(57)【要約】【課題】回転子からの巻線の逸出を防ぎ且つ回転子から発生する磁束による回転トルクの変動を低減するダブルロータ型回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１００のインナーロータ１０１は、インナーコア１１と、インナーコア１１に巻回されるロータコイル１２と、インナーコア１１及びロータコイル１２の間に介在するように設けられるインシュレータ１３，１４とを備える。インナーコア１１は、その内周側に、周方向に沿って互いに間隔をあけて並んで配置されて径方向内側に向かって突出する複数のティース１１ｂを有する。ティース１１ｂ間の間隙は、内側回転軸２の帯状突起２ｃによって塞がれる。インシュレータ１３，１４は、インナーコア１１の端部１１ｅ，１１ｆそれぞれからロータコイル１２のコイルエンド１２ａ以上の突出量で突出するコイル外壁部１３ｂ，１４ｂを、コイルエンド１２ａをインナーコア１１の径方向の外側から囲むように有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内回転子、前記内回転子の径方向外側に相対回転可能に設けられる外回転子、及び前記外回転子の径方向外側に設けられる固定子を含む回転電機において、
前記内回転子及び前記外回転子のうちの少なくとも一方にコイルが巻回され、
前記コイルが巻回される回転子は、
磁性材料から形成される円筒状のコアと、
前記コアに巻回される前記コイルと、
電気的な絶縁性を有する材料から形成され、前記コアと前記コイルとの間に介在するように設けられるインシュレータと
を備え、
前記コアは、内周側及び外周側のうちの一方に、前記コアの径方向に放射状に突出し且つ前記コアの周方向に沿って互いに間隔をあけて並んで配置される複数の歯部を有し、
前記歯部同士の間の間隙が、前記歯部の突出端側で、前記コアとは別の磁性体によって塞がれ、
前記コイルは、前記コアの前記歯部に巻回され、
前記インシュレータは、前記コアの円筒軸方向の端部から前記コイル以上の突出量で突出する壁部を、前記コイルを前記コアの径方向の外側から囲むように有する、回転電機。
【請求項２】
前記歯部は、前記コアの径方向内側に向かって突出する請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記磁性体は、前記歯部同士の間の間隙をそれぞれ個々に塞ぐ複数の部材からなる請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記磁性体は、前記歯部同士の間の間隙の全てを塞ぐ単一の筒状部材からなる請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項５】
前記内回転子に前記コイルが巻回され、
前記磁性体は、前記歯部同士の間の間隙をそれぞれ個々に塞ぎ且つ前記内回転子の回転軸に設けられた突起である請求項２に記載の回転電機。
【請求項６】
前記インシュレータの前記壁部は、前記ステータよりも前記コアの円筒軸方向に突出しないように設けられる請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機に係り、特にダブルロータ型の回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、固定子と、固定子内に回転自在に収納される外回転子と、外回転子内に回転自在に収納される内回転子とを備えるダブルロータ型の回転電機が記載されている。固定子には、外回転子の外周面に向かって延在する複数のステータティースが形成されている。さらに、ステータティースには、磁束発生用の三相巻線が分布巻にて巻回されている。外回転子には、永久磁石が埋め込まれている。内回転子には、外回転子に向かって延在する複数のロータティースが形成されている。さらに、ロータティースには、磁束発生用の三相巻線が分布巻にて巻回されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６２６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の回転電機において、内回転子に巻回された三相巻線は、内回転子の端部から突出するコイルエンドを形成する。内回転子が高速で回転すると、遠心力によってコイルエンドが変形及び広がって内回転子の外周側の部品に接触し、電気短絡が生じるという問題がある。さらに、内回転子の外周には、複数のロータティース同士の間にスロットが形成されており、内回転子に巻回された三相巻線が、遠心力によってこれらのスロットから逸出するという問題もある。また、スロットが内回転子の外周に開放しているため、三相巻線から発生する磁束が外周側で不連続になり、外回転子を回転させる回転トルクに変動が生じる、つまりトルクリップルが生じるという問題もある。
