JP2003143805A - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
- F16H57/048—Type of gearings to be lubricated, cooled or heated
- F16H57/0482—Gearings with gears having orbital motion
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
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Abstract
機を提供することにある。 【解決手段】回転子11と固定子12とケーシング18
を有する。太陽ローラ15と、遊星ローラ16と、リン
グローラ13と、キャリア17とからなる遊星ローラ機
構が、回転子11の内側に設けられ、回転子11の駆動
力を動力軸19から外部に伝達する。回転子11の内側
若しくはケーシング18の内部にはオイルが封入され
る。また、遊星ローラ機構は、ケーシング18の内部若
しくは回転子11の外側に設けられ、ケーシング18の
内部にオイルが封入される。
Description
どの回転電機に係り、特に、変速機構や多軸回転動力合
成のための機構を回転電機内に収納した回転電機に関す
る。
に変速ギアを備え、所望の負荷動力に変速して回転動力
を出力するギアードモータが、広く製造,販売されてい
る。一般的にギアードモータはギア機構の体格分大きく
なるため、例えば、特開平10−210709号公報や
特開2001−12563号公報に記載されているよう
に、回転電機内部に変速機構を設け、小型化したものが
知られている。
10−210709号公報や特開2001−12563
号公報記載のものでは、変速手段として、歯車列,歯付
ベルト,摩擦伝動歯車列といった噛合伝動を用いている
ため、回転角度によって回転むらが生じる。回転電機内
部に噛合伝動要素を用いた場合、部材が小さいために振
動を吸収する緩和領域を確保できず、回転電機外部に別
部品として変速手段を設けた場合と比較して、回転電機
の回転子が受ける外乱が大きくなる。近年、高効率化を
目指して回転電機の回転子と固定子間のギャップはより
小さくなっているため、この振動によって回転子と固定
子とが接触しないように軸受を強化する必要があるが、
軸受を強化すると、回転電機が大型化するという問題が
あった。
摩擦車やプーリーのような摩擦伝動がある。摩擦伝動を
実現するためには、潤滑・冷却などを行うためのオイル
供給が必要となるが、単にオイル滴下や跳ね上げといっ
た手段では、油膜剥離部分から剥がれ落ちた摩擦車のフ
ラクションが摩擦車や回転電機を傷つける可能性がある
ため、適切なオイル供給を考慮する必要があった。
ル供給が可能な回転電機を提供することにある。
め、本発明は、回転子と固定子とケーシングを有する回
転電機において、上記回転子の内側に設けられ、上記回
転子の駆動力を外部に伝達する遊星ローラ機構を備え、
上記回転子の内側若しくは上記ケーシング内部にオイル
を封入したものである。かかる構成により、小型でかつ
伝動部にオイル供給を行い得るものとなる。
上記回転子は、上記遊星ローラ機構のリングローラと同
体であるかまたは結合するようにしたものである。
は、回転子と固定子とケーシングを有する回転電機にお
いて、上記ケーシングの内部若しくは上記回転子の外側
に設けられ、上記回転子の駆動力を外部に伝達する遊星
ローラ機構を備え、上記ケーシング内部にオイルを封入
したものである。かかる構成により、小型でかつ伝動部
にオイル供給を行い得るものとなる。
上記遊星ローラ機構のリングローラは、上記オイルケー
シングと結合され、上記オイルケーシングは、上記回転
電機のケーシングと結合するようにしたものである。
上記回転子は、上記遊星ローラ機構の太陽ローラと同体
であるかまたは結合するようにしたものである。
は、回転子と固定子とケーシングを有する回転電機にお
いて、上記回転子の内側,上記ケーシングの内部若しく
は上記回転子の外側に設けられ、上記回転子の駆動力を
外部に伝達する遊星ローラ機構を備え、上記回転子は、
上記遊星ローラ機構の遊星ローラと複数点で接触し、上
記回転子の重心は上記遊星ローラとの接触点を頂点とす
る多面体の内側に存在するようにしたものである。かか
る構成により、回転子の支持剛性が向上し、振動の低
減、寿命の延長を得るものである。
発明の第1の実施形態による回転電機の構成について説
明する。図1は、本発明の第1の実施形態による回転電
機の構成を示す正面断面図である。図2は、図1のA−
A’断面図である。
