JPH10243617A - Flat AC motor - Google Patents
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- JPH10243617A JPH10243617A JP9043459A JP4345997A JPH10243617A JP H10243617 A JPH10243617 A JP H10243617A JP 9043459 A JP9043459 A JP 9043459A JP 4345997 A JP4345997 A JP 4345997A JP H10243617 A JPH10243617 A JP H10243617A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低速回転・高トルクの仕様に対しても小型化
を図ることができること。
【解決手段】 ロータ軸１０にはロータ軸１０と平行な
磁力線を発生する永久磁石３０が周方向に複数個配置さ
れたロータ１８が固定されており、ロータ１８を間にし
て、ロータ１８の両側にはロータ１８の周方向に沿って
回転する回転磁界を発生するステータ３２、３４が相対
向して配置されている。ステータ３２、３４はそれぞれ
ステータコア３６、３８、ステータコイル４２、４４を
備えており、ステータコイル４２、４４が交流信号によ
って励磁されるとロータ１８の周方向に沿って回転磁界
が形成され、回転磁界に応じてロータ１８が回転する。
このときロータ１８の両側面側がトルク発生面として機
能し、ロータ軸１０から負荷には低速回転でも高トルク
による回転力が伝達される。
(57) [Abstract] [Problem] To be able to reduce the size even for low-speed rotation and high-torque specifications. SOLUTION: A rotor 18 on which a plurality of permanent magnets 30 for generating magnetic lines of magnetic force parallel to the rotor shaft 10 are arranged in the circumferential direction is fixed to the rotor shaft 10, and both sides of the rotor 18 are interposed with the rotor 18 interposed therebetween. , Stators 32 and 34 that generate a rotating magnetic field that rotates along the circumferential direction of the rotor 18 are arranged to face each other. The stators 32 and 34 include stator cores 36 and 38 and stator coils 42 and 44, respectively. When the stator coils 42 and 44 are excited by an AC signal, a rotating magnetic field is formed along the circumferential direction of the rotor 18, and the rotating magnetic field is formed. The rotor 18 rotates in response to the rotation.
At this time, both side surfaces of the rotor 18 function as torque generating surfaces, and a rotational force due to high torque is transmitted from the rotor shaft 10 to the load even at low speed rotation.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電動機に係
り、特に、高トルク・低速回転用の車両、例えば電気自
動車、鉄道車両の駆動源として用いるに好適な扁平形交
流電動機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AC motor, and more particularly, to a flat AC motor suitable for use as a drive source of a vehicle for high torque and low speed rotation, for example, an electric vehicle or a railway vehicle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、交流電動機として、円筒上に形成
されたロータの外周面（回転軸と平行な面）をトルクの
発生面として用いたものが多く採用されている。従来、
この種の交流電動機においては、同一の出力でも高速回
転・低トルクにするほど小型にできるところから、高速
回転・低トルクのものが車両や各種の電気機器等に搭載
されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an AC motor, a motor using an outer peripheral surface (a surface parallel to a rotation axis) of a rotor formed on a cylinder as a torque generating surface has been widely used. Conventionally,
Since this type of AC motor can be made smaller with the same output at a higher speed and a lower torque, a motor with a higher speed and a lower torque is mounted on a vehicle or various electric devices.
【０００３】高速回転・低トルク用の交流電動機を自動
車や鉄道車両の駆動モータとして用いるときには、交流
電動機の出力を減速機を介して車輪に伝達する方式が採
用されている。交流電動機のトルクを減速機の減速比
（ギア比）に応じたトルクに変換して車輪に伝達する場
合、減速機のギア比を大きくする程高トルクの駆動力を
車輪に伝達することはできるが、ギア比が大きくなるに
したがって減速機が大型になる。When an AC motor for high-speed rotation and low torque is used as a drive motor for an automobile or a railway vehicle, a method of transmitting the output of the AC motor to wheels via a speed reducer is adopted. When the torque of the AC motor is converted to a torque corresponding to the reduction ratio (gear ratio) of the reduction gear and transmitted to the wheels, a higher torque can be transmitted to the wheels as the gear ratio of the reduction gear increases. However, as the gear ratio increases, the speed reducer becomes larger.
【０００４】一方、自動車や鉄道車両等の車両の中には
低速回転・高トルクが要求されているものがある。この
種の車両に使用される交流電動機としては、モータの使
用トルクの範囲において最大速度のトルクを１としたと
き、引出トルクは３倍から４倍程度必要とされている。
さらに装軌車両等の特殊車両に使用されるモータの場合
には、最大速度のトルクと引出トルクとのトルク比とし
て１５倍から２０倍必要とされるものもある。この種の
車両の回転数は、自動車では、１５００ｒｐｍ（１８０
ｋｍ／ｈ）、新幹線用の車両で約１８００ｒｐｍ（３２
０ｋｍ／ｈ）、装軌車両等の特殊車両の場合には８００
ｒｐｍ／ｈ以下である。[0004] On the other hand, some vehicles such as automobiles and railway vehicles require low-speed rotation and high torque. For an AC motor used in this type of vehicle, the drawing torque is required to be about 3 to 4 times assuming that the torque at the maximum speed is 1 within the range of the working torque of the motor.