【０００５】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、回転子からの巻線の逸出を防ぎ、且つこの回転子から発生する磁束による回転トルクの変動を低減するダブルロータ型の回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、この発明に係る回転電機は、内回転子、内回転子の径方向外側に相対回転可能に設けられる外回転子、及び外回転子の径方向外側に設けられる固定子を含む回転電機において、内回転子及び外回転子のうちの少なくとも一方にコイルが巻回され、コイルが巻回される回転子は、磁性材料から形成される円筒状のコアと、コアに巻回されるコイルと、電気的な絶縁性を有する材料から形成され、コアとコイルとの間に介在するように設けられるインシュレータとを備え、コアは、内周側及び外周側のうちの一方に、コアの径方向に放射状に突出し且つコアの周方向に沿って互いに間隔をあけて並んで配置される複数の歯部を有し、歯部同士の間の間隙が、歯部の突出端側で、コアとは別の磁性体によって塞がれ、コイルは、コアの歯部に巻回され、インシュレータは、コアの円筒軸方向の端部からコイル以上の突出量で突出する壁部を、コイルをコアの径方向の外側から囲むように有する。
【０００７】
歯部は、コアの径方向内側に向かって突出してよい。
磁性体は、歯部同士の間の間隙をそれぞれ個々に塞ぐ複数の部材からなるものであってよい。
又は、磁性体は、歯部同士の間の間隙の全てを塞ぐ単一の筒状部材からなるものであってよい。
内回転子にコイルが巻回され、磁性体は、歯部同士の間の間隙をそれぞれ個々に塞ぎ且つ内回転子の回転軸に設けられた突起であってよい。
インシュレータの壁部は、ステータよりもコアの円筒軸方向に突出しないように設けられてよい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る回転電機によれば、回転子からの巻線の逸出を防ぎ、且つ回転子から発生する磁束による回転トルクの変動を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の構成を示す模式的な断面側面図である。
【図２】図１のインナーロータの分解斜視図である。
【図３】図２のインナーロータの組み立て後の斜視図である。
【図４】図３のインナーロータにおける内側回転軸の軸心を通る断面側面図をＩＶ−ＩＶ方向から見た図である。
【図５】図３のインナーロータにおける内側回転軸に垂直な断面図をＶ−Ｖ方向から見た図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る回転電機のインナーロータの変形例を図５と同様に示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る回転電機のインナーロータを図５と同様に示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る回転電機のインナーロータを図５と同様に示す断面図である。
【図９】インシュレータの変形例を図４と同様に示す断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１に係る回転電機１００の構成を説明する。
【００１１】
図１を参照すると、ダブルロータ型のモータである回転電機１００は、内側回転軸２、円筒状のインナーロータ１０１、円筒状のアウターロータ２０及び円筒状のステータ３０を内部に含む筐体１を有している。内側回転軸２は、金属等の磁性材料から形成されている。ここで、インナーロータ１０１は内回転子を構成し、アウターロータ２０は外回転子を構成し、ステータ３０は固定子を構成している。