ロータ型の回転電機であり、永久磁石式同期機を例にし
て説明する。但し、別の電動機形式、例えば誘導機や直
流機に対しても適用可能である。本実施形態では、回転
電機の内部に遊星ローラ機構を備えており、遊星ローラ
機構のリングローラと回転電機の回転子が結合されてい
る。
シング18の内部には、固定子を構成するステータコア
12が固定されている。ステータコア12の内周には、
回転子11が対向配置している。図2に示すように、回
転子11の内部には、8個の永久磁石11A,…,11
Hが挿入されている。
9と、回転子11の間には、太陽ローラ15と、遊星ロ
ーラ16と、リングローラ13と、キャリア17とから
なる「遊星ローラ機構」が設けられている。遊星ローラ
は、図2に示すように、4個の遊星ローラ16A,16
B,16C,16Dから構成されている。ケーシング1
8には、回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出器1
4が設けられている。
接続されている。なお、強度や加工精度が許せば、回転
子11とリングローラ13とを同一部材で形成しても差
し支えないものである。
能なように取り付けられる。キャリア17は、太陽ロー
ラ15と同軸上に配置され、軸受21Dによって太陽ロ
ーラ15に回転可能となるように取り付けられる。遊星
ローラ16は、太陽ローラ15と転がり接触し、クーロ
ン摩擦またはオイル粘性を用いた粘性摩擦を利用して動
力伝達を行う。遊星ローラ16は、リングローラ13と
も転がり接触し、クーロン摩擦またはオイル粘性を用い
た粘性摩擦を利用して動力伝達を行う。太陽ローラ15
と遊星ローラ16との間、および遊星ローラ16とリン
グローラ13の間に摩擦による動力伝達を行うために
は、押し付け力が必要となるが、これはリングローラ1
3を焼きばめすることなどにより、上記押し付け力の発
生が可能である。
Cにより、キャリア17に対して、回転可能に支持され
ている。太陽ローラ15は、軸受21Eにより、リング
ローラ13に対して回転可能に支持されている。太陽ロ
ーラ15は、軸受21Fにより、ケーシング18に対し
て回転可能に支持されている。キャリア17は、軸受2
1Gにより、リングローラ13に対して回転可能に支持
されている。
リングローラ13,キャリア17の3つの回転軸を有す
る機構である。この遊星ローラ機構を変速機構として用
いる場合には、これら3つの回転軸のうち一つを拘束す
る。ここでは、固定ねじ20によって、キャリア17を
ケーシング18に固定し、遊星ローラ機構を変速機とし
て働かせている。
電機回転出力,すなわち、回転子11の回転力は、リン
グローラ13に入力され、遊星ローラ16を介して、太
陽ローラ15に出力される。太陽ローラ15の回転は、
動力軸19により、外部に取り出される。即ち、回転子
11−リングローラ13−遊星ローラ16−太陽ローラ
15−動力軸19の動力伝達経路により、回転子11の
回転力が動力軸19から外部に取り出すことができる。
めて動力軸19より出力される構成となっており、特に
高速回転を目的とする対象、例えばタービンポンプなど
に好適である。
ローラの表面には潤滑油膜やトラクションオイル膜の形
成する必要がある。そこで、本実施形態では、回転子1
1の内側にオイルを封入するようにしている。オイルシ
ール22は、シーラントや磁性流体シール等によって実
現される。オイルシール22は、リングローラ13の内
部よりオイルが漏出しないように設けたものである。こ
のように、オイルをロータ内部に封入することにより、
例えばグリースをローラ面に塗布する方法などと比較し
てメンテナンスフリー化が期待できる。
ラ機構を回転子内部に設け、さらに回転子内部にオイル
を封入したことに特徴がある。遊星ローラ機構はバック
ラッシュが無く、回転軸の振れもギアと比較して小さ
い。そのため、遊星ローラ機構をモータ内部に設けた場
合には遊星ローラ機構が回転子を支えることになり、同
じ個数の軸受を用いた場合、ギア機構による構成と比較
すると遊星ローラ機構を用いた場合には全体剛性が向上
するという利点が生じる。このため、回転子内に変速機
構を内蔵しても、回転子の偏心は少なく、回転電機その
ものへの影響は少ないものである。
ば、遊星ローラ機構を用いることにより、回転子内に変
速機構を内蔵することが可能となり、また、オイルを封
入することにより、遊星ローラ機構が必要とするオイル
供給も容易となり、結果として体格を大きくすること無
く、ギアードモータの機能を回転電機に持たせることが
できる。
形態による回転電機の構成について説明する。図3は、
本発明の第2の実施形態による回転電機の構成を示す正
面断面図である。なお、図1と同一符号は同一部分を示