Further, in the case of a motor used for a special vehicle such as a tracked vehicle, there is a case where a torque ratio between the maximum speed torque and the extraction torque is required to be 15 to 20 times. The rotation speed of this type of vehicle is 1500 rpm (180
km / h), about 1800 rpm (32
0 km / h), 800 for special vehicles such as tracked vehicles
rpm / h or less.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ロータが円筒上に形成
されたモータを低速回転・高トルクのものに用いるとき
には、ロータの軸長を大きくしてトルクの発生面積を広
くしたり、減速比の大きい減速機を用いたりすることが
余儀なくされ、いずれの構成を採用しても車両を小型化
するのが困難となる。When using a motor having a rotor formed on a cylinder for low-speed rotation and high-torque operation, the shaft length of the rotor is increased to increase the torque generation area and to reduce the reduction ratio. It is necessary to use a large speed reducer, and it is difficult to reduce the size of the vehicle regardless of the configuration.
【０００６】なお、低速回転・高トルク用のモータとし
ては、文献：ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＤＲＩＶＥ ＩＳ Ａ
Ｔ ＴＨＥ ＨＥＡＴ ＯＦ ＡＮ ＡＬＬ−ＥＬＥＣ
ＴＲＩＣ ＣＯＭＢＡＴ ＶＥＨＩＣＬＥ「Ｆｉｒｓｔ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｎ Ａｌｌ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＣｏｍｂａｔＶｅ
ｈｉｃｌｅ（ＡＥＣＶ） Ｄａｎ Ｃａｒｍｅｌ Ｈｏ
ｔｅｌ Ｈａｉｆａ，Ｉｓｒａｅｌ １９９５年５月１
７日 」に論じられている。[0006] As a motor for low-speed rotation and high-torque, reference is made to ELECTRIC DRIVE IS A.
T THE HEAT OF AN ALL-ELEC
TRIC COMBAT VEHICLE "First
International Conference
on All-Electric CombatVe
hickle (AECV) Dan Carmel Ho
tel Haifa, Israel May 1, 1995
7th ".
【０００７】本発明の目的は、低速回転・高出力トルク
の仕様に対して小型化することができる扁平形交流電動
機を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flat AC motor that can be reduced in size for low-speed rotation and high-output torque specifications.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、回転軸と、円環状に形成されて回転軸外
周に固定され回転軸と平行な磁力線を発生する磁性体が
周方向に複数個配置されたロータと、ロータを間にして
相対向して配置され回転軸と平行な磁界がロータの周方
向に沿って回転する回転磁界を発生する一対のステータ
と、ロータの両側に分かれて配置されて回転軸を回転自
在に軸支する一対のラジアル軸受と、一対のステータと
一対のラジアル軸受をそれぞれ支持する枠体とを備えて
いる扁平形交流電動機を構成したものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a rotating shaft and a magnetic body which is formed in an annular shape and is fixed to the outer periphery of the rotating shaft and generates magnetic lines of magnetic force parallel to the rotating shaft. A plurality of rotors arranged in two directions, a pair of stators arranged opposite to each other with the rotor therebetween to generate a rotating magnetic field in which a magnetic field parallel to the rotation axis rotates along the circumferential direction of the rotor, and both sides of the rotor And a pair of radial bearings that are rotatably supported on a rotating shaft rotatably, and a frame that supports a pair of stators and a pair of radial bearings, respectively. .
【０００９】前記扁平形交流電動機を構成するに際して
は、以下の要素を付加することができる。In configuring the flat AC motor, the following elements can be added.
【００１０】（１）回転軸のロータ両側面と枠体との間
に、ロータに作用するスラスト方向の力を吸収するスラ
スト軸受をそれぞれ配置してなる。(1) Thrust bearings for absorbing a thrust-direction force acting on the rotor are arranged between both sides of the rotor of the rotating shaft and the frame.
【００１１】（２）枠体は、ロータとステータを囲む一
対の筒状ベースが接合されて構成され、枠体内には冷却
用の液体が満たされている。(2) The frame is formed by joining a pair of cylindrical bases surrounding the rotor and the stator, and the frame is filled with a cooling liquid.
【００１２】（３）枠体の回転軸側には液体導入口が形
成され、枠体のロータ外周側には液体排出口が形成さ
れ、液体導入口と液体排出口は液体を冷却する熱交換器
に接続されている。(3) A liquid inlet is formed on the rotating shaft side of the frame, a liquid outlet is formed on the outer peripheral side of the rotor of the frame, and the liquid inlet and the liquid outlet are heat exchanges for cooling the liquid. Connected to the container.
