(57)【要約】【課題】本発明は、ランデル型発電機・モータのロータを小径化し、かつ、トルクを増大させることである。【解決手段】本発明によるランデル型発電機・モータのロータ構造は、筒状界磁コア(24A)、筒状界磁コイル(24)、第１ランデルロータコア爪極部(72)及び第１ランデルコア爪極部用マグネット(11)からなる第１ランデルロータコア(72A)と、第２ランデルコア爪極部(74)及び第２ランデルコア爪極部用マグネット(13)と、からなり、前記各第１、第２ランデルコア爪極部(72,74)内に前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネット(11,13)を内設した構成である。【選択図】図１
2015226422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコイル(21)を有する輪状ステータ(22)の内側に軸受(10,10A)及び回転軸(23)を介して回転自在に設けられたランデルロータ(16)を有するランデル型発電機・モータのロータ構造において、
前記ランデルロータ(16)は、前記回転軸(23)に設けられ筒状界磁コイル(24)を有する筒状界磁コア(24A)と、前記筒状界磁コア(24A)の外周に前記筒状界磁コア(24A)とは別体でかつ所定角度間隔で半径方向(ｒ)に突出しかつ軸方向(P)に延設して形成された複数の第１ランデルコア爪極部(72)を有する第１ランデルロータコア(72A)と、前記各第１ランデルコア爪極部(72A)内に設けられ長手状の第１ランデルコア爪極部用マグネット(11)と、前記第１ランデルロータコア(72A)の先端側から挿入されて断面コ字形をなすと共に所定角度間隔で半径方向(ｒ)に突出しかつ軸方向(P)に延設して形成された複数の第２ランデルコア爪極部(74)を有する第２ランデルロータコア(74A)と、前記各第２ランデルコア爪極部(74)内に設けられ長手状の第２ランデルコア爪極部用マグネット(13)と、を備え、
前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネット(11,13)の長手方向(L)は、前記軸方向(P)に沿って形成され、前記長手方向(P)と直交する方向に沿う前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネット(11,13)の短手方向(S)は、前記ランデルロータ(16)の半径方向(ｒ)に対して直交していることを特徴とするランデル型発電機・モータのロータ構造。
【請求項２】
前記第１、第２ランデルコア爪極部(72,74)の両コア側部(30)のコア側部方向(31)は、前記各ランデルロータコア(72A,74A)の軸方向(P)と直交する面でみて前記各ランデルロータコア(72A,74A)の半径方向(ｒ)と同一方向であることを特徴とする請求項１記載のランデル型発電機・モータのロータ構造。
【請求項３】
前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネット(11,13)の両マグネット側部(40)のマグネット側部方向(41)は、前記各ランデルロータコア(72A,74A)の軸方向(P)と直交する面でみて、前記各ランデルロータコア(72A,74A)の半径方向(ｒ)と同一方向、又は、前記両コア側部(30)のコア側部方向(31)と平行であることを特徴とする請求項１又は２記載のランデル型発電機・モータのロータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランデル型発電機・モータのロータ構造に関し、特に、各ランデルコア爪極部内にマグネットを設けることにより、トルクを大幅に向上できるようにするための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のランデル型発電機・モータのロータ構造としては、例えば、特許文献１のランデル型ロータ型モータの構造を挙げることができる。
すなわち、ランデル式ロータの互いに逆極性の爪極部７２,７４に軟磁性筒部１６の溝部を嵌着し、溝部内にて爪極部７２,７４の周方向側端面と軟磁性筒部１６との間に永久磁石１１,１３を介在させる。