している。
ロータ型の回転電機であり、遊星ローラ機構を回転子内
部に設け、さらにケーシング内部にオイルを封入したも
のである。
7に接続する。リングローラ13は固定ねじ20によっ
てケーシング18に固定されており、動力軸19は太陽
ローラ15に取り付けられる。回転子11の回転力は、
回転子11−キャリア17−遊星ローラ16−太陽ロー
ラ15−動力軸19の動力伝達経路により、動力軸19
から外部に取り出すことができる。本実施形態では、モ
ータの回転が速度を速めて動力軸19より出力される構
成となっており、特に高速回転を目的とする対象、例え
ばタービンポンプなどに好適である。
される構成としている。これにより、オイルはステータ
コア12に発生した熱をケーシング18に伝達し、油冷
することができるという利点を有する。
ば、遊星ローラ機構を用いることにより、回転子内に変
速機構を内蔵することが可能となり、また、ケーシング
内部にオイルを封入することにより、遊星ローラ機構が
必要とするオイル供給も容易となり、結果として体格を
大きくすること無く、ギアードモータの機能を回転電機
に持たせることができる。
3の実施形態による回転電機の構成について説明する。
図4は、本発明の第3の実施形態による回転電機の構成
を示す正面断面図である。図5は、図4のA−A’断面
図である。なお、図1と同一符号は同一部分を示してい
る。
ロータ型の回転電機であり、遊星ローラ機構を回転子外
部に設け、さらにケーシング内部にオイルを封入したも
のである。
キシャルモータである。ここでは、ケーシング18がリ
ングローラ13を兼ね、太陽ローラ15は回転子11に
接続されている。また、軸受21は、軸方向荷重を支え
ることができるものを用いている。なお、符号23はコ
イル、24はオイルシールに用いるOリングである。
ローラ15−ケーシング18(リングローラ13)−キ
ャリア17−動力軸19の動力伝達経路により、動力軸
19から外部に取り出すことができる。本実施形態で
は、リングローラを固定した遊星ローラ機構により回転
電機の回転が減速されて動力軸19に伝達される。従っ
て、この構成は低速高トルクの対象、例えば電動工具な
どに好適である。
ば、遊星ローラ機構を用いることにより、回転子外部に
変速機構を備え、また、ケーシング内部にオイルを封入
することにより、遊星ローラ機構が必要とするオイル供
給も容易となり、結果として体格を大きくすること無
く、ギアードモータの機能を回転電機に持たせることが
できる。
形態による回転電機の構成について説明する。図6は、
本発明の第4の実施形態による回転電機の構成を示す正
面断面図である。なお、図1と同一符号は同一部分を示
している。
ロータ型の回転電機であり、遊星ローラ機構をケーシン
グ内部に設け、さらにケーシング内部にオイルを封入し
たものである。
内部に配置され、内部に遊星ローラ機構を有する。ま
た、遊星ローラユニットのオイルケーシング26の内部
には、オイルが封入される。遊星ローラユニット25の
ケーシングは回転電機のケーシング18に固定されてお
り、減速機として作用する。
ローラ15−遊星ローラ16−キャリア17−動力軸1
9の動力伝達経路により、動力軸19から外部に取り出
すことができる。本実施形態では、遊星ローラ機構が軸
受としての機能も果たすため、構成要素が少なく、回転
電機の小型化に好適である。
ば、遊星ローラ機構を用いることにより、ケーシング内
部に変速機構を備え、また、ケーシング内部にオイルを
封入することにより、遊星ローラ機構が必要とするオイ
ル供給も容易となり、結果として体格を大きくすること
無く、ギアードモータの機能を回転電機に持たせること
ができる。
5の実施形態による回転電機の構成について説明する。
図7は、本発明の第5の実施形態による回転電機の構成
を示す正面断面図である。図8は、本発明の第5の実施
形態による回転電機における回転子の支持構造を示す要
部斜視図である。なお、図1と同一符号は同一部分を示
している。
ロータ型の回転電機であり、遊星ローラ機構を回転子外
部に設け、さらにケーシング内部にオイルを封入したも
のである。
タコア12の外側に配置され、アウターロータ型回転電
機を構成している。回転子11は、太陽ローラ15の役
割を兼ねており、また、ケーシング18は、リングロー
ラ13の役割を兼ねている。オイルは、ケーシング18
の内部に封入される。ステータコア12は、支持部27
によってケーシング18に接合される。
ローラ16−キャリア17−動力軸19の動力伝達経路
により、動力軸19から外部に取り出すことができる。
一般的にアウターロータ型回転電機では、回転子11の