【００１３】（４）枠体を構成する一対の筒状ベースの
合わせ面には環状のシール部材が挿入されている。(4) An annular seal member is inserted into the mating surface of the pair of cylindrical bases constituting the frame.
【００１４】（５）枠体を構成する一対の容器の内周面
のうちロータの外周面と相対向する内周面に、ロータ外
周面側から枠体に向かって移動する液体を回転軸の軸方
向に沿って両側に分ける整流堤を形成してなる。(5) Of the inner peripheral surfaces of the pair of containers constituting the frame, the liquid moving toward the frame from the outer peripheral surface of the rotor is applied to the inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the rotor. It forms a straightening dike that is divided into two sides along the axial direction.
【００１５】（６）枠体の液体導入口には熱交換器から
の液体を一旦貯留する吸い込み側液体貯留容器が配設さ
れ、枠体の液体排出口には枠体から熱交換器に送給する
液体を一旦貯留する吐出側液体貯留容器が配設されてい
る。(6) A suction side liquid storage container for temporarily storing liquid from the heat exchanger is disposed at the liquid inlet of the frame, and the liquid is discharged from the frame to the heat exchanger at the liquid outlet of the frame. A discharge-side liquid storage container for temporarily storing the liquid to be supplied is provided.
【００１６】前記した手段によれば、ロータの両側面側
を各テータによって励磁し、ステータの両側面（回転軸
と直交する面）をトルク発生面として機能させているた
め、ロータの軸長を短くしてロータを扁平形に形成して
も、ロータの外周面（回転軸と平行な面）がトルク発生
面となるロータの場合よりも、単位面積当たりのトルク
発生面積が大きくなり、低速回転・高出力トルクの仕様
に対しても小型化を図ることができる。According to the above-described means, since both sides of the rotor are excited by the respective theta, and both sides of the stator (a plane perpendicular to the rotation axis) function as a torque generating surface, the axial length of the rotor is reduced. Even if the rotor is made flat and shorter, the torque generation area per unit area becomes larger than in the case of the rotor in which the outer peripheral surface of the rotor (the surface parallel to the rotation axis) becomes the torque generation surface, and the low-speed rotation・ Miniaturization can be achieved even for high output torque specifications.
【００１７】具体的には、図４に示すように、従来の電
動機のロータ１００の直径をＤ1、ロータ１００の長さ
をＬ1とし、ロータ表面とステータ面とに働く単位トル
ク係数をＫＮ／ｍ2とすれば、ロータ１００に加わるト
ルクＴ1は、 Ｔ1＝Ｄ1／２×πＤ1・Ｌ1×Ｋ（Ｎ−ｍ） ＝（πＤ1 2・Ｌ1Ｋ）／２（Ｎ−ｍ） となる。More specifically, as shown in FIG. 4, the diameter of the rotor 100 of the conventional motor is D 1 , the length of the rotor 100 is L 1, and the unit torque coefficient acting on the rotor surface and the stator surface is KN. if / m 2, the torque T 1 applied to the rotor 100, T 1 = D 1/2 × πD 1 · L 1 × K (N-m) = (πD 1 2 · L 1 K) / 2 (N −m).
【００１８】一方、本発明に係る扁平形交流電動機の場
合は、図５に示すように、ロータ１０２は両側面１０
４、１０６がトルク発生面として構成されている。On the other hand, in the case of the flat AC motor according to the present invention, as shown in FIG.
4 and 106 are configured as torque generating surfaces.
【００１９】ここで、ロータ１０２の直径Ｄ1に対し
て、Ｄ1からＤ2の間にステータが配置されたときには、
ロータ１０２とステータとの対向面積Ｓは、 Ｓ＝〔（Ｄ1／２）2−（Ｄ2／３）2〕×π×２ となる。そしてロータ１０２の軸心より、トルクとして
働く力の平均力点は （Ｄ1−Ｄ2）／２ となる。したがって、ロータ１０２に働くトルクＴ
2は、 Ｔ2＝（Ｄ1−Ｄ2）／２×２πＫ〔（Ｄ1／２）2−（Ｄ2
／２）2〕 となる。Here, when the stator is arranged between D 1 and D 2 with respect to the diameter D 1 of the rotor 102,
Facing area S between the rotor 102 and the stator, S = - a [(D 1/2) 2 ( D 2/3) 2 ] × π × 2. The average force point of the force acting as torque from the axis of the rotor 102 is (D 1 −D 2 ) / 2. Therefore, the torque T acting on the rotor 102
2, T 2 = (D 1 -D 2) / 2 × 2πK [(D 1/2) 2 - (D 2
/ 2) 2 ].
【００２０】ここで、Ｔ2の式を簡略化するために、Ｄ2
＝０とすれば（側面１０４、１０６全てがトルク発生面
とみなしたとき）、 Ｔ2＝πＤ1 3・Ｋ／４（Ｎ−ｍ） となる。Here, in order to simplify the equation of T 2 , D 2
= If 0 (when all sides 104, 106 is considered the torque generating surface), and T 2 = πD 1 3 · K / 4 (N-m).