これにより、界磁コイル１ｆと永久磁石１１,１３との合成磁界による界磁磁束を発生させることができ、かつ、ステータから見た永久磁石１１,１３により界磁磁束の周方向中心位置（ｄ軸）を軟磁性筒部１６のｄ軸磁極部１６１にシフトすることができるため、大きな界磁磁束トルクと大きなリラクタンストルクとによりコンパクトで大トルクのランデルロータ型モータを実現することができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０７３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のランデル型ロータ型モータは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、各爪極部７２,７４の外周位置に永久磁石１１,１３を配設しているため、ロータの外径を小型化することができず、小型化にも限界があった。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、各ランデルコア爪極部内にマグネットを設けることにより、トルクを大幅に向上できるようにしたランデル型発電機・モータのロータ構造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】
本発明によるランデル型発電機・モータのロータ構造は、ステータコイルを有する輪状ステータの内側に軸受及び回転軸を介して回転自在に設けられたランデルロータを有するランデル型発電機・モータのロータ構造において、前記ランデルロータは、前記回転軸に設けられ筒状界磁コイルを有する筒状界磁コアと、前記筒状界磁コアの外周に前記筒状界磁コアとは別体でかつ所定角度間隔で半径方向に突出しかつ軸方向に延設して形成された複数の第１ランデルコア爪極部を有する第１ランデルロータコアと、前記各第１ランデルコア爪極部内に設けられ長手状の第１ランデルコア爪極部用マグネットと、前記第１ランデルロータコアの先端側から挿入されて断面コ字形をなすと共に所定角度間隔で半径方向に突出しかつ軸方向に延設して形成された複数の第２ランデルコア爪極部を有する第２ランデルロータコアと、前記各第２ランデルコア爪極部内に設けられ長手状の第２ランデルコア爪極部用マグネットと、を備え、前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネットの長手方向は、前記軸方向に沿って形成され、前記長手方向と直交する方向に沿う前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネットの短手方向は、前記ランデルロータの半径方向に対して直交している構成であり、また、前記第１、第２ランデルコア爪極部の両コア側部のコア側部方向は、前記各ランデルロータコアの軸方向と直交する面でみて前記各ランデルロータコアの半径方向と同一方向である構成であり、また、前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネットの両マグネット側部のマグネット側部方向は、前記各ランデルロータコアの軸方向と直交する面でみて、前記各ランデルロータコアの半径方向と同一方向、又は、前記両コア側部のコア側部方向と平行である構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるランデル型発電機・モータのロータ構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ステータコイルを有する輪状ステータの内側に軸受及び回転軸を介して回転自在に設けられたランデルロータを有するランデル型発電機・モータのロータ構造において、前記ランデルロータは、前記回転軸に設けられ筒状界磁コイルを有する筒状界磁コアと、前記筒状界磁コアの外周に前記筒状界磁コアとは別体でかつ所定角度間隔で半径方向に突出しかつ軸方向に延設して形成された複数の第１ランデルコア爪極部を有する第１ランデルロータコアと、前記各第１ランデルコア爪極部内に設けられ長手状の第１ランデルコア爪極部用マグネットと、前記第１ランデルロータコアの先端側から挿入されて断面コ字形をなすと共に所定角度間隔で半径方向に突出しかつ軸方向に延設して形成された複数の第２ランデルコア爪極部を有する第２ランデルロータコアと、前記各第２ランデルコア爪極部内に設けられ長手状の第２ランデルコア爪極部用マグネットと、を備え、前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネットの長手方向は、前記軸方向に沿って形成され、前記長手方向と直交する方向に沿う前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネットの短手方向は、前記ランデルロータの半径方向に対して直交していることにより、各ランデルコア爪極部の半径方向の長さを従来よりも短縮でき、小型・軽量でマグネットトルク、リラクタンストルク及び界磁コイルによる界磁トルクで高トルクのロータ構造が得られる。
また、前記第１、第２ランデルコア爪極部の両コア側部のコア側部方向は、前記各ランデルロータコアの軸方向と直交する面でみて前記各ランデルロータコアの半径方向と同一方向であることにより、各ランデルコア爪極部の形状を最大限の大きさとすることができ、マグネットトルク、リラクタンストルク及び高トルク化に寄与できる。