【００１２】
インナーロータ１０１は、内側回転軸２の外周面２ａ上に一体に回転するように設けられている。
インナーロータ１０１は、内側回転軸２の外周面２ａを囲み且つ一体に回転するように設けられた円筒状のインナーコア１１と、インナーコア１１の内部で周方向に沿って環状に埋め込まれたロータコイル１２とを有している。インナーコア１１は、金属等の磁性材料から形成した複数の層を円筒軸方向に積層した積層体である。
【００１３】
アウターロータ２０は、インナーロータ１０１の径方向外側の周囲を間隔をあけて囲むようにして設けられている。アウターロータ２０は、インナーロータ１０１に対して相対的に回転することができる。
アウターロータ２０は、インナーロータ１０１の外周を囲み且つ内側回転軸２に同軸上に設けられた円筒状のアウターコア２１と、アウターコア２１の内周面近傍でインナーロータ１０１に対向するように周方向に沿って環状に埋め込まれた複数の第一永久磁石２２と、アウターコア２１の外周面近傍に周方向に沿って環状に埋め込まれた複数の第二永久磁石２３とを有している。アウターコア２１は、金属等の磁性材料から形成されている。
【００１４】
アウターコア２１は、内側回転軸２及びインナーロータ１０１の外周を包む略有底円筒状のロータブラケット２４及び２５によって、両端部で挟持されて支持されている。ロータブラケット２４及び２５はそれぞれ、内側回転軸２の外周面２ａによって回転自在に支持されている。ロータブラケット２４及び２５は、アウターコア２１と共に内側回転軸２上を相対的に回転することができる。
また、ロータブラケット２５の有底部には、内側回転軸２の外周を囲繞するようにして突出する円筒状の外側回転軸３が、一体成形されている。外側回転軸３は、アウターロータ２０と一体に回転する回転軸を構成している。
【００１５】
ステータ３０は、アウターロータ２０の径方向外側の周囲を間隔をあけて囲むようにして設けられている。
ステータ３０は、アウターロータ２０のアウターコア２１の外周を囲み且つ筐体１に固定された円筒状のステータコア３１と、ステータコア３１の内部でアウターコア２１に対向するように周方向に沿って環状に埋め込まれたステータコイル３２とを有している。ステータコア３１は、金属等の磁性材料から形成されている。
【００１６】
また、内側回転軸２における外側回転軸３と反対側の端部２ｂには、スリップリング４が一体に回転するように取り付けられている。スリップリング４は、ブラシを介して外部の電気機器と電気的に接続されて、交流電流の需給を行うことができる。スリップリング４は、内側回転軸２の内部を通る導体５を介して、インナーロータ１０１のロータコイル１２に電気的に接続されている。
【００１７】
さらに、図２〜図５を参照して、インナーロータ１０１の詳細な構成を説明する。
図２及び図３をあわせて参照すると、インナーロータ１０１は、磁性材料からなる円筒状のインナーコア１１と、電気的な絶縁性を有する材料から形成され且つインナーコア１１に取り付けられる第一及び第二インシュレータ１３及び１４と、インシュレータ１３及び１４が取り付けられたインナーコア１１に巻回され且つ三相巻線からなるロータコイル１２とを有している。インシュレータ１３及び１４を形成する材料として、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂を用いることができる。
【００１８】
インナーコア１１は、円筒状の外周壁部１１ａと、外周壁部１１ａの内周面から径方向に沿って外周壁部１１ａの軸心に向かって突出して形成された複数のティース１１ｂとを有している。ティース１１ｂは、外周壁部１１ａと一体成形され、外周壁部１１ａの軸方向に沿って延在している。ティース１１ｂにおける外周壁部１１ａの軸方向に垂直な断面は、軸心側で広がるＴ字状形状を有している。つまり、各ティース１１ｂは、外周壁部１１ａから突出し且つ外周壁部１１ａの軸方向に沿って延在する板状のウェブ部１１ｂａと、ウェブ部１１ｂａの先端で周方向に広がるように延在するフランジ部１１ｂｂとによって構成されている。複数のティース１１ｂは、外周壁部１１ａの内周に沿って互いに間隔をあけて等間隔に並ぶように環状に配置されている。各ティース１１ｂのフランジ部１１ｂｂは全体で、内側回転軸２の外周面２ａに整合する円筒状の内周面１１ｃを形成する。ここで、ティース１１ｂは、インナーコア１１の歯部を構成している。
