JP2016001973A - スイッチドリラクタンスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】風切音による振動騒音を低減することができるSRモータを提供する。【解決手段】複数の突極31が形成されたロータ3と、ロータ3と同軸上で、ロータ3の外周に離接して配設されたステータ2とを備えるSRモータ1であって、突極31間の溝部32に挿入する挿入部材4と、挿入部材4を溝部32に挿入した状態で、ロータ3の軸方向における両端部に、ロータ3と同軸上に配設され、ステータ2の内径より大きな径の側板5とを備える。挿入部材4の軸方向における両端部には、ロータ3の軸方向における端面よりも軸方向の外方に突出した係合凸部41が形成され、側板5のロータ3と対向する面部5aには、係合凸部41と係合する係合凹部51が形成され、係合凸部41と係合凹部51とを係合することにより、挿入部材4を側板5に係止する、ことを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、スイッチドリラクタンスモータに関する。
車両の動力源の電動化が進んでおり、動力源である電動モータとして、磁石界磁式(PM Permanent Magnet)モータやスイッチドリラクタンス(SR Switched Reluctance)モータが知られている。PMモータは、磁石原材料のコストが高く、採掘地が限られた天然資源のため供給が不安定となるおそれがある。そのため、磁石を使用しないSRモータの需要が高まっている。SRモータは、強磁性を有する鉄心のみで構成され、PMモータと同等の効率、出力を得られるものである。
特許文献1に記載されるモータは、回転子の突極における空気抵抗を低減するため、突極間の溝部を非磁性体で埋めて、ロータの外周面を滑らかな曲面状にすることが開示されている。
このように、SRモータは、風切音による振動騒音が大きいという課題を有している。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、風切音による振動騒音を低減することができるSRモータを提供することを目的とする。
本発明は、複数の突極が形成されたロータと、前記ロータと同軸上で、前記ロータの外周に離接して配設されたステータとを備えるスイッチドリラクタンスモータであって、前記突極間の溝部に挿入する挿入部材と、前記挿入部材を前記溝部に挿入した状態で、前記ロータの軸方向における両端部に、前記ロータと同軸上に配設され、前記ステータ内径より大きな径の側板と、を備え、前記挿入部材の軸方向における両端部には、前記ロータの軸方向における端面よりも軸方向の外方に突出した係合凸部が形成され、前記側板の、前記ロータと対向する面部には、前記係合凸部と係合する係合凹部が形成され、前記係合凸部と前記係合凹部とを係合することにより、前記挿入部材を前記側板に係止する、ことを特徴とする。
本発明にかかるSRモータは、挿入部材を突極間の溝部に挿入した状態で、ロータの軸方向における両端部にロータと同軸上に配設された側板は、ステータ内径より大きな径であり、ステータとロータとの間のギャップを覆うように配設される。このため、ステータとロータとの間のギャップに空気が流入したり、ギャップから空気が排出されたりすることを抑制できるので、風切音による振動騒音を低減できるという効果を奏する。また、突極間の溝部に挿入した挿入部材は、その係合凸部を側板の係合凹部と係合することにより係止される。このため、挿入部材を固定するために突極の形状を変更する必要がないので、加工が容易で、突極の断面積の減少により発生トルクが減少することもない。
以下に、本発明にかかるSRモータの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、本発明の実施形態にかかるSRモータ(スイッチドリラクタンスモータ)1を示す断面図である。本発明に係るSRモータ1は、ケーシング10内に、ブラケット11を介してボルトを含む締結部材12によって固定されている。このSRモータ1は、主として、ステータ2と、ロータ3と、挿入部材4と、側板5とを備えている。
ステータ2は、ロータ3と同軸上で、ロータ3の外周に離接して配設されている。ステータ2の内周面には、図示しない複数の突極が等間隔で形成されている。各突極にはコイルが巻かれており、コイルに通電することによって、ステータ2の内側の空間部に軸心回りの磁界が形成される。より詳しくは、通電するコイルを所定の順番で切り替えることで、ステータ2の突極とロータ3の突極31(図2等参照)との間に生じる吸引力を変化させて、ロータ3を回転させる。このようなステータ2は、ブラケット11に圧入されて固定されている。また、ブラケット11は、ボルトを含む締結部材12によってケーシング10内に固定されている。
ロータ3は、ケーシング10に対して回転自在に取り付けられたシャフト30の略中央部に取り付けられており、軸心回りに回転自在となるように、ステータ2の内周側にステータ2と当接しない状態、すなわち、ギャップGを有する状態で収容されている。ロータ3は、ステータ2の突極に巻きつけられたコイルに通電されて形成される磁界によって、軸心回りに回転する。また、ロータ3の外周面には、図2に示すように、複数の突極31が等間隔で形成されている。ここでは、12個の突極31が形成されている。
