁束が発生する。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a field-weakening control method. As described with reference to FIG. 7, in the state where no current is applied to the coil 49 when the N-pole magnet 42 (also in the case of the S-pole magnet 42) is directly above the teeth 47, the rotor 38 When the rotation goes up, a large resistance is applied to the rotation.
However, as shown in the figure, an appropriate current is applied to the coil 49 in the direction indicated by the arrow E (the opposite direction in the case of the S-pole magnet 42) when the N-pole magnet 42 is directly above the teeth 47. As a result, an N-polar magnetic flux is generated in the direction indicated by the arrow G4 in the tooth 47 (the opposite direction in the case of the S-pole magnet 42).
このコイルから発生する磁束がN極の磁石42からティース47に矢印G2で示すように向うN極性の磁束を弱める働きをする。すなわち、図7に示した磁束流61及び62を弱める働きをするので、その分だけ、磁気抵抗が減少し、回転力が大きくなる。すなわち、低トルク高速回転が得られる。
この弱め界磁制御の方法は、図5に示した電磁石42がティース47真上にきたときに電流が0となるタイミングで印加するU相、V相、W相の3相のティース47に印加する交番電流の位相に対し、それより位相のずれた新たな電流、すなわち電流が0となるタイミングのときに電磁石42からコイルに向う磁束を弱める方向に、磁束を発生させるような電流を回転駆動用(トルク発生用)電流に更に加えてコイルに印加する。つまり回転トルクそのものには寄与しない電流を新たに印加している。
The magnetic flux generated from the coil serves to weaken the N-polar magnetic flux directed from the N-pole magnet 42 to the teeth 47 as indicated by the arrow G2. That is, since the magnetic flux flows 61 and 62 shown in FIG. 7 are weakened, the magnetic resistance is reduced and the rotational force is increased accordingly. That is, low torque and high speed rotation can be obtained.
This field weakening control method is an alternating method applied to the three-phase teeth 47 of U phase, V phase, and W phase that are applied at a timing when the current becomes zero when the electromagnet 42 shown in FIG. A new current that is out of phase with respect to the phase of the current, that is, a current that generates magnetic flux in a direction that weakens the magnetic flux from the electromagnet 42 to the coil at the timing when the current becomes zero (for rotational driving) ( Torque generation) Apply to the coil in addition to the current. That is, a current that does not contribute to the rotational torque itself is newly applied.
尚、上記のような電動モータの低トルク高速回転を得る方法として、回転子と固定子の回転軸方向の対向間隔を広げる、つまり回転子と固定子の間の磁気的ギャップを広げる方法もあることは前述した。
しかし、本願発明の発明者は、相対回転している回転子と固定子の間の磁気的ギャップでは磁束流の流れが不安定であることに気づいた。本願発明は、発明者が上記のように相対回転している回転子と固定子の間の磁気的ギャップでは磁束流の流れが不安定であることに気づいたことに始まる。
In addition, as a method for obtaining the low torque and high speed rotation of the electric motor as described above, there is a method of widening the gap between the rotor and the stator in the rotation axis direction, that is, widening the magnetic gap between the rotor and the stator. That was mentioned above.
However, the inventor of the present invention has realized that the flow of magnetic flux is unstable in the magnetic gap between the rotor and the stator that are rotating relative to each other. The present invention begins when the inventor has realized that the flow of magnetic flux flow is unstable in the magnetic gap between the rotor and the stator that are rotating relative to each other as described above.
そして、発明者は、磁束流の流れが整っているところを見つけ出し、更にそこに変更可能な磁気的ギャップを形成すれば、磁束流の流れを制御できることを見出した。その結果、出力特性の制御性を向上することが可能となった。以下、これについて説明する。
(本発明の第1の実施の形態に係わるアキシャルギャップ型電動モータの構成と動作)
次に、上記のようなアキシャルギャップ型電動モータの基本構成と駆動原理を踏まえた上で、本発明の第1の実施の形態に係わるアキシャルギャップ型電動モータの構成と動作について説明する。
The inventor has found that the flow of the magnetic flux flow can be controlled by finding a place where the flow of the magnetic flux flow is in order and forming a changeable magnetic gap there. As a result, controllability of output characteristics can be improved. This will be described below.
(Configuration and operation of axial gap type electric motor according to the first embodiment of the present invention)
Next, the configuration and operation of the axial gap type electric motor according to the first embodiment of the present invention will be described based on the basic configuration and driving principle of the axial gap type electric motor as described above.
図9は、第1の実施の形態におけるアキシャルギャップ型電動モータの構成をリヤアームの後端部近傍の構成と共に示す断面図である。尚、図9には、図2と同一の構成部分には、図2と同一の番号を付与してい示している。
図10は、第1の実施の形態におけるアキシャルギャップ型電動モータの分解斜視図である。以下、図9及び図10を用いて本例のアキシャルギャップ型電動モータ(以下、単に電動モータという)の構成を述べる。
FIG. 9 is a sectional view showing the configuration of the axial gap type electric motor according to the first embodiment together with the configuration in the vicinity of the rear end portion of the rear arm. In FIG. 9, the same components as those in FIG. 2 are given the same numbers as in FIG.
FIG. 10 is an exploded perspective view of the axial gap type electric motor according to the first embodiment. Hereinafter, the configuration of the axial gap type electric motor (hereinafter simply referred to as an electric motor) of this example will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
本例の電動モータ70は、先ず、回転子71を備えている。回転子71は回転軸72を中心に円盤状に回転するように構成される。回転子71は、図2及び図4の基本構成に示した回転子38と同一の構成である。
すなわち、図10において、回転子71、回転軸72、回転子側ヨーク73、円環部74、テーパー部75、第1の円筒部76、円環部77、第2の円筒部78、及び界磁用磁石79は、図2及び図4に示した回転子38、回転軸41e、回転子側ヨーク41、円環部41a、テーパー部41b、第1の円筒部41c、円環部41d、第2の円筒部(回転軸)43、及び界磁用磁石42と同一である。
The electric motor 70 of this example first includes a rotor 71. The rotor 71 is configured to rotate in a disk shape around the rotation shaft 72. The rotor 71 has the same configuration as the rotor 38 shown in the basic configuration of FIGS.
That is, in FIG. 10, the rotor 71, the rotating shaft 72, the rotor side yoke 73, the annular portion 74, the tapered portion 75, the first cylindrical portion 76, the annular portion 77, the second cylindrical portion 78, and the field 2 and 4, the magnet 79 includes the rotor 38, the rotating shaft 41e, the rotor-side yoke 41, the annular portion 41a, the tapered portion 41b, the first cylindrical portion 41c, the annular portion 41d, 2 cylindrical portions (rotating shafts) 43 and field magnets 42 are the same.
この回転子71に対して(より詳しくは複数の界磁用磁石79が配置された面)に対して、固定子(ステータ)88が対向して配置される。固定子88は、第1のステータ83と第2のステータ87の2つの部位に分かれている。
第1のステータ83は、不図示の保持部材で保持された複数の第1のティース81を有する第1のステータコア80を備えている。第1のティース81は、一方の端面81aを回転軸72の軸方向に沿って回転子71に対向させて配置される。すなわち、第1のティース81は、回転子71に対向する対向部を有している。これらの第1のティース81には、その両端面(81a、81b)を除く側面周囲81cに、巻線82が施される。
A stator (stator) 88 is disposed opposite to the rotor 71 (more specifically, a surface on which a plurality of field magnets 79 are disposed). The stator 88 is divided into two parts, a first stator 83 and a second stator 87.
The first stator 83 includes a first stator core 80 having a plurality of first teeth 81 held by a holding member (not shown). The first teeth 81 are arranged with one end surface 81 a facing the rotor 71 along the axial direction of the rotation shaft 72. That is, the first tooth 81 has a facing portion that faces the rotor 71. These first teeth 81 are provided with windings 82 around side surfaces 81c excluding both end surfaces (81a, 81b) thereof.
尚、上記の第1のティース81は、回転子71に対向する対向部側の端面81a(第1端面)が、前記対向部とは反対側の端面81b(第2端面)よりも大きく形成されている。これにより、互いに隣接する一対の第1のティース81と81間の間隙は、回転子71に対向する対向部側の端面81a(第1端面)側では狭く、対向部とは反対側の端面81b(第2端面)側では広くなっている。 The first teeth 81 are formed such that the end surface 81a (first end surface) on the facing portion facing the rotor 71 is larger than the end surface 81b (second end surface) on the opposite side to the facing portion. ing. As a result, the gap between the pair of first teeth 81 adjacent to each other is narrow on the side of the facing surface 81 a (first surface) facing the rotor 71, and the end surface 81 b on the opposite side of the facing portion. It is wider on the (second end face) side.
この巻線82が施された状態の複数の第1のティース81は、巻線82と一体にモールドされて、全体形状が円環状の第1のステータ83を形成する。尚、この第1のステータ83の第1のティース81の各巻線(コイル)82に印加されるトルク発生用の駆動電流の制御は、図5で説明したと同様の方法、すなわち、弱め界磁制御を行わない基本駆動方法による電流制御によって、この電動モータのトルク発生の制御が行われる。 The plurality of first teeth 81 in a state where the winding 82 is applied are molded integrally with the winding 82 to form a first stator 83 having an annular shape as a whole. The torque generation drive current applied to each winding (coil) 82 of the first tooth 81 of the first stator 83 is controlled by the same method as described in FIG. 5, that is, field weakening control. The torque generation of the electric motor is controlled by current control using a basic driving method that is not performed.
また、第2のステータ87は、回転子71に対向する対向部を有しておらず、第1のティース81と同数の第2のティース84が保持部材85に保持されて、それ自体が第2のステータコア(87)を構成している。
この第2のステータ87の第2のティース84は、一方の端部84aを、上記第1のステータ83の第1のティース81の回転子71に対向する対向部側の端面81aとは反対側の端面81b(第2端面)に対向して配置される。
Further, the second stator 87 does not have a facing portion that faces the rotor 71, and the same number of second teeth 84 as the first teeth 81 are held by the holding member 85, and the second stator 87 itself is the first one. 2 stator cores (87).
The second teeth 84 of the second stator 87 have one end 84 a opposite to the end surface 81 a facing the rotor 71 of the first tooth 81 of the first stator 83. It is arranged to face the end surface 81b (second end surface) of the.
この第2のティース84の他方の端部84bは、環状の保持部材85に形成された複数の装着孔86に、それぞれ圧入されて固設される。
これら第2のティース84と、これら第2のティース84を装着孔86に圧入固定された保持部材85とによって、第2のステータ87が形成される。また、これらの第2のティース84と保持部材85とが一体にモールドされるのが好ましく、本例でもモールドされているが、図10にはモールドは図示を省略している。
The other end portion 84 b of the second tooth 84 is press-fitted into a plurality of mounting holes 86 formed in the annular holding member 85 and fixed.
A second stator 87 is formed by the second teeth 84 and a holding member 85 that is press-fitted and fixed to the mounting holes 86. In addition, it is preferable that the second teeth 84 and the holding member 85 are integrally molded. In this example, the second teeth 84 and the holding member 85 are also molded, but the mold is not shown in FIG.
図11は、上記構成の電動モータ70が組み上がった状態を回転制御系と共に示す斜視図である。尚、図11には、図10と同一構成部分には図10と同一の番号を付与して示している。また、図11も、第1のステータ83と第2のステータ87のモールドは図示を省略している。また、図11に示す第2のステータ87の保持部材85には、図10では図示を省略したスリット89(図4のスリット59参照)を示している。 FIG. 11 is a perspective view showing a state in which the electric motor 70 having the above configuration is assembled together with the rotation control system. In FIG. 11, the same components as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. Also in FIG. 11, the illustration of the mold of the first stator 83 and the second stator 87 is omitted. Further, in the holding member 85 of the second stator 87 shown in FIG. 11, a slit 89 (see the slit 59 in FIG. 4) not shown in FIG. 10 is shown.
