JP2016111842A - ダブルステータ型回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】直列配置と並列配置の長所を取り入れて、従来よりもコイルエンド高を低くし、性能を高められるダブルステータ型回転電機を提供することである。【解決手段】ダブルステータ型回転電機１０において、外側多相巻線１３ａの一相と内側多相巻線１４ａの一相とにかかる巻線は、共通する少なくとも一本の導体線１１からなり、導体線１１は、外側ステータ１３と内側ステータ１４との間であって、径方向に延びて渡される渡り部１１ａを含み、渡り部１１ａは、外側ステータ１３の起磁力と内側ステータ１４の起磁力とが、電気角の位相角をθとするとき、０度＜θ＜１８０度の範囲内でずらしている。この構成によれば、渡り部１１ａは電気角で位相角θずらされるので、磁気飽和が生じ難くなって性能が向上する。渡り部１１ａは直列配置よりも密集しないので、コイルエンド高を低くすることができ、体格を小さく抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、外側ステータと内側ステータの間にロータを介在させて構成されるダブルステータ型回転電機に関する。

従来では、小型で高出力、振動騒音を少なくすることを目的とするインホイールモータに関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。このインホイールモータは、ホイールシャフトと一体回転するようにホイールシャフトに連結されたロータと、ロータに対してその回転半径方向外側に位置するようにハウジングに固定したアウターステータと、ロータに対してその回転半径方向内側に位置するようにハウジングに固定したインナーステータとを備える。すなわち、二つのステータと間に挟まれる一つのロータとからなる二重空隙ダブルステータ型のモータである。

アウターステータとインナーステータは、それぞれ複数個の鉄心と、各鉄心に巻回されるコイルを有する。ロータは、リング状の薄鋼板の積層体から成るロータコアと、ロータコアの外周面に周方向に沿って形成された複数の嵌合穴に嵌着される外側永久磁石と、ロータコアの内周面に周方向に沿って外側永久磁石に対向する位置に貼り着けられる内側永久磁石とを有する。

ロータにはリング状のコアがありその内外面に磁石が径方向に着磁されて装着されていて、磁束を外ステータ、内ステータへと一つのループで通じる構造、すなわちステータやロータ磁石の各起磁力を直列に配置する構造である。またステータは外側ステータ、内側ステータそれぞれ別々に三相巻線をしている。

このような構成の欠点はステータの三相巻線のセット数が複数となり部品点数が多く工程も多くなる問題点がある。また三相巻線のボリューム、具体的にはコイルエンド高（コア端面からの軸方向の長さ）が高いという問題点もある。このため、性能を維持する反面、高コストかつ比較的大きな体格となるために一般のモータには適用しにくい。

特開２００７−２６１３４２号公報

上記磁気回路の起磁力配置を直列にする直列配置ではなく、並列に配置する並列配置にすると、前述ステータの三相巻線のコイルが同一の径線に対して内外ステータコイルの電流が丁度反対位相となるため、コイルを径方向に渡らせることができる。このため、コイルエンド高を低くできるものの、直列配置よりも特性が劣る、という問題点があった。

すなわち並列配置の場合は、コイルエンドの渡りにて同一三相セットで構成できてコイルエンドは低くなるものの、内外の磁束ループがロータで集合して同じ方向に流れる。そのため、どうしてもロータの磁気飽和の問題が生じる。これに対して直列配置の場合は、ロータに磁気飽和は生じることなく性能も良いが、コイルエンド渡りが密集するために体格も大きくなる問題が生じていた。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、直列配置と並列配置の長所を取り入れて、従来よりもコイルエンド高を低くし、性能を高められるダブルステータ型回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、外側多相巻線（１３ａ）が巻回される外側ステータ（１３）と、内側多相巻線（１４ａ）が巻回される内側ステータ（１４）と、前記外側ステータと前記内側ステータとの相互間にギャップ（Ｇ）を介して配置されるロータ（１５）とを有するダブルステータ型回転電機（１０）において、前記外側多相巻線の一相と前記内側多相巻線の一相との巻線は、共通する少なくとも一本の導体線（１１）からなり、前記導体線は、前記外側ステータと前記内側ステータとの間であって、径方向に延びて渡される渡り部（１１ａ）を含み、前記渡り部は、前記外側ステータの起磁力と前記内側ステータの起磁力とが、電気角の位相角をθとするとき、０度＜θ＜１８０度の範囲内でずらしていることを特徴とする。