また、前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネットの両マグネット側部のマグネット側部方向は、前記各ランデルロータコアの軸方向と直交する面でみて、前記各ランデルロータコアの半径方向と同一方向、又は、前記両コア側部のコア側部方向と平行であることにより、各ランデルコア爪極部内で最大限の大きさのマグネットを取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明によるランデル型発電機・モータのロータ構造を示す断面図である。
【図２】図１におけるランデルロータを示す側面図である。
【図３】図２における第１ランデルロータコアを示す構成図である。
【図４】図３の要部を示す拡大図である。
【図５】図３の第１ランデルロータコアを示す縦断面図である。
【図６】図２における第２ランデルロータコアを示す構成図である。
【図７】図６の縦断面図である。
【図８】図１のランデルロータを示す縦断面図である。
【図９】従来のランデルロータを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、各ランデルコア爪極部内にマグネットを設けることにより、トルクを大幅に向上できるようにすることである。
【実施例】
【００１０】
以下、図面と共に本発明によるランデル型発電機・モータのロータ構造の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において符号２０で示されるものは、一対の軸受１０,１０Ａを有するケーシングであり、このケーシング２０の内壁２０ａには、ステータコイル２１を有する輪状ステータ２２が固定して設けられている。
【００１１】
前記輪状ステータ２２の内側には、前記各軸受１０,１０Ａを介して回転軸２３が回転自在に設けられており、この回転軸２３には、筒状界磁コア２４Ａ及び筒状界磁コイル２４が同軸状に設けられている。
前記筒状界磁コイル２４の外周側には、前記筒状界磁コア２４Ａにその一端が接続された第１ランデルロータコア７２Ａが、図４、図５で示されるように設けられている。
【００１２】
前記第１ランデルロータコア７２Ａは、図３で示されるように、９０度毎に４個の第１ランデルコア爪極部７２が前記筒状界磁コア２４Ａに別体として接続されて一体状に構成されている。
前記各第１ランデルロータコア７２Ａの第１ランデルコア爪極部７２内には、図３から図５で示されるように、第１ランデルコア爪極部用マグネット１１が、周知のＩＰＭモータのロータのように埋設した状態（実際には、第１ランデルコア爪極部７２に形成された長手貫通孔２５に挿入されている）で設けられている。
前記各第１ランデルコア爪極部７２は、所定角度間隔で半径方向に突出しかつ軸方向Ｐに延設して形成されている。
【００１３】
前記第１ランデルコア爪極部用マグネット１１の長手方向Ｌ（図５）は、前記軸方向Ｐに沿って形成され、前記長手方向Ｌと直交する方向に沿う前記第１ランデルコア爪極部用マグネット１１の短手方向Ｓは、第１ランデルロータ７２Ａの半径方向ｒに対して直交している。
【００１４】
前記第２ランデルロータコア７４Ａは図６で示されるように構成されており、この第２ランデルロータコア７４Ａの周面には、所定角度間隔で４個の第２ランデルコア爪極部７４がその半径方向ｒに沿って突出すると共にその長手方向Ｌに沿って延設されている。
前記各第２ランデルコア爪極部７４の長手貫通孔２５Ａ内に埋設された第２ランデルコア爪極部用マグネット１３の長手方向Ｌ（図７）は、前記軸方向Ｐに沿って延設され、前記長手方向Ｌと直交する方向に沿う前記第２ランデルコア爪極部用マグネット１３の短手方向Ｓは、第１ランデルロータ７２Ａの半径方向ｒに対して直交している。
【００１５】
前記第１、第２ランデルコア爪極部７２,７４の両コア側部３０のコア側部方向３１は、前記ランデルロータコア７２Ａ，７４Ａの軸方向Ｐと直交する面でみて前記ランデルロータコア７２Ａ，７４Ａの半径方向ｒと同一方向である。
前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネット１１,１３の両マグネット側部４０のマグネット側部方向４１は、前記各ランデルロータコア７２Ａ，７４Ａの軸方向Ｐと直交する面でみて、前記各ランデルロータコア７２Ａ，７４Ａの半径方向ｒと同一方向、又は、前記両コア側部３０のコア側部方向３１と平行である。
【００１６】
前述の図３から図５で示される第１ランデルロータコア７２Ａと、図６及び図７で示される第２ランデルロータコア７４Ａと、は、前記各第１ランデルコア爪極部７２と各第２ランデルコア爪極部７４とを互いに位相をずらせて嵌め込むことにより、図２で示されるように、前記第１、第２ランデルコア爪極部７２,７４が交互にその円周に配設されてランデルロータ１６が形成されている。
