JP6156096B2 - ダブルステータ型回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、ロータを挟んで配置される二つのステータを有するダブルステータ型回転電機に関する。

一般にダブルステータ型モータは、磁気力作用ギャップ面を広くでき、体格の割に高トルクが得られ、構造的にロータがドーナツ状リングコアとなるため内外両面の各磁極作用トルクをシャフトに伝える強度設計が重要である。

従来では、ロータの外周面からの外側永久磁石の剥がれを防止するとともに、極力トルクの減少を抑制することを目的とするダブルステータ型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）。このダブルステータ型モータにおけるロータコアは、外側永久磁石及び内側永久磁石の数と同数の材質が磁性体であるスタッドボルトにより締着するとともに、シャフトとの連結部材の材質を磁性体とする。

特開２００７−２８２３３１号公報

しかし、特許文献１に記載の技術を適用して、各磁極ごとにスタッドボルトにより締着を行うと強度的に優れる反面、高強度化に有効な磁極部のロータ固定ボルト用の穴やボルト締結に関しては以下の問題点がある。

第１点は、特に外径面側において、永久磁石を組み付け挿入しにくいことである。第２点は、組み立てた後にスタッドボルトで締結すると磁石が割れるなど、磁石の健全な組み付け性に支障を及ぼすことである。第３点は、当初から大きなクリアランスを設定が必要になるため、性能が限定的になってしまうことである。

上述した磁石組みつけ性の問題について、発明者らは固定用部材の穴部を加工する際や締結を行う際において、当該穴部の周辺部位でふくらみ変形が生じることが原因であることを突き止めた。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、第１の目的は、穴部の周辺部位について変形を防止できるダブルステータ型回転電機を提供することである。第２の目的は、仮に穴部の周辺部位辺部が変形しても永久磁石の損傷を防止できるダブルステータ型回転電機を提供することである。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、永久磁石がロータコア（１，２）の外径側と内径側にそれぞれ設けられるロータ（１５）と、前記ロータを介して対向配置されるとともに相巻線（１１，１３ａ，１４ａ）が巻装される二つのステータ（１３，１４）を有するダブルステータ型回転電機（ＭＧ）において、前記外径側に設けられる前記永久磁石（６，Ｍａ，Ｍｂ）と前記内径側に設けられる前記永久磁石（７，Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ）との相互間に配置され、前記ロータコアを回転軸（８，１８）に対して直接的または間接的に固定する際に用いる固定用部材を通す穴部（１５ａ，１５ｂ）と、前記ロータコアにおける前記外径側と前記内径側のうち少なくとも前記外径側の表面部に備えられ、前記永久磁石にかかる一面の一部または全部を保持する保持部（１５ｃ，１５ｆ，１５ｉ，１５ｊ）と、径方向に板状に延びて前記ロータコアの中央部（１５ｅ）と前記保持部（１５ｃ，１５ｊ）とを連結するブリッジ（１５ｄ，１５ｈ）とを有し、前記穴部は、前記ブリッジに対して径方向に設けられ、周方向に前記ブリッジを挟んで設けられる前記外径側の二つの前記永久磁石は、磁化方向が同じであり、かつ、それぞれ前記保持部，前記中央部，前記ブリッジに囲まれて前記ロータコアに埋設され、前記外径側の二つの前記永久磁石をそれぞれ収容する外径側収容部（Ｈａ，Ｈｂ）と前記穴部との間の厚みである第１肉厚（Ｔ１）と、前記内径側の前記永久磁石を収容する内径側収容部（Ｈｃ，Ｈｄ，Ｈｅ，Ｈｆ）と前記穴部との間の厚みである第２肉厚（Ｔ２）とは、許容誤差範囲内を含む同一厚みであることを特徴とする。

この構成によれば、ロータコアの中央部に設けられる穴部の近傍には、ロータコアの中央部と保持部とを連結するブリッジを備える。加工する際や、固定用部材を用いた固定（かしめや締結等）を行う際に生じる応力を径方向に設けられたブリッジが抑制するので、穴部の周辺部位（特に永久磁石を収容する部位）の変形を防止することができる。ブリッジを挟んで二つに分割した永久磁石を設けるので、必要なトルクに対応する磁力を確保しながらも、仮に穴部の周辺部位が変形しても永久磁石が損傷（欠損や割れ等）を防止することができる。また、圧力を伴ってロータを回転軸に直接的または間接的に固定する場合には穴部の周辺部に応力（変形を含む）が生じるが、当該応力は等方性があるので外径側や内径側の永久磁石に対する影響を最小限に抑えることができる。

第２の発明は、前記ロータコアの表面に凹凸が生じないように、前記保持部と前記リラクタンス極部とをつないで連続するように成形することを特徴とする。

この構成によれば、ロータコアの外周縁部とブリッジとが堅固になるために変形が抑えられる。そのため、ブリッジが動きにくく、穴部周辺の変形がより抑制される。

第３の発明は、前記ロータの周方向における同一部位であって、前記外径側と前記内径側に設けられる前記永久磁石とは、磁化方向が互いに対向するように着磁するか、または、磁化方向が互いに背反するように着磁し、前記二つのステータに巻装される各相巻線（コイル）には、一方のステータから発した磁束が他方のステータを貫かずに前記永久磁石と前記ロータコアを通り、再び前記一方のステータに戻るように磁束が流れるように通電することを特徴とする。