【００２１】次に、従来のロータ１００のトルクＴ1と
本願発明に係るロータ１０２のトルクＴ2とを比較する
ために、Ｌ1＝Ｄ1／２とすると、Ｔ1＝Ｔ2となる。Next, in order to compare the torque T 1 of the conventional rotor 100 with the torque T 2 of the rotor 102 according to the present invention, if L 1 = D 1/2 , then T 1 = T 2 .
【００２２】この結果から、本願発明に係る扁平形交流
電動機の場合には、ロータ１０２の厚みＬ2は、磁石を
入れるスペースまたはロータを入れるスペースと、トル
クを伝達するための材料強度を有する厚みであれば十分
であるが、従来構造のロータ１００では、厚さＬ1とし
ては直径Ｄ1の半分の長さを必要とする。このことを概
念的にいえば、同一トルクを伝達する場合、ロータ１０
２の厚さＬ2は、Ｌ2≒１／５Ｌ1〜１／１０Ｌ1である。From these results, in the case of the flat AC motor according to the present invention, the thickness L 2 of the rotor 102 is determined by the space for the magnet or the space for the rotor and the thickness having the material strength for transmitting the torque. it is sufficient if, in the rotor 100 of the conventional structure, requiring the length of half the diameter D 1 is as thick L 1. Conceptually speaking, when transmitting the same torque, the rotor 10
The thickness L 2 of 2 is L 2 ≒ 1 / 5L 1 ~1 / 10L 1.
【００２３】この結果、両者の電動機の外形および出力
を同一にした場合でも、本発明に係る電動機は、従来構
造の電動機に比べて軸方向の長さを約１／３〜１／５に
することができる。As a result, even when the outer shape and the output of both motors are the same, the motor according to the present invention has an axial length of about 1/3 to 1/5 as compared with the motor having the conventional structure. be able to.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】図１は本発明に係る扁平形交流電動機の一
実施形態を示す要部縦断面図である。図１において、扁
平形交流電動機は低速回転・高出力トルクのモータとし
て円柱状のロータ軸（回転軸）１０を備えている。ロー
タ軸１０は、枠（枠体）１２に支持された一対のラジア
ル軸受１４、１６によって回転自在に軸支されており、
ロータ軸１０の外周にはロータ１８が固定されていると
ともに、一対のスラスト軸受２０、２２が配設されてい
る。ロータ１８は平板状に形成された円環状のロータデ
ィスク２４と、ロータディスク２４の内周側に配置され
た円環状の突起２６、２８とが一体となって形成されて
いる。このロータディスク２４内には、図２および図３
に示すように、同期電動機型または誘導電動機型のロー
タとして、永久磁石３０が複数個埋設されている。各永
久磁石３０はロータディスク２４の周方向に沿って分散
して配置されている。この場合、各永久磁石３０は、周
方向の磁極が相異なる方向になるとともに、ロータ軸１
０と平行な磁力線を発生する向きとなるように配置され
ている。そして各永久磁石３０が埋設された領域を間に
して、ロータ１８の両側面側には、ロータ１８を間にし
て一対のステータ３２、３４が相対向して配置されてい
る。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of an embodiment of a flat type AC motor according to the present invention. In FIG. 1, the flat AC motor includes a columnar rotor shaft (rotating shaft) 10 as a motor having low rotation speed and high output torque. The rotor shaft 10 is rotatably supported by a pair of radial bearings 14 and 16 supported by a frame (frame body) 12.
A rotor 18 is fixed to the outer periphery of the rotor shaft 10 and a pair of thrust bearings 20 and 22 are provided. The rotor 18 is formed by integrally forming an annular rotor disk 24 formed in a flat plate shape and annular projections 26 and 28 disposed on the inner peripheral side of the rotor disk 24. 2 and 3 are provided in the rotor disk 24.
As shown in FIG. 1, a plurality of permanent magnets 30 are embedded as a synchronous motor type or induction motor type rotor. Each of the permanent magnets 30 is dispersedly arranged along the circumferential direction of the rotor disk 24. In this case, each of the permanent magnets 30 has a different magnetic pole in the circumferential direction,
It is arranged so as to be in a direction of generating a magnetic line of force parallel to zero. A pair of stators 32 and 34 are arranged on both side surfaces of the rotor 18 so as to face each other with the rotor 18 therebetween.
