JP7388934B2 - 磁気ギアード回転電機 - Google Patents
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Description
本開示は、磁気ギアード回転電機に関する。
下記特許文献１には、低速ロータ（第一ロータ）、高速ロータ（第二ロータ）、ステータが同軸に相対回転可能とされた磁気ギア―ド回転電機が開示されている。
磁気ギア―ド回転電機を、例えばモータとして用いる場合には、ステータに設けたコイルの起磁力により高速ロータを回転させることで、高調波磁束により出力軸である低速ロータが所定の減速比で回転する。
磁気ギア―ド回転電機を、例えばモータとして用いる場合には、ステータに設けたコイルの起磁力により高速ロータを回転させることで、高調波磁束により出力軸である低速ロータが所定の減速比で回転する。
上記のような磁気ギアード回転電機では、ステータに対してロータが、転がり軸受を介して回転可能に支持されることが一般的である。しかしながら、ステータやロータの寸法公差や自重または外力による変形、経年使用による摩耗や寸法の変化が生じる場合がある。このため、ステータとロータとの間のエアギャップが変化する虞がある。その結果、磁気ギアード回転電機の安定的な運用が阻害されてしまう。
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、長期にわたってエアギャップを適正に維持することが可能な磁気ギアード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、本開示に係る磁気ギアード回転電機は、ケーシングと、ケーシングに固定されて軸線を中心として環状をなすステータコア、該ステータコアのスロット内に設けられたコイル、及び、前記ステータコアの内側に周方向に間隔をあけて複数が設けられたステータ磁石を有するステータと、該ステータの内側で、前記軸線の周方向に間隔をあけて複数が設けられたポールピースを有する第一ロータと、該第一ロータの内側に設けられたロータコア、及び、該ロータコアに周方向に間隔をあけて設けられた複数のロータ磁石を有する第二ロータと、前記ケーシングに設けられて、前記第一ロータ及び前記第二ロータの少なくとも一方の外周面に当接するとともに周方向に間隔をあけて配置された複数の可動軸受と、これら可動軸受を、前記軸線に直交する面を含む方向に移動させるアクチュエータと、を備え、前記ステータの内周面、及び該内周面に径方向から対向する前記第一ロータの外周面は、前記軸線方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向外側から内側に延び、前記第一ロータを前記軸線方向に移動させるロータ移動部をさらに備える。
本開示によれば、長期にわたってエアギャップを適正に維持することが可能な磁気ギアード回転電機を提供することができる。
＜第一実施形態＞
（磁気ギアード回転電機の構成）
以下、本開示の第一実施形態に係る磁気ギアード回転電機１００について、図１から図５を参照して説明する。図１から図３に示すように、磁気ギアード回転電機１００は、ステータ１と、第一ロータ２と、第二ロータ３と、ケーシング４と、軸受Ｂと、アクチュエータ８と、ギャップ検出部Ｓｇと、制御装置９０と、を備えている。磁気ギアード回転電機１００は、軸線Ａｃに沿って延びる回転軸６に取り付けられている。外部から電力供給した場合、第一ロータ２、及び第二ロータ３が軸線Ａｃ回りに回転することで電動機として機能する。一方で、回転軸６に外部から回転力（トルク）を与えた場合、第一ロータ２、及び第二ロータ３の回転に伴う誘導起電力によって発電機として機能する。
（磁気ギアード回転電機の構成）
以下、本開示の第一実施形態に係る磁気ギアード回転電機１００について、図１から図５を参照して説明する。図１から図３に示すように、磁気ギアード回転電機１００は、ステータ１と、第一ロータ２と、第二ロータ３と、ケーシング４と、軸受Ｂと、アクチュエータ８と、ギャップ検出部Ｓｇと、制御装置９０と、を備えている。磁気ギアード回転電機１００は、軸線Ａｃに沿って延びる回転軸６に取り付けられている。外部から電力供給した場合、第一ロータ２、及び第二ロータ３が軸線Ａｃ回りに回転することで電動機として機能する。一方で、回転軸６に外部から回転力（トルク）を与えた場合、第一ロータ２、及び第二ロータ３の回転に伴う誘導起電力によって発電機として機能する。
（ケーシング、ステータの構成）
ケーシング４は、軸線Ａｃを中心とする円環状をなしている。ケーシング４の内部には空間が形成されている。ステータ１は、このケーシング４の内面のうち、軸線Ａｃに対する径方向内側を向く面（ケーシング内周面５Ａ）に設けられている。
ケーシング４は、軸線Ａｃを中心とする円環状をなしている。ケーシング４の内部には空間が形成されている。ステータ１は、このケーシング４の内面のうち、軸線Ａｃに対する径方向内側を向く面（ケーシング内周面５Ａ）に設けられている。