この構成によれば、一方のステータから発した磁束が他方のステータを貫かずに永久磁石とロータコアを通り、再び一方のステータに戻るように磁束が流れる。このようにステータの起磁力を並列起磁力構成とすると、リラクタンストルク効果が向上して、トルク等をより高性能化することができる。

なお、「相巻線」の相数は問わず、単相でも複数相でもよい。「ダブルステータ型回転電機」は、回転する部位（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。「ロータコアの中央部」は、ロータコアの径方向における中央部を意味する。「固定用部材」は、ロータを固定する部材であれば、材料（材質を含む）や形状などを問わない。ロータコアの「表面部」は、ロータコアの径方向における外周面部または内周面部を意味する。「保持部」は、永久磁石の少なくとも一面にかかる一部または全部を保持できれば任意の形状でよい。「巻装」は巻き回すことを意味する。

ダブルステータ型回転電機の第１構成例を模式的に示す断面図である。 ロータの構成例を模式的に示す断面図である。 ロータの構成例を模式的に示す平面図である。 ロータの構成例を模式的に示す側面図である。 ロータの第１構成例を部分的に拡大して模式的に示す平面図である。 電磁鋼板の第１構成例を模式的に示す平面図である。 永久磁石と穴部との間隔を模式的に示す平面図である。 ロータの第２構成例を部分的に拡大して模式的に示す平面図である。 電磁鋼板の第２構成例を模式的に示す平面図である。 ロータの第３構成例を部分的に拡大して模式的に示す平面図である。 ロータの第４構成例を部分的に拡大して模式的に示す平面図である。 ロータの第５構成例を部分的に拡大して模式的に示す平面図である。 ダブルステータ型回転電機の第２構成例を模式的に示す断面図である。 ダブルステータ型回転電機の第３構成例を模式的に示す断面図である。 ロータの他の構成例を模式的に示す断面図である。 ロータの他の構成例を模式的に示す断面図である。

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、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。断面図では、見やすさを優先するため、説明に必要な要素についてハッチングする。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。許容誤差範囲には、製造許容誤差、設計許容誤差、実用上支障がない誤差などのような所定の許容範囲を含む。磁石用穴部は磁石を収容できれば、貫通穴でもよく、非貫通穴（凹状部位）でもよい。

本形態は図１〜図１２を参照しながら説明する。図１に示す回転電機ＭＧは、ダブルステータ型の回転電機である。当該回転電機ＭＧは、外径側ステータ１３（固定子），内径側ステータ１４（固定子），ロータ１５（回転子），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、コップ状のハウジング部材１２ａと、平板状のハウジング部材１２ｂで構成する。ハウジング部材１２ａ，１２ｂと回転軸１８の間には軸受１７（ベアリング）が介在され、回転軸１８は回転自在に支持される。

外径側ステータ１３と内径側ステータ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部材１２ａ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。外径側ステータ１３には相巻線１３ａが巻装され、内径側ステータ１４には相巻線１４ａが巻装される。より具体的には対応するステータコア（ステータ鉄心）に相巻線１３ａ，１４ａがそれぞれ巻装される。

ロータ１５は、ディスク１６を介して回転軸１８に固定される。ロータ１５はディスク１６に固定される。ロータ１５の構成例や固定方法については後述する（図２〜図１７を参照）。ディスク１６は、図示するように径方向と軸方向に沿ったＬ字状に成形され、回転軸１８に固定される。回転軸１８に対する固定方法は問わない。

図２〜図４に示すロータ１５は、第１ロータコア１，第２ロータコア２，第１固定用部材３、第２固定用部材４などを有する。第１ロータコア１と第２ロータコア２は、図示するように一体成形してもよく、別体に成形してから固定する構成としてもよい。以下では、第１ロータコア１と第２ロータコア２からなる構造体を単に「ロータコア」と呼ぶ。

図２に示す第１ロータコア１は、第１固定用部材３を通すための貫通穴１５ａを有する。第２ロータコア２は、第１穴径Ｒ１よりも大きく成形される第２穴径Ｒ２の貫通穴１５ｂを有する（Ｒ２＞Ｒ１；図４を参照）。貫通穴１５ａ，１５ｂ（固定用穴）は同軸に成形され、座ぐり穴と貫通穴が一体になったような穴である。図示しないが、第１穴径Ｒ１と第２穴径Ｒ２を同じに設定してもよい（Ｒ１＝Ｒ２）。貫通穴１５ａ，１５ｂは「穴部」に相当する。

ロータコアを構成する第１ロータコア１と第２ロータコア２は、いずれも単体や積層体等の形態を問わない。本形態では、一例として、図１の矢印Ｄ１から見た図３に示すように磁性体によって円筒状に成形し、磁性体の一つである電磁鋼板（鉄鋼材料）を積層する積層体で成形する。円筒状に成形することによって、第１固定用部材３を通す貫通穴１５ａ，１５ｂは円周上に複数成形される。貫通穴１５ａ，１５ｂの数は任意に設定してよい。