図11に示すように、図10の分解図に示した電動モータ70は、回転子71、第1のステータ83、及び第2のステータ87が、僅かの間隙を介して対向して回転軸方向に沿って順次配置されている。
第1のステータ83は、その名の通り、特には図示しないが、モールド部に形成された係合部によって図2に示すリヤアーム23の後端部23aに固定されている。これに対して、第2のステータ87は、完全に固定されているわけではなく、詳しくは後述するが、第1のステータ83に対してやや回動する。
As shown in FIG. 11, in the electric motor 70 shown in the exploded view of FIG. 10, the rotor 71, the first stator 83, and the second stator 87 face each other with a slight gap therebetween in the direction of the rotation axis. Are arranged sequentially.
As the name suggests, the first stator 83 is fixed to the rear end 23a of the rear arm 23 shown in FIG. On the other hand, the second stator 87 is not completely fixed and rotates slightly with respect to the first stator 83, as will be described in detail later.
その回動機構は、図11に示すように、第2のステータ87の保持部材85周側面の一部に形成されているギア係合用歯部90が、回転制御系の減速歯車91の小径歯車に噛合することによって形成されている。
減速歯車91の大径歯車は、次段の減速歯車92の小径歯車に噛合し、この減速歯車92の大径歯車は、三段目の減速歯車93の小径歯車に噛合している。そして減速歯車93の大径歯車はモータ94の回転軸先端に固設されたウォームギア95に噛合している。
As shown in FIG. 11, the rotation mechanism is such that the gear engaging tooth portion 90 formed on a part of the side surface of the holding member 85 of the second stator 87 is a small-diameter gear of the reduction gear 91 of the rotation control system. It is formed by meshing.
The large-diameter gear of the reduction gear 91 is engaged with the small-diameter gear of the next-stage reduction gear 92, and the large-diameter gear of the reduction gear 92 is engaged with the small-diameter gear of the third-stage reduction gear 93. The large-diameter gear of the reduction gear 93 meshes with a worm gear 95 fixed at the tip of the rotating shaft of the motor 94.
モータ94は、電源96から回路駆動用電源を供給されるコントローラ97の不図示の駆動パルス電圧出力端子に接続され、順逆両向きに回転駆動される。このモータ94による順逆両向きの回転は、ウォームギア95により回転軸を直角に変換され且つ減速されて減速歯車93の大径歯車に伝達され、この減速歯車93、92及び91を介し歯数比に応じて更に3段階に減速されて、第2のステータ87の保持部材85に形成されているギア係合用歯部90に伝達される。 The motor 94 is connected to a drive pulse voltage output terminal (not shown) of a controller 97 to which circuit drive power is supplied from a power supply 96, and is driven to rotate in both forward and reverse directions. The forward and reverse rotations by the motor 94 are converted to a right angle by the worm gear 95 and reduced in speed and transmitted to the large-diameter gear of the reduction gear 93. Accordingly, the speed is further reduced in three stages and transmitted to the gear engaging tooth portion 90 formed on the holding member 85 of the second stator 87.
これにより、第2のステータ87は、第1のステータ83に対し回転子71の回転方向に僅かに移動可能に構成されている。すなわち、第2のステータ87は狭い回転角で無段階かつ間歇的に往復移動する。換言すれば、第2のステータ87は回転子71の回転方向に添って順逆両向きに無段階かつ間歇的に僅かに回動する。
図12(a),(b),(c) は、上記第2のステータ87により回転子71の回転方向に添って第1のステータ83に対して行われる往復移動の回転角と動作を説明する図である。尚、図12(a),(b),(c) では、第1のステータ83の第1のティース81に対する第2のステータ87の第2のティース84の変位の状態を分かり易く示すため、図11に示した巻線82、スリット89、ギア係合用歯部90、回転制御系等の図示は省略している。
Accordingly, the second stator 87 is configured to be slightly movable in the rotation direction of the rotor 71 with respect to the first stator 83. That is, the second stator 87 reciprocates steplessly and intermittently with a narrow rotation angle. In other words, the second stator 87 rotates slightly steplessly and intermittently in both forward and reverse directions along the rotation direction of the rotor 71.
12 (a), 12 (b), and 12 (c) explain the rotation angle and operation of the reciprocating movement performed by the second stator 87 with respect to the first stator 83 along the rotation direction of the rotor 71. It is a figure to do. In FIGS. 12A, 12B, and 12C, the displacement state of the second teeth 84 of the second stator 87 relative to the first teeth 81 of the first stator 83 is shown in an easily understandable manner. The winding 82, the slit 89, the gear engaging tooth 90, the rotation control system, etc. shown in FIG. 11 are not shown.
図12(a) は、図11に示した電動モータ70の高トルク低速回転時に対応する第1のステータ83の第1のティース81に対する第2のステータ87の第2のティース84の位置関係を示している。本例では、この位置関係を基準位置としている。
第2のステータ87の上述した回動によって、第2のティース84は、図12(a) に示す基準位置つまり第1のティース81に対して正対する位置から、図12(b) に示す中間位置を経て、図12(c) に示す最大移動位置つまり第1のティース81と81の丁度中間の位置まで狭い角度内で、回転子71の矢印aで示す回転方向に沿って回動(往復移動)が可能である。尚、図12(b) に示す中間位置は、無段階かつ間歇的な回動の或る任意の位置を示している。
FIG. 12A shows the positional relationship of the second teeth 84 of the second stator 87 with respect to the first teeth 81 of the first stator 83 corresponding to the high-torque low-speed rotation of the electric motor 70 shown in FIG. Show. In this example, this positional relationship is used as a reference position.
Due to the above-described rotation of the second stator 87, the second tooth 84 is moved from the reference position shown in FIG. 12A, that is, the position facing the first tooth 81 to the intermediate position shown in FIG. Through the position, the rotor 71 rotates (reciprocates) within a narrow angle to the maximum movement position shown in FIG. 12 (c), that is, a position just between the first teeth 81 and 81, along the rotation direction indicated by the arrow a. Movement) is possible. Note that the intermediate position shown in FIG. 12 (b) indicates an arbitrary position of stepless and intermittent rotation.
図13(a),(b) は、本例の電動モータ70の高トルク低速回転から低トルク高速回転までの回転制御の原理を説明する図である。
尚、図13(a),(b) には、説明を分かり易く図示するために、第1のティース81に巻回されている巻線82及びモールドの図示は省略している。同様に、第2のティース84と保持部材85のモールドも図示を省略している。
FIGS. 13A and 13B are diagrams for explaining the principle of rotation control from high torque low speed rotation to low torque high speed rotation of the electric motor 70 of this example.
In FIGS. 13 (a) and 13 (b), the winding 82 and the mold wound around the first tooth 81 are not shown for easy understanding. Similarly, the mold of the second teeth 84 and the holding member 85 is not shown.
また、図13(a) は図12(a) に示した第2のティース84が第1のティース81に対して正対する位置にある高トルク低速回転時の状態を示し、図13(b) は図12(c) に示した第2のティース84が互いに隣接する一対の第1のティース81と81の丁度中間の位置にある低トルク高速回転時の状態を示している。
また、図13(a) は、回転子71のi番目の磁石79iが、固定子側の第1のステータ83のi番目の第1のティース81iと正対しており、且つその第1のティース81iに対して固定子側の第2のステータ87のi番目の第2のティース84iが正対している状態を示している。すなわち、図12(a) と同一の状態を示している。
FIG. 13 (a) shows a state during high-torque low-speed rotation in which the second tooth 84 shown in FIG. 12 (a) is in a position facing the first tooth 81, and FIG. FIG. 12 (c) shows a state at the time of low-torque high-speed rotation in which the second teeth 84 shown in FIG. 12 (c) are located at an intermediate position between the pair of first teeth 81 and 81 adjacent to each other.
FIG. 13A shows that the i-th magnet 79i of the rotor 71 faces the i-th first tooth 81i of the first stator 83 on the stator side, and the first tooth thereof. A state is shown in which the i-th second tooth 84i of the second stator 87 on the stator side is directly facing 81i. That is, the same state as in FIG.
また、図13(b) は、回転子71の磁石79iと第1のステータ83の第1のティース81iとの位置関係は変わらずに、第2のステータ87の第2のティース84iが第1のステータ83の第1のティース81iとそれに隣接する別の第1のティース81i+1との丁度中間に位置した状態を示している。すなわち、図12(c) と同一の状態を示している。 In FIG. 13B, the positional relationship between the magnet 79i of the rotor 71 and the first tooth 81i of the first stator 83 is not changed, and the second tooth 84i of the second stator 87 is the first. This shows a state in which the first tooth 81i of the stator 83 and the other first tooth 81i + 1 adjacent thereto are located in the middle. That is, it shows the same state as FIG.
図13(a) において、回転子71における回転子側ヨーク73の円環部74、第1のステータ83の第1のティース81(81i−1、81i、81i+1)、第2のステータ87の第2のティース84(84i−1、84i、84i+1)及び保持部材85は、強透磁性であり、磁石79(79i−1、79i、79i+1)と第1のティース81との対向面間の磁気抵抗h及びこれら第1のティース81と第2のティース84との対向面間の磁気抵抗kは極めて近接しているので低い。 In FIG. 13A, the annular portion 74 of the rotor-side yoke 73 in the rotor 71, the first teeth 81 (81i-1, 81i, 81i + 1) of the first stator 83, and the second teeth of the second stator 87. The second teeth 84 (84i-1, 84i, 84i + 1) and the holding member 85 are strongly permeable, and the magnetic resistance between the opposed surfaces of the magnet 79 (79i-1, 79i, 79i + 1) and the first tooth 81 is large. h and the magnetic resistance k between the opposed surfaces of the first tooth 81 and the second tooth 84 are very close and low.
尚、前述したように、第1のティース81の回転子71に対向する対向部側の端面81a(第1端面)は、他の端面81b(第2端面)よりも大きく形成されているので、互いに隣接する一対の第1のティース81間において回転子71に対向する端面81a間(対向部間)には、他の端面間の磁気抵抗よりも極めて小さい磁気抵抗jが形成されるが、この磁気抵抗jは、上記の回転子71との磁気抵抗hよりも大きい。すなわち、これらの磁気抵抗には「h≒k<j」の関係がある。 As described above, since the end surface 81a (first end surface) facing the rotor 71 of the first tooth 81 is formed larger than the other end surface 81b (second end surface), Between the pair of first teeth 81 adjacent to each other, between the end faces 81a facing the rotor 71 (between the facing portions), a magnetic resistance j that is extremely smaller than the magnetic resistance between the other end faces is formed. The magnetic resistance j is larger than the magnetic resistance h with the rotor 71 described above. That is, these magnetic resistances have a relationship of “h≈k <j”.
そのため磁石79i(N極とする)と隣接の磁石79i−1(S極となる)との間に形成される磁束は、磁気抵抗jを殆ど透過せず、磁気抵抗h、第1のティース81i、磁気抵抗k、第2のティース84i、保持部材85、第2のティース84i−1、磁気抵抗k、第1のティース81i−1、磁気抵抗h、及び円環部74を透過する強力な磁束流98aを形成する。すなわち、第2のステータ87を介して、互いに隣接する一対の第1のティース81i,81i−1を流れる磁束流98aが形成される。 Therefore, the magnetic flux formed between the magnet 79i (assuming the N pole) and the adjacent magnet 79i-1 (being the S pole) hardly transmits the magnetic resistance j, and the magnetic resistance h and the first teeth 81i. , The magnetic resistance k, the second tooth 84i, the holding member 85, the second tooth 84i-1, the magnetic resistance k, the first tooth 81i-1, the magnetic resistance h, and the strong magnetic flux passing through the annular portion 74. A stream 98a is formed. That is, a magnetic flux flow 98a flowing through a pair of first teeth 81i and 81i-1 adjacent to each other is formed via the second stator 87.