【００１９】
ティース１１ｂのフランジ部１１ｂｂ同士の間には、外周壁部１１ａの軸方向に沿って延在するスリット１１ｄが形成されている。ティース１１ｂ同士の間におけるフランジ部１１ｂｂの外周側には、コイル収容空間１１ｂｃが形成されている。コイル収容空間１１ｂｃにおける外周壁部１１ａの軸方向に垂直な断面は、略台形状である。
さらに、外周壁部１１ａ及び複数のティース１１ｂによって、インナーコア１１の軸方向の両端部１１ｅ及び１１ｆが形成されている。
【００２０】
第一及び第二インシュレータ１３及び１４は、同一の形状を有している。
第一インシュレータ１３は、インナーコア１１の端部１１ｅと略同形状をした円環板状の端部プレート１３ａと、端部プレート１３ａの外周縁から端部プレート１３ａと垂直な方向に突出する円筒状のコイル外壁部１３ｂと、端部プレート１３ａからコイル外壁部１３ｂと反対方向に突出する複数の筒部１３ｃとが一体成形されて形成されている。
【００２１】
複数の筒部１３ｃは、インナーコア１１の複数のコイル収容空間１１ｂｃのそれぞれに位置が合うように配置され、インナーコア１１の軸方向長さの半分の長さを有している。各筒部１３ｃは、各コイル収容空間１１ｂｃに整合する形状を有しており、各コイル収容空間１１ｂｃ内に挿入されると密接に嵌合する。各筒部１３ｃは、端部プレート１３ａを貫通する開口部１３ａａで開口する。さらに、各筒部１３ｃには、筒部１３ｃがコイル収容空間１１ｂｃに挿入されたときにスリット１１ｄに整合し且つ連通するスリット１３ｃａが、軸方向に沿って形成されている。また、端部プレート１３ａには、筒部１３ｃがコイル収容空間１１ｂｃに挿入されたときにスリット１１ｄの端部に整合し且つ連通する複数のスリット１３ａｂが形成されており、各スリット１３ａｂは、各開口部１３ａａ及び各スリット１３ｃａにつながっている。
【００２２】
さらに、第二インシュレータ１４も、第一インシュレータ１３と同様にして、端部プレート１４ａ、コイル外壁部１４ｂ及び複数の筒部１４ｃによって構成されている。
また、内側回転軸２の外周面２ａ上には、軸方向に沿って延在する複数の帯状突起２ｃが一体成形されている。複数の帯状突起２ｃは、インナーコア１１のスリット１１ｄに整合し且つ対応する位置に形成されている。ここで、帯状突起２ｃは、磁性体を構成している。
【００２３】
よって、インナーコア１１は、以下に説明するようにして組み立てられて内側回転軸２に取り付けられる。
図２及び図４に示すように、第二インシュレータ１４の端部プレート１４ａがインナーコア１１の端部１１ｆに当接するまで、第二インシュレータ１４の各筒部１４ｃをインナーコア１１の各コイル収容空間１１ｂｃ内に挿入する。さらに、第一インシュレータ１３の端部プレート１３ａがインナーコア１１の端部１１ｅに当接するまで、第一インシュレータ１３の各筒部１３ｃをインナーコア１１の各コイル収容空間１１ｂｃ内に挿入する。このとき、図４に示すように、筒部１３ｃの先端及び筒部１４ｃが互いに当接し、第一インシュレータ１３及び第二インシュレータ１４が、インナーコア１１の各コイル収容空間１１ｂｃの壁面全体、並びに端部１１ｅ及び１１ｆにわたって延在する。さらに、スリット１３ｃａ及び１４ｃａは、インナーコア１１のスリット１１ｄと合致する位置にある。
【００２４】
次いで、図２〜図５に示すように、インナーコア１１の全てのティース１１ｂにわたって、三相巻線が集中巻、分布巻等で巻回され、ロータコイル１２を形成する。
巻線は、スリット１１ｄを通って各ティース１１ｂのウェブ部１１ｂａの周りに、第一インシュレータ１３及び第二インシュレータ１４の上から巻き付けられる。このとき、第一インシュレータ１３及び第二インシュレータ１４が、巻線とインナーコア１１との間に介在する。そして、巻線は、コイル収容空間１１ｂｃに位置すると共に、端部プレート１３ａ及び１４ａから突出する。図４に示すように、端部プレート１３ａ及び１４ａから突出する巻線が形成するロータコイル１２のコイルエンド１２ａに対して、第一インシュレータ１３及び第二インシュレータ１４のコイル外壁部１３ｂ及び１４ｂは、インナーコア１１の軸方向で端部プレート１３ａ及び１４ａから同等以上に突出し、円筒状のコイルエンド１２ａをインナーコア１１の径方向の外側から囲んでいる。つまり、コイル外壁部１３ｂ及び１４ｂは、コイルエンド１２ａに対して同等以上の高さを有して外側から囲んでいる。