ロータコアの外周縁部には、外径側永久磁石６を収容するための収容部（例えば図６に示す磁石用穴部Ｈａ，Ｈｂ）が成形される。ロータコアの内周縁部には、内径側永久磁石７を収容するための収容部（例えば図６に示す磁石用凹部Ｈｃおよび保持部１５ｆ）が成形される。すなわち内径側永久磁石７を磁石用凹部Ｈｃに収容させたうえで、爪状の保持部１５ｆを変形させて（例えばかしめて）固定する（図４を参照）。

外径側永久磁石６と内径側永久磁石７の数（以下では単に「磁石数」と呼ぶ。）は、基本的に極対数でよいが、分割などを行って磁石数を増やしてもよい。図３に示す構成例では、第１固定用部材３を通す貫通穴１５ａ，１５ｂは外径側永久磁石６と内径側永久磁石７の間に設けるため、磁石数は貫通穴１５ａ，１５ｂの数と一致させている。貫通穴１５ａ，１５ｂの数が磁石数よりも少なくなるように構成してもよい。例えば、図３に示す第１固定用部材３が上記極対数のｎ極（ｎは自然数）以上おきとなるように貫通穴１５ａ，１５ｂを設ける形態が該当する。

第１固定用部材３は、少なくともフランジ部３ａを有する棒状部材である。第１固定用部材３は任意の材料で成形してよいが、磁束を流し易くするために磁性体で成形するとよい。図２に示すように、第１固定用部材３は第２固定用部材４を介在させて貫通穴１５ａに通され、さらに貫通穴１５ａと同軸で成形されるディスク５の貫通穴５ｈに通される。ディスク５は、図１に示すディスク１６の一構成例である。第１固定用部材３は、ロータ１５の先端部（図２の上端部）側にフランジ部３ａが成形され、ディスク５側は貫通穴５ｈに通した後にかしめられてカシメ部３ｂが成形される（図４をも参照）。こうしてロータ１５はディスク５を介して間接的に回転軸１８に固定される（図１を参照）。

第２固定用部材４は、磁性体で成形され、座面部４ａや段差部４ｂなどを有する。第２固定用部材４は任意の材料で成形してよいが、磁束を流し易くするために磁性体で成形するとよい。座面部４ａは「ツバ部」に相当し、第２ロータコア２や外径側永久磁石６を押さえ付けて固定する部位である。座面部４ａと段差状に成形される段差部４ｂは、第１ロータコア１を押さえ付けて固定する部位である。段差部４ｂには貫通穴１５ａの一部を構成する穴を有する。

図４には、図５や図８の矢印Ｄ２から見たロータ１５の側面図を示す。図４に示すロータ１５は、図示するように複数枚の電磁鋼板１５ｇを積層して成形される。電磁鋼板１５ｇの枚数は、電磁鋼板１５ｇの板厚を考慮して適切に設定する。一枚の電磁鋼板１５ｇの成形例については後述する（図６，図９を参照）。第１ロータコア１の貫通穴１５ａは第１穴径Ｒ１で成形され、第２ロータコア２の貫通穴１５ｂは第１穴径Ｒ１以上の大きさからなる第２穴径Ｒ２で成形される（Ｒ２≧Ｒ１）。貫通穴１５ｂは、第１固定用部材３のフランジ部３ａ（頭部）の一部または全部が収まる深さ（高さ）にするとよい。ディスク５の貫通穴５ｈは、貫通穴１５ａ，１５ｂと同軸上に成形され、第１固定用部材３を通すために第２ロータコア２と同じ第１穴径Ｒ１で成形される。

以上ではロータ１５を概略的に説明したが、ロータ１５の具体的な構成例について図５〜図１２を参照しながら説明する。図５〜図１２において、一つの外径側永久磁石Ｍａと一つの外径側永久磁石Ｍｂは、一つの外径側永久磁石６に相当する。内径側永久磁石Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅはそれぞれが内径側永久磁石７に相当する。

（第１構成例）
図５に示す第１構成例のロータ１５Ａは、ロータコアの外周縁部に外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂを設け、同じく内周縁部に内径側永久磁石Ｍｃを設ける。複数の外径側永久磁石６（すなわち外径側永久磁石Ｍａと外径側永久磁石Ｍｂの組）は、図３に示すようにロータコアの外周縁部に沿って設けられる。外径側永久磁石６を構成する外径側永久磁石Ｍａと外径側永久磁石Ｍｂは磁化方向を同じにし、周方向に隣り合う外径側永久磁石６どうしは磁化方向を逆にする。複数の内径側永久磁石Ｍｃは、図３に示すようにロータコアの内周縁部に沿って設けられ、周方向に隣り合う内径側永久磁石Ｍｃ（すなわち内径側永久磁石７）どうしは磁化方向を逆にする。図４に太線矢印で示す各磁石の磁化方向例は、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側永久磁石Ｍｃとで磁化方向が互いに対向するように着磁する例である。図８に示すように、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側永久磁石Ｍｃとで磁化方向が互いに背反するように着磁してもよい。