更に、磁石79i(N極)と他の隣接の磁石79i+1(S極)間に形成される磁束も磁気抵抗jを殆ど透過せず、磁気抵抗h、第1のティース81i、磁気抵抗k、第2のティース84i+1、保持部材85、第2のティース84i+1、磁気抵抗k、第1のティース81i+1、磁気抵抗h、及び円環部74を透過する強力な磁束流98bを形成する。すなわち、第2のステータ87を介して、互いに隣接する一対の第1のティース81i,81i+1を流れる磁束流98bが形成される。 Further, the magnetic flux formed between the magnet 79i (N pole) and the other adjacent magnet 79i + 1 (S pole) hardly transmits the magnetic resistance j, so that the magnetic resistance h, the first tooth 81i, the magnetic resistance k, The second tooth 84i + 1, the holding member 85, the second tooth 84i + 1, the magnetic resistance k, the first tooth 81i + 1, the magnetic resistance h, and the strong magnetic flux flow 98b that passes through the annular portion 74 are formed. That is, the magnetic flux flow 98b flowing through the pair of first teeth 81i and 81i + 1 adjacent to each other is formed via the second stator 87.
これらの現象は、磁石79iがN極の磁石ではなくS極の磁石である場合も、磁束流の向きが逆になるだけで、互いに関連する磁石79、第1のティース81、第2のティース84、保持部材85、円環部74に流れる強力な磁束流が形成される点は同様である。
そして、この強力な磁束流が磁気抵抗となって、このままでは電動モータ70が高トルク低速回転から低トルク高速回転に遷移することに早期に限界が生じることは前述した。また、その限界値を伸ばすために、弱め界磁制御の方法があることも前述した。
These phenomena also occur when the magnet 79i is not an N-pole magnet but an S-pole magnet, and only the direction of the magnetic flux flow is reversed, and the magnet 79, the first tooth 81, and the second tooth are related to each other. 84, the holding member 85, and the strong magnetic flux flowing through the annular portion 74 are formed.
As described above, this strong magnetic flux flow becomes a magnetic resistance, and the electric motor 70 has an early limit on the transition from the high torque low speed rotation to the low torque high speed rotation. In addition, as described above, there is a field-weakening control method for extending the limit value.
しかし、本例では、図11及び図12(a),(b),(c) で説明したように、第2のティース84は、第1のティース81に正対する基準位置から隣接する一対の第1のティース81と81の丁度中間の最大移動位置まで狭い角度内で回転子71の矢印aで示す回転方向に沿って回動(往復移動)が可能である。
いま第2のティース84を、図13(a) に示す基準位置から図13(b) に示す最大移動位置まで回動させたとする。このとき第1のティース81と第2のティース84との対向部には、正対していたときの磁気抵抗kよりも大きな磁気抵抗mが形成され、更に第2のティース84は保持部材85よりも突設された形状で配置されているので、第1のティース81と保持部材85間には第1のティース81と第2のティース84との間の磁気抵抗mよりも大きな磁気抵抗nが形成される。
However, in this example, as described in FIGS. 11 and 12A, 12B, and 12C, the second teeth 84 are adjacent to each other from a reference position facing the first teeth 81. The first teeth 81 and 81 can be rotated (reciprocated) along the rotation direction indicated by the arrow a of the rotor 71 within a narrow angle up to a maximum movement position just between the first teeth 81 and 81.
Now, it is assumed that the second tooth 84 is rotated from the reference position shown in FIG. 13 (a) to the maximum movement position shown in FIG. 13 (b). At this time, a magnetic resistance m larger than the magnetic resistance k when facing the front is formed in the facing portion between the first tooth 81 and the second tooth 84, and the second tooth 84 is further from the holding member 85. Also, the magnetic resistance n larger than the magnetic resistance m between the first tooth 81 and the second tooth 84 is present between the first tooth 81 and the holding member 85. It is formed.
すなわち、これらには「m<n」の関係がある。mに対してnは無視することができ、したがって、図13(b) に示す状態においては、第1のティース81とこれに隣接する他の第1のティース81との丁度中間位置に第2のティース84が移動したとき、第2のティースと第1のティースの回転子71に対向する対向部側の端面81a(第1端面)とは反対側の端面81b(第2端面)との間に形成される磁気抵抗はmであるということができる。 That is, there is a relationship of “m <n”. n can be ignored with respect to m. Therefore, in the state shown in FIG. 13 (b), the second tooth is just in the middle position between the first tooth 81 and the other first teeth 81 adjacent thereto. When the tooth 84 moves, the second tooth and the end surface 81b (second end surface) opposite to the opposite end surface 81a (first end surface) facing the rotor 71 of the first tooth. It can be said that the magnetic resistance formed in is m.
そして、前述したように、第1のティース81の回転子71に対向する対向部側の端面81aは、他の端面81bよりも大きく形成されているので、隣接する一対の第1のティース81間において回転子71に対向する対向部間(端面81a間)に形成される磁気抵抗jは極めて小さく、図13(b) に示す状態においては、上記の磁気抵抗mとの間には「j<2m」の関係が形成される。 As described above, since the end surface 81a facing the rotor 71 of the first tooth 81 is larger than the other end surface 81b, it is between the pair of adjacent first teeth 81. In FIG. 13 (b), the magnetic resistance j formed between the facing portions facing the rotor 71 (between the end faces 81a) is extremely small. In the state shown in FIG. A 2m "relationship is formed.
すなわち、第2のティースと第1のティースの回転子71に対向する対向部側の端面81a(第1端面)とは反対側の端面81b(第2端面)との間に形成される最短距離(磁気抵抗m)よりも、第1のティース81の回転子71に対向する端面81a(対向部)と当該第1のティース81に隣接する他の第1のティース81の回転子71に対向する端面81a(対向部)との間に形成されている距離(磁気抵抗j)が小さくなる、ということができる。 That is, the shortest distance formed between the second tooth and the end surface 81b (second end surface) opposite to the end surface 81a (first end surface) facing the rotor 71 of the first tooth. More than (magnetic resistance m), it faces the rotor 71 of the other first tooth 81 adjacent to the end surface 81a (opposing portion) facing the rotor 71 of the first tooth 81 and the first tooth 81. It can be said that the distance (magnetic resistance j) formed between the end surface 81a (opposing portion) is small.
そして、この状態になることにより、すなわち各部材間の磁気抵抗が「h<j<m<n」の関係を形成する状態となることにより、図13(b) に示すように、磁石79i(N極)と他の隣接の磁石79i−1(S極)間に形成される磁束は、磁気抵抗m及び磁気抵抗nによって、第1のティース81iから第2のティース84i−1にも保持部材85にも殆ど流れることなく、第1のティース81i、磁気抵抗j、第1のティース81i−1、及び円環部74を透過する弱い磁束流99aを形成する。つまり、隣接する一対の第1のティース81i,81i−1の対向部(端面81a)および当該一対の第1のティース81i,81i−1の対向部(端面81a)同士の間の空間を透過する磁束流99aが形成される。 Then, by entering this state, that is, when the magnetic resistance between the members forms a relationship of “h <j <m <n”, as shown in FIG. N pole) and the magnetic flux formed between other adjacent magnets 79i-1 (S pole) are also held by the first tooth 81i to the second tooth 84i-1 by the magnetic resistance m and the magnetic resistance n. The weak magnetic flux flow 99 a that passes through the first tooth 81 i, the magnetic resistance j, the first tooth 81 i-1, and the annular portion 74 is formed without substantially flowing through 85. That is, the light passes through the space between the opposing portion (end surface 81a) of the pair of adjacent first teeth 81i and 81i-1 and the opposing portion (end surface 81a) of the pair of first teeth 81i and 81i-1. A magnetic flux flow 99a is formed.
また、磁石79i(N極)と他の隣接の磁石79i+1(S極)間に形成される磁束も、磁気抵抗m及び磁気抵抗nによって、第1のティース81iから第2のティース84i+1にも保持部材85にも殆ど流れることなく、第1のティース81i、磁気抵抗j、第1のティース81i+1、及び円環部74を透過する弱い磁束流99bを形成する。つまり、隣接する一対の第1のティース81i,81i+1の対向部(端面81a)および当該一対の第1のティース81i,81i+1の対向部(端面81a)同士の間の空間を透過する磁束流99bが形成される。 Further, the magnetic flux formed between the magnet 79i (N pole) and another adjacent magnet 79i + 1 (S pole) is also held by the first tooth 81i to the second tooth 84i + 1 by the magnetic resistance m and the magnetic resistance n. The weak magnetic flux 99b that passes through the first teeth 81i, the magnetic resistance j, the first teeth 81i + 1, and the annular portion 74 is formed without substantially flowing through the member 85. That is, the magnetic flux flow 99b that passes through the space between the opposing portion (end surface 81a) of the pair of adjacent first teeth 81i, 81i + 1 and the opposing portion (end surface 81a) of the pair of first teeth 81i, 81i + 1. It is formed.
これによって、磁石79からの磁束が第1のティース81の図示を省略した巻線82を殆ど横切ることがなく、この磁束が巻線82を横切ることによる回転子71の回転方向への磁気抵抗が解除されるので高速回転が可能となる。
また、同様に磁石79からの磁束が第1のティース81の巻線コア部に殆ど流入することがないので、巻線82に通電されている第1のティース81と磁石79との間に発生する回転子71へのトルクが低下する。すなわち、低トルク高速回転が実現する。
Thus, the magnetic flux from the magnet 79 hardly traverses the winding 82 of the first tooth 81 (not shown), and the magnetic resistance in the rotating direction of the rotor 71 due to this magnetic flux crossing the winding 82 is reduced. Since it is released, high speed rotation is possible.
Similarly, since the magnetic flux from the magnet 79 hardly flows into the winding core portion of the first tooth 81, it is generated between the first tooth 81 energized in the winding 82 and the magnet 79. Torque to the rotating rotor 71 is reduced. That is, low torque high speed rotation is realized.
このように、第2のティースは、第1のティースとの正対位置と隣接の第1のティースまでの中間位置とを往復移動するだけであるため、全体構成がコンパクトにできる。
ここで、上述した磁気抵抗を形成する空間、つまり磁気抵抗となるギャップ(図13のj、k、m、n等)について説明する。磁気抵抗となるギャップとは、磁束の流れる経路の途中にある空気又は空気と同等の磁気抵抗空間のことである。この磁気抵抗となるギャップ(以下、単にギャップという)について更に説明する。
Thus, since the second tooth only reciprocates between the position directly facing the first tooth and the intermediate position to the adjacent first tooth, the overall configuration can be made compact.
Here, a space for forming the above-described magnetic resistance, that is, a gap (j, k, m, n, etc. in FIG. 13) serving as the magnetic resistance will be described. The gap serving as the magnetic resistance is air in the middle of the path through which the magnetic flux flows or a magnetic resistance space equivalent to air. The gap (hereinafter simply referred to as the gap) that becomes the magnetoresistance will be further described.