さらに、図１を参照すると、コイル外壁部１３ｂ及び１４ｂはそれぞれ、軸方向端部１３ｂａ及び１４ｂａの内側回転軸２に垂直な方向の位置が、ステータ３０の軸方向端部の内側回転軸２に垂直な方向の位置よりも突出しないように形成されている。なお、本実施の形態では、ステータ３０の軸方向端部は、ステータコイル３２のコイルエンド３２ａの軸方向端部３２ａａである。この構成は、回転電機１００の内側回転軸２方向の大型化を防ぐためのものである。
【００２５】
さらに、図２、図３及び図５に示すように、上述のようにして組み立てられてロータコイル１２が巻回されたインナーコア１１の内周面１１ｃの内側に、内側回転軸２が挿入される。挿入時、内側回転軸２の各帯状突起２ｃが、インナーコア１１の各スリット１１ｄにはめ込まれる。これにより、各帯状突起２ｃが各スリット１１ｄを埋め、各コイル収容空間１１ｂｃの周囲は、インナーコア１１及び帯状突起２ｃによる磁性を有する部材によって切れ目なく囲繞される。
この結果、インナーコア１１への内側回転軸２の取り付けが完了する。
【００２６】
次に、この発明の実施の形態１に係る回転電機１００の動作を説明する。
図１、図４及び図５をあわせて参照すると、スリップリング４を介してインナーロータ１０１のロータコイル１２に三相交流電流が供給された場合、ロータコイル１２から回転磁界が発生する。この回転磁界は、インナーコア１１の内部に、各コイル収容空間１１ｂｃを囲むループ状の磁束を形成する。インナーコア１１の各スリット１１ｄが磁性材料からなる帯状突起２ｃによって埋められているため、ループ状の磁束は、偏りのない一様な磁束強度を有し、これにより、インナーコア１１の内部では、偏りの少ない一様に分布した磁束が形成される。
【００２７】
そして、インナーコア１１の磁束は、アウターロータ２０の第一永久磁石２２に作用して回転トルクを与え、アウターロータ２０をインナーロータ１０１に対して相対的に回転させる。
なお、インナーコア１１におけるアウターロータ２０側の部位が、周方向に円滑に連続する外周壁部１１ａによって形成されているため、アウターロータ２０には、トルクリップルのない円滑に連続した回転トルクが与えられる。
【００２８】
また、インナーロータ１０１に三相交流電流が供給されずに内側回転軸２に外力が加えられて回転された場合、アウターロータ２０の第一永久磁石２２が形成する磁束内を、インナーロータ１０１のロータコイル１２が移動することによって、ロータコイル１２に三相交流電流である誘導電流が発生する。発生した誘導電流は、スリップリング４を介して外部に取り出すことができる。
【００２９】
インナーロータ１０１の回転時、ロータコイル１２には、径方向外側への遠心力が働く。この遠心力によって、インナーコア１１から突出するコイルエンド１２ａが径方向外側に向かって変形したとしても、コイルエンド１２ａを径方向外側から囲むインシュレータ１３及び１４のコイル外壁部１３ｂ及び１４ｂがコイルエンド１２ａの変形及び広がりを阻止する。さらに、コイル外壁部１３ｂ及び１４ｂは、コイルエンド１２ａ以上の高さを有しているため、コイルエンド１２ａの変形及び広がりを確実に阻止する。
【００３０】
また、ステータ３０のステータコイル３２に三相交流電流が供給された場合、ステータコイル３２から発生する回転磁界がアウターロータ２０の第二永久磁石２３に作用して、アウターロータ２０と共に外側回転軸３を回転させる。
一方、ステータ３０に三相交流電流が供給されずに外側回転軸３に外力が加えられて回転された場合、アウターロータ２０の第二永久磁石２３及び第一永久磁石２２が形成する磁束が回転することによって、ステータコイル３２及びロータコイル１２に三相交流電流である誘導電流が発生する。発生した誘導電流は、ステータコイル３２及びロータコイル１２からそれぞれ外部に取り出される。
【００３１】