【００２６】ステータ３２、３４は、円環状に形成され
たステータコア３６、３８、ステータコア３６、３８の
スリットにそれぞれ巻き付けられたステータコイル４
２、４４を備えて構成されており、ステータコア３６、
３８がそれぞれ枠１２に固定されている。ステータコイ
ル４２、４４の端末は枠１２外に配置されたインバータ
に接続されており、各ステータコイル４２、４４にはイ
ンバータから交流信号が供給されるようになっている。
さらに、ステータ３２、３４は、ステータコア３６とス
テータコイル４２によって形成される磁界と、ステータ
コア３８とステータコイル４４によって形成される磁界
が、図３に示すように、ロータ軸１０に平行となるよう
に構成されているとともに、インバータからの交流信号
によってロータ１８の周方向に沿って回転磁界を形成す
るようになっている。The stators 32 and 34 include stator cores 36 and 38 formed in an annular shape, and stator coils 4 wound around slits of the stator cores 36 and 38, respectively.
2, 44, and the stator core 36,
38 are fixed to the frame 12, respectively. The terminals of the stator coils 42 and 44 are connected to inverters arranged outside the frame 12, and the stator coils 42 and 44 are supplied with AC signals from the inverters.
Further, the stators 32 and 34 are arranged such that the magnetic field formed by the stator core 36 and the stator coil 42 and the magnetic field formed by the stator core 38 and the stator coil 44 are parallel to the rotor shaft 10 as shown in FIG. In addition to the configuration, a rotating magnetic field is formed along the circumferential direction of the rotor 18 by an AC signal from the inverter.
【００２７】枠１２は、ロータ１８、ステータ３２、３
４を囲む筒状のベース４６、４８とが接合されて構成さ
れており、枠１２内には冷却用の液体、例えば、絶縁
油、フロン、水等を貯留する液体貯留室５０が形成され
ている。ベース４６、４８はそれぞれほぼ碗形状に形成
され、中央部に形成された回転軸挿入孔内にロータ軸１
０が挿入され、ベース４６とベース４８との合わせ面に
シール部材としてのＯリング５２が装着され、ベース４
６とベース４８とがボルト５４とナット５６との締結に
よって接合されている。またベース４６、４８の中央部
にはラジアル軸受１４、１６が装着されているととも
に、ラジアル軸受１４、１６の外側に軸受押さえ６０、
６２が固定されている。さらに、ベース４６、４８のロ
ータ軸側には液体導入口６４、６６が形成され、ロータ
外周側には液体排出口６８、７０が形成されている。そ
して液体導入口６４、６６側には吸い込み側液体貯留容
器７２、７４が配設され、液体排出口６８、７０側には
吐出側液体貯留容器７６、７８がそれぞれ形成されてお
り、各容器はベース４６、４８の壁面に固定されてい
る。各容器７２〜７８は円環状に形成されており、各容
器の一部には、液体を冷却するための熱交換器８０、８
２が配設されている。熱交換器８０、８２はそれぞれテ
ーパねじ８４を介して容器７２〜７８に固定されてい
る。そして熱交換器８０は液体排出口６８からの液体を
冷却し、冷却した液体を液体導入口６４へ供給するよう
になっており、熱交換器８２は液体排出口７０から排出
された液体を冷却し、冷却した液体を液体導入口６６側
へ供給するようになっている。またベース４６、４８の
外周側内壁面には円環状の整流堤８６が膨出形成されて
いる。整流堤８６は先端側が尖鋭状に形成されており、
ロータ１８の外周側から整流堤８６側に移動する液体を
ロータ軸１０の軸方向に沿って両側に分けて（９０度方
向）、液体の移動を円滑に行なうようになっている。The frame 12 includes a rotor 18, stators 32, 3
A liquid storage chamber 50 is formed in the frame 12 for storing a cooling liquid, for example, insulating oil, chlorofluorocarbon, water, or the like. I have. The bases 46 and 48 are each formed in a substantially bowl shape, and the rotor shaft 1 is inserted into a rotation shaft insertion hole formed at the center.
0 is inserted, and an O-ring 52 as a sealing member is mounted on the mating surface of the base 46 and the base 48.
6 and the base 48 are joined by fastening the bolt 54 and the nut 56. In addition, radial bearings 14 and 16 are mounted on central portions of the bases 46 and 48, and bearing retainers 60 and 60 are provided outside the radial bearings 14 and 16.
62 is fixed. Further, liquid inlets 64 and 66 are formed on the rotor shaft side of the bases 46 and 48, and liquid outlets 68 and 70 are formed on the outer peripheral side of the rotor. The suction-side liquid storage containers 72 and 74 are provided on the liquid introduction ports 64 and 66 side, and the discharge-side liquid storage containers 76 and 78 are formed on the liquid discharge ports 68 and 70 side, respectively. It is fixed to the wall surfaces of the bases 46 and 48. Each of the containers 72 to 78 is formed in an annular shape, and a part of each of the containers has heat exchangers 80 and 8 for cooling the liquid.
2 are provided. The heat exchangers 80 and 82 are fixed to the containers 72 to 78 via tapered screws 84, respectively. The heat exchanger 80 cools the liquid from the liquid outlet 68 and supplies the cooled liquid to the liquid inlet 64. The heat exchanger 82 cools the liquid discharged from the liquid outlet 70. Then, the cooled liquid is supplied to the liquid introduction port 66 side. In addition, an annular straightening bank 86 is formed to bulge out on the inner wall surface on the outer peripheral side of the bases 46 and 48. The straightening dike 86 is formed to have a sharp tip end.