図14(a) 〜(e) は、2部材間の磁気抵抗を変化させる接触面積とギャップとの違いを説明する図である。一般に、磁石から出た磁束流が、磁性体からなる2部材間を流れようとするときは、一部でも磁束の流れが確保されると、磁石は余剰分の磁束を出さなくなることが知られている。
そして、上記の2部材がギャップで完全に分断されたとき、磁石は、何とか磁束を流そうとして、一番流れ易いところ、つまりギャップの狭いところから流れるようになる。
FIGS. 14A to 14E are views for explaining the difference between the contact area and the gap for changing the magnetic resistance between the two members. In general, when a magnetic flux flowing out of a magnet is about to flow between two members made of a magnetic material, it is known that if the flow of the magnetic flux is secured even partly, the magnet will not emit an excess amount of magnetic flux. ing.
When the above two members are completely separated by a gap, the magnet will flow from a place where it is most likely to flow, that is, a place where the gap is narrow, trying to flow a magnetic flux.
図14(a) は、断面がL字型の2つの磁性体101及び102が密着している状態を示している。磁性体101は、本体部の縦断面は面積A、そして突出部の縦断面は面積Bである。また磁性体102は、本体部の縦断面は面積D、そして突出部の縦断面は面積D−Bである。そして、それら突出部の水平面の面積はそれぞれ同一の面積Cである。
ここで、面積A=面積D=面積C=200S 、及び面積B=50S とする。そして、図外の磁石から出た磁束103は、磁性体101から磁性体102に向って流れているとする。
FIG. 14A shows a state where two magnetic bodies 101 and 102 having an L-shaped cross section are in close contact with each other. The magnetic body 101 has an area A in the longitudinal section of the main body and an area B in the longitudinal section of the protrusion. The magnetic body 102 has an area D in the longitudinal section of the main body portion and an area DB in the longitudinal section of the protruding portion. And the area of the horizontal surface of these protrusion parts is the same area C, respectively.
Here, it is assumed that area A = area D = area C = 200 S and area B = 50 S. Then, it is assumed that the magnetic flux 103 emitted from the magnet (not shown) flows from the magnetic body 101 toward the magnetic body 102.
ここで2つの磁性体101及び102が、図14(b) に示すように、水平面の面積C部分を摺接させたまま、縦断面の面積B部分、及び縦断面の面積D−B部分で相対的に距離a及びb(a=b)だけ離隔移動したものとする。
そうすると、磁性体101の面積A=200S の本体部に流入した磁束流103は、2つの磁性体101及び102間に距離bの隙間が生じているために、縦断面の面積B部分で飽和し、面積B=50S を流れる磁束流のみとなる。この磁束流103は摺接面C1(面積C1=150S 、B<C1)を経由して磁性体102に流入する。
Here, as shown in FIG. 14 (b), the two magnetic bodies 101 and 102 are in the area B portion of the longitudinal section and the area DB portion of the longitudinal section while keeping the area C portion of the horizontal plane in sliding contact. It is assumed that the distances a and b (a = b) are relatively moved apart.
As a result, the magnetic flux flow 103 flowing into the main body having the area A = 200 S of the magnetic body 101 is saturated at the area B of the longitudinal section because a gap of a distance b is generated between the two magnetic bodies 101 and 102. , Only the magnetic flux flowing through the area B = 50 S is obtained. The magnetic flux flow 103 flows into the magnetic body 102 via the sliding contact surface C1 (area C1 = 150S, B <C1).
次に、2つの磁性体101及び102が、図14(c) に示すように、更に水平面の面積C部分を摺接させたまま、縦断面の面積B部分、及び縦断面の面積D−B部分で相対的に距離2a及び2bだけ離隔移動したものとする。
この場合も縦断面の面積B部分で飽和した磁束流は、面積B=50S を流れる磁束流のみとなって、摺接面C2(面積C2=100S 、B<C2)を経由して磁性体102に流入する。
Next, as shown in FIG. 14 (c), the two magnetic bodies 101 and 102 are further in sliding contact with the area C of the horizontal plane, and the area B of the longitudinal section and the area DB of the longitudinal section. It is assumed that the portions are relatively separated by distances 2a and 2b.
Also in this case, the magnetic flux that is saturated in the area B of the longitudinal section is only the magnetic flux that flows through the area B = 50S, and passes through the sliding contact surface C2 (area C2 = 100S, B <C2). Flow into.
すなわち、図14(b) と図14(c) で磁気抵抗に変化はない。つまり、2つの磁性体101及び102の磁束流方向に離隔する距離a、b又は2a、2bの空間は、距離に変化があっても磁気抵抗に変化が無い(磁気抵抗を可変しない)のであるから磁気抵抗を形成する空間ではない。つまりギャップにはなっていない。
ここで、更に図14(d) に示すように、2つの磁性体101及び102が、水平面の面積C部分を摺接させたまま、縦断面の面積B部分、及び縦断面の面積D−B部分で相対的に距離3.5a及び3.5bだけ離隔移動したものとする。
That is, there is no change in the magnetoresistance between FIG. 14 (b) and FIG. 14 (c). That is, the space of the distances a, b or 2a, 2b that are separated in the direction of magnetic flux flow between the two magnetic bodies 101 and 102 has no change in magnetoresistance even if the distance changes (the magnetoresistance is not variable). It is not a space that forms a magnetic resistance. That is not a gap.
Here, as further shown in FIG. 14 (d), the two magnetic bodies 101 and 102 have the area B portion of the longitudinal section and the area DB of the longitudinal section while keeping the area C portion of the horizontal plane in sliding contact. It is assumed that the portions are relatively moved apart by distances 3.5a and 3.5b.
このとき、水平面の面積C部分を摺接面C3=25S である。すなわちB>C3となる。したがって、磁束流103は摺接面C3で飽和し、面積25S 分だけ磁性体102側に流入する。
すなわち、2つの磁性体101及び102間の磁気抵抗は、磁性体101の突出部の縦断面の面積Bよりも摺接面Cの摺接面が小さくなったとき初めて変化する。すなわち2部材間の摺接面の面積の変化によって、磁気抵抗は変化する。
At this time, the area C portion of the horizontal plane is the sliding contact surface C3 = 25S. That is, B> C3. Therefore, the magnetic flux flow 103 is saturated at the sliding contact surface C3 and flows into the magnetic body 102 side by an area of 25S.
That is, the magnetic resistance between the two magnetic bodies 101 and 102 changes only when the sliding surface of the sliding surface C becomes smaller than the area B of the longitudinal section of the protruding portion of the magnetic body 101. That is, the magnetoresistance changes with the change in the area of the sliding contact surface between the two members.
この図14(c) から図14(d) における磁気抵抗の変化は、摺接面Cの面積変化(C2→C3の変化)によるものであり、2部材間の離隔距離の変化(2aと2b→3.5aと3.5bの変化)によるものではない。つまり、依然として2部材間の変化した離隔距離3.5a及び3.5bはギャップとはなっていない。
また、図14(e)は、2つの磁性体101及び102が縦断面の面積B部分、及び縦断面の面積D−B部分で相対的に距離5a及び5bのように離隔して、図14(d) に示す摺接面C3が摺接から完全に分断され、距離C4だけ離れた状態を示している。
The change in the magnetic resistance in FIGS. 14C to 14D is due to the change in the area of the sliding contact surface C (change from C2 to C3), and the change in the separation distance between the two members (2a and 2b). → Changes between 3.5a and 3.5b) That is, the changed separation distances 3.5a and 3.5b between the two members are not still gaps.
Further, FIG. 14 (e) shows that the two magnetic bodies 101 and 102 are relatively separated from each other by a distance 5a and a distance 5b in the area B portion of the longitudinal section and the area DB portion of the longitudinal section. The sliding contact surface C3 shown in (d) is completely separated from the sliding contact, and is shown separated by a distance C4.
前述したように、2部材がギャップで完全に分断されたとき、磁石の磁束流は一番流れ易いところ、すなわち一番狭い距離C4のところを流れる。つまり磁気抵抗は距離C4の部分に生じており、この距離C4が磁気抵抗ギャップである。すなわち磁気抵抗は距離C4の部分の距離の変化に応じて変化する。
換言すれば、距離C4は磁気抵抗を可変するギャップであるが、距離5a及び5bは磁気抵抗を可変する空間ではない、つまりギャップではない。本例において、ギャップとして説明しているものは上記のような距離C4を形成する部分である。
As described above, when the two members are completely separated by the gap, the magnetic flux flow of the magnet flows most easily, that is, at the narrowest distance C4. That is, the magnetoresistance is generated at the distance C4, and this distance C4 is the magnetoresistance gap. That is, the magnetic resistance changes in accordance with the change in the distance at the distance C4.
In other words, the distance C4 is a gap for changing the magnetic resistance, but the distances 5a and 5b are not spaces for changing the magnetic resistance, that is, not a gap. In this example, what is described as a gap is a portion that forms the distance C4 as described above.
本実施の形態においては、上述したように、固定子を少なくとも2つの部位に分けて、一方の部位に対し他方の部位を、回転子の回転方向すなわち回転子から巻線の巻かれたコア内に流れる磁束流の方向と直角な方向に移動させることにより、可変ギャップを形成し、これにより、トルクに寄与しない電力を消費することなく回転電機の出力特性を大きく可変することができる。 In the present embodiment, as described above, the stator is divided into at least two parts, and the other part is arranged with respect to one part in the rotation direction of the rotor, that is, in the core wound with the winding from the rotor. By moving in a direction perpendicular to the direction of the magnetic flux flowing through the variable gap, a variable gap is formed, whereby the output characteristics of the rotating electrical machine can be greatly varied without consuming electric power that does not contribute to torque.
図15(a),(b) は、上述した第1の実施の形態におけるアキシャルギャップ型電動モータの変形例(その1)の主要部の構成を示す図である。
図15(a) は、図13(a) に示した状態と同一の第1のステータ83の第1のティース81と第2のステータ87の第2のティース84とが正対している状態を示している。この状態から、本例の第2のティース84は、図の両方矢印eで示すように、第1のティース81から斜め下方に離れるように移動する。
FIGS. 15A and 15B are diagrams showing the configuration of the main part of a modified example (No. 1) of the axial gap type electric motor in the first embodiment described above.
FIG. 15A shows a state where the first teeth 81 of the first stator 83 and the second teeth 84 of the second stator 87 which are the same as those shown in FIG. Show. From this state, the second tooth 84 of this example moves away from the first tooth 81 obliquely downward as indicated by a double arrow e in the figure.
すなわち、図15(b) に示すように、第2のステータ87は、第1のステータ83に対して、図外の回転子71の回転方向に平行する方向に移動すると共に、回転子71の回転方向に垂直な方向にも移動する。
したがって、第1のステータ83の第1のティース81と第2のステータ87の第2のティース84との回転子71の回転方向に垂直な方向の距離が、図15(a) に示す距離pから、それよりも大きい同図(b) に示す距離p´(p´>p)に変化する。
That is, as shown in FIG. 15 (b), the second stator 87 moves relative to the first stator 83 in a direction parallel to the rotation direction of the rotor 71 (not shown), and the rotor 71 It also moves in the direction perpendicular to the direction of rotation.
Therefore, the distance in the direction perpendicular to the rotation direction of the rotor 71 between the first teeth 81 of the first stator 83 and the second teeth 84 of the second stator 87 is the distance p shown in FIG. The distance p ′ (p ′> p) shown in FIG.
すなわち、第1のティース81と第2のティース84間の磁気抵抗ギャップが、図13(b) の場合よりも大きくなる。これにより、電動モータの出力特性をより大きく可変することができる。
図16(a) 〜(d) は、第1の実施の形態におけるアキシャルギャップ型電動モータの変形例(その2)の主要部の構成を示す図である。
That is, the magnetoresistive gap between the first tooth 81 and the second tooth 84 is larger than that in the case of FIG. Thereby, the output characteristic of the electric motor can be varied more greatly.
FIGS. 16A to 16D are diagrams showing the configuration of the main part of a modified example (No. 2) of the axial gap type electric motor according to the first embodiment.