この構成によれば、渡り部は電気角の角度θ（位相角）だけずらされるので、並列配置よりはロータでの磁気飽和が生じ難くなり、性能を向上させることができる。また、渡り部は直列配置よりは密集しないので、コイルエンド高を低くすることができ、ダブルステータ型回転電機の体格も小さくすることができる。

第２の発明は、前記渡り部は、６０度≦θ≦１５０度の範囲内でずらしていることを特徴とする。

この構成によれば、渡り部の長さが短くなるので、性能をより向上させることができ、コイルエンド高をより低くすることができる。

第３の発明は、前記渡り部は、９０度でずらしていることを特徴とする。

この構成によれば、渡り部の長さが最小限に抑えられるので、さらに性能を向上させることができ、さらにコイルエンド高を低くすることができる。外側多相巻線と内側多相巻線とが電気的に直交する関係になって相互干渉が少なくて済むので、より高性能となる。

なお、「外側」は径方向における外径側や外周側を意味し、「内側」は径方向における内径側や内周側を意味する。「外側多相巻線」と「内側多相巻線」は、個別の巻線（導体線，コイル）でもよく、一本の巻線（導体線，コイル）でもよい。多相の相数は、三相以上であれば問わない。「一本の巻線」には、複数の導体線を電気的に接続して一本状にしたものを含む。「外側ステータ」は内側ステータよりも外側（外径側や外周側とも呼ぶ。以下同じである。）に位置し、「内側ステータ」は外側ステータよりも内側（内径側や内周側とも呼ぶ。以下同じである。）に位置する。「ロータ」は、円形状（円環状や円筒状等を含む）に成形される。「ダブルステータ型回転電機」は、回転する部材（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。「巻回」は巻き回すことを意味し、巻いて装う「巻装」と同義に用いる。

ダブルステータ型回転電機の構成例を模式的に示す断面図である。 図１に示す矢印II方向から見た外側ステータ，ロータ，内側ステータの第１構成例を部分的に示す径方向側面図である。 図２に示す矢印III方向から見た外側ステータ，ロータ，内側ステータの第１構成例を部分的に示す軸方向側面図である。 ロータの第１構成例を部分的かつ模式的に示す径方向側面図である。 トルク，コイルエンド高，位相角の関係例を示すグラフ図である。 位相角が３０度の場合における外側ステータ，ロータ，内側ステータの構成例を部分的に示す径方向側面図である。 位相角が３０度の場合における磁束の流れを示す径方向側面図である。 位相角が６０度の場合における外側ステータ，ロータ，内側ステータの構成例を部分的に示す径方向側面図である。 位相角が６０度の場合における磁束の流れを示す径方向側面図である。 位相角が９０度の場合における外側ステータ，ロータ，内側ステータの構成例を部分的に示す径方向側面図である。 位相角が９０度の場合における磁束の流れを示す径方向側面図である。 位相角が１２０度の場合における外側ステータ，ロータ，内側ステータの構成例を部分的に示す径方向側面図である。 位相角が１２０度の場合における磁束の流れを示す径方向側面図である。 位相角が１５０度の場合における外側ステータ，ロータ，内側ステータの構成例を部分的に示す径方向側面図である。 位相角が１５０度の場合における磁束の流れを示す径方向側面図である。 ロータの第１構成例を部分的かつ模式的に示す径方向側面図である。 外側ステータ，ロータ，内側ステータの第２構成例を部分的に示す軸方向側面図である。 外側ステータ，ロータ，内側ステータの第３構成例を部分的に示す軸方向側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。図中の永久磁石は、見易くするために、断面図であるか否かに関わらずハッチ線を施す。以下では、「ダブルステータ型回転電機」を単に「回転電機」と呼ぶことにする。

図１に示す回転電機１０は、ダブルステータ型の電動発電機である。当該回転電機１０は、外側ステータ１３（固定子），内側ステータ１４（固定子），ロータ１５（回転子），ディスク１６，回転軸１８（シャフト）などをハウジング１２内に有する。

