(57)【要約】【課題】界磁磁束の磁路は維持したまま、コスト及び部品点数の増加を抑制できる回転電機を提供すること。【解決手段】回転電機は、ステータコアの軸線方向の端面に界磁ヨークの前記径方向の外側の壁部が対向しており、ロータコアは回転軸部材に直接固定されており、ロータコアを形成する電磁鋼板の軸線方向の磁気抵抗より小さい磁気抵抗を有する磁性部材をロータコアの内部に設けない、または、ステータコアを形成する電磁鋼板の軸線方向の磁気抵抗より小さい磁気抵抗を有する磁性部材をステータコアの内部に設けない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を中心に回転可能な回転軸部材と、
前記回転軸部材に設けられ、複数の電磁鋼板を前記回転軸部材の軸線方向に積層して円環状に形成されたロータコア、及び、該ロータコアに設けられた磁石を有するロータと、
前記ロータコアに対して前記軸線方向と直交する方向である径方向に間隔をあけて配置され、複数の電磁鋼板を前記軸線方向に積層して円環状に形成されたステータコア、及び、該ステータコアに巻き付けられたステータコイルを有するステータと、
前記ロータ及び前記ステータの前記軸線方向の外側に配置された界磁ヨークと、
前記界磁ヨークに設けられ、前記界磁ヨークと前記ロータコアとの間に磁気回路を形成することによって、前記ロータコアと前記ステータコアとの間の磁束密度を制御可能な界磁コイルと、
を備えた回転電機であって、
前記ステータコアの軸線方向の端面に前記界磁ヨークの前記径方向の外側の壁部が対向しており、
前記ロータコアは前記回転軸部材に直接固定されており、
前記ロータコアを形成する前記電磁鋼板の前記軸線方向の磁気抵抗より小さい磁気抵抗を有する磁性部材を前記ロータコアの内部に設けない、または、前記ステータコアを形成する前記電磁鋼板の前記軸線方向の磁気抵抗より小さい磁気抵抗を有する磁性部材を前記ステータコアの内部に設けないことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シャフトに設けられた円環状のロータコアを有するロータと、ロータコアに対して径方向に間隔をあけて配置された円環状のステータコアを有するステータと、ロータ及びステータを内包した円筒状の界磁ヨークと、ロータコアとステータコアとの間での磁束量を制御可能な界磁コイルと、を備えた回転電機が開示されている。この回転電機では、ステータ外周部に界磁ヨークの磁路を形成し、ロータ内部に界磁コアで軸線方向の磁路を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０６８５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された回転電機では、コスト及び部品点数の増加抑制という観点において改良の余地があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、界磁磁束の磁路は維持したまま、コスト及び部品点数の増加を抑制できる回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転電機は、軸線を中心に回転可能な回転軸部材と、前記回転軸部材に設けられ、複数の電磁鋼板を前記回転軸部材の軸線方向に積層して円環状に形成されたロータコア、及び、該ロータコアに設けられた磁石を有するロータと、前記ロータコアに対して前記軸線方向と直交する方向である径方向に間隔をあけて配置され、複数の電磁鋼板を前記軸線方向に積層して円環状に形成されたステータコア、及び、該ステータコアに巻き付けられたステータコイルを有するステータと、前記ロータ及び前記ステータの前記軸線方向の外側に配置された界磁ヨークと、前記界磁ヨークに設けられ、前記界磁ヨークと前記ロータコアとの間に磁気回路を形成することによって、前記ロータコアと前記ステータコアとの間の磁束密度を制御可能な界磁コイルと、を備えた回転電機であって、前記ステータコアの軸線方向の端面に前記界磁ヨークの前記径方向の外側の壁部が対向しており、前記ロータコアは前記回転軸部材に直接固定されており、前記ロータコアを形成する前記電磁鋼板の前記軸線方向の磁気抵抗より小さい磁気抵抗を有する磁性部材を前記ロータコアの内部に設けない、または、前記ステータコアを形成する前記電磁鋼板の前記軸線方向の磁気抵抗より小さい磁気抵抗を有する磁性部材を前記ステータコアの内部に設けないことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る回転電機は、界磁磁束の磁路は維持したまま、コスト及び部品点数の増加を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る回転電機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る回転電機の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、実施形態に係る回転電機１の断面図である。図１に示すように、実施形態に係る回転電機１は、シャフト２、ロータ３、ステータ４、界磁ヨーク５、及び、界磁コイル６などを備えている。
【００１１】
シャフト２は、軸線方向に長尺な金属製の回転軸部材である。なお、以下の説明において、「軸線方向」とは、シャフト２の軸線方向（長手方向）と定義する。ロータ３は、ロータコア３１及び磁石３２などを有している。ロータコア３１は、複数の電磁鋼板をシャフト２の軸線方向に積層して円筒状に形成されており、シャフト２と共に回転可能にシャフト２に直接固設されている。ロータコア３１は、軸線方向にて電磁鋼板間に隙間があるため、軸線方向の磁気抵抗が、ロータコア３１の軸線方向と直交する方向である径方向及び周方向の磁気抵抗よりも大きい。そのため、ロータコア３１内では、磁束が軸線方向に流れ難く、径方向及び周方向に磁束が流れやすくなっている。