図16(a),(b) に示すように、本例における第1のティース104は、第2のティース105の一方の端部に対向する端面に第2のティース105の側面に当接する突設部104−1を備えている。
これにより、第1のティース104は、第2のティース105が同図(b) に示す正対位置よりも右方に移動することを禁止して、正対位置を位置決めしている。
As shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), the first tooth 104 in this example has a protrusion that abuts against the side surface of the second tooth 105 on the end surface facing one end of the second tooth 105. The installation unit 104-1 is provided.
As a result, the first tooth 104 is positioned at the directly facing position by prohibiting the second tooth 105 from moving to the right from the directly facing position shown in FIG.
また本例の場合も第2のティース105は、第1のティース104に対して図外の回転子71の回転方向に平行する方向に移動するだけでなく、回転子71の回転方向に垂直な方向にも移動できるように構成される。すなわち第1のティース81から斜め下方に離れるように移動することができる。
図16(c) は、第2のティース105が、第1のティース104に対して、矢印fで示すように水平に移動した例を示し、図16(d) は、第2のティース105が、第1のティース104に対して、水平に且つ垂直に、すなわち、矢印gで示すように、斜め下方に移動した例を示している。
Also in this example, the second tooth 105 not only moves in a direction parallel to the rotation direction of the rotor 71 (not shown) with respect to the first tooth 104 but is also perpendicular to the rotation direction of the rotor 71. It can be moved in the direction. That is, the first tooth 81 can be moved so as to be separated obliquely downward.
FIG. 16 (c) shows an example in which the second tooth 105 moves horizontally as indicated by the arrow f with respect to the first tooth 104, and FIG. 16 (d) shows that the second tooth 105 is moved. An example is shown in which the first tooth 104 is moved horizontally and vertically, that is, obliquely downward as indicated by an arrow g.
この場合も、第1のティース104と第2のティース105間の磁気抵抗ギャップが、図13(b) の場合よりも大きくなる。これにより、電動モータの出力特性をより大きく可変することができる。
(第1の参考形態に係わるアキシャルギャップ型電動モータの構成と動作)
図17(a) 〜(d) は、第1の参考形態に係わるアキシャルギャップ型電動モータの主要部の構成を示す図である。
Also in this case, the magnetoresistive gap between the first tooth 104 and the second tooth 105 is larger than that in the case of FIG. Thereby, the output characteristic of the electric motor can be varied more greatly.
(Configuration and operation of axial gap type electric motor according to the first embodiment)
FIGS. 17A to 17D are views showing the configuration of the main part of the axial gap type electric motor according to the first reference embodiment.
図17(a),(c) に示すように、本例における第1のティース106は、回転子71の円環部74に対向する端部106−1より下方は、周面に巻線107を有する巻線付き部位106−2と、周面に巻線を有しない巻線無し部位106−3とに分かれて形成されている。
これに対して、図17(b),(c) に示すように、第2のティース108は、第1のティース106の巻線付き部位106−2に対応する内側ティース109と、第1のティース106の巻線無し部位106−3に対応する外側ティース110とに分かれて形成されている。
As shown in FIGS. 17 (a) and 17 (c), the first tooth 106 in this example has a winding 107 on the circumferential surface below the end portion 106-1 facing the annular portion 74 of the rotor 71. Is formed by being divided into a part with winding 106-2 having a winding and a part 106-3 without winding having no winding on the peripheral surface.
On the other hand, as shown in FIGS. 17B and 17C, the second tooth 108 includes an inner tooth 109 corresponding to the wound portion 106-2 of the first tooth 106, and the first tooth 106. The teeth 106 are formed separately from the outer teeth 110 corresponding to the unwound portions 106-3 of the teeth 106.
第2のティース108の上記の内側ティース109は、円環状の保持部材111の内側(中心軸側)に配置され、外側ティース110は保持部材111の外側に且つ隣接する2つのティース109の中間に対応する位置に配置される。
図17(c) に示す状態は、第1のティース106の巻線付き部位106−2と第2のティース108の内側ティース109が正対しており、図13(a) の場合と同一である。そして、巻線無し部位106−3と外側ティース110は、円環状の配置部の外側にあって交互に配置さるため、磁気ギャップは格段に大きく、したがって磁束流にはほとんど関与しない。
The inner teeth 109 of the second teeth 108 are arranged on the inner side (center axis side) of the annular holding member 111, and the outer teeth 110 are outside the holding member 111 and between two adjacent teeth 109. It is arranged at the corresponding position.
The state shown in FIG. 17 (c) is the same as in the case of FIG. 13 (a), where the coiled portion 106-2 of the first tooth 106 and the inner tooth 109 of the second tooth 108 face each other. . Since the non-winding portion 106-3 and the outer teeth 110 are alternately arranged outside the annular arrangement portion, the magnetic gap is remarkably large, and therefore hardly participates in the magnetic flux flow.
これに対して、図17(d) に示す状態は、第1のティース106の巻線付き部位106−2と第2のティース108の内側ティース109の位置関係が図13(b) の場合と同一である。そして、巻線無し部位106−3と外側ティース110が正対している。
すなわち、界磁用磁石79の磁束は、巻線無し部位106−3、外側ティース110、及び保持部材111を通して還流し、第1のティース106の巻線付き部位106−2を流れることは殆ど無くなる。すなわち、図13(b) に示した例よりも、更に強力に巻線付き部位106−2の磁束流を遮断することができる。
On the other hand, the state shown in FIG. 17 (d) is the case where the positional relationship between the wound portion 106-2 of the first tooth 106 and the inner tooth 109 of the second tooth 108 is as shown in FIG. 13 (b). Are the same. And the part 106-3 without a coil | winding and the outer teeth 110 have faced each other.
That is, the magnetic flux of the field magnet 79 circulates through the unwound portion 106-3, the outer teeth 110, and the holding member 111, and hardly flows through the wound portion 106-2 of the first tooth 106. . That is, the magnetic flux flow in the portion 106-2 with winding can be blocked more strongly than in the example shown in FIG.
尚、上記第1の実施の形態および上記第1の参考形態では、回転子と固定子の対向面及び2つ部位に分割された固定子間の対向面のいずれも、回転子の回転面に平行(図では水平)になるように形成されているが、各部の対向面はこれに限るものではない。
図18(a),(b) は、回転子と固定子の対向面及び2つの部位に分割された固定子間の対向面が、いずれも傾斜面を形成している例を示す図である。
In the first embodiment and the first reference embodiment, both the opposing surface of the rotor and the stator and the opposing surface between the stators divided into two parts are the rotational surfaces of the rotor. Although formed so as to be parallel (horizontal in the figure), the facing surfaces of the respective parts are not limited to this.
18 (a) and 18 (b) are diagrams showing an example in which the opposing surfaces of the rotor and the stator and the opposing surfaces between the stators divided into two parts each form an inclined surface. .
同図(a),(b) に示す例では、回転子112に保持された界磁用磁石113、第1のティース114、保持部材115に保持された第2のティース116の各対向面は、それぞれ回転子112の中心117に対して、輻射方向に内下がり外上りの形状で形成されている。このようにしても、上記第1及び第2の実施の形態の場合と同様の作用・効果が得られる。
(本発明の第2の実施の形態に係わるラジアルギャップ型電動モータの構成)
図19は、第2の実施の形態に係わるラジアルギャップ型電動モータの構成を示す断面図である。
In the example shown in FIGS. 4A and 4B, the opposing surfaces of the field magnet 113 held by the rotor 112, the first tooth 114, and the second tooth 116 held by the holding member 115 are as follows. Each of the rotors 112 is formed in an outwardly rising shape in the radiation direction with respect to the center 117 of the rotor 112. Even if it does in this way, the effect | action and effect similar to the case of the said 1st and 2nd embodiment are acquired.
(Configuration of Radial Gap Electric Motor According to Second Embodiment of the Present Invention)
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a configuration of a radial gap type electric motor according to the second embodiment.
尚、同図には、各部の構成を第1の実施形態と比較して分かり易く示すため、図10と同一機能の構成部分には図10と同一の番号を付与して示している。
同図に示すように、このラジアルギャップ型電動モータは、回転軸(図では回転中心117で示す)を中心に回転する円筒状の回転子73と、この回転子73の円筒状の内側において、回転子73に対し一方の端面81aを対向して配置され且つ両端面81a及び81bを除く側面周囲に巻線82を施された複数の第1のティース81を備えた円筒状の第1のステータコア83を備えている。
In the drawing, the components having the same functions as those in FIG. 10 are given the same reference numerals as those in FIG.
As shown in the figure, this radial gap type electric motor includes a cylindrical rotor 73 that rotates around a rotation shaft (indicated by a rotation center 117 in the figure), and a cylindrical inner side of the rotor 73. Cylindrical first stator core having a plurality of first teeth 81 that are disposed so that one end surface 81a is opposed to the rotor 73 and windings 82 are provided around the side surfaces excluding both end surfaces 81a and 81b. 83.
更に、第1のステータコア83の第1のティース81の回転子73に対向する端面とは反対側端面に一方の端部84aを対向して配置され且つ他方の端部84bを保持部材85に保持された複数の第2のティース84を備えた第2のステータコア87を有している。
このラジアルギャップ型電動モータにおいて、第2のステータコア87は、第1のステータコア83の巻線82に通電されて発生して第1のティース81内を透過する磁束流の方向と直交する方向、すなわち図の時計回り方向又は反時計回り方向に移動する。これにより、図13(a),(b) に説明したと同様の界磁制御が可能となる。
(本発明の第3の実施の形態に係わるラジアルギャップ型電動モータの構成)
図20は、第3の実施の形態に係わるラジアルギャップ型電動モータの構成を示す断面図である。
Further, one end portion 84 a is disposed opposite to the end surface of the first stator core 83 opposite to the end surface facing the rotor 73 of the first tooth 81, and the other end portion 84 b is held by the holding member 85. A second stator core 87 having a plurality of second teeth 84 is provided.
In this radial gap type electric motor, the second stator core 87 is generated by energizing the winding 82 of the first stator core 83 and is perpendicular to the direction of the magnetic flux flowing through the first teeth 81, that is, Moves clockwise or counterclockwise in the figure. Thereby, field control similar to that described in FIGS. 13A and 13B is possible.
(Configuration of radial gap type electric motor according to the third embodiment of the present invention)
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration of a radial gap type electric motor according to the third embodiment.
尚、同図においても、各部の構成を第1の実施形態と比較して分かり易く示すため、図10と同一機能の構成部分には図10と同一の番号を付与して示している。
同図に示すように、このラジアルギャップ型電動モータは、回転軸72を中心に回転する円柱又は円筒状の回転子73と、この回転子73の輻射方向外側において、回転子73に対し一方の端面81aを対向して配置され、且つ両端面81a及び81bを除く側面周囲に巻線82を施された複数の第1のティース81を備えた第1のステータコア83を備えている。
In the same figure, the components having the same functions as those in FIG. 10 are given the same numbers as those in FIG.
As shown in the figure, this radial gap type electric motor includes a columnar or cylindrical rotor 73 that rotates about a rotation shaft 72 and one side of the rotor 73 in the radiation direction outside the rotor 73. A first stator core 83 is provided that includes a plurality of first teeth 81 that are arranged to face the end surface 81a and that have windings 82 around the side surfaces excluding both end surfaces 81a and 81b.