The liquid moving from the outer peripheral side of the rotor 18 to the straightening bank 86 side is divided into two sides (90-degree direction) along the axial direction of the rotor shaft 10 so that the liquid moves smoothly.
【００２８】上記構成において、インバータによってス
テータコイル４２、４４が励磁され、ロータ１８の周方
向に沿って回転磁界が形成されると、ロータディスク２
４内の永久磁石３０が回転磁界に吸引され、回転磁界に
合わせてロータ１８が回転する。ロータ１８が回転する
と、冷却、絶縁、潤滑をかねて注入された液体がロータ
軸１０側から吸い込まれ、ロータディスク２４の表面と
ステータコア３６、３８の表面との間をステータコイル
４２、４４の表面を沿うように循環する。これは、ロー
タディスク２４の回転による遠心力によって、ロータデ
ィスク２４表面の液体がロータディスク２４の外周側に
飛散し、ロータ軸１０の中心とロータ１８外周側との間
に圧力差が生じるためである。このようなポンプ作用に
より、液体貯留室５０内の液体のうち外周側の液体の圧
力が高くなり、この液体は吐出側の容器７６、７８側に
流入し、熱交換器８０、８２によって冷却された後、吸
入側の容器７２、７４側に供給される。容器７２、７４
内の液体は容器７２、７４内よりも負圧となったロータ
軸１０側の液体貯留室５０内に吸い込まれ、ロータ１８
の表面側に供給される。またロータ１８の回転によって
飛散する液体は整流堤８６によってロータ軸１０の軸方
向に沿って相異なる方向に分流するため、液体の圧力損
失を低減することができる。In the above configuration, when the stator coils 42 and 44 are excited by the inverter and a rotating magnetic field is formed along the circumferential direction of the rotor 18, the rotor disk 2
The permanent magnet 30 in 4 is attracted by the rotating magnetic field, and the rotor 18 rotates in accordance with the rotating magnetic field. When the rotor 18 rotates, the liquid injected for cooling, insulation and lubrication is sucked from the rotor shaft 10 side, and the surface of the stator coils 42 and 44 is moved between the surface of the rotor disk 24 and the surfaces of the stator cores 36 and 38. Circulate along. This is because the liquid on the surface of the rotor disk 24 scatters to the outer peripheral side of the rotor disk 24 due to the centrifugal force caused by the rotation of the rotor disk 24, and a pressure difference is generated between the center of the rotor shaft 10 and the outer peripheral side of the rotor 18. is there. By such a pump action, the pressure of the liquid on the outer peripheral side of the liquid in the liquid storage chamber 50 increases, and this liquid flows into the containers 76 and 78 on the discharge side and is cooled by the heat exchangers 80 and 82. Then, it is supplied to the containers 72 and 74 on the suction side. Containers 72, 74
The liquid inside is sucked into the liquid storage chamber 50 on the rotor shaft 10 side, which has a negative pressure than the inside of the containers 72 and 74, and
Is supplied to the surface side of Further, the liquid scattered by the rotation of the rotor 18 is diverted in different directions along the axial direction of the rotor shaft 10 by the rectifying bank 86, so that the pressure loss of the liquid can be reduced.
【００２９】このように、本実施形態においては、ロー
タ１８を扁平形状に形成し、ロータ１８の両側面（ロー
タ軸１０と直交する面）をトルク発生面として機能させ
るようにしているため、ロータ１８の軸長を短くするこ
とができ、低速回転−高出力トルクの仕様に対しても小
型化を図ることができる。As described above, in the present embodiment, the rotor 18 is formed in a flat shape, and both side surfaces (the surface orthogonal to the rotor shaft 10) of the rotor 18 function as a torque generating surface. The length of the shaft 18 can be shortened, and the size can be reduced even with respect to the specification of low-speed rotation and high output torque.
【００３０】また本実施形態においては、ロータ１８が
回転するときに、ステータ３２、３４による吸引力がロ
ータ１８に作用し、ロータ軸１０には軸方向にスラスト
力が作用するが、ロータ軸１０にはロータ１８とベース
４６、４８で支持されたスラスト軸受２０、２２が装着
されているため、ロータ１８に作用するスラスト力をス
ラスト軸受２０、２２によって吸収することができる。
すなわち、スラスト軸受２０、２２がないときには、ス
テータコア３６、３８間相互で作用する吸引力によって
ベース４６、４８の側面側には、ロータ軸１０の中心に
向かう力が作用し、ロータディスク２４と各ステータコ
ア３６、３８間の間隙を一定に保持することが困難とな
る。したがってロータ軸１０にスラスト軸受２０、２２
を装着することで、枠１２の強度を十分に保持すること
ができる。In this embodiment, when the rotor 18 rotates, the suction force of the stators 32 and 34 acts on the rotor 18, and a thrust force acts on the rotor shaft 10 in the axial direction. Since the thrust bearings 20 and 22 supported by the rotor 18 and the bases 46 and 48 are mounted on the, the thrust force acting on the rotor 18 can be absorbed by the thrust bearings 20 and 22.