このように、この発明の実施の形態１に係る回転電機１００のインナーロータ１０１は、磁性材料から形成される円筒状のインナーコア１１と、インナーコア１１に巻回されるロータコイル１２と、電気的な絶縁性を有する材料から形成され且つインナーコア１１及びロータコイル１２の間に介在するように設けられるインシュレータ１３，１４とを備える。インナーコア１１は、その内周側に、インナーコア１１の径方向に放射状に突出し且つ周方向に沿って互いに間隔をあけて並んで配置される複数のティース１１ｂを有する。ティース１１ｂ同士の間の間隙は、ティース１１ｂの突出端側で、内側回転軸２の帯状突起２ｃによって塞がれる。インシュレータ１３及び１４は、インナーコア１１の端部１１ｅ及び１１ｆそれぞれから、ティース１１ｂに巻回されたロータコイル１２のコイルエンド１２ａ以上の突出量で突出するコイル外壁部１３ｂ及び１４を、コイルエンド１２ａをインナーコア１１の径方向の外側から囲むように有する。
【００３２】
このとき、インシュレータ１３及び１４のコイル外壁部１３ｂ及び１４ｂは、インナーロータ１０１の回転時に遠心力を受けるコイルエンド１２ａが径方向外側に広がるのを防ぐことができる。そして、コイル外壁部１３ｂ及び１４ｂは、コイルエンド１２ａ以上に突出しているため、コイルエンド１２ａの広がりを効果的に防ぐことができる。また、ティース１１ｂ間の間隙を帯状突起２ｃが塞ぐことによって、ティース１１ｂ間のコイル収容空間１１ｂｃが磁性を有する部材によって囲繞されるため、ロータコイル１２から発生する回転磁界は、磁性を有する部材内にコイル収容空間１１ｂｃを囲むループ状の強力な磁束を形成することができる。これにより、アウターロータ２０へ作用する回転トルクが増大する。さらに、ティース１１ｂの先端側で磁性を有する部材の間欠がないため、ティース１１ｂの先端側での磁束の変化による回転トルクの変動（トルクリップル）の発生を抑えることができる。
【００３３】
また、回転電機１００のインナーロータ１０１において、ティース１１ｂは、インナーコア１１の径方向内側に向かって突出する。これによって、インナーロータ１０１の回転時、ロータコイル１２は、ティース１１ｂ間の間隙の開放側と反対側への遠心力を受けるため、この間隙からのロータコイル１２の逸出を確実に防ぐことができる。
また、回転電機１００において、内側回転軸２の複数の帯状突起２ｃが、インナーコア１１のティース１１ｂ間の間隙をそれぞれ個々に塞ぐ。これによって、内側回転軸２にインナーコア１１を取り付けるだけで、ティース１１ｂ間の間隙を磁性材料で塞ぐことができる。
また、回転電機１００のインナーロータ１０１において、インシュレータ１３及び１４のコイル外壁部１３ｂ及び１４ｂは、ステータ３０よりもインナーコア１１の円筒軸方向に突出しないように設けられる。これにより、回転電機１００の内側回転軸２の軸方向における長さの増加を抑えることができる。
【００３４】
また、実施の形態１の回転電機１００におけるインナーロータ１０１では、インナーコア１１のティース１１ｂ同士の間のスリット１１ｄを、内側回転軸２の帯状突起２ｃで埋めていたが、これに限定されるものでなく、内側回転軸２と別の部材で埋めてもよい。図６に示すように、各スリット１１ｄを個別に、ティース１１ｂのフランジ部１１ｂｂと同じ径方向に沿った断面を有し且つ磁性材料からなるストリップ状の磁性部材１５で埋めてもよい。例えば、磁性部材１５として、電磁鋼板を用いることができる。或いは、液体状の磁性材料をスリット１１ｄに流し込み、固化させてもよい。
【００３５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る回転電機は、実施の形態１に係る回転電機１００のインナーロータ１０１においてインナーコア１１のティース１１ｂ同士の間に磁性を有する部材を埋めるようにしていたものを、インナーコア１１の内周側に磁性材料から形成された円筒状のリングを設けるようにしたものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図７を参照すると、実施の形態２に係る回転電機のインナーロータ２０１は、インナーコア２１１と、実施の形態１のインナーロータ１０１と同様のインシュレータ１３及び１４と、ロータコイル１２とを備えている。
インナーコア２１１は、円筒状の外周壁部２１１ａと、外周壁部２１１ａの内周面から径方向に沿って外周壁部２１１ａの軸心に向かって突出して形成された複数の歯部２１１ｂとを有している。歯部２１１ｂは、外周壁部２１１ａと一体成形され、外周壁部２１１ａの軸方向に沿って延在する板状の形状を有している。複数の歯部２１１ｂは、外周壁部２１１ａの内周に沿って互いに間隔をあけて等間隔に並ぶように環状に配置されている。