図２に示すように、ステータ１は、ステータコア１Ａと、複数のコイルＣと、複数のステータ磁石１Ｂと、を有している。ステータコア１Ａは、軸線Ａｃを中心とする円環状のバックヨーク７１と、バックヨーク７１から径方向内側に突出するとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のティース７Ｔと、を有している。ティース７Ｔは、バックヨーク７１から径方向内側に延びるティース本体７２と、ティース本体７２の径方向内側の端部に一体に設けられたティース先端部７３と、を有している。ティース先端部７３は、周方向の両側に向かって張り出している。
ティース本体７２にはコイルＣが取り付けられている。コイルＣは、銅線等をティース本体７２の周囲に巻き掛けることで形成されている。バックヨーク７１と、互いに隣接する一対のティース本体７２、及びティース先端部７３とによって囲まれた領域は、コイルＣを収容するためのスロットＳとされている。
ステータコア１Ａの内周面、つまりティース先端部７３の径方向内側の面には、周方向に隣接するように複数のステータ磁石１Ｂが配列されている。ステータ磁石１Ｂは、例えばフェライト磁石やネオジム磁石のような永久磁石である。互いに隣接するステータ磁石１Ｂ同士では、極が異なっている。つまり、異なる極のステータ磁石１Ｂが周方向に交互に配列されている。
（第一ロータの構成）
図１に示すように、第一ロータ２は、ステータ１の内側に設けられている。第一ロータ２は、円板部５と、第一ロータ本体２Ｈと、ポールピース２Ｐと、を有している。円板部５は、軸線Ａｃを中心とする円板状をなし、回転軸６に取り付けられている。円板部５の外周側には、第一ロータ本体２Ｈが取り付けられている。第一ロータ本体２Ｈは、軸線Ａｃを中心とする円筒状の筒部２１と、この筒部２１の外周面から径方向外側に張り出す一対の支持部２２と、を有している。筒部２１は、後述する軸受Ｂ（外側軸受Ｂ１）を介してケーシング４の内周面上で支持されている。一対の支持部２２の径方向外側の端縁には、複数のポールピース２Ｐが設けられている。ポールピース２Ｐは、磁性体であり、ステータ磁石１Ｂ、及び後述するロータ磁石３Ｂの磁力との相互作用により、磁束の高周波を発生させる。図２に示すように、ポールピース２Ｐは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。
図１に示すように、第一ロータ２は、ステータ１の内側に設けられている。第一ロータ２は、円板部５と、第一ロータ本体２Ｈと、ポールピース２Ｐと、を有している。円板部５は、軸線Ａｃを中心とする円板状をなし、回転軸６に取り付けられている。円板部５の外周側には、第一ロータ本体２Ｈが取り付けられている。第一ロータ本体２Ｈは、軸線Ａｃを中心とする円筒状の筒部２１と、この筒部２１の外周面から径方向外側に張り出す一対の支持部２２と、を有している。筒部２１は、後述する軸受Ｂ（外側軸受Ｂ１）を介してケーシング４の内周面上で支持されている。一対の支持部２２の径方向外側の端縁には、複数のポールピース２Ｐが設けられている。ポールピース２Ｐは、磁性体であり、ステータ磁石１Ｂ、及び後述するロータ磁石３Ｂの磁力との相互作用により、磁束の高周波を発生させる。図２に示すように、ポールピース２Ｐは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。
（第二ロータの構成）
図１に示すように、第二ロータ３は、第一ロータ本体２Ｈにおける一対の支持部２２同士の間に設けられている。第二ロータ３は、ロータコア３Ａと、ロータ磁石３Ｂと、を有している。ロータコア３Ａは、軸線Ａｃを中心とする円環状をなしている。ロータコア３Ａの内周面は、第一ロータ本体２Ｈにおける筒部２１の外周面によって、軸受Ｂ（内側軸受Ｂ２）を介して回転可能に支持されている。図２に示すように、ロータコア３Ａの外周面には、複数のロータ磁石３Ｂが周方向に複数配列されている。ロータ磁石３Ｂは、上述のポールピース２Ｐに対して内周側から対向している。
図１に示すように、第二ロータ３は、第一ロータ本体２Ｈにおける一対の支持部２２同士の間に設けられている。第二ロータ３は、ロータコア３Ａと、ロータ磁石３Ｂと、を有している。ロータコア３Ａは、軸線Ａｃを中心とする円環状をなしている。ロータコア３Ａの内周面は、第一ロータ本体２Ｈにおける筒部２１の外周面によって、軸受Ｂ（内側軸受Ｂ２）を介して回転可能に支持されている。図２に示すように、ロータコア３Ａの外周面には、複数のロータ磁石３Ｂが周方向に複数配列されている。ロータ磁石３Ｂは、上述のポールピース２Ｐに対して内周側から対向している。
（外側軸受の構成）