That is, when the thrust bearings 20 and 22 are not provided, a force toward the center of the rotor shaft 10 acts on the side surfaces of the bases 46 and 48 due to the suction force acting between the stator cores 36 and 38, and the rotor disk 24 and It becomes difficult to keep the gap between the stator cores 36, 38 constant. Therefore, the thrust bearings 20, 22 are attached to the rotor shaft 10.
By mounting, the strength of the frame 12 can be sufficiently maintained.
【００３１】また、前記実施形態においては、液体を用
いて冷却しているため、装置の小型化を図ることができ
る。すなわち、従来の気体冷却ではステータコイルの電
流密度を４〜５Ａ／ｍｍ2とする必要があるが、冷却用
の液体として、例えば絶縁油を使用すると、ステータコ
イル４２、４４の電流密度を２０Ａ／ｍｍ2以上に設定
することが可能となり、ステータ３２、３４を小型化す
ることができる。なお、液体を用いて冷却する代わり
に、モータの出力を下げて、空気冷却等気体冷却によっ
て冷却することも可能である。Further, in the above embodiment, since the cooling is performed using the liquid, the size of the apparatus can be reduced. That is, in the conventional gas cooling, the current density of the stator coil needs to be 4 to 5 A / mm 2. However, if, for example, insulating oil is used as the cooling liquid, the current density of the stator coils 42 and 44 is reduced to 20 A / mm. mm 2 or more, and the size of the stators 32 and 34 can be reduced. Instead of cooling using a liquid, it is also possible to reduce the output of the motor and perform cooling by gas cooling such as air cooling.
【００３２】また本実施形態によれば、ロータ軸１０の
軸側より吸い込んだ液体は円周方向に飛散するが、この
液体は整流堤８６によって９０度向きを変えられて流れ
るため、ロータ１８の回転時の圧力損失を低減すること
ができる。Further, according to the present embodiment, the liquid sucked from the shaft side of the rotor shaft 10 is scattered in the circumferential direction. Pressure loss during rotation can be reduced.
【００３３】また本実施形態によれば、ロータ１８の直
径とロータ１８の長さの比が大きいため、高トルク、低
速回転の電動機として用いることができ、この電動機を
車両に適応した場合、減速機の減速比を２対１から４対
１程度にすることができ、減速機の小型軽量化を図るこ
とができる。Further, according to the present embodiment, since the ratio of the diameter of the rotor 18 to the length of the rotor 18 is large, it can be used as a high-torque, low-speed motor. The reduction ratio of the reduction gear can be set to about 2: 1 to 4: 1, and the reduction gear can be reduced in size and weight.
【００３４】また本実施形態における電動機は内燃機関
直結の発電機あるいはガスタービン用発電機等の発電機
として使用することもできる。さらに、この電動機をデ
ィーゼルエンジンの発電機として使用する場合、ディー
ゼルエンジンは低速回転用に構成されているため、発電
機を小型化することができるとともにディーゼルエンジ
ンの回転数と協調をとることが容易となる。Further, the electric motor in the present embodiment can be used as a generator directly connected to an internal combustion engine or a generator for a gas turbine or the like. Furthermore, when this motor is used as a generator for a diesel engine, the diesel engine is configured for low-speed rotation, so the generator can be downsized and it is easy to coordinate with the rotation speed of the diesel engine. Becomes
【００３５】また本実施形態における電動機は、同一出
力で重量、容積を従来のものよりも１／３〜１／５にす
ることができるので、電気自動車等のホイール内電動機
として用いることもできる。Further, the motor in this embodiment can be reduced in weight and volume to 1/3 to 1/5 of that of the conventional motor at the same output, so that it can be used as a motor in a wheel of an electric vehicle or the like.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転軸に固定されたロータのうち回転軸と直交する両側
面をトルク発生面として構成したため、低速回転・高出
力トルクの仕様に対しても小型化を図ることができる。As described above, according to the present invention,
Since both sides of the rotor fixed to the rotating shaft, which are orthogonal to the rotating shaft, are configured as the torque generating surfaces, it is possible to reduce the size even for the specifications of low-speed rotation and high output torque.
【図１】本発明の一実施形態を示す扁平型交流電動機の
要部縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a flat type AC motor showing an embodiment of the present invention.
【図２】ロータの内部構成を示す模式図でる。FIG. 2 is a schematic diagram showing an internal configuration of a rotor.
【図３】ロータとステータとの関係を示す模式図であ
る。FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between a rotor and a stator.
【図４】従来構造のロータの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a rotor having a conventional structure.