一つの外径側磁石体を構成する外径側永久磁石Ｍａと外径側永久磁石Ｍｂは、ブリッジ１５ｄを挟んで配置される。具体的には図５に示すように、外径側永久磁石Ｍａは磁石用穴部Ｈａに収容し、外径側永久磁石Ｍｂは磁石用穴部Ｈｂに収容する。磁石用穴部Ｈａ，Ｈｂにそれぞれ対応するロータコアの外周縁部は、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂにかかる各々の一面（外周面）について全部を保持するので、保持部１５ｃに相当する。内径側永久磁石Ｍｃは、図５に示すように磁石用凹部Ｈｃに収容させたうえで、爪状の保持部１５ｆを変形させて（例えばかしめて）固定する。すなわち、保持部１５ｆは内径側永久磁石Ｍｃにかかる一面（内周面）について一部を保持する。

周方向に隣り合う外径側磁石体の相互間と、周方向に隣り合う内径側永久磁石Ｍｃの相互間には、破線で示す無極性のリラクタンス極部Ｒｅを配置する。言い換えると、異なる極性の永久磁石の相互間にリラクタンス極部Ｒｅを配置する。こうすることで、磁束φｉ，φｏが流れる流路を確保して、リラクタンストルク効果を向上させることができ、より高性能を達成できる効果がある。

図１に示すように、ロータ１５Ａの外周面に対向して外径側ステータ１３が配置され、同じく内周面に対向して内径側ステータ１４が配置される。これらの配置に加えて、図示しない制御部（例えば制御装置や電力変換装置など）によって、相巻線１３ａ，１４ａの通電による磁束φｉ，φｏの流れを制御する構成としてもよい。

例えば、外径側ステータ１３から発した磁束φｏが内径側ステータ１４を貫かずに外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂやロータコア（リラクタンス極部Ｒｅを含む）を通り、再び外径側ステータ１３に流れるように（矢印Ｄ３を参照）、相巻線１３ａへの通電を制御する。同様に、内径側ステータ１４から発した磁束φｉが外径側ステータ１３を貫かずに外径側永久磁石Ｍｃやロータコア（リラクタンス極部Ｒｅを含む）を通り、再び内径側ステータ１４に流れるように（矢印Ｄ４を参照）、相巻線１４ａへの通電を制御する。なお相巻線１３ａ，１４ａの通電制御によっては、図示する磁束φｉ，φｏの流れがそれぞれ逆方向になることもある（図１０に示す矢印Ｄ５，Ｄ６の方向を参照）。

図６に示す電磁鋼板１５ｇは、ロータ１５Ａのロータコアを構成する第１ロータコア１と第２ロータコア２の成形例である。電磁鋼板１５ｇの外周縁部には、周方向に磁石用穴部Ｈａ，Ｈｂを並べて設け、磁石用穴部Ｈａと磁石用穴部Ｈｂとの間にはブリッジ１５ｄを設ける。ロータコアの表面（外周面；図面上側）に凹凸が生じないように、保持部１５ｃとリラクタンス極部Ｒｅとをつないで連続するように成形する。保持部１５ｃとブリッジ１５ｄは結合されてＴ字状になる。保持部１５ｃの径方向幅（厚さ）は任意に設定してよい。なお、磁束が流れ易くするには小さく（薄く）するのがよく、保持部１５ｃの剛性を高めるには大きく（厚く）するのがよいので、双方を考慮して設定するとよい。

電磁鋼板１５ｇの内周縁部には、磁石用凹部Ｈｃを設け、当該磁石用凹部Ｈｃの周方向端かつ内周面端に保持部１５ｆ（爪部）を設ける。磁石用穴部Ｈａ，Ｈｂと磁石用凹部Ｈｃの間（すなわちロータコアの中央部１５ｅ）には、貫通穴１５ａ，１５ｂを設ける。

上述した貫通穴１５ａ，１５ｂと、磁石用穴部Ｈａ，Ｈｂまたは磁石用凹部Ｈｃとの間隔は、次のように設定するとよい。なお貫通穴１５ａ，１５ｂは径の大きさが相違するだけであるので、図６〜図１２の説明においては貫通穴１５ａを代表して説明する。

第１間隔設定例は、貫通穴１５ａと磁石用穴部Ｈａ，Ｈｂの径方向距離を示す第１距離Ｌ１と、貫通穴１５ａと磁石用凹部Ｈｃの径方向距離を示す第２距離Ｌ２とを同一にするか（Ｌ１＝Ｌ２）、許容誤差範囲内でほぼ同一にする（Ｌ１≒Ｌ２）。

第２間隔設定例は、貫通穴１５ａと磁石用穴部Ｈａ，Ｈｂとの間の厚みを示す第１肉厚Ｔ１と、貫通穴１５ａと磁石用凹部Ｈｃとの間の厚みを示す第２肉厚Ｔ２とを同一にするか（Ｔ１＝Ｔ２）、許容誤差範囲内でほぼ同一にする（Ｔ１≒Ｔ２）。

貫通穴１５ａに第１固定用部材３を通し、磁石用穴部Ｈａ，Ｈｂに外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂをそれぞれ収容し、磁石用凹部Ｈｃに内径側永久磁石Ｍｃを収容すると、間隔は図７のようになる。上述した第１間隔設定例と第２間隔設定例は一方または双方を満たすように設定するとよい。