ハウジング１２は、ハウジング本体部１２ａやカバー部１２ｂなどを有する。ハウジング本体部１２ａは、外側ステータ１３，内側ステータ１４，ロータ１５などを収容可能であれば形状を問わない。カバー部１２ｂは、ハウジング本体部１２ａを塞ぐ部材であり、ハウジング本体部１２ａに対して着脱可能に構成するとよい。例えば、ハウジング本体部１２ａは開口部位を有するカップ状に成形し、カバー部１２ｂはハウジング本体部１２ａの開口部位を塞ぐ円板状に成形する。ハウジング本体部１２ａおよびカバー部１２ｂと、回転軸１８との間には軸受１７（ベアリング）が介在されることで、回転軸１８は回転自在に支持される。回転軸１８は回転する限りにおいて任意の形状で成形してよい。

外側ステータ１３と内側ステータ１４は、ロータ１５を介して対向配置されるとともに、それぞれハウジング１２の内壁面に固定される。各ステータの固定方法は問わない。外側ステータ１３には外側多相巻線１３ａが巻回され、内側ステータ１４には内側多相巻線１４ａが巻回される。具体的には、外側ステータ１３のステータコア（「ステータ鉄心」とも呼ぶ。）に外側多相巻線１３ａが巻回され、内側ステータ１４のステータコアに内側ステータ１４が巻回される。各ステータコアは、電磁鋼板を積層させる構成としてもよく、単体の磁性材で構成してもよい。

ロータ１５はディスク１６に固定され、ディスク１６は回転軸１８に固定される。これらの固定方法は問わない。すなわち、ディスク１６を介してロータ１５と回転軸１８とが固定される。ロータ１５の構成例については後述する（図４を参照）。ディスク１６は任意の形状で成形してよく、例えば図１に示すように断面が径方向と軸方向に沿ったＬ字状に成形される。ロータ１５のロータコア（「ロータ鉄心」とも呼ぶ。）は、電磁鋼板を積層させる構成としてもよく、単体の磁性材で構成してもよい。

外側ステータ１３とロータ１５との間の外側ギャップと、ロータ１５と内側ステータ１４との間の内側ギャップは、ともにギャップＧを設定する。ギャップＧは、小さく（狭く）なるにつれて、磁束が流れ易くなりトルクが増える。その反面、衝突等のように大きな外力を受ける場合にはステータとロータ１５とが接触し易くなる。よって磁束の流れ易さと接触防止とを考慮してギャップＧを設定するとよい。なお、外側ギャップと内側ギャップは同じ値を設定してもよく、異なる値を設定してもよい。

図２と図３には、内側ステータ１４，ロータ１５，外側ステータ１３の構成例（一部分）を示す。内側ステータ１４は、内側ティース１４ｔ，スロット１４ｓ，内側多相巻線１４ａなどを有する。内側多相巻線１４ａは、スロット１３ｓに巻回して収容される。外側ステータ１３は、外側ティース１３ｔ，スロット１３ｓ，外側多相巻線１３ａなどを有する。外側多相巻線１３ａは、スロット１４ｓに巻回して収容される。スロット１４ｓ，１３ｓは、いずれも隣り合うティース（内側ティース１４ｔや外側ティース１３ｔ）の相互間に形成される空間である。

外側多相巻線１３ａの一相と内側多相巻線１４ａの一相とにかかる巻線は、共通する少なくとも導体線１１からなる（図１をも参照）。導体線１１には、外側多相巻線１３ａと内側多相巻線１４ａとを接続する渡り部１１ａを含む。外側多相巻線１３ａ，渡り部１１ａ，内側多相巻線１４ａは、図３に示すようにＵ字状の導体線１１を含めてもよい。図３に示すコイルエンド高Ｈは、外側ステータ１３および内側ステータ１４の端面からの軸方向（図３の上下方向）の長さである。

渡り部１１ａは、外側多相巻線１３ａを収容するスロット１３ｓと内側多相巻線１４ａを収容するスロット１４ｓとが周方向に異なるように斜め方向に渡される。当該斜め方向を図２では「位相角θ」とする。すなわち、渡り部１１ａは外側多相巻線１３ａと内側多相巻線１４ａとの間において電気角で位相角θだけずれて設けられる。位相角θは、並列配置を０度とする場合における「ずれ角」に相当する。各巻線について凡例で示す向きに電流を流した場合、外側多相巻線１３ａに通電して生じる起磁力と、内側多相巻線１４ａに通電して生じる起磁力とは、上記位相角θだけずれる。

