JP4999535B2 - ローターヨークおよびローターヨークの製造方法および電動機 - Google Patents
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Description
この電動機では、例えば電動機の回転速度に応じて第1および第2回転子の位相差を制御する場合には、遠心力の作用により径方向に沿って変位する部材を介して第1および第2回転子の周方向の相対位置を変更するようになっている。また、例えば固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第1および第2回転子の位相差を制御する場合には、各回転子が慣性により回転速度を維持する状態で固定子巻線に制御電流を通電して回転磁界速度を変更することによって、第1および第2回転子の周方向の相対位置を変更するようになっている。
また、本発明の第4態様に係る電動機は、何れか一方は軟磁性材(例えば、実施の形態での軟磁性材7a)からなり、何れか他方は非磁性材(例えば、実施の形態での非磁性材7b)からなる内周側ヨーク部材(例えば、実施の形態での内周側ヨーク部材41)および外周側ヨーク部材(例えば、実施の形態での外周側ヨーク部材42)に対し、環状であって外周部に凹凸部(例えば、実施の形態での凸部41a)を有する前記内周側ヨーク部材と、環状であって内周部に前記凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部(例えば、実施の形態での嵌合凹部42a)を有する前記外周側ヨーク部材とを、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させた状態で、焼結拡散接合により接合して接合体(例えば、実施の形態での接合体43)を形成し、前記軟磁性材と前記非磁性材とが周方向で交互に配置されるように前記接合体の内周部および外周部を切除して形成されているローターヨークと、前記ローターヨークの内周側または外周側において周方向に配置された複数の永久磁石片(例えば、実施の形態での永久磁石9a)と、前記ローターヨークの外周側のうち径方向で前記軟磁性材に対向する位置に前記永久磁石片を備える外周側回転子(例えば、実施の形態での外周側回転子5)と、前記外周側回転子に対して同軸かつ相対回動可能に配置され、周方向に配置された複数の永久磁石片(例えば、実施の形態での永久磁石9b)を備える内周側回転子(例えば、実施の形態での内周側回転子6)と、前記外周側回転子と前記内周側回転子との相対位相を変更する位相変更手段(例えば、実施の形態での位相変更手段12)と、を備え、前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側での周方向幅aと、前記軟磁性材の内周側での周方向幅bと、前記内周側回転子の磁石装着突部の周方向幅cとに対して、所定の関係(a>b≧c)が設定され、かつ、前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側の周方向両端が中心軸に対してなす角θ1と、前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側および内周側での周方向の一端同士を含む直線と他端同士を含む直線とのなす角θ2とに対して、所定関係(θ1<θ2)が設定されている。
また、本発明の第5態様に係るローターヨークの製造方法は、何れか一方は軟磁性材(例えば、実施の形態での軟磁性材7a)からなり、何れか他方は非磁性材(例えば、実施の形態での非磁性材7b)からなる内周側ヨーク部材(例えば、実施の形態での内周側ヨーク部材41)および外周側ヨーク部材(例えば、実施の形態での外周側ヨーク部材42)に対し、環状であって外周部に凹凸部(例えば、実施の形態での凸部41a)を有する前記内周側ヨーク部材と、環状であって内周部に前記凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部(例えば、実施の形態での嵌合凹部42a)を有する前記外周側ヨーク部材とを、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させる嵌合工程(例えば、実施の形態でのステップS02)と、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させた状態で、前記内周側ヨーク部材と前記外周側ヨーク部材とを焼結拡散接合により接合して接合体(例えば、実施の形態での接合体43)を形成する接合工程(例えば、実施の形態でのステップS03)と、内周面から外周面に亘って前記軟磁性材と前記非磁性材とが周方向で交互に配置されるように前記接合体の内周部および外周部を切除する切除工程(例えば、実施の形態でのステップS04)と、前記軟磁性材が配置された前記内周面または前記外周面において周方向に複数の永久磁石片を配置する工程と、を含む。
さらに、永久磁石の界磁磁束を所望の方向に収束させることができ、漏洩磁束を低減することができ、電動機のトルクおよび回転数に対する運転可能範囲が減少してしまうことを防止することができる。