【００１７】
前述の図２で示されるように構成された前記ランデルロータ１６は、その縦断面でみると、図８で示されるように構成され、従来構成を示す図９のように永久磁石１１,１３をロータの半径方向に沿って立てる状態で、かつ、各爪極部７２,７４の外側に取付ける構成と比較すると、ロータの直径を著しく小径化できることが明らかである。また、前述の構成においては、マグネットトルク、リラクタンストルク及び界磁コイルによる界磁トルクによってトルク出力の向上を得ることができる。
前述の本発明によるランデル型発電機・モータのロータ構造は、周知のモータとして用いる場合に限らず、周知の発電機としても用いることができる。
【００１８】
尚、本発明によるランデル型発電機・モータのロータ構造をまとめると、以下の通りである。
すなわち、ステータコイル２１を有する輪状ステータ２２の内側に軸受１０，１０Ａ及び回転軸２３を介して回転自在に設けられたランデルロータ１６を有するランデル型発電機・モータのロータ構造において、前記ランデルロータ１６は、前記回転軸２３に設けられ筒状界磁コイル２４を有する筒状界磁コア２４Ａと、前記筒状界磁コア２４Ａの外周に前記筒状界磁コア２４Ａとは別体でかつ所定角度間隔で半径方向ｒに突出しかつ軸方向Ｐに延設して形成された複数の第１ランデルコア爪極部７２を有する第１ランデルロータコア７２Ａと、前記各第１ランデルコア爪極部７２Ａ内に設けられ長手状の第１ランデルコア爪極部用マグネット１１と、前記第１ランデルロータコア７２Ａの先端側から挿入されて断面コ字形をなすと共に所定角度間隔で半径方向ｒに突出しかつ軸方向Ｐに延設して形成された複数の第２ランデルコア爪極部７４を有する第２ランデルロータコア７４Ａと、前記各第２ランデルコア爪極部７４内に設けられ長手状の第２ランデルコア爪極部用マグネット１３と、を備え、前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネット１１，１３の長手方向Ｌは、前記軸方向Ｐに沿って形成され、前記長手方向Ｐと直交する方向に沿う前記第1、第2ランデルコア爪極部用マグネット１１，１３の短手方向Ｓは、前記ランデルロータ１６の半径方向ｒに対して直交していることを特徴とするランデル型発電機・モータのロータ構造であり、また、前記第１、第２ランデルコア爪極部７２，７４の両コア側部３０のコア側部方向３１は、前記各ランデルロータコア７２Ａ,７４Ａの軸方向Ｐと直交する面でみて前記各ランデルロータコア７２Ａ,７４Ａの半径方向ｒと同一方向であることを特徴とするランデル型発電機・モータのロータ構造であり、また、前記第１、第２ランデルコア爪極部用マグネット１１，１３の両マグネット側部４０のマグネット側部方向４１は、前記各ランデルロータコア７２Ａ,７４Ａの軸方向Ｐと直交する面でみて、前記各ランデルロータコア７２Ａ,７４Ａの半径方向ｒと同一方向、又は、前記両コア側部３０のコア側部方向３１と平行であることを特徴とするランデル型発電機・モータのロータ構造である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明によるランデル型発電機・モータのロータ構造は、各ランデルコア爪極部用マグネットを各ランデルコア爪極部内に内蔵させることにより、ランデルロータの外径を小さくできると共にトルクアップを計ることができる。
【符号の説明】
【００２０】
１０,１０Ａ    軸受
１１,１３    第１、第２ランデルコア爪極部用マグネット
１６    ランデルロータ
２０    ケーシング
２０ａ    内壁
２１    ステータコイル
２２    輪状ステータ
２３    回転軸
２４    筒状界磁コイル
２４Ａ    筒状界磁コア
２５,２５Ａ    長手貫通孔
３０    コア側部
３１    コア側部方向
４０    マグネット側部
４１    マグネット側部方向
７２    第１ランデルコア爪極部
７２Ａ    第１ランデルロータコア
７４    第２ランデルコア爪極部
７４Ａ    第２ランデルロータコア
ｒ    半径方向
Ｓ    短手方向
Ｌ    長手方向
Ｐ    軸方向
【図１】
2015226422.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015226422.tif 000005
【図４】
2015226422.tif 000006
【図５】
2015226422.tif 000007
【図６】
2015226422.tif 000008
【図７】
2015226422.tif 000009
【図８】
2015226422.tif 000010
【図９】
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