【００１２】
磁石３２は、ロータコア３１の内部に埋設されており、ロータコア３１の軸線方向にわたって延在している。磁石３２の軸線方向両端面は、それぞれロータコア３１の軸線方向両端面と略面一になっている。
【００１３】
ステータ４は、ロータコア３１の径方向外方に所定間隔をあけて配置された円筒状のステータコア４１と、ステータコア４１に巻き付けられたステータコイル４２とを有している。ステータコア４１は、複数枚の電磁鋼板を軸線方向に積層して構成されている。ステータコア４１は、軸線方向にて電磁鋼板間に隙間があるため、軸線方向の磁気抵抗が、径方向及び周方向の磁気抵抗よりも大きい。そのため、ステータコア４１内では、磁束が軸線方向に流れ難く、径方向及び周方向に磁束が流れやすくなっている。
【００１４】
界磁ヨーク５は、磁性材からなり、図１に示すように、端壁部５１Ａ，５１Ｂと、外側壁部５２Ａ，５２Ｂと、内側壁部５３Ａ，５３Ｂとによって構成されており、ロータ３及びステータ４の軸線方向外側に配置されている。端壁部５１Ａ，５１Ｂは、円環状であり、それぞれ軸線方向にてロータ３及びステータ４の両端面から離れた位置に配置されている。外側壁部５２Ａ，５２Ｂは、端壁部５１Ａ，５１Ｂの径方向外周縁部から軸線方向内側に延在している。そして、外側壁部５２Ａ，５２Ｂの軸線方向内側の端面５２１Ａ，５２１Ｂは、ステータコア４１の軸線方向の端面４１１Ａ，４１１Ｂに、所定間隔をあけて対向している。内側壁部５３Ａ，５３Ｂは、端壁部５１Ａ，５１Ｂの径方向内周縁部に連なって円筒状に形成されており、軸線方向にてロータ３の両端部から所定間隔をあけて配置されている。また、内側壁部５３Ａ，５３Ｂは、径方向にてシャフト２から所定間隔をあけて配置されている。なお、界磁ヨーク５は、例えば、圧粉磁性体からなり、ステータコア４１を形成する電磁鋼板の軸線方向の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有している。
【００１５】
また、端壁部５１Ａ，５１Ｂの軸線方向におけるロータ３側の面には、界磁コイル６が設けられている。界磁コイル６は、界磁ヨーク５とロータコア３１との間に磁気回路を形成することによって、ロータコア３１とステータコア４１との間での磁束量を制御可能である。また、図１に示すように、端壁部５１Ａ，５１Ｂの軸線方向外側の面は、シャフト２の軸線に対してほぼ垂直であるのに対して、端壁部５１Ａ，５１Ｂの軸線方向内側の面を、シャフト２の軸線に対して軸線方向内側から外側に向かって傾けて、端壁部５１Ａ，５１Ｂの厚さを、径方向外側に向かうほど薄くしている。
【００１６】
実施形態に係る回転電機１では、図１に示すように、ステータコア４１の軸線方向の端面４１１Ａ，４１１Ｂに、外側壁部５２Ａ，５２ｂの軸線方向内側の端面５２１Ａ，５２１Ｂが対向しており、ステータコア４１の径方向外周側には界磁ヨーク５が設けられていない。これにより、ステータ４の径方向外周側に界磁ヨーク５を設けた場合よりも、回転電機１の径方向の外径を小さくすることができる。また、ステータコア４１の径方向外周に、界磁ヨーク５を固定するためなどの加工を施す必要がないため、既存のステータをそのまま流用することが可能となり、低コスト化を図ることができる。
【００１７】
また、ステータコア４１の径方向外周側に界磁ヨーク５が設けられていないため、ステータコア４１を形成する電磁鋼板のプレス面と界磁ヨーク５との接触面にて生じ得る損失を無くすことができる。また、ステータコア４１を形成する電磁鋼板の軸線方向の磁気抵抗より小さい磁気抵抗を有する磁性部材をステータコア４１の内部に設けていないため、ステータコア４１を形成する電磁鋼板のプレス面と前記磁性部材との接触面にて生じ得る損失を無くすことができる。
【００１８】
また、実施形態に係る回転電機１では、ロータコア３１を形成する電磁鋼板の軸線方向の磁気抵抗より小さい磁気抵抗を有する磁性部材、例えば、圧粉磁性体からなる界磁コアなどを、ロータコア３１の内部に設けていないため、ロータコア３１を形成する電磁鋼板のプレス面と前記界磁コアとの接触面にて生じ得る損失を無くすことができる。また、ロータコア３１の内部への前記界磁コアの固定が不要なため、低コスト化を図ることが可能となる。
【００１９】
以上より、実施形態に係る回転電機１においては、ステータコア４１の軸線方向の端面４１１Ａ，４１１Ｂに界磁ヨーク５の径方向の外側の壁部である外側壁部５２Ａ，５２ｂが対向しており、ロータコア３１はシャフト２に直接固定されており、ロータコア３１を形成する電磁鋼板の軸線方向の磁気抵抗より小さい磁気抵抗を有する磁性部材をロータコア３１の内部に設けない、または、ステータコア４１を形成する電磁鋼板の軸線方向の磁気抵抗より小さい磁気抵抗を有する磁性部材をステータコア４１の内部に設けないことによって、界磁磁束の磁路は維持したまま、コスト及び部品点数の増加を抑制できる。
【符号の説明】
【００２０】
１  回転電機
２  シャフト
３  ロータ
４  ステータ
５  界磁ヨーク
６  界磁コイル
３１  ロータコア
３２  磁石
４１  ステータコア
４２  ステータコイル
５１Ａ，５１Ｂ  端壁部
５２Ａ，５２Ｂ  外側壁部
５３Ａ，５３Ｂ  内側壁部
４１１Ａ，４１１Ｂ  端面
５２１Ａ，５２１Ｂ  端面
【図１】
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