（第２構成例）
図８に示す第２構成例のロータ１５Ｂは、図５に示す第１構成例のロータ１５Ａと同様に、ロータコアの外周縁部に外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂを設け、同じく内周縁部に内径側永久磁石Ｍｃを設ける。ロータ１５Ｂがロータ１５Ａと相違するのは、凹部Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃを設ける点である。なお、ロータ１５Ｂには図５に示す磁束φｉ，φｏと同様の磁束が流れたり、図１０に示す磁束φｉ，φｏと同様の磁束が流れたりするが、見やすさを考慮して図８では図示を省略している。

図８に太線矢印で示す各磁石の磁化方向例は、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側永久磁石Ｍｃとで磁化方向が互いに背反するように着磁する例である。図４に示すように、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側永久磁石Ｍｃとで磁化方向が互いに対向するように着磁してもよい。

図９に示すように、凹部Ｋａは磁石用穴部Ｈａの一部を構成し、貫通穴１５ａに向かって凹ませた部位である。凹部Ｋｂは磁石用穴部Ｈｂの一部を構成し、貫通穴１５ａに向かって凹ませた部位である。凹部Ｋｃは磁石用凹部Ｈｃの一部を構成し、貫通穴１５ａに向かって凹ませた部位である。貫通穴１５ａと凹部Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃとの間隔は、それぞれ上述した第１間隔設定例と第２間隔設定例は一方または双方を満たすように設定するとよい（図６を参照）。この場合、磁石用穴部Ｈａ，Ｈｂと磁石用凹部Ｈｃを、順に凹部Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃにそれぞれ読み替える。

図８や図９に示す凹部Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃのうちで一以上の凹部を設けることにより、仮に第１固定用部材３を用いた固定を行う際に中央部１５ｅに変形が生じたとしても、当該凹部が変形を吸収する。そのため、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂや内径側永久磁石Ｍｃへの影響が無くなり、損傷をより確実に防止することができる。

（第３構成例）
図１０に示す第３構成例のロータ１５Ｃは、ロータコアの外周縁部に外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂを設ける点で図５に示す第１構成例のロータ１５Ａと同様であるが、内周縁部には内径側永久磁石Ｍｄ，Ｍｅを設ける点で相違する。また、外径側永久磁石Ｍａと外径側永久磁石Ｍｂとの間にブリッジ１５ｄを設けるのと同様に、内径側永久磁石Ｍｄと内径側永久磁石Ｍｅとの間にブリッジ１５ｈを設ける点でも相違する。そのため、図６に示す電磁鋼板１５ｇには、ブリッジ１５ｄの径方向内径側（図６の下側）にブリッジ１５ｈを成形する。当該ブリッジ１５ｈにも内径側先端に保持部１５ｆを成形する。

図１０に太線矢印で示す各磁石の磁化方向例は、図５と同様に、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側永久磁石Ｍｃとで磁化方向が互いに対向するように着磁する例である。図８に示すように、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側永久磁石Ｍｃとで磁化方向が互いに背反するように着磁してもよい。

図１０には、さらに図示しない制御部によって制御される磁束φｉ，φｏの流れをそれぞれ矢印Ｄ５，Ｄ６で示す。外径側ステータ１３から発した磁束φｏが内径側ステータ１４を貫かずに外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂやロータコア（リラクタンス極部Ｒｅを含む）を通り、再び外径側ステータ１３に流れる（矢印Ｄ５を参照）。同様に、内径側ステータ１４から発した磁束φｉが外径側ステータ１３を貫かずに外径側永久磁石Ｍｃやロータコア（リラクタンス極部Ｒｅを含む）を通り、再び内径側ステータ１４に流れる（矢印Ｄ６を参照）。なお、図示する磁束φｉ，φｏの流れがそれぞれ逆方向になることもある（図５に示す矢印Ｄ３，Ｄ４の方向を参照）。

（第４構成例）
図１１に示す第４構成例のロータ１５Ｄは、図５に示す第１構成例のロータ１５Ａと同様に、ロータコアの外周縁部に外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂを設け、同じく内周縁部に内径側永久磁石Ｍｃを設ける。ロータ１５Ｄがロータ１５Ａと相違するのは、爪状の保持部１５ｆに代えて、図５，図８，図１０に示す保持部１５ｃと同様の保持部１５ｉを設ける点である。そのため、図６に示す電磁鋼板１５ｇには、内径側端部（図６の下側）に保持部１５ｉを成形する。内径側永久磁石Ｍｃは磁石用穴部Ｈｄに収容される。当該磁石用穴部Ｈｄは、図６に示す磁石用凹部Ｈｃと図１１に示す保持部１５ｉとで構成される。

図１１に太線矢印で示す各磁石の磁化方向例は、図５と同様に、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側永久磁石Ｍｃとで磁化方向が互いに対向するように着磁する例である。図８に示すように、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側永久磁石Ｍｃとで磁化方向が互いに背反するように着磁してもよい。