一方、例えば所定の関係(a>b≧c)または所定関係(θ1<θ2)が成り立たない場合には、漏洩磁束が増大したり、内周側回転子の永久磁石片による界磁磁束を適切に収束させることができずに、外周側回転子の永久磁石片を鎖交する界磁磁束の量(鎖交磁束量)が低下し、外周側回転子と内周側回転子との相対位相を変更することに伴う電動機の誘起電圧定数の可変幅が低下してしまう虞がある。
また、本発明の第4態様に係る電動機によれば、煩雑な手間および過剰な費用が掛かることを防止しつつ、周方向に交互に配置された軟磁性材と非磁性材とに対して所望の接合強度を確保することができると共に、ローターヨークにおいて磁束を所望の方向に収束させることができ、漏洩磁束を低減することができる。
さらに、永久磁石の界磁磁束を所望の方向に収束させることができ、漏洩磁束を低減することができ、電動機のトルクおよび回転数に対する運転可能範囲が減少してしまうことを防止することができる。
さらに、内周側回転子の永久磁石片による界磁磁束が外周側回転子の永久磁石片を鎖交せずにローターヨークを介して短絡してしまうことを抑制し、漏洩磁束を低減することができ、外周側回転子と内周側回転子との相対位相を変更することに伴う電動機の誘起電圧定数の可変幅が低下してしまうことを防止することができる。
さらに、内周側回転子の永久磁石片による界磁磁束を外周側回転子の永久磁石片に効率よく鎖交させることができる。
一方、例えば所定の関係(a>b≧c)または所定関係(θ1<θ2)が成り立たない場合には、漏洩磁束が増大したり、内周側回転子の永久磁石片による界磁磁束を適切に収束させることができずに、外周側回転子の永久磁石片を鎖交する界磁磁束の量(鎖交磁束量)が低下し、外周側回転子と内周側回転子との相対位相を変更することに伴う電動機の誘起電圧定数の可変幅が低下してしまう虞がある。
また、本発明の第5態様に係るローターヨークの製造方法によれば、煩雑な手間および過剰な費用が掛かることを防止しつつ、周方向に交互に配置された軟磁性材と非磁性材とに対して所望の接合強度を確保することができると共に、ローターヨークにおいて磁束を所望の方向に収束させることができ、漏洩磁束を低減することができる。
さらに、永久磁石の界磁磁束を所望の方向に収束させることができ、漏洩磁束を低減することができ、電動機のトルクおよび回転数に対する運転可能範囲が減少してしまうことを防止することができる。
この実施の形態による電動機1は、例えばハイブリッド車や電動車両等の車両の走行駆動源として搭載され、例えば図1から図3に示すように、円環状の固定子2の内周側に回転子ユニット3が配置されたインナロータ型のブラシレスモータとされている。
固定子2は複数相の固定子巻線2aを有し、回転子ユニット3は軸芯部に回転軸4を有している。
内周側回転子6は、回転子本体である円環状のロータ鉄心8の外周側に偏寄した位置に円周方向等間隔に形成された複数の磁石装着スロット8aを備え、各磁石装着スロット8aには、厚み方向に磁化された平板状の永久磁石9bが装着されている。
位相変更手段12は、例えば図7に示すように、回動機構11と、この回動機構11に供給する作動液の圧力を制御する油圧制御装置13とを主要な要素として備えて構成されている。
また、流路切換弁37は、制御スプール37aを進退操作する電磁ソレノイド37bを有し、この電磁ソレノイド37bが制御装置(図示略)によって制御されるようになっている。
内周側ヨーク部材41は外周部に凹凸部、例えば径方向外方に突出する複数の凸部41aを備え、外周側ヨーク部材42は内周部に、内周側ヨーク部材41の凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部、例えば内周側ヨーク部材41の凸部41aが嵌合される嵌合凹部42aを備えている。
また、本実施の形態によるロータ鉄心7(ローターヨーク)の製造方法によれば、周方向に交互に配置された軟磁性材7aと非磁性材7bとに対して所望の接合強度を確保しつつ、磁束を所望の方向に収束させ、漏洩磁束を低減することができるロータ鉄心7(ローターヨーク)を、煩雑な手間および過剰な費用が掛かることを防止しつつ、容易に作製することができる。
一方、例えば所定の関係(a>b≧c)または所定関係(θ1<θ2)が成り立たない場合には、漏洩磁束が増大したり、内周側回転子6の永久磁石9bによる界磁磁束を適切に収束させることができずに、外周側回転子5の永久磁石9aを鎖交する界磁磁束の量(鎖交磁束量)が低下し、外周側回転子5と内周側回転子6との相対位相を変更することに伴う電動機1の誘起電圧定数の可変幅が低下してしまう虞がある。
また、上述した実施の形態においては、内周側ヨーク部材41の凸部41aの周方向幅は、径方向内方から径方向外方に向かうことに伴い、漸次減少するとしたが、これに限定されず、例えば図11(b)に示すように、凸部41aの周方向幅は、径方向において不変であってもよい。
この場合、接合工程での焼結拡散接合に係る所定温度(例えば、912℃以上の温度等)において、軟磁性材である純鉄系焼結材料の線膨張係数は、非磁性材であるオーステナイト系ステンレス鋼の線膨張係数よりも大きな値を有している。
そして、これらの内周側ヨーク部材41および外周側ヨーク部材42に対して、嵌合工程および接合工程を実行することで、例えば図12(c)に示す接合体43が形成され、この接合体43に対して切除工程を実行することで、例えば図12(d)に示す所定の関係(a>b≧c)および所定関係(θ1<θ2)が設定されたロータ鉄心7が形成される。
5 外周側回転子
6 内周側回転子
7a 軟磁性材
7b 非磁性材