突極31は、図2、図3に示すように、ロータ3の外周面に軸方向に沿って軸方向の両端部まで延設されている。図2に示すように、隣接する突極31と突極31との間には、溝部32が形成されている。溝部32は、ロータ3の外周面に軸方向に沿って軸方向の両端部まで形成されている。ここでは、12本の溝部32が形成されている。溝部32の幅は、外周側が広く内周側が狭くなっている。突極31と溝部32とによって、ロータ3の外周面は円周方向に凹凸が繰り返された形状となっている。
挿入部材4は、図2に示すように、ロータ3の溝部32と係合可能な形状、大きさの非磁性体で形成されている。挿入部材4としては、軽量で高剛性な材料、例えば、CFRP(炭素繊維強化プラスチック、Carbon Fiber Reinforced Plastics)が適している。図5に示すように、挿入部材4の軸方向の長さd1は、ロータ3の軸方向と同じ長さで、図2に示すように、挿入部材4の高さは、溝部32と同じ深さに形成されている。挿入部材4の軸方向における両端部には、図4に示すように、ロータ3の軸方向における端面よりも軸方向の外方に長さd2だけ突出した係合凸部41が形成されている。図2、図3に示すように、挿入部材4を溝部32に挿入すると、ロータ3の外周面には凹凸がなくなり、滑らかな略円柱形となって、ロータ3の軸方向における両端部からは係合凸部41(図4参照)が突出する。また、溝部32に挿入した挿入部材4の係合凸部41と後述する側板5の係合凹部51とを係合することにより、挿入部材4は側板5によって軸方向における両端部(側方)から支持されるので、ロータ3の回転時に遠心力によって溝部32から剥離することが防止される。
側板5は、図3に示すように、シャフト30の中心(図1参照)とロ−タ3の突極31の頂点との間の距離よりも大きな径で、図1に示すように、ステータ2の内径より大きな径の円板である(図3参照)。側板5は、図3に示すように、ロ−タ3の突極31の頂点や、溝部32に挿入した挿入部材4の頂点よりも半径方向外方に突出しており(図5に示すh1)、具体的には例えば、0.5〜0.8mm程度突出している。図5に示すように、側板5のロータ3と対向する面部5aには、挿入部材4の係合凸部41と係合する係合凹部51が形成されている。係合凹部51は、溝部32(図2参照)に挿入した挿入部材4の係合凸部41と係合可能な位置、形状、大きさに形成されている。
このような側板5は、図2に示すように、挿入部材4をロータ3の溝部32に挿入した状態で、図1、図3、図5に示すように、ロータ3の軸方向における両端部にロータ3と同軸上に配設される。このように配設された側板5は、図3に示すように、ロータ3と挿入部材4の軸方向における両端部を、シャフト30(図1参照)の貫通部分を除いて閉塞する。また、図1に示すように、側板5は、ステータ2とロータ3との間のギャップGの側方に配設されるため、側方からギャップGへの空気の流入や、ギャップGから側方への空気の排出を規制する。
ここで、このようなロータ3と挿入部材4と側板5の組み付け方法について説明する。まず、図2に示すように、ロータ3の溝部32に、挿入部材4がロータ3の外周側から挿入される。このように、すべての溝部32が挿入部材4によって埋められるので、ロータ3の外周面は凹凸がなくなり、滑らかな略円柱形となる。このとき、係合凸部41は、ロータ3の軸方向における両端部から突出している。そして、図5に示すように、側板5の係合凹部51と挿入部材4の係合凸部41とが係合するように、ロータ3の軸方向における両端部に側板5が配設される。これにより、ロータ3と溝部32に挿入された挿入部材4との軸方向における両端部は、側板5によって閉塞される。また、挿入部材4は側板5によって側方から支持されるので、ロータ3の回転時に遠心力によって溝部32から剥離することが防止される。
この実施形態に係るSRモータ1は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。ステータ2の突極に巻きつけられたコイルに通電されると、軸心回りの磁界が形成されて、ロータ3が軸心回りに回転する。
図1に示すように、ロータ3の溝部32(図2参照)が挿入部材4によって埋められており、ロータ3と挿入部材4の軸方向における両端部は、ステータ2の内径より大きな径の側板5によって閉塞される。このため、ステータ2とロータ3との間のギャップGへの空気の流入や、ギャップGからの空気の排出が規制されて、風切音が抑制される。すなわち、側板5によって空気の流れが規制されることで、ステータ2とロータ3との間の空気はロータ3とともに軸心回りに回転するので、風切音が低減される。
しかも、ギャップGから外方に排出される空気は、ギャップGの側方に配設された側板5によって、ロータ3の半径方向外方に向かって流れるようにガイドされる。これにより、ステータ2の突極に巻きつけられたコイルに向かって空気が排出されるので、コイルが冷却される。