ロータ１５Ｄには、図示しない制御部の制御によって図５に示す磁束φｉ，φｏと同様の磁束が流れたり、図１０に示す磁束φｉ，φｏと同様の磁束が流れたりするが、見やすさを考慮して図１１では図示を省略している。

（第５構成例）
図１２に示す第５構成例のロータ１５Ｅは、図５に示す第１構成例のロータ１５Ａと同様にロータコアの外周縁部に外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂを設け、図１０に示す第３構成例のロータ１５Ｃと同様に内周縁部に内径側永久磁石Ｍｄ，Ｍｅを設ける。外径側永久磁石Ｍａと外径側永久磁石Ｍｂとの間にブリッジ１５ｄを挟むように設けるのと同様に、内径側永久磁石Ｍｄと内径側永久磁石Ｍｅとの間にブリッジ１５ｈを挟むように設ける。内径側永久磁石Ｍｄは磁石用穴部Ｈｅに収容され、内径側永久磁石Ｍｅは磁石用穴部Ｈｆに収容される。

内径側永久磁石Ｍｄ，Ｍｅにそれぞれ対応するロータコアの外周縁部は、内径側永久磁石Ｍｄ，Ｍｅにかかる各々の一面（外周面）について全部を保持するので、保持部１５ｊｃに相当する。保持部１５ｊとブリッジ１５ｈは結合されてＴ字状になる。保持部１５ｊの径方向幅は、保持部１５ｃと同様に任意に設定してよい。そのため、図６に示す電磁鋼板１５ｇには、ブリッジ１５ｄの径方向内径側（図６の下側）に図１０に示すブリッジ１５ｈと、内径側端部（図６の下側）に図１２に示す保持部１５ｊを成形する。

図１２に太線矢印で示す各磁石の磁化方向例は、図５と同様に、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側永久磁石Ｍｃとで磁化方向が互いに対向するように着磁する例である。図８に示すように、外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側永久磁石Ｍｃとで磁化方向が互いに背反するように着磁してもよい。

ロータ１５Ｅには、図示しない制御部の制御によって図５に示す磁束φｉ，φｏと同様の磁束が流れたり、図１０に示す磁束φｉ，φｏと同様の磁束が流れたりするが、見やすさを考慮して図１２では図示を省略している。

（他の構成例）
上述した第１構成例〜第５構成例は、二以上を任意に組み合わせて適用してもよい。一のロータ１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ）に設けられる複数の極に対して、第１構成例〜第５構成例のうちで二以上を任意に組み合わせて適用してもよい。例えば、ある極は第１構成例を適用し、別の極は第２構成例を適用する形態などが該当する。どの極にどの構成例を適用するのかは自在に設定してよい。

〔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、外径側ステータ１３に相巻線１３ａを巻装し、内径側ステータ１４に相巻線１４ａを巻装する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、図１３に示すように外径側ステータ１３と内径側ステータ１４について一つの相巻線（Ｕ字状の相巻線１１）で巻装する構成としてもよい。相巻線の構成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、ディスク１６と回転軸１８を別体に成形し、ディスク１６を回転軸１８に固定する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、図１４に示すように、ディスク部位１８ａを有する回転軸１８を適用してもよい。ディスク部位１８ａはディスク１６に相当する。言い換えると、図１４に示す回転軸１８は、図１に示すディスク１６と回転軸１８を一体成形したものであり、ロータ１５を直接的に固定する形態となる。別体に成形して固定するか、一体成形する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をディスク５（１６，１８ａ）に固定する際、第１固定用部材３を貫通穴１５ａ，１５ｂ，５ｈに通した後にかしめてカシメ部３ｂを成形する構成とした（図２を参照）。この形態に代えて、第１固定用部材３を貫通穴１５ａ，１５ｂ，５ｈに通した後、図１５に示すように接合部３ｃを成形する構成としてもよく、図１６に示すように締結部３ｄ，３ｅを成形する構成としてもよい。固定方法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。

図１５に示す接合部３ｃは、ディスク５と第１固定用部材３とを接合した部位である。接合は、例えばレーザー光線のエネルギーを利用して行うレーザー溶接、アークを発生させて溶接するアーク溶接、ハンダを熱で溶かして接合するハンダ付けなどが該当する。

図１６に示す締結部３ｄ，３ｅは、第１固定用部材３をネジ付きボルトで成形し、ディスク５に備えるネジ穴３ｄにねじ込んで締結する形態や、ナット３ｅと締結する形態、ネジ穴３ｄにねじ込むとともにナット３ｅと締結する形態などが該当する。さらに第１固定用部材３やナット３ｅ等の締結部材に対して、図１５に示す接合部３ｃのような接合を行ってもよい。

図示しないが、ロータ１５をディスク５（１６，１８ａ）に固定する際、カシメ部３ｂ，接合部３ｃおよび締結部３ｄ，３ｅのうちで、二以上の固定方法を任意に組み合わせて固定してもよい。固定方法は、ディスク５側に適用してもよく、フランジ部３ａ側に適用してもよく、ディスク５側とフランジ部３ａ側の双方に適用してもよい。二以上の固定方法を適用することにより、軸方向長さを従来よりも短くでき、ディスク５（１６，１８ａ）に対するロータ１５の固定をより強固に行える。回転軸１８に対しても同様である。