更に、第1のステータコア83の第1のティース81の回転子73に対向する端面81aとは反対側端面81bに一方の端部84aを対向して配置され、且つ他方の端部84bを保持部材85に保持された複数の第2のティース84を備えた第2のステータコア87を有している。
このラジアルギャップ型電動モータにおいて、第2のステータコア87は、第1のステータコア83の巻線82に通電されて発生して第1のティース81内を透過する磁束流の方向と直交する方向、すなわち図の時計回り方向又は反時計回り方向に移動する。これにより、図13(a),(b) に説明したと同様の界磁制御が可能となる。
(本発明の第2の参考形態に係わるアキシャルギャップ型電動モータの構成)
図21は、第2の参考形態に係わるアキシャルギャップ型電動モータの主要部の構成を示す斜視図である。同図は本例のアキシャルギャップ型電動モータの回転子のみを取り出して示している。
Furthermore, one end portion 84a is disposed opposite to the end surface 81b opposite to the end surface 81a facing the rotor 73 of the first teeth 81 of the first stator core 83, and the other end portion 84b is used as a holding member. A second stator core 87 having a plurality of second teeth 84 held by 85 is provided.
In this radial gap type electric motor, the second stator core 87 is generated by energizing the winding 82 of the first stator core 83 and is perpendicular to the direction of the magnetic flux flowing through the first teeth 81, that is, Moves clockwise or counterclockwise in the figure. Thereby, field control similar to that described in FIGS. 13A and 13B is possible.
(Configuration of axial gap type electric motor according to the second embodiment of the present invention)
FIG. 21 is a perspective view showing the configuration of the main part of the axial gap type electric motor according to the second embodiment. This figure shows only the rotor of the axial gap type electric motor of this example.
図21に示すように本例の回転子120は、先ず、第1の回転子120−1の回転子ヨークの円環部121に固設された複数の界磁用磁石122を備えている。
次に、これら界磁用磁石122の回転面にほぼ摺接するように、界磁用磁石122と同数の磁性体123が不図示の保持回転部材に配置されて、第1の回転子120−1と同一軸に係合し且つ第1の回転子120−1と連携して回転するように構成された第2の回転子120−2を備えている。
As shown in FIG. 21, the rotor 120 of this example first includes a plurality of field magnets 122 fixed to the annular portion 121 of the rotor yoke of the first rotor 120-1.
Next, the same number of magnetic bodies 123 as the field magnets 122 are arranged on a holding rotating member (not shown) so as to be almost slidably in contact with the rotating surfaces of the field magnets 122, and the first rotor 120-1. And a second rotor 120-2 configured to rotate in cooperation with the first rotor 120-1.
この回転子120に対向して配置される固定子は、図3及び図4に示した固定子39と同一の構成の固定子である。
本例のアキシャルギャップ型電動モータにおいては、低速・高トルク回転時には、図21に示すように、第1の回転子120−1と第2の回転子120−2は、界磁用磁石122と磁性体123が全く重なり合うように同一位相で回転する位置に設定される。
The stator disposed opposite to the rotor 120 is a stator having the same configuration as the stator 39 shown in FIGS. 3 and 4.
In the axial gap type electric motor of this example, at low speed and high torque rotation, as shown in FIG. 21, the first rotor 120-1 and the second rotor 120-2 are connected to the field magnet 122. It is set at a position where the magnetic bodies 123 rotate in the same phase so that they completely overlap.
これにより、界磁用磁石122の磁束は磁性体123に収束されたのち固定子のティースに流れ込むように制御される。
図22は、上記の構成における高速・低トルク回転時の第1の回転子120−1−と第2の回転子120−2との回転位相のずれの関係を示す図である。図22は、第1の回転子120−1と第2の回転子120−2との回転位相のずれが最大となっている状態を示している。
Thereby, the magnetic flux of the field magnet 122 is controlled to converge on the magnetic body 123 and then flow into the teeth of the stator.
FIG. 22 is a diagram showing the relationship of the rotational phase shift between the first rotor 120-1- and the second rotor 120-2 during high-speed / low-torque rotation in the above configuration. FIG. 22 shows a state in which the rotational phase shift between the first rotor 120-1 and the second rotor 120-2 is maximum.
第1の回転子120−1と第2の回転子120−2は、図21に示す位相が一致した状態から図22に示す位相が15度ずれた状態まで、任意の位置にずれを形成することが可能である。
図22に示す位相が15度ずれた状態では、回転中心方向端部において部分的に形成されるやや小さな磁気ギャップを除けば、界磁用磁石122と磁性体123間の磁気ギャップは回転軸輻方向の大部分で極めて大きくなっており、界磁用磁石122のほとんどの磁束流は、円環部121を介して隣接の界磁用磁石122に流れて還流する。
The first rotor 120-1 and the second rotor 120-2 form a shift at an arbitrary position from the state in which the phases shown in FIG. 21 match to the state in which the phase shown in FIG. It is possible.
In the state shown in FIG. 22 where the phase is shifted by 15 degrees, the magnetic gap between the field magnet 122 and the magnetic body 123 is the rotational axis radiation, except for a slightly small magnetic gap partially formed at the end in the rotation center direction. It is extremely large in most of the directions, and most of the magnetic flux flow of the field magnet 122 flows to the adjacent field magnet 122 through the annular portion 121 and returns.
そして、回転中心方向端部における小さな磁気ギャップを通って磁性体123に流れる磁束流は極めて部分的な量であり、更に磁性体123と固定子のティース間の磁気ギャップも、回転中心方向端部において部分的に形成されるやや小さな磁気ギャップを除けば、回転軸輻方向の大部分で極めて大きくなっている。
したがって、界磁用磁石122から磁性体123に僅かに流れる磁束流は、固定子のティースには、ほとんど流れることはない。これにより、高速・低トルク回転時の駆動状態が実現される。
Then, an extremely partial amounts flux flowing through the magnetic body 123 through a small magnetic gap in the rotation center direction end portion, also the magnetic gap between the further magnetic body 123 and the stator Te I over scan, the center of rotation Except for the slightly small magnetic gap that is partially formed at the end of the direction, it is extremely large in most of the radial direction of the rotation axis.
Therefore, the magnetic flux flow slightly flows from the field magnet 122 to the magnetic body 123 is the stator Te I over scan of never hardly flows. Thereby, the drive state at the time of high speed and low torque rotation is implement | achieved.
換言すれば、図21の状態から図22の状態まで、適宜の位置に、第1の回転子と第2の回転子との回転位相のずれを制御することにより、鎖交磁束の量を制御して、界磁制御のための無用の電力を使用することなく、回転速度と回転トルクの関係を制御することができる。
(本発明の第3の参考形態に係わるアキシャルギャップ型電動モータの構成)
図23は、第3の参考形態に係わるアキシャルギャップ型電動モータの主要部の構成を示す図である。尚、図23には、本例のアキシャルギャップ型電動モータの回転子のみを取り出して示している。
In other words, the amount of flux linkage is controlled by controlling the rotational phase shift between the first rotor and the second rotor at appropriate positions from the state of FIG. 21 to the state of FIG. Thus, the relationship between the rotational speed and the rotational torque can be controlled without using unnecessary power for field control.
(Configuration of axial gap type electric motor according to the third embodiment of the present invention)
FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration of a main part of an axial gap type electric motor according to the third reference embodiment. FIG. 23 shows only the rotor of the axial gap type electric motor of this example.
図23に示すように本例の回転子124は、先ず、第1の回転子124−1の回転子ヨークの円環部125に固設された複数の磁性体126を備えている。
次に、これら磁性体126の回転面にほぼ摺接するように、磁性体126と同数の磁性体合体型磁石129が不図示の保持回転部材に配置されて、第1の回転子124−1と同一軸に係合し且つ第1の回転子124−1と連携して回転するように構成された第2の回転子124−2を備えている。
As shown in FIG. 23, the rotor 124 of this example first includes a plurality of magnetic bodies 126 fixed to the annular portion 125 of the rotor yoke of the first rotor 124-1.
Next, the same number of magnetic united magnets 129 as the magnetic body 126 are arranged on the holding rotating member (not shown) so as to be almost slidably in contact with the rotation surfaces of the magnetic bodies 126, and the first rotor 124-1. A second rotor 124-2 is provided which is configured to engage with the same shaft and rotate in cooperation with the first rotor 124-1.
磁性体合体型磁石129は、磁性体126側に向けて対向配置された磁性体127と、図示を省略した固定子側に向けて対向配置された界磁用磁石128とが重ねられて形成されている。
この回転子124に対向して配置される固定子は、図3及び図4に示した固定子39と同一の構成の固定子である。
The magnetic united magnet 129 is formed by overlapping a magnetic body 127 disposed facing the magnetic body 126 side and a field magnet 128 disposed facing the stator side (not shown). ing.
The stator disposed opposite to the rotor 124 is a stator having the same configuration as the stator 39 shown in FIGS. 3 and 4.
本例のアキシャルギャップ型電動モータにおいては、低速・高トルク回転時には、図23に示すように、第1の回転子124−1と第2の回転子124−2は、磁性体126と磁性体合体型磁石129とが全く重なり合うように同一位相で回転する位置に設定される。
これにより、界磁用磁石128の磁束は、一方の磁極からの磁束は合体型の磁性体127と、これに上方で対向する磁性体126とにより収束されて流れが整えられた後、円環部125及び隣接の磁性体126及びその磁性体126に下方で対向する磁性体127により収束されてここでも流れが整えられ、その磁性体127と合体型の界磁用磁石128に流れる。
In the axial gap type electric motor of this example, at the time of low-speed and high-torque rotation, as shown in FIG. 23, the first rotor 124-1 and the second rotor 124-2 are composed of the magnetic body 126 and the magnetic body. It is set at a position that rotates in the same phase so that the united magnet 129 completely overlaps.
As a result, the magnetic flux of the field magnet 128 is converged by the combined magnetic body 127 and the magnetic body 126 facing upwardly from the magnetic pole 127, and then the flow is adjusted. The magnetic flux is converged by the magnetic material 127 facing the lower portion 125 and the adjacent magnetic material 126 and the magnetic material 126, and the flow is adjusted here, and flows to the magnetic field 127 combined with the magnetic material 127.
そして界磁用磁石128の他方の磁極からの磁束は、界磁用磁石128に下方で対向する固定子のティースに流れ込んで、固定子側ヨークを介し、隣接するティースに流れる。
すなわち、界磁用磁石128の磁束は、合体型の磁性体127、磁性体126、円環部125、隣接の磁性体126、その磁性体126に対向する磁性体127、これと合体型の界磁用磁石128、固定子のティース、固定子側ヨーク、隣接のティース、これに対向する合体型の界磁用磁石128と流れて、固定子のティースに捲着されたコイル内を還流する。
Then, the magnetic flux from the other magnetic pole of the field magnet 128 flows into the teeth of the stator facing the field magnet 128 below, and flows to the adjacent teeth via the stator side yoke.
That is, the magnetic flux of the field magnet 128 is a combined magnetic body 127, a magnetic body 126, an annular portion 125, an adjacent magnetic body 126, a magnetic body 127 facing the magnetic body 126, and a combined field. It flows through the magnets 128, the stator teeth, the stator side yoke, the adjacent teeth, and the united field magnets 128 facing the magnets, and then flows back through the coils attached to the stator teeth.
この状態は、図13(a) に示した磁束流の流れを同一の状態であり、これにより、低速・高トルク回転時の駆動状態が実現される。
図24は、上記アキシャルギャップ型電動モータの構成において、高速・低トルク回転時の、第1の回転子124−1と第2の回転子124−2との回転位相のずれの関係を示す図である。図24は、第1の回転子124−1と第2の回転子124−2との回転位相のずれが最大となっている状態を示している。
This state is the same state as the flow of magnetic flux shown in FIG. 13 (a), thereby realizing a driving state at the time of low speed and high torque rotation.