【図５】本発明に係るロータの構成を示す図であって、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a rotor according to the present invention,
(A) is a perspective view, (b) is a plan view.
１０ ロータ軸 １２ 枠 １４、１６ ラジアル軸受 １８ ロータ ２０、２２ スラスト軸受 ２４ ロータディスク ３０ 永久磁石 ３２、３４ ステータ ３６、３８ ステータコア ４２、４４ ステータコイル ４６、４８ ベース ５０ 液体貯留室 ８０、８２ 熱交換器、 ８６ 整流堤 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor shaft 12 Frame 14, 16 Radial bearing 18 Rotor 20, 22 Thrust bearing 24 Rotor disk 30 Permanent magnet 32, 34 Stator 36, 38 Stator core 42, 44 Stator coil 46, 48 Base 50 Liquid storage chamber 80, 82 Heat exchanger , 86 Rectification dike
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 裕 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 堀江 竜郎 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Nakano 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi Plant (72) Inventor Tatsuro Horie 3-1-1 Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki No. 1 Inside Hitachi, Ltd. Hitachi Plant
Claims (7)
周に固定され回転軸と平行な磁力線を発生する磁性体が
周方向に複数個配置されたロータと、ロータを間にして
相対向して配置され回転軸と平行な磁界がロータの周方
向に沿って回転する回転磁界を発生する一対のステータ
と、ロータの両側に分かれて配置されて回転軸を回転自
在に軸支する一対のラジアル軸受と、一対のステータと
一対のラジアル軸受をそれぞれ支持する枠体とを備えて
いる扁平形交流電動機。1. A rotor having a plurality of magnetic members, which are formed in an annular shape and are fixed to the outer periphery of the rotating shaft and generate magnetic lines of force parallel to the rotating shaft, are arranged in a circumferential direction, and the rotor is disposed between the rotating shaft and the rotor. A pair of stators are arranged facing each other to generate a rotating magnetic field in which a magnetic field parallel to the rotating shaft rotates along the circumferential direction of the rotor, and a pair of stators separately arranged on both sides of the rotor and rotatably supporting the rotating shaft. A flat AC motor comprising: a radial bearing; and a pair of stators and a frame that respectively supports the pair of radial bearings.
ロータに作用するスラスト方向の力を吸収するスラスト
軸受をそれぞれ配置してなる請求項１記載の扁平形交流
電動機。2. Between the both sides of the rotor of the rotating shaft and the frame,
The flat type AC motor according to claim 1, wherein thrust bearings for absorbing thrust force acting on the rotor are arranged.
筒状ベースが接合されて構成され、枠体内には冷却用の
液体が満たされている請求項１または２記載の扁平形交
流電動機。3. The flat AC motor according to claim 1, wherein the frame is formed by joining a pair of cylindrical bases surrounding the rotor and the stator, and the frame is filled with a cooling liquid. .
れ、枠体のロータ外周側には液体排出口が形成され、液
体導入口と液体排出口は液体を冷却する熱交換器に接続
されている請求項３記載の扁平形交流電動機。4. A liquid inlet is formed on the rotating shaft side of the frame, a liquid outlet is formed on the outer peripheral side of the rotor of the frame, and the liquid inlet and the liquid outlet are heat exchangers for cooling the liquid. The flat AC motor according to claim 3, which is connected to the motor.
せ面には環状のシール部材が挿入されている請求項３ま
たは４記載の扁平形交流電動機。5. The flat AC motor according to claim 3, wherein an annular seal member is inserted into a mating surface of the pair of cylindrical bases forming the frame.
ちロータの外周面と相対向する内周面に、ロータ外周面
側から枠体に向かって移動する液体を回転軸の軸方向に
沿って両側に分ける整流堤を形成してなる請求項３、４
または５記載の扁平形交流電動機。6. A liquid moving from the outer peripheral surface side of the rotor toward the frame is applied to an inner peripheral surface of the pair of containers constituting the frame, the inner peripheral surface being opposed to the outer peripheral surface of the rotor. A rectification dike which is divided into both sides along the direction is formed.
Or the flat AC motor according to 5.
体を一旦貯留する吸い込み側液体貯留容器が配設され、
枠体の液体排出口には枠体から熱交換器に送給する液体
を一旦貯留する吐出側液体貯留容器が配設されている請
求項３、４、５または６記載の扁平形交流電動機。7. A suction-side liquid storage container for temporarily storing liquid from a heat exchanger is provided at a liquid inlet of the frame.
7. The flat AC motor according to claim 3, wherein a discharge-side liquid storage container for temporarily storing liquid to be supplied from the frame to the heat exchanger is disposed at a liquid discharge port of the frame.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9043459A JP2981862B2 (en) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | Flat AC motor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP9043459A JP2981862B2 (en) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | Flat AC motor |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH10243617A true JPH10243617A (en) | 1998-09-11 |
| JP2981862B2 JP2981862B2 (en) | 1999-11-22 |
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ID=12664302
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|---|---|---|---|
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