上述した実施の形態では、内径側永久磁石７（内径側永久磁石Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ）をロータコア（第１ロータコア１および第２ロータコア２）に成形される凹部（磁石用凹部Ｈｃ）に収容し、爪状の保持部１５ｆを変形させて固定する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、内径側永久磁石７と保持部１５ｆとの間に板状部材を介在させて上記ロータコアの凹部に収容する構成としてもよい。この場合には、保持部１５ｆを変形させてもよく、変形させなくてもよい。

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部材１２ａと、平板状のハウジング部材１２ｂで構成した（図１を参照）。この形態に代えて、ハウジング部材１２ａをコップ状以外の形状で成形してもよく、ハウジング部材１２ｂを平板状以外の形状で成形してもよい。すなわち、ハウジング部材１２ａとハウジング部材１２ｂは、外径側ステータ１３，内径側ステータ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。

上述した実施の形態では、第１固定用部材３と第２固定用部材４を別体で成形する構成とした（図２，図１５，図１６を参照）。この形態に代えて、図示しないが、第１固定用部材３と第２固定用部材４を一体成形してもよい。第１固定用部材３と第２固定用部材４の端面は許容誤差範囲内で揃えるのが望ましく、同一面とするのが最もよい。第２固定用部材４の座面部４ａは、第２ロータコア２の端面を基準として角度θを持たせて、座面部４ａが第２ロータコア２の端面に接するように構成してもよい。固定方法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。

〔実施の形態の効果〕
上述した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）ダブルステータ型回転電機ＭＧにおいて、外径側に設けられる外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂと内径側に設けられる内径側永久磁石Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅとの相互間に配置され、ロータコアを回転軸１８に対して直接的または間接的に固定する際に用いる第１固定用部材３を通す貫通穴１５ａ，１５ｂ（穴部）と、ロータコアの一方または双方の表面部に備えられ、永久磁石にかかる一面の一部または全部を保持する保持部１５ｃ，１５ｆ，１５ｉ，１５ｊと、ロータコアの中央部１５ｅと保持部１５ｃ，１５ｊとを連結するブリッジ１５ｄ，１５ｈとを有し、ブリッジ１５ｄ，１５ｈを挟んで設けられる二つの永久磁石は、磁化方向が同じである構成とした（図５，図８，図１１，図１２を参照）。この構成によれば、加工する際や、第１固定用部材３（固定用部材）を用いた固定（かしめや締結等）を行う際に生じる応力を径方向に設けられたブリッジ１５ｄ，１５ｈが抑制するので、貫通穴１５ａ，１５ｂの周辺部位（特に永久磁石を収容する磁石用穴部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｄ，Ｈｅ，Ｈｆ）の変形を防止することができる。ブリッジ１５ｄ，１５ｈを挟んで二つに分割した永久磁石（外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂや内径側永久磁石Ｍｄ，Ｍｅ）を設けるので、必要なトルクに対応する磁力を確保しながらも、仮に貫通穴１５ａ，１５ｂの周辺部位が変形しても永久磁石（外径側永久磁石６や内径側永久磁石７）が損傷するのを防止することができる。

（２）異なる極性の永久磁石（外径側永久磁石Ｍａ，Ｍｂや内径側永久磁石Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ）の相互間には、無極性のリラクタンス極部Ｒｅを配置する構成とした（図５，図８，図１１，図１２を参照）。この構成によれば、磁束φｉ，φｏが流れる流路を確保して、リラクタンストルク効果を向上させることができ、より高性能を達成できる。

（３）ロータコアの表面に凹凸が生じないように、保持部１５ｃ，１５ｊとリラクタンス極部Ｒｅとをつないで連続するように成形する構成とした（図４〜図１２を参照）。この構成によれば、ロータコアの外周縁部である保持部１５ｃ，１５ｊとブリッジ１５ｄ，１５ｈとが堅固になるために変形が抑えられる。そのため、ブリッジ１５ｄ，１５ｈが動きにくく、貫通穴１５ａ，１５ｂ（穴部）の周辺部の変形がより抑制される。

（４）ロータ１５の周方向における同一部位であって、外径側に設けられる外径側永久磁石６（Ｍａ，Ｍｂ）と内径側に設けられる内径側永久磁石７（Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ）とは、磁化方向が互いに対向するように着磁するか、または、磁化方向が互いに背反するように着磁した（図５，図８，図１１，図１２を参照）。また、二つのステータに巻装される各相巻線１３ａ，１４ａには、一方のステータから発した磁束φｉ，φｏが他方のステータを貫かずに永久磁石とロータコアを通り、再び一方のステータに戻るように磁束φｉ，φｏが流れるように通電する構成とした（図５，図１０を参照）。この構成によれば、一方のステータから発した磁束φｉ，φｏが他方のステータを貫かずに永久磁石とロータコアを通り、再び一方のステータに戻るように磁束φｉ，φｏが流れる。このようにステータの起磁力を並列起磁力構成とすると、リラクタンストルク効果が向上して、トルク等をより高性能化することができる。