ロータ１５は、図２に示すように外側ヨーク部１５ａや内側ヨーク部１５ｂなどを有する軟磁性体である。外側ヨーク部１５ａは、外側収容部１５ｃに収容される外側永久磁石Ｍ１などを有する。外側永久磁石Ｍ１は、図５に示すようにＴ字状のブリッジ１５ｆで分割される複数（図５では２）の分割磁石からなる。ブリッジ１５ｆは、ロータ１５の外周面が滑らかになるように形成される。内側ヨーク部１５ｂは、内側収容部１５ｄに収容される内側永久磁石Ｍ２などを有する。外側ヨーク部１５ａと内側ヨーク部１５ｂは、別体で成形して任意の固定方法によって固定してもよく、一体成形してもよい。

図４に示すように、ロータ１５（図２に示す外側ヨーク部１５ａと内側ヨーク部１５ｂ）は、外側凸状部１５ｅ，ヨーク本体部１５ｇ，内側凸状部１５ｈなどを含む。外側凸状部１５ｅは、径方向に延びて形成され、外側ステータ１３との間で磁束φが主に径方向に流れる通路である。ヨーク本体部１５ｇは、周方向に延びて円形状に形成され、磁束φが主に周方向に流れる通路である。内側凸状部１５ｈは、径方向に延びて形成され、内側ステータ１４との間で磁束φが主に径方向に流れる通路である。外側凸状部１５ｅと内側凸状部１５ｈは、周方向にずらした位置（径方向で異なる位置）に設けるとよい。ずらし量は任意に設定してよく、特に上述した位相角θに合わせてずらすとよい。

「第１部位」に相当する外側凸状部１５ｅと内側凸状部１５ｈの周方向幅を「Ｗ１」とし、「第２部位」に相当するヨーク本体部１５ｇの径方向幅を「Ｗ２」とする。Ｗ１とＷ２は、回転電機１０の種類や定格等に応じて任意に設定してよい。過度の磁気飽和を生じさせることなく円滑に磁束φを流すには、０．５≦Ｗ２／Ｗ１≦１の範囲内で設定するとよい。なお、外側凸状部１５ｅと内側凸状部１５ｈで周方向幅を異ならせてもよい。

図４に実線で示すように、外側ステータ１３と内側ステータ１４との間で流れる磁束φは、ロータ１５を通る際に周方向磁束パスΔｃと径方向磁束パスΔｒとを含む。周方向磁束パスΔｃは磁束φの周方向成分であり、径方向磁束パスΔｒは磁束φの径方向成分である。当然のことながら、周方向磁束パスΔｃと径方向磁束パスΔｒは、磁束φが流れる位置に応じて大きさが異なる。

上述した構成において、位相角θを変化させた場合におけるトルクＴとコイルエンド高Ｈの変化を図５に示す。トルクＴの変化を特性線Ｌ２（一点鎖線）で示し、コイルエンド高Ｈの変化を特性線Ｌ３（二点鎖線）で示す。これらのトルクＴとコイルエンド高Ｈの比率（Ｔ／Ｈ）の変化を特性線Ｌ１（実線）で示す。

特性線Ｌ２で示すトルクＴは、位相角θが６０度付近まで大きく増えるものの、６０度を超えた後は逓増するに過ぎない。これは、並列配置から直列配置に移行するに伴って性能が高まることを示す。特性線Ｌ３で示すコイルエンド高Ｈは、位相角θが１００度付近までほとんど変化しないのに対し、１００度を超えた後は大きく増える。これは、並列配置から直列配置に移行するに伴って渡り部１１ａが密集することを示す。特性線Ｌ１で示す比率は、９０度まで増加し、９０度でピークとなり、９０度を超えると減少する。

図５によれば、位相角θが０度＜θ＜１８０度の範囲内であれば従来よりもトルクＴ（性能）が高まり、コイルエンド高Ｈが低くなって回転電機１０の体格を抑制できる。位相角θが６０度≦θ≦１５０度の範囲内であれば、従来よりも大きくトルクＴを高められ、コイルエンド高Ｈを大幅に低くして回転電機１０の体格を抑制できる。位相角θが９０度であれば、トルクＴを最も大きく確保し、コイルエンド高Ｈを最も低くできて回転電機１０の体格を最小限に抑制できる。