支持機構が複雑となりやすい傾向があるが、本実施形態
では、遊星ローラ16が外側から回転子11を支持する
ため、軸受個数を低減でき、小型化に有利である。
ラ16B1,16B2,16B3,16C1,16C
2,16C3が存在し、3個の遊星ローラ16B1,1
6B2,16B3が第1の組を構成し、別の3個の遊星
ローラ16C1,16C2,16C3が第2の組を構成
している。第1の組は、回転子11の左側円周上,すな
わち、図7に示したB−B’の平面上を支え、第2の組
は、回転子11の右側円周上,すなわち、図7に示した
C−C’の平面上を支えている。そのため、遊星ローラ
16との接触点により構成される多面体の内部に、回転
子11の重心28が配置される。このようなアウターロ
ータ型回転電機における回転子11の支持方式とするこ
とで、回転子11の支持剛性が向上し、振動の低減、寿
命の延長といった効果が得られる。
ば、遊星ローラ機構を用いることにより、回転子外部に
変速機構を備え、また、ケーシング内部にオイルを封入
することにより、遊星ローラ機構が必要とするオイル供
給も容易となり、結果として体格を大きくすること無
く、ギアードモータの機能を回転電機に持たせることが
できる。
は第2の実施形態による回転電機における回転子の支持
構造について説明する。図9は、本発明の第1若しくは
第2の実施形態による回転電機における回転子の支持構
造を示す要部斜視図である。なお、図1と同一符号は同
一部分を示している。
子の支持構造を、図1若しくは図3に示したインナーロ
ータ型回転電機に適用している。本実施形態では、遊星
ローラ16が内側から回転子11を支持し、回転子11
はリングローラ13の役割も兼ねる。なお、太陽ローラ
やステータコアといった部分の図示は省略している。本
実施形態においても、遊星ローラ16は6個存在し、3
個ずつが組になっている。一方の組は回転子11の左側
円周上を支え、もう一方の組は回転子11の右側円周上
を支えている。そのため、遊星ローラ16との接触点に
より構成される多面体の内部に回転子11の重心28が
配置される。本実施形態では、軸受に拠らずとも回転子
を支えることができるため、軸受を簡素化または省略で
き、全体の小型化に貢献する。
に変速機を内包するものとして説明したが、遊星ローラ
機構の有する3つの回転軸をそれぞれ別々の対象に接続
する形としてもよいものである。例えば、図1におい
て、固定ねじ20を用いずキャリア17をエンジンに接
続し、動力軸19を車軸に接続すれば、エンジン−電気
ハイブリッド車を実現することも可能である。
イル供給が可能な回転電機を提供することにある。
を示す正面断面図である。
を示す正面断面図である。
を示す正面断面図である。
を示す正面断面図である。
を示す正面断面図である。
る回転子の支持構造を示す要部斜視図である。
転電機における回転子の支持構造を示す要部斜視図であ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】回転子と固定子とケーシングを有する回転
電機において、 上記回転子の内側に設けられ、上記回転子の駆動力を外
部に伝達する遊星ローラ機構を備え、 上記回転子の内側若しくは上記ケーシング内部にオイル
を封入したことを特徴とする回転電機。 - 【請求項2】請求項1記載の回転電機において、 上記回転子は、上記遊星ローラ機構のリングローラと同
体であるかまたは結合することを特徴とする回転電機。 - 【請求項3】回転子と固定子とケーシングを有する回転
電機において、 上記ケーシングの内部若しくは上記回転子の外側に設け
られ、上記回転子の駆動力を外部に伝達する遊星ローラ
機構を備え、 上記ケーシング内部にオイルを封入したことを特徴とす
る回転電機。 - 【請求項4】請求項3記載の回転電機において、 上記遊星ローラ機構のリングローラは、上記オイルケー
シングと結合され、上記オイルケーシングは、上記回転
電機のケーシングと結合されることを特徴とする回転電
機。 - 【請求項5】請求項3記載の回転電機において、 上記回転子は、上記遊星ローラ機構の太陽ローラと同体
であるかまたは結合することを特徴とする回転電機。 - 【請求項6】回転子と固定子とケーシングを有する回転
電機において、 上記回転子の内側,上記ケーシングの内部若しくは上記
回転子の外側に設けられ、上記回転子の駆動力を外部に
伝達する遊星ローラ機構を備え、 上記回転子は、上記遊星ローラ機構の遊星ローラと複数
点で接触し、上記回転子の重心は上記遊星ローラとの接
触点を頂点とする多面体の内側に存在することを特徴と
する回転電機。
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