FIG. 24 is a diagram showing the relationship of the rotational phase shift between the first rotor 124-1 and the second rotor 124-2 during high-speed, low-torque rotation in the configuration of the axial gap type electric motor. It is. FIG. 24 shows a state in which the rotational phase shift between the first rotor 124-1 and the second rotor 124-2 is maximum.
本例においては、第1の回転子124−1と第2の回転子124−2は、図23に示す位相が一致した状態から図24に示す位相が15度ずれた状態まで、任意の位置にずれを形成することが可能である。
図24に示す位相が15度ずれた状態では、磁性体127と磁性体126との間の磁気ギャップが極めて大きい。したがって、磁性体127の磁束流は磁性体126へは殆ど流れず、遮断されている状態となる。
In this example, the first rotor 124-1 and the second rotor 124-2 can be placed at any positions from the state in which the phases shown in FIG. 23 match to the state in which the phases shown in FIG. It is possible to form a gap.
24, the magnetic gap between the magnetic body 127 and the magnetic body 126 is extremely large. Therefore, the magnetic flux of the magnetic body 127 hardly flows to the magnetic body 126 and is blocked.
この状態は、図13(b) に示した状態とやや異なるが、それまで磁束流が収束され整えられて流れていた部分でギャップが大きくなり、磁束流が遮断されて、固定子側のティースに磁束流が流れない状態では、同一の状態である。これにより、高速・低トルク回転時の駆動状態が実現される。
換言すれば、図23の状態から図24の状態まで、適宜の位置に、第1の回転子124−1と第2の回転子124−2との回転位相のずれを制御することにより、鎖交磁束の量を制御して、界磁制御のための無用の電力を使用することなく、回転速度と回転トルクの関係を制御することができる。
This state is slightly different from the state shown in FIG. 13 (b), but the gap becomes large at the portion where the magnetic flux flow has been converged and arranged until then, the magnetic flux flow is interrupted, and the teeth on the stator side are cut off. In the state where the magnetic flux does not flow through, the same state is obtained. Thereby, the drive state at the time of high speed and low torque rotation is implement | achieved.
In other words, by controlling the rotational phase shift between the first rotor 124-1 and the second rotor 124-2 at appropriate positions from the state of FIG. 23 to the state of FIG. It is possible to control the relationship between the rotational speed and the rotational torque without using unnecessary power for controlling the magnetic field by controlling the amount of magnetic flux exchange.
この明細書における以上の記述から、請求項に記載した特徴以外にも、以下のような特徴が把握される。
1.回転軸を中心に回転する回転子と、
該回転子に対向配置された固定子と、
を有し、
前記回転子又は前記固定子のいずれかが前記回転子と前記固定子が対向する方向に少なくとも2つの部位に分割され、
該分割された2つの部位のいずれか一方の部位が他方の部位に対し前記回転子の回転方向または逆回転方向に移動して、
前記第1部位と前記第2部位の間の磁気抵抗となるギャップが変更可能に構成される、
ことを特徴とする回転電機。
2.前記一方の部位の前記他方の部位に対する移動が、所定角度内の往復移動である、ことを特徴とする項1記載の回転電機。
3.前記一方の部位および前記他方の部位は固定子であり、
前記他方の部位は、前記回転子に対し一方の端面を対向させ側面周囲に巻線を施された複数の第1のティースを備えた第1のステータコアであり、
前記一方の部位は、前記第1のティースの前記回転子に対向する端面とは反対側端面に一方の端部を対向して配置された複数の第2のティースを備えた第2のステータコアであ
る、
ことを特徴とする項1記載の回転電機。
4.前記一方の部位の前記他方の部位に対する回転角が、前記左右両側に位置する第2ティースの挟み角以下である、ことを特徴とする項3記載の回転電機。
5.前記一方の部位および前記他方の部位は回転子であり、
前記他方の部位は、前記固定子に対し一方の端面を対向させた複数の第1の磁性体を備えた第1の回転子であり、
前記一方の部位は、前記第1の磁性体の前記固定子に対向する端面とは反対側端面に一方の端部を対向して配置された複数の第2の磁性体を備えた第2の回転子である、
ことを特徴とする項1記載の回転電機。
6.前記一方の部位の前記他方の部位に対する回転角が、前記左右両側に位置する第2磁性体の挟み角以下である、ことを特徴とする項5記載の回転電機。
7.回転軸を中心に回転する円環部を有する回転子と、
該回転子の前記円環部に対し一方の端面を対向して配置され且つ両端面を除く側周面に巻線を施された部位を有する複数の第1のティースを備えた第1のステータコアと、
該第1のステータコアの前記第1のティースの前記回転子に対向する端面とは反対側端面に一方の端部を対向して配置された複数の第2のティースを備えた第2のステータコアと、
を有し、
前記第2のステータコアは、前記回転子の回転方向または逆回転方向に移動する、ことを特徴とする回転電機。
8.前記第2のステータコアは、前記回転子の回転方向または逆回転方向に移動すると共に、前記回転子の軸方向に移動する、ことを特徴とする項7記載の回転電機。
9.前記第1のティースは、前記第2のティースの前記一方の端部に対向する端面に前記第2のティースの側面に当接する突設部を備えている、ことを特徴とする項7記載の回転電機。
10.前記第1のティースの前記回転子の前記円環部に対向する端部より下方は、周面に巻線を有する部位と周面に巻線を有しない部位とに分かれて形成され、
前記第2のティースは、前記第1のティースの周面に巻線を有する部位に対応するティースと、前記第1のティースの周面に巻線を有しない部位に対応するティースである、
ことを特徴とする項7記載の回転電機。
11.前記回転子と前記第1のティースの対向面は、前記回転子の対向面が前記回転軸方向内側が厚く外側が薄くなるように、それぞれ斜めに形成されている、ことを特徴とする項7記載の回転電機。
12.回転軸を中心に回転する円筒状の回転子と、
該回転子の前記円筒状の内側において前記回転子に対し一方の端面を対向して配置され且つ両端面を除く側面周囲に巻線を施された複数の第1のティースを備えた第1のステータコアと、
該第1のステータコアの前記第1のティースの前記回転子に対向する端面とは反対側端面に一方の端部を対向して配置された複数の第2のティースを備えた第2のステータコアと、
を有し、
前記第2のステータコアは、前記回転子の回転方向または逆回転方向に移動する、
ことを特徴とする回転電機。
13.回転軸を中心に回転する円柱又は円筒状の回転子と、
該回転子の輻射方向外側において前記回転子に対し一方の端面を対向して配置され且つ両端面を除く側面周囲に巻線を施された複数の第1のティースを備えた第1のステータコアと、
該第1のステータコアの前記第1のティースの前記回転子に対向する端面とは反対側端面に一方の端部を対向して配置され且つ他方の端部を保持部材に保持された複数の第2のティースを備えた第2のステータコアと、
を有し、
前記第2のステータコアは、前記回転子の回転方向または逆回転方向に移動する、
ことを特徴とする回転電機。
14.前記第1のティースに前記第2のティースが正対する位置にあるとき、前記第1のティースと該第1のティースに隣接する他の第1のティースとの間の磁気抵抗よりも、前記第1のティースと正対する前記第2のティースとの間の磁気抵抗のほうが小さく、かつ、前記第1のティースと該第1のティースに隣接する他の第1のティースとの丁度中間位置に前記第2のティースが移動したとき、前記第1のティースと該第1のティースに隣接する他の第1のティースとの間の磁気抵抗よりも、前記第2のティースを経由した前記第1のティースと該第1のティースに隣接する他の第1のティースの間の磁気抵抗のほうが大きくなる、ことを特徴とする項7、12又は13記載の回転電機。
15.前記磁気抵抗は、前記第1のティースと該第1のティースに隣接する他の第1のティースとの間の距離、又は前記第1のティースと前記第2のティースとの間の距離により調節されることを特徴とする項14記載の回転電機。
16.前記第2のステータコアを前記回転子の回転方向または逆回転方向に移動させる移動駆動力伝達機構を備えることを特徴とする項7、12又は13記載の回転電機。
17.前記第2のステータコアの前記第1のステータコアに対する移動は、前記回転子の回転方向または逆回転方向への所定角度内の往復移動である、ことを特徴とする項7、12又は13記載の回転電機。
18.前記第2のステータコアの前記第1のステータコアに対する移動は、前記回転子の回転方向への間歇的回転移動である、ことを特徴とする項7、12又は13記載の回転電機。
19.複数の前記第1のティースと前記巻線は、一体にモールドされていることを特徴とする項7、12又は13記載の回転電機。
20.複数の前記第2のティースと前記保持部材は、一体にモールドされていることを特徴とする項7、12又は13記載の回転電機。
From the above description in this specification, the following features can be understood in addition to the features described in the claims.
1. A rotor that rotates about a rotation axis;
A stator disposed opposite the rotor;
Have
Either the rotor or the stator is divided into at least two parts in the direction in which the rotor and the stator face each other,
Either one of the two divided parts moves in the rotational direction or the reverse rotational direction of the rotor with respect to the other part,
A gap that is a magnetic resistance between the first part and the second part is configured to be changeable.
Rotating electric machine characterized by that.
2. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the movement of the one part with respect to the other part is a reciprocating movement within a predetermined angle.
3. The one part and the other part are stators,
The other part is a first stator core including a plurality of first teeth with one end face facing the rotor and wound around a side surface;
The one part is a second stator core having a plurality of second teeth arranged so that one end is opposed to the end surface opposite to the end surface facing the rotor of the first tooth. is there,
Item 2. The rotating electric machine according to Item 1, wherein
4). The rotating electrical machine according to claim 3, wherein a rotation angle of the one portion with respect to the other portion is equal to or less than a sandwich angle between the second teeth located on the left and right sides.
5. The one part and the other part are rotors;
The other part is a first rotor including a plurality of first magnetic bodies having one end face opposed to the stator,
The one portion includes a second magnetic body having a plurality of second magnetic bodies disposed so that one end is opposed to an end face opposite to an end face of the first magnetic body facing the stator. A rotor,
Item 2. The rotating electric machine according to Item 1, wherein
6). 6. The rotating electrical machine according to claim 5, wherein a rotation angle of the one part with respect to the other part is equal to or less than a sandwiching angle between the second magnetic bodies located on the left and right sides.
7). A rotor having an annular portion that rotates about a rotation axis;
A first stator core having a plurality of first teeth that are disposed so that one end face thereof is opposed to the annular portion of the rotor and the winding is provided on a side peripheral face excluding both end faces. When,
A second stator core comprising a plurality of second teeth disposed on one end of the first stator core opposite to the end surface of the first teeth opposite to the rotor; ,
Have
The rotating electric machine according to claim 2, wherein the second stator core moves in a rotation direction or a reverse rotation direction of the rotor.
8). The rotating electric machine according to claim 7, wherein the second stator core moves in the rotation direction or the reverse rotation direction of the rotor and also moves in the axial direction of the rotor.
9. The said 1st teeth are provided with the protrusion part which contact | abuts the side surface of the said 2nd teeth in the end surface facing the said one end part of the said 2nd teeth. Rotating electric machine.
10. Below the end of the first tooth facing the annular portion of the rotor, the lower portion is formed separately into a portion having a winding on the peripheral surface and a portion having no winding on the peripheral surface,
The second tooth is a tooth corresponding to a portion having a winding on the peripheral surface of the first tooth and a tooth corresponding to a portion having no winding on the peripheral surface of the first tooth.
Item 8. The rotating electric machine according to Item 7,
11. The facing surface of the rotor and the first tooth is formed obliquely so that the facing surface of the rotor is thick on the inside in the rotational axis direction and thin on the outside. The rotating electrical machine described.