【００３７】
インシュレータ１３及び１４は、それぞれの筒部１３ｃ及び１４ｃを、インナーコア２１１の歯部２１１ｂ同士の間に形成される台形柱状のコイル収容凹部２１１ｂｃに挿入するようにして、インナーコア２１１に取り付けられる。筒部１３ｃ及び１４ｃは、コイル収容凹部２１１ｂｃに整合する外形を有している。
【００３８】
インシュレータ１３及び１４が取り付けられたインナーコア２１１に対して、全ての歯部２１１ｂの周りに三相巻線が巻回されてロータコイル１２が形成され、この形成後に、複数の歯部２１１ｂの内側に円筒状の磁性リング２１５が挿入される。磁性リング２１５は、磁性材料から形成されている。挿入された磁性リング２１５は、全ての歯部２１１ｂの径方向内側の端面２１１ｂａに対して全体的に接触し、歯部２１１ｂ同士の間のコイル収容凹部２１１ｂｃを歯部２１１ｂの先端側で塞ぐ。これにより、各コイル収容凹部２１１ｂｃの周囲は、インナーコア２１１及び磁性リング２１５による磁性を有する部材によって切れ目なく囲繞される。そして、ロータコイル１２から発生する磁束は、各コイル収容凹部２１１ｂｃを囲むループ状の磁束を磁性を有する部材内に形成する。
また、この発明の実施の形態２に係る回転電機のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００３９】
そして、この発明の実施の形態２に係る回転電機によれば、実施の形態１の回転電機１００と同様の効果が得られる。
また、この発明の実施の形態２に係る回転電機のインナーロータ２０１では、単一の磁性リング２１５が、インナーコア２１１の歯部２１１ｂ同士の間の間隙であるコイル収容凹部２１１ｂｃの開放端の全てを塞ぐ。これよって、磁性を有する部材で歯部２１１ｂ間の間隙を塞ぐ構造が簡易になり、この構造の組み立ても容易になる。
【００４０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る回転電機は、実施の形態１に係る回転電機１００のインナーロータ１０１においてインナーコア１１のティース１１ｂを径方向内側に向けて突出するように設けていたものを、径方向外側に向けて突出するように設けたものである。
【００４１】
図８を参照すると、実施の形態３に係る回転電機のインナーロータ３０１は、インナーコア３１１と、インシュレータ３１３及び３１４と、ロータコイル１２とを備えている。
インナーコア２１１は、円筒状の内周壁部３１１ａと、内周壁部３１１ａの外周面から径方向外側に向かって突出するように一体成形された複数のティース３１１ｂとを有している。各ティース３１１ｂは、Ｔ字状の断面を有しており、内周壁部３１１ａの軸方向に沿って突出するように延在する板状のウェブ部３１１ｂａと、ウェブ部３１１ｂａの先端で周方向に広がるように延在するフランジ部３１１ｂｂとによって構成されている。複数のティース３１１ｂは、内周壁部３１１ａの外周に沿って互いに間隔をあけて等間隔に並ぶように環状に配置されている。フランジ部１１ｂｂは全体で、インナーコア３１１の外周面３１１ｇを形成している。
【００４２】
ティース３１１ｂのフランジ部３１１ｂｂ同士の間には、スリット３１１ｄが形成されている。ティース３１１ｂ同士の間におけるフランジ部３１１ｂｂの内周側には、台形柱状のコイル収容空間３１１ｂｃが形成されている。
【００４３】
インシュレータ３１３及び３１４は、同一の形状を有している。
インシュレータ３１３及び３１４はそれぞれ、コイル収容空間３１１ｂｃに整合する外形の筒部３１３ｃ及び３１４ｃ、端部プレート（図示せず）並びにコイル外壁部（図示せず）を有し、実施の形態１のインシュレータ１３及び１４とほぼ同様の構成を有している。しかしながら、第一インシュレータ３１３の筒部３１３ｃ及び第二インシュレータ３１４の筒部３１４ｃには、軸方向に沿って延在するスリット３１３ｃａ及び３１４ｃａが、径方向内側でなく径方向外側に形成されている。スリット３１３ｃａ及び３１４ｃａは、インシュレータ３１３及び３１４をインナーコア３１１に取り付けたとき、インナーコア３１１のスリット３１１ｄと位置が合致するように配置されている。
【００４４】