9a,9b 永久磁石
11 回動機構
12 位相変更手段
41 内周側ヨーク部材
41a 凸部(凹凸部)
42 外周側ヨーク部材
42a 嵌合凹部(嵌合凹凸部)
43 接合体
ステップS02 嵌合工程
ステップS03 接合工程
ステップS04 切除工程
Claims (5)
- 何れか一方は軟磁性材からなり、何れか他方は非磁性材からなる内周側ヨーク部材および外周側ヨーク部材に対し、
環状であって外周部に凹凸部を有する前記内周側ヨーク部材と、環状であって内周部に前記凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部を有する前記外周側ヨーク部材とを、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させた状態で、焼結拡散接合により接合して接合体を形成し、
内周面から外周面に亘って前記軟磁性材と前記非磁性材とが周方向で交互に配置されるように前記接合体の内周部および外周部を切除して形成されているローターヨークであって、
前記ローターヨークの前記軟磁性材が配置された前記内周面または前記外周面において周方向に配置された複数の永久磁石片を備えていることを特徴とするローターヨーク。 - 請求項1に記載のローターヨークと、
前記ローターヨークの外周側のうち径方向で前記軟磁性材に対向する位置に前記永久磁石片を備える外周側回転子と、
前記外周側回転子に対して同軸かつ相対回動可能に配置され、周方向に配置された複数の永久磁石片を備える内周側回転子と、
前記外周側回転子と前記内周側回転子との相対位相を変更する位相変更手段とを備える
ことを特徴とする電動機。 - 前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側での周方向幅aと、前記軟磁性材の内周側での周方向幅bと、前記内周側回転子の磁石装着突部の周方向幅cとに対して、所定の関係(a>b≧c)が設定され、かつ、前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側の周方向両端が中心軸に対してなす角θ1と、前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側および内周側での周方向の一端同士を含む直線と他端同士を含む直線とのなす角θ2とに対して、所定関係(θ1<θ2)が設定されていることを特徴とする請求項2に記載の電動機。
- 何れか一方は軟磁性材からなり、何れか他方は非磁性材からなる内周側ヨーク部材および外周側ヨーク部材に対し、
環状であって外周部に凹凸部を有する前記内周側ヨーク部材と、環状であって内周部に前記凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部を有する前記外周側ヨーク部材とを、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させた状態で、焼結拡散接合により接合して接合体を形成し、
前記軟磁性材と前記非磁性材とが周方向で交互に配置されるように前記接合体の内周部および外周部を切除して形成されているローターヨークと、
前記ローターヨークの内周側または外周側において周方向に配置された複数の永久磁石片と、
前記ローターヨークの外周側のうち径方向で前記軟磁性材に対向する位置に前記永久磁石片を備える外周側回転子と、
前記外周側回転子に対して同軸かつ相対回動可能に配置され、周方向に配置された複数の永久磁石片を備える内周側回転子と、
前記外周側回転子と前記内周側回転子との相対位相を変更する位相変更手段と、を備え、
前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側での周方向幅aと、前記軟磁性材の内周側での周方向幅bと、前記内周側回転子の磁石装着突部の周方向幅cとに対して、所定の関係(a>b≧c)が設定され、かつ、前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側の周方向両端が中心軸に対してなす角θ1と、前記外周側回転子の前記軟磁性材の外周側および内周側での周方向の一端同士を含む直線と他端同士を含む直線とのなす角θ2とに対して、所定関係(θ1<θ2)が設定されていることを特徴とする電動機。 - 何れか一方は軟磁性材からなり、何れか他方は非磁性材からなる内周側ヨーク部材および外周側ヨーク部材に対し、
環状であって外周部に凹凸部を有する前記内周側ヨーク部材と、環状であって内周部に前記凹凸部に嵌合する嵌合凹凸部を有する前記外周側ヨーク部材とを、前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させる嵌合工程と、
前記凹凸部と前記嵌合凹凸部とを嵌合させた状態で、前記内周側ヨーク部材と前記外周側ヨーク部材とを焼結拡散接合により接合して接合体を形成する接合工程と、
内周面から外周面に亘って前記軟磁性材と前記非磁性材とが周方向で交互に配置されるように前記接合体の内周部および外周部を切除する切除工程と、
前記軟磁性材が配置された前記内周面または前記外周面において周方向に複数の永久磁石片を配置する工程と、
を含むことを特徴とするローターヨークの製造方法。
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