12 A cylindrical rotor that rotates about a rotation axis;
1st provided with the some 1st tooth | gear which was arrange | positioned in the said cylindrical inner side of this rotor so that one end surface might be opposed with respect to the said rotor, and the winding was performed around the side surface except both end surfaces A stator core;
A second stator core comprising a plurality of second teeth disposed on one end of the first stator core opposite to the end surface of the first teeth opposite to the rotor; ,
Have
The second stator core moves in a rotation direction or a reverse rotation direction of the rotor;
Rotating electric machine characterized by that.
13. A columnar or cylindrical rotor that rotates about a rotation axis;
A first stator core provided with a plurality of first teeth disposed on the outer side in the radiation direction of the rotor so as to face one end face of the rotor and wound around a side face excluding both end faces; ,
The first stator core has a plurality of first teeth, one end of which is disposed opposite to the end surface opposite to the end surface of the first teeth facing the rotor, and the other end of which is held by a holding member. A second stator core with two teeth;
Have
The second stator core moves in a rotation direction or a reverse rotation direction of the rotor;
Rotating electric machine characterized by that.
14 When the second tooth is in a position facing the first tooth, the magnetic resistance between the first tooth and the other first tooth adjacent to the first tooth is greater than the first resistance. The magnetic resistance between the first tooth and the second tooth facing the first tooth is smaller, and the intermediate position between the first tooth and the other first tooth adjacent to the first tooth is just above the intermediate position. When the second tooth moves, the first resistance via the second tooth is more than the magnetic resistance between the first tooth and the other first teeth adjacent to the first tooth. Item 14. The rotating electric machine according to Item 7, 12 or 13, wherein a magnetic resistance between the tooth and another first tooth adjacent to the first tooth is larger.
15. The magnetic resistance is adjusted by a distance between the first tooth and another first tooth adjacent to the first tooth, or a distance between the first tooth and the second tooth. Item 15. The rotating electrical machine according to Item 14, wherein:
16. 14. The rotating electrical machine according to claim 7, 12 or 13, further comprising a moving driving force transmission mechanism that moves the second stator core in a rotation direction or a reverse rotation direction of the rotor.
17. 14. The rotation according to claim 7, 12 or 13, wherein the movement of the second stator core relative to the first stator core is a reciprocating movement within a predetermined angle in a rotation direction or a reverse rotation direction of the rotor. Electric.
18. 14. The rotating electrical machine according to claim 7, 12 or 13, wherein the movement of the second stator core with respect to the first stator core is an intermittent rotational movement in the rotation direction of the rotor.
19. The rotating electrical machine according to claim 7, 12 or 13, wherein the plurality of first teeth and the windings are molded integrally.
20. The rotating electric machine according to claim 7, 12 or 13, wherein the plurality of second teeth and the holding member are integrally molded.
1 電動二輪車
2 ヘッドパイプ
3 ハンドル
4 ハンドル支持部
5 グリップ
6 フロントフォーク
7 前輪
8 前車軸
9 メータ
11 ヘッドランプ
12 フラッシャランプ
13 車休フレーム
14 シートレール
14a 後方側端部
15 シート
16 バッテリ
17 シートステー
18 リヤフェンダ
19 テイルランプ
21 フラッシュランプ
22 リヤアームブラケット
23 リヤアーム
23a 後端部
24 ピボット軸
25 後輪
26 リヤクッション
27 フートステップ
28 サイドスタンド
29 軸
31 リターンスプリング
32 アキシャルギャップ型電動モータ
33 駆動ユニット
34 ギアカバー
35 遊星ギア減速機
36 コントローラ
37a、37b 軸受
BO 回転中心軸線
38 回転子
39 固定子
41 回転子側ヨーク
41a 円環部
41b テーパー部
41c 第1の円筒部
41d 円環部
41e 第2の円筒部
42 界磁用磁石(磁石)
43 歯付き回転軸
44 後車軸
44a 先端部
45 ナット
46 固定子側ヨーク
46a 外周面
47(47u、47v、47w) ティース
48 ティース欠缺部位
49 コイル
51 モールド部
52 フランジ
53 ボルト
54 インバータ
55 エンコーダ基板
56 ワイヤハーネス
57a、57b、57c 磁極検出素子
58 挿入孔
58a、58b 内側面
59 スリット
61、62 磁束流
70 アキシャルギャップ型電動モータ(電動モータ)
71 回転子
72 回転軸
73 回転子側ヨーク
74 円環部
75 テーパー部
76 第1の円筒部
77 円環部
78 第2の円筒部
79 界磁用磁石
80 第1のステータコア
81 第1のティース
81a、81b 端面
81c 側面周囲
82 巻線
83 第1のステータ
84 第2のティース
84a、84b 端部
85 保持部材
86 装着孔
87 第2のステータ(コア)
88 固定子(ステータ)
89 スリット
90 ギア係合用歯部
91、92、93 減速歯車
94 モータ
95 ウォームギア
96 電源
97 コントローラ
98a、98b 磁束流
99a、99b 磁束流
101、102 磁性体
103 磁束
104 第1のティース
104−1 突設部
105 第2のティース
106 第1のティース
106−1 回転子側端部
106−2 巻線付き部位
106−3 巻線無し部位
107 巻線
108 第2のティース
109 内側ティース
110 外側ティース
111 保持部材
112 回転子
113 界磁用磁石
114 第1のティース
115 保持部材
116 第2のティース
117 回転子の回転中心
120 回転子
120−1 第1の回転子
120−2 第2の回転子
121 回転子ヨークの円環部
122 界磁用磁石
123 磁性体
124 回転子
124−1 第1の回転子
124−2 第2の回転子
125 回転子ヨークの円環部
126 磁性体
127 磁性体
128 界磁用磁石
129 磁性体合体型磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motorcycle 2 Head pipe 3 Handle 4 Handle support part 5 Grip 6 Front fork 7 Front wheel 8 Front axle 9 Meter 11 Head lamp 12 Flasher lamp 13 Car rest frame 14 Seat rail 14a Rear side end 15 Seat 16 Battery 17 Seat stay 18 Rear fender 19 Tail lamp 21 Flash lamp 22 Rear arm bracket 23 Rear arm 23a Rear end 24 Pivot shaft 25 Rear wheel 26 Rear cushion 27 Foot step 28 Side stand 29 Shaft 31 Return spring 32 Axial gap type electric motor 33 Drive unit 34 Gear cover 35 Planetary gear Reducer 36 Controller 37a, 37b Bearing BO Rotation center axis 38 Rotor 39 Stator 41 Rotor side yoke 41a Ring part 41b Tapered part 41c 1st cylindrical part 41d Annular part 41e 2nd cylindrical part 42 Field magnet (magnet)
43 Rotating shaft with teeth 44 Rear axle 44a Tip 45 Nuts 46 Stator side yoke 46a Outer peripheral surface 47 (47u, 47v, 47w) Teeth 48 Teeth missing part 49 Coil 51 Mold part 52 Flange 53 Bolt 54 Inverter 55 Encoder board 56 Wire Harness 57a, 57b, 57c Magnetic pole detection element 58 Insert hole 58a, 58b Inner side surface 59 Slit 61, 62 Magnetic flux 70 Axial gap type electric motor (electric motor)
71 Rotor 72 Rotating shaft 73 Rotor side yoke 74 Ring portion 75 Tapered portion 76 First cylinder portion 77 Ring portion 78 Second cylinder portion 79 Field magnet 80 First stator core 81 First teeth 81a 81b End surface 81c Side surface periphery 82 Winding 83 First stator 84 Second teeth 84a, 84b End portion 85 Holding member 86 Mounting hole 87 Second stator (core)
88 Stator
89 Slit 90 Gear engaging teeth 91, 92, 93 Reduction gear 94 Motor 95 Worm gear 96 Power supply 97 Controller 98a, 98b Magnetic flux flow 99a, 99b Magnetic flux flow 101, 102 Magnetic body 103 Magnetic flux 104 First teeth 104-1 Projection Part 105 Second tooth 106 First tooth 106-1 Rotor side end 106-2 Part with winding 106-3 Part without winding 107 Winding 108 Second tooth 109 Inner teeth 110 Outer teeth 111 Holding member DESCRIPTION OF SYMBOLS 112 Rotor 113 Field magnet 114 1st teeth 115 Holding member 116 2nd teeth 117 Rotation center of rotor 120 Rotor 120-1 1st rotor 120-2 2nd rotor 121 Rotor yoke Ring part 122 field magnet 123 magnetic body 124 times Child 124-1 first rotor 124-2 second rotor 125 rotor yoke of the annular portion 126 magnetic 127 magnetic 128 field magnet 129 magnetic united magnet
Claims (8)
巻線を備え、該回転子に対向配置された固定子と、
を有し、
前記固定子が、前記回転子に対向する対向部を含む複数の第1部位と当該対向部を含まない第2部位との少なくとも2つの部位に分割されており、
該分割された2つの部位のいずれか一方の部位が他方の部位に対して移動して、前記第1部位と前記第2部位の間の磁気抵抗を調節可能に構成されており、
互いに隣接する一対の前記第1部位の対向部同士の間の磁気抵抗を各第1部位と前記第2部位との間の磁気抵抗よりも大きくし、前記磁石のN極とS極との間に形成される磁束を、前記互いに隣接する前記第1部位の対向部同士の間の空間を殆ど透過させずに前記第2部位を透過させ、前記第2部位を介して前記互いに隣接する一対の前記第1部位を流れる磁束流を形成する状態と、
互いに隣接する一対の前記第1部位の対向部同士の間の磁気抵抗を各第1部位と前記第2部位との間の磁気抵抗よりも小さくし、前記磁石のN極とS極との間に形成される磁束を、前記第2部位に殆ど流入させずに前記互いに隣接する一対の前記第1部位の対向部同士の間の空間を透過させ、前記一対の前記第1部位の対向部および当該一対の前記第1部位の対向部同士の間の空間を透過する磁束流を形成する状態と
に変更可能である、
ことを特徴とする回転電機。 A rotor that includes a magnet and rotates about a rotation axis;
A stator comprising windings and disposed opposite the rotor;
Have
The stator is divided into at least two parts, a first part including a facing part facing the rotor and a second part not including the facing part;
Either one of the two divided parts is moved relative to the other part, and the magnetic resistance between the first part and the second part can be adjusted.
The magnetic resistance between the opposed portions of the pair of first parts adjacent to each other is made larger than the magnetic resistance between each first part and the second part, and between the N pole and S pole of the magnet. The pair of adjacent magnetic fluxes formed in the first portion is transmitted through the second portion without substantially transmitting the space between the opposing portions of the first portions adjacent to each other. A state of forming a magnetic flux flowing through the first portion;
The magnetic resistance between the opposed portions of the pair of first parts adjacent to each other is made smaller than the magnetic resistance between each first part and the second part, and between the N pole and S pole of the magnet. The magnetic flux formed in the first part is allowed to flow through the space between the opposed parts of the pair of the first parts adjacent to each other without almost flowing into the second part, and the opposed parts of the pair of the first parts and It can be changed to a state of forming a magnetic flux flow that passes through the space between the opposed portions of the pair of first portions.
Rotating electric machine characterized by that.
前記第2部位は、前記第1のティースの前記回転子に対向する端面とは反対側端面に一方の端部を対向して配置された複数の第2のティースを備えた第2のステータコアであり、
前記一方の部位が前記他方の部位に対して、前記回転子の回転方向又は逆回転方向に移動する、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の回転電機。 The plurality of first portions are a plurality of first teeth having one end face opposed to the rotor and wound around a side surface,
The second portion is a second stator core including a plurality of second teeth disposed so that one end thereof is opposed to an end surface opposite to an end surface facing the rotor of the first tooth. Yes,
The one part moves in the rotation direction or the reverse rotation direction of the rotor with respect to the other part;
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6, wherein
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