以下では、位相角θを３０度おきに変化させる５つのモデルについて、図６〜図１５を参照しながら説明する。解析モデルとして用いた回転電機１０は、外側ステータ１３の外径を１２０[mm]とし、内側ステータ１４の外径を７６[mm]とし、ロータ１５の外径を９９．６[mm]とし、ロータ１５の軸方向厚さ（積厚）を６６[mm]とする。外側ステータ１３と内側ステータ１４に各々生じる磁極数を１２とする。内側多相巻線１４ａや内側多相巻線１４ａに流す相電流を１５０[Arms]とする。外側永久磁石Ｍ１と内側永久磁石Ｍ２は、比透磁率を１．０５とし、保持力を９５３０９２[A/m]とする。

位相角θを３０度とする第１モデルについて、構成例（一部分）を図６に示し、磁束線の例を図７に示す。位相角θを６０度とする第２モデルについて、構成例（一部分）を図８に示し、磁束線の例を図９に示す。位相角θを９０度とする第３モデルについて、構成例（一部分）を図１０に示し、磁束線の例を図１１に示す。位相角θを１２０度とする第４モデルについて、構成例（一部分）を図１２に示し、磁束線の例を図１３に示す。位相角θを１５０度とする第５モデルについて、構成例（一部分）を図１３に示し、磁束線の例を図１５に示す。磁束線を表す図７，図９，図１１，図１３，図１５では、磁束φの流れを等高線状の模様で示す。

外側凸状部１５ｅと内側凸状部１５ｈ（図４を参照）は、周方向にずらしてもよい。ずらし量は任意に設定してよく、特に図６，図８，図１０，図１２，図１４に示す位相角θに応じて周方向にずらすとよい。ロータ１５を流れる磁束φは、図７，図９，図１１，図１３，図１５で示すように、周方向磁束パスΔｃと径方向磁束パスΔｒを含み（図４を参照）、位相角θが大きくなるにつれてロータ１５を流れる経路の長さが短くなる。

トルクＴは、並列配置を１００[％]とするとき、次のような結果例が得られた。第１モデル（θ＝３０度）は１０７[％]であった。第２モデル（θ＝６０度）は１１５[％]であった。第３モデル（θ＝９０度）は１２０[％]であった。第４モデル（θ＝１２０度）は１２１[％]であった。第５モデル（θ＝１５０度）は１２０[％]であった。

上述した結果によれば、回転電機１０の体格を抑制するには、位相角θを９０度以下に設定するのが望ましい。トルクＴ（性能）を高めるには、位相角θを６０度以上に設定するのが望ましい。回転電機１０の種類や定格等に応じて位相角θを設定するには、外側ヨーク部１５ａと内側ヨーク部１５ｂを別体で成形し、位相角θだけ周方向にずらしてから固定するとよい。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態では、ロータ１５は外側永久磁石Ｍ１が外径側に突出（特に遠心力）するのを防止するブリッジ１５ｆを有する構成とした（図４を参照）。この形態に代えて、図１６に示すように、内側永久磁石Ｍ２が内径側に突出するのを防止するブリッジ１５ｉを有する構成としてもよい。外側ステータ１３と内側ステータ１４の間で磁束φが流れるのは同じであるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、外側多相巻線１３ａ，渡り部１１ａ，内側多相巻線１４ａはＵ字状の導体線１１を含める構成とした（図３を参照）。この形態に代えて、図１７に示すように外側多相巻線１３ａと渡り部１１ａを接続するとともに、渡り部１１ａと内側多相巻線１４ａを接続する構成としてもよい。また図１８に示すように、外側多相巻線１３ａの一部を曲げて渡り部１１ａとし、渡り部１１ａを内側多相巻線１４ａに接続する構成としてもよい。図１８のようにして、内側多相巻線１４ａの一部を曲げて渡り部１１ａとし、渡り部１１ａを外側多相巻線１３ａに接続する構成としてもよい（図示せず）。接続形態が相違するに過ぎず、各相の相電流を流せる点は変わらないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、回転電機１０にはダブルステータ型の電動発電機を適用する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、ダブルステータ型の発電機として構成してもよく、ダブルステータ型の電動機として構成してもよい。回転電機１０の使用目的に応じて構成すればよい。単に機能が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、外側永久磁石Ｍ１を２つの分割磁石で構成した（図２，図４等を参照）。この形態に代えて、外側永久磁石Ｍ１を３つ以上の分割磁石で構成してもよい。また、内側永久磁石Ｍ２は外側永久磁石Ｍ１と同様にして複数の分割磁石で構成してもよい。内側永久磁石Ｍ２を分割磁石で構成する場合は、外側永久磁石Ｍ１を構成する分割磁石の個数よりも少なく設定するとよい。永久磁石を分割するか否かの相違に過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、ロータ１５は永久磁石（外側永久磁石Ｍ１や内側永久磁石Ｍ２）を備える構成とした（図２，図４等を参照）。この形態に代えて、ロータ１５は永久磁石を備えず、リラクタンストルクで回転する構成としてもよい。この場合は、外側凸状部１５ｅや内側凸状部１５ｈの有無を問わない。永久磁石によるマグネットトルクが得られない点を除けば、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、ハウジング１２は、コップ状のハウジング本体部１２ａと、円板状のカバー部１２ｂで構成した（図１を参照）。この形態に代えて、ハウジング本体部１２ａをコップ状以外の形状で成形してもよく、カバー部１２ｂを円板状以外の形状で成形してもよい。要するに、ハウジング本体部１２ａとカバー部１２ｂは、外側ステータ１３，内側ステータ１４，ロータ１５，回転軸１８などを収容できれば、どのような形状で構成してもよい。ハウジング１２の構造が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