（５）外径側に設けられる外径側永久磁石６（Ｍａ，Ｍｂ）と貫通穴１５ａ，１５ｂ（穴部）との間の第１間隔（第１距離Ｌ１，第１肉厚Ｔ１）と、内径側に設けられる内径側永久磁石７（Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ）と貫通穴１５ａ，１５ｂ（穴部）との間の第２間隔（第２距離Ｌ２，第２肉厚Ｔ２）とは、許容誤差範囲内を含む同一間隔である構成とした（図６，図７を参照）。この構成によれば、圧力を伴ってロータ１５を回転軸１８に直接的または間接的に固定する場合には貫通穴１５ａ，１５ｂの周辺部に応力（変形を含む）が生じるが、当該応力は等方性があるので外径側永久磁石６や内径側永久磁石７に対する影響を最小限に抑えることができる。

（６）永久磁石が配置される部位に対応するロータコアの中央部１５ｅには、貫通穴１５ａ，１５ｂ（穴部）に向かって凹ませる凹部Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃを有する構成とした（図８，図９を参照）。この構成によれば、圧力を伴ってロータ１５を回転軸１８に直接的または間接的に固定する場合において、貫通穴１５ａ，１５ｂの周辺部に生じる応力を凹部Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃで吸収する。そのため、外径側永久磁石６や内径側永久磁石７が損傷するのをより確実に防止することができる。

（７）貫通穴１５ａ，１５ｂ（穴部）は、ｎ極以上おきにロータコアに設けられる構成とした（図３を参照）。この構成によれば、ロータ１５を回転軸１８に直接的または間接的に固定するための工程に要する時間と手間を抑制することができる。

３ 第１固定用部材（固定用部材）
４ 第２固定用部材（固定用部材）
１１，１３ａ，１４ａ 相巻線
１３ 外径側ステータ（ステータ）
１４ 内径側ステータ（ステータ）
１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ） ロータ
１５ａ，１５ｂ 貫通穴（穴部）
１５ｃ，１５ｆ，１５ｉ，１５ｊ 保持部
１５ｄ，１５ｈ ブリッジ
１８ 回転軸（シャフト）
ＭＧ ダブルステータ型回転電機
Ｍａ，Ｍｂ 外径側永久磁石（永久磁石）
Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ 内径側永久磁石（永久磁石）

Claims (6)

1. 永久磁石がロータコア（１，２）の外径側と内径側にそれぞれ設けられるロータ（１５）と、前記ロータを介して対向配置されるとともに相巻線（１１，１３ａ，１４ａ）が巻装される二つのステータ（１３，１４）を有するダブルステータ型回転電機（ＭＧ）において、
   前記外径側に設けられる前記永久磁石（６，Ｍａ，Ｍｂ）と前記内径側に設けられる前記永久磁石（７，Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ）との相互間に配置され、前記ロータコアを回転軸（８，１８）に対して直接的または間接的に固定する際に用いる固定用部材を通す穴部（１５ａ，１５ｂ）と、
   前記ロータコアにおける前記外径側と前記内径側のうち少なくとも前記外径側の表面部に備えられ、前記永久磁石にかかる一面の一部または全部を保持する保持部（１５ｃ，１５ｆ，１５ｉ，１５ｊ）と、
   径方向に板状に延びて前記ロータコアの中央部（１５ｅ）と前記保持部（１５ｃ，１５ｊ）とを連結するブリッジ（１５ｄ，１５ｈ）とを有し、
   前記穴部は、前記ブリッジに対して径方向に設けられ、
   周方向に前記ブリッジを挟んで設けられる前記外径側の二つの前記永久磁石は、磁化方向が同じであり、かつ、それぞれ前記保持部，前記中央部，前記ブリッジに囲まれて前記ロータコアに埋設され、
   前記外径側の二つの前記永久磁石をそれぞれ収容する外径側収容部（Ｈａ，Ｈｂ）と前記穴部との間の厚みである第１肉厚（Ｔ１）と、前記内径側の前記永久磁石を収容する内径側収容部（Ｈｃ，Ｈｄ，Ｈｅ，Ｈｆ）と前記穴部との間の厚みである第２肉厚（Ｔ２）とは、許容誤差範囲内を含む同一厚みであることを特徴とするダブルステータ型回転電機。
2. 異なる極性の前記永久磁石の相互間には、無極性のリラクタンス極部（Ｒｅ）を配置す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. 前記ロータコアの表面に凹凸が生じないように、前記保持部（１５ｃ）と前記リラクタンス極部とをつないで連続するように成形す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. 前記ロータの周方向における同一部位であって、前記外径側と前記内径側に設けられる前記永久磁石とは、磁化方向が互いに対向するように着磁するか、または、磁化方向が互いに背反するように着磁し、
   前記二つのステータに巻装される各相巻線には、一方のステータから発した磁束（φｉ，φｏ）が他方のステータを貫かずに前記永久磁石と前記ロータコアを通り、再び前記一方のステータに戻るように磁束が流れるように通電す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. 前記永久磁石が配置される部位に対応する前記ロータコアの中央部には、前記穴部に向かって凹ませる凹部（Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のダブルステータ型回転電機。
6. 前記穴部は、ｎ極（ｎは自然数）以上おきに前記ロータコアに設けられ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。

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