以上のSRモータ1においては、挿入部材4をロータ3の溝部32に挿入した状態で、ロータ3の軸方向における両端部に配設された側板5は、ステータ2の内径より大きな径で、ステータ2とロータ3との間のギャップGの側方を閉塞するように配設される。このため、ステータ2とロータ3との間のギャップGへの空気の流入や、ギャップGからの空気の排出を規制することができるので、風切音を低減できる。ここで、具体的には、このような構成のSRモータ1によれば、風切音は約10db低減された。
また、ロータ3の溝部32に挿入された挿入部材4は、その係合凸部41を側板5の係合凹部51と係合することにより側方から支持されて係止される。このように挿入部材4は側板5によって側方から支持されるので、ロータ3の回転時であっても遠心力によって溝部32から剥離することを防止できる。このように、挿入部材4を溝部32に固定するために突極31の形状を変更する必要がないので、突極31の断面積が縮小せず、発生トルクが減少することがない。また、突極31の形状を変更する必要がないので、既存のSRモータの部品をそのまま利用してこの実施形態に係るSRモータ1に改修することも可能である。
しかも、ギャップGの側方に側板5が配設されているため、ギャップGから外方に排出される空気は、ロータ3の半径方向外方に向かって流れるように側板5によってガイドされる。これにより、ステータ2の突極に巻きつけられたコイルに向かって空気が排出されるので、コイルを効率的に冷却することができる。
なお、上述した本発明の実施形態に係るSRモータ1は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。
例えば、挿入部材4の係合凸部41と側板5の係合凹部51の形状は、相互に係合するものであればよく、図4、図5に図示した形状に限定されないことはもちろんである。
1 SRモータ(スイッチドリラクタンスモータ)
2 ステータ
3 ロータ
31 突極
32 溝部
4 挿入部材
41 係合凸部
5 側板
5a ロータと対向する面部
51 係合凹部
10 ケーシング
11 ブラケット
2 ステータ
3 ロータ
31 突極
32 溝部
4 挿入部材
41 係合凸部
5 側板
5a ロータと対向する面部
51 係合凹部
10 ケーシング
11 ブラケット
Claims (1)
- 複数の突極が形成されたロータと、前記ロータと同軸上で、前記ロータの外周に離接して配設されたステータとを備えるスイッチドリラクタンスモータであって、
前記突極間の溝部に挿入する挿入部材と、
前記挿入部材を前記溝部に挿入した状態で、前記ロータの軸方向における両端部に、前記ロータと同軸上に配設され、前記ステータ内径より大きな径の側板と、
を備え、
前記挿入部材の軸方向における両端部には、前記ロータの軸方向における端面よりも軸方向の外方に突出した係合凸部が形成され、
前記側板の、前記ロータと対向する面部には、前記係合凸部と係合する係合凹部が形成され、
前記係合凸部と前記係合凹部とを係合することにより、前記挿入部材を前記側板に係止する、
ことを特徴とするスイッチドリラクタンスモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014121661A JP2016001973A (ja) | 2014-06-12 | 2014-06-12 | スイッチドリラクタンスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014121661A JP2016001973A (ja) | 2014-06-12 | 2014-06-12 | スイッチドリラクタンスモータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016001973A true JP2016001973A (ja) | 2016-01-07 |
Family
ID=55077295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014121661A Pending JP2016001973A (ja) | 2014-06-12 | 2014-06-12 | スイッチドリラクタンスモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016001973A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018163866A1 (ja) * | 2017-03-06 | 2018-09-13 | 株式会社豊田自動織機 | モータ |
US10418867B2 (en) | 2014-06-17 | 2019-09-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Switched reluctance motor |
-
2014
- 2014-06-12 JP JP2014121661A patent/JP2016001973A/ja active Pending
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WO2018163866A1 (ja) * | 2017-03-06 | 2018-09-13 | 株式会社豊田自動織機 | モータ |
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