インシュレータ３１３及び３１４が、それぞれの筒部３１３ｃ及び３１４ｃをコイル収容空間３１１ｂｃに挿入するようにしてインナーコア３１１に取り付けられた後、インナーコア３１１の全てのティース３１１ｂの周りに三相巻線が巻回されてロータコイル１２が形成され、さらに、ティース３１１ｂのフランジ部３１１ｂｂ同士の間の各スリット３１１ｄ内に、ストリップ状の磁性部材３１５が個々に埋め込まれる。磁性部材３１５は、磁性材料から形成され、例えば、電磁鋼板とすることができる。或いは、磁性部材３１５は、液体状の磁性材料をスリット３１１ｄに流し込み、固化させてもよい。磁性部材３１５は、インナーロータ３０１の回転時、ロータコイル１２がスリット３１１ｄから逸出することを阻止する。
【００４５】
また、磁性部材３１５は、ティース３１１ｂのフランジ部３１１ｂｂと同じ径方向に沿った断面を有し、フランジ部３１１ｂｂと共に円筒状の外周面３１１ｇを形成する。これにより、各コイル収容空間３１１ｂｃの周囲は、インナーコア３１１及び磁性部材３１５による磁性を有する部材によって切れ目なく囲繞される。そして、ロータコイル１２から発生する磁束は、各コイル収容空間３１１ｂｃを囲むループ状の磁束を磁性を有する部材内に形成する。
また、この発明の実施の形態３に係る回転電機のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
そして、この発明の実施の形態３に係る回転電機によれば、実施の形態１の回転電機１００と同様の効果が得られる。
また、実施の形態３の回転電機のインナーロータ３０１において、実施の形態２のように、各ティース３１１ｂを板状の歯部とし、磁性部材３１５の代わりに全ての歯部の外周を囲むように磁性リングを設けるようにしてもよい。
【００４７】
また、実施の形態１〜３の回転電機のインナーロータでは、コイルエンド１２ａの径方向外側にコイルの広がりを防ぐためのコイル外壁部をインシュレータに一体成形して設けていたが、コイルエンド１２ａの径方向内側にも壁部を設けてもよい。例えば図９に示すように、コイルエンド１２ａの径方向内側に、インシュレータ１３及び１４とそれぞれ一体成形された円筒状のコイル内壁部１３ｄ及び１４ｄを、コイルエンド１２ａと同等以上の高さで設けてもよい。これにより、遠心力等によってコイルエンド１２ａが変形しても、コイルエンド１２ａが径方向外側だけでなく径方向内側へも広がることが防がれる。
【００４８】
また、実施の形態１〜３の回転電機のインナーロータでは、インシュレータ１３，３１３の各筒部１３ｃ，３１３ｃ及びインシュレータ１４，３１４の各筒部１４ｃ，３１４ｃはそれぞれ、同一の長さを有していたが、これに限定されるものでなく、互いに異なっていてもよい。インナーコア１１，２１１，３１１に取り付けられたときに、互いに対向する全ての筒部１３ｃ，３１３ｃと筒部１４ｃ，３１４ｃとが当接するように、互いに対向する筒部の長さの合計が、インナーコア１１，２１１，３１１の軸方向長さと合致すればよい。
また、実施の形態１〜３の回転電機では、インナーロータ１０１〜３０１にロータコイル１２が設けられていたが、アウターロータ２０にロータコイルが設けられる場合でも、実施の形態１〜３で説明したインシュレータの構成、磁性部材の構成、磁性リングの構成を適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
２  内側回転軸、２ｃ  帯状突起（磁性体）、３  外側回転軸、１０１，２０１，３０１  インナーロータ（内回転子）、１１，２１１，３１１  インナーコア、１１ｅ，１１ｆ  端部（コアの端部）、１１ｂ，３１１ｂ  ティース（歯部）、２１１ｂ  歯部、１２  ロータコイル、１２ａ  コイルエンド、１３，１４，３１３，３１４  インシュレータ、１３ｂ，１４ｂ  コイル外壁部、１５，３１５  磁性部材（磁性体）、２１５  磁性リング（磁性体）、２０  アウターロータ（外回転子）、３０  ステータ（固定子）、３２  ステータコイル、３２ａａ  端部（固定子の端部）、１００  回転電機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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