〔作用効果〕
上述した実施の形態および他の実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。

（１）回転電機１０において、外側多相巻線１３ａの一相と内側多相巻線１４ａの一相とにかかる巻線は、共通する少なくとも一本の導体線１１からなり、導体線１１は、外側ステータ１３と内側ステータ１４との間であって、径方向に延びて渡される渡り部１１ａを含み、渡り部１１ａは、外側ステータ１３の起磁力と内側ステータ１４の起磁力とが、電気角の位相角をθとするとき、０度＜θ＜１８０度の範囲内でずらしている構成とした（図１〜図１５を参照）。この構成によれば、渡り部１１ａは電気角で位相角θずらされるので、並列配置よりはロータ１５での磁気飽和が生じ難くなり、性能を向上させることができる。また、渡り部１１ａは直列配置よりは密集しないので、コイルエンド高Ｈを低くすることができ、ダブルステータ型回転電機１０の体格も小さくすることができる。

（２）渡り部１１ａは、位相角θを６０度≦θ≦１５０度の範囲内でずらしている構成とした（図５，図８〜図１３を参照）。この構成によれば、渡り部１１ａの長さが短くなるので、性能をより向上させることができ、コイルエンド高Ｈをより低くできる。

（３）渡り部１１ａは、位相角θを９０度でずらしている構成とした（図５，図１０，図１１を参照）。この構成によれば、渡り部１１ａの長さが最小限に抑えられるので、さらに性能を向上させることができ、さらにコイルエンド高Ｈを低くすることができる。外側多相巻線１３ａと内側多相巻線１４ａとが電気的に直交する関係になって相互干渉が少なくて済むので、より高性能となる。

（４）ロータ１５は、周方向磁束パスΔｃ（周方向の磁束パス）と径方向磁束パスΔｒ（径方向の磁束パス）とを含んで磁束φが流れるように成形される軟磁性体である構成とした（図４を参照）。この構成によれば、低飽和となり、リラクタンストルクを大きくすることができる。また、磁気回路のパーミアンス向上し、減磁しにくい。

（５）ロータ１５は、径方向に延びて周方向幅がＷ１となる外側凸状部１５ｅ，内側凸状部１５ｈ（第１部位）と、周方向に延びて径方向幅がＷ２となるヨーク本体部１５ｇ（第２部位）とを有し、０．５≦Ｗ２／Ｗ１≦１の範囲内で設定される構成とした（図４を参照）。この構成によれば、ステータ（外側ステータ１３や内側ステータ１４）との間における磁束φの流れと、ヨーク本体部１５ｇにおける磁束φの流れとが確保されるので、磁気飽和が生じ難くなる。

（６）ロータ１５は、外側ステータ１３と対向する部位に備えられる外側永久磁石Ｍ１と、内側ステータ１４と対向する部位に備えられる内側永久磁石Ｍ２とを有し、外側永久磁石Ｍ１と内側永久磁石Ｍ２は、渡り部１１ａの位相角θに基づいて周方向にずらしている構成とした（図４，図６，図８，図１０，図１２，図１４を参照）。この構成によれば、外側ステータ１３と外側永久磁石Ｍ１とが、また内側ステータ１４と内側永久磁石Ｍ２とが、それぞれ回転周方向に対して同一の対向角度関係となるため、最大トルクの得られる。ロータ１５の回転位置に対する最適のステータ通電位相は、外側ステータ１３と内側ステータ１４に関して同じになるため、これらの外側ステータ１３と内側ステータ１４の巻線を直接に接続できることになる。このようにするとコンパクトなコイルエンド、また省工程数で低コストなコイルエンドを得ることができる。また、外側ステータ１３と内側ステータ１４の間で磁束φの流れを害することなく、マグネットトルクが得られるので、全体としての性能を高めることができる。

（７）ロータ１５は、外側ステータ１３と対向する外側ヨーク部１５ａと、内側ステータ１４と対向する内側ヨーク部１５ｂとを有し、外側ヨーク部１５ａと内側ヨーク部１５ｂは、渡り部１１ａの位相角θに基づいて周方向にずらしている構成とした（図４，図６，図８，図１０，図１２，図１４を参照）。この構成によれば、外側ステータ１３と外側ヨーク部１５ａとが、また内側ステータ１４と内側ヨーク部１５ｂとが、それぞれ回転周方向に対して同一の対向角度関係となるため、最大トルクの得られる。ロータ１５の回転位置に対する最適のステータ通電位相は、外側ステータ１３と内側ステータ１４に関して同じになるため、これらの外側ステータ１３と内側ステータ１４の巻線を直接に接続できることになる。このようにするとコンパクトなコイルエンド、また省工程数で低コストなコイルエンドを得ることができる。また、外側ステータ１３と内側ステータ１４の間で磁束φの流れが確実に確保されるので、トルク（性能）を高めることができる。

１０ ダブルステータ型回転電機
１１ 導体線
１１ａ 渡り部
１３ 外側ステータ（固定子）
１３ａ 外側多相巻線
１４ 内側ステータ（固定子）
１４ａ 内側多相巻線
１５ ロータ（回転子）
θ 位相角
Ｇ ギャップ
Ｈ コイルエンド高

Claims (7)

1. 外側多相巻線（１３ａ）が巻回される外側ステータ（１３）と、内側多相巻線（１４ａ）が巻回される内側ステータ（１４）と、前記外側ステータと前記内側ステータとの相互間にギャップ（Ｇ）を介して配置されるロータ（１５）とを有するダブルステータ型回転電機（１０）において、
   前記外側多相巻線の一相と前記内側多相巻線の一相とにかかる巻線は、共通する少なくとも一本の導体線（１１）からなり、
   前記導体線は、前記外側ステータと前記内側ステータとの間であって、径方向に延びて渡される渡り部（１１ａ）を含み、
   前記渡り部は、前記外側ステータの起磁力と前記内側ステータの起磁力とが、電気角の位相角をθとするとき、０度＜θ＜１８０度の範囲内でずらしていることを特徴とするダブルステータ型回転電機。
2. 前記渡り部は、６０度≦θ≦１５０度の範囲内でずらしていることを特徴とする請求項１に記載のダブルステータ型回転電機。
3. 前記渡り部は、９０度でずらしていることを特徴とする請求項２に記載のダブルステータ型回転電機。
4. 前記ロータは、周方向の磁束パス（Δｃ）と径方向の磁束パス（Δｒ）とを含んで磁束（φ）が流れるように成形される軟磁性体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のダブルステータ型回転電機。
5. 前記ロータは、径方向に延びて周方向幅がＷ１となる第１部位（１５ｅ，１５ｈ）と、周方向に延びて径方向幅がＷ２となる第２部位（１５ｇ）とを有し、０．５≦Ｗ２／Ｗ１≦１の範囲内で設定されることを特徴とする請求項４に記載のダブルステータ型回転電機。
6. 前記ロータは、前記外側ステータと対向する部位に備えられる外側永久磁石（Ｍ１）と、前記内側ステータと対向する部位に備えられる内側永久磁石（Ｍ２）とを有し、
   前記外側永久磁石と前記内側永久磁石は、前記渡り部の前記位相角に基づいて周方向にずらしていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のダブルステータ型回転電機。
7. 前記ロータは、前記外側ステータと対向する外側ヨーク部（１５ａ）と、前記内側ステータと対向する内側ヨーク部（１５ｂ）とを有し、
   前記外側ヨーク部と前記内側ヨーク部は、前記渡り部の前記位相角に基づいて周方向にずらしていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のダブルステータ型回転電機。

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