図３に示すように、外側軸受Ｂ１（可動軸受）は、軸線Ａｃの周方向に間隔をあけて複数（一例として３つ）設けられている。図３の例では、水平方向に延びる軸線Ａｃの下方に一対の外側軸受Ｂ１（下部軸受ＢＬ）が設けられ、上方に１つの外側軸受Ｂ１（上部軸受ＢＵ）が設けられている。
図３に示すように、外側軸受Ｂ１（可動軸受）は、軸線Ａｃの周方向に間隔をあけて複数（一例として３つ）設けられている。図３の例では、水平方向に延びる軸線Ａｃの下方に一対の外側軸受Ｂ１（下部軸受ＢＬ）が設けられ、上方に１つの外側軸受Ｂ１（上部軸受ＢＵ）が設けられている。
外側軸受Ｂ１は、上述した筒部２１の外周面（筒部外周面２Ｓ）を支持するとともに、軸線Ａｃに直交する面を含む方向に移動可能とされている。具体的には、外側軸受Ｂ１は、可動支持部８Ａと、ローラー部８Ｒと、を有している。可動支持部８Ａは、上述のケーシング４上によって支持されている。可動支持部８Ａは、軸線Ａｃに直交する面内で、ケーシング４から筒部２１に向かって延びる棒状をなしている。可動支持部８Ａの先端（筒部２１に近接する側の端部）には、ローラー部８Ｒが設けられている。ローラー部８Ｒは、軸線Ａｃに平行な方向に延びる回動軸回りに回動可能な車輪である。ローラー部８Ｒは、筒部外周面２Ｓに当接しながら回動することで、当該筒部２１を支持している。
可動支持部８Ａの基端（先端とは反対側の端部）には、アクチュエータ８が取り付けられている。アクチュエータ８として具体的には、外部から受け付けた電気信号によって駆動するソレノイドやステッピングモータ等が好適に用いられる。このアクチュエータ８を駆動させることで、可動支持部８Ａは、軸線Ａｃに直交する面を含む方向に自在に移動することが可能とされている。アクチュエータ８は、後述する制御装置９０から送出された電気信号に基づいて動作する。つまり、アクチュエータ８は、信号線によって制御装置９０に電気的に接続されている。
（ギャップ検出部の構成）
図１に示すように、ケーシング４の内周面（ケーシング内周面５Ａ）には、ギャップ検出部Ｓｇが設けられている。ギャップ検出部Ｓｇは、ステータ１（ステータ磁石１Ｂ）と、第一ロータ２の外周面（第一ロータ外周面２２Ｓ）との間の径方向の離間距離であるエアギャップを非接触で検出する。ギャップ検出部Ｓｇとして具体的には、静電容量型の距離センサが好適に用いられる。ギャップ検出部Ｓｇが検出したエアギャップの値は、後述する制御装置９０に入力される。つまり、ギャップ検出部Ｓｇは、信号線によって制御装置９０に電気的に接続されている（図３参照）。
図１に示すように、ケーシング４の内周面（ケーシング内周面５Ａ）には、ギャップ検出部Ｓｇが設けられている。ギャップ検出部Ｓｇは、ステータ１（ステータ磁石１Ｂ）と、第一ロータ２の外周面（第一ロータ外周面２２Ｓ）との間の径方向の離間距離であるエアギャップを非接触で検出する。ギャップ検出部Ｓｇとして具体的には、静電容量型の距離センサが好適に用いられる。ギャップ検出部Ｓｇが検出したエアギャップの値は、後述する制御装置９０に入力される。つまり、ギャップ検出部Ｓｇは、信号線によって制御装置９０に電気的に接続されている（図３参照）。
（制御装置の構成）
図４に示すように、制御装置９０は、ＣＰＵ９１（Central Processing Unit）、ＲＯＭ９２（Read Only Memory）、ＲＡＭ９３（Random Access Memory）、ＨＤＤ９４（Hard Disk Drive）、信号送受信モジュール９５（I/O：Input/Output）を備えるコンピュータである。信号送受信モジュール９５は、上述のギャップ検出部Ｓｇが検出したエアギャップの値を電気信号として受信する。また、信号送受信モジュール９５は、上述のアクチュエータ８に、当該アクチュエータ８の駆動を制御する電気信号を送信する。なお、信号送受信モジュール９５は、例えばチャージアンプ等を介して増幅された信号を送受信してもよい。
図４に示すように、制御装置９０は、ＣＰＵ９１（Central Processing Unit）、ＲＯＭ９２（Read Only Memory）、ＲＡＭ９３（Random Access Memory）、ＨＤＤ９４（Hard Disk Drive）、信号送受信モジュール９５（I/O：Input/Output）を備えるコンピュータである。信号送受信モジュール９５は、上述のギャップ検出部Ｓｇが検出したエアギャップの値を電気信号として受信する。また、信号送受信モジュール９５は、上述のアクチュエータ８に、当該アクチュエータ８の駆動を制御する電気信号を送信する。なお、信号送受信モジュール９５は、例えばチャージアンプ等を介して増幅された信号を送受信してもよい。
図５に示すように、制御装置９０のＣＰＵ９１は予め自装置で記憶するプログラムを実行することにより、制御部８１、記憶部８２、判定部８３、及び駆動部８４、を有する。制御部８１は、記憶部８２、判定部８３、及び駆動部８４の動作を制御する。記憶部８２は、適正なエアギャップの値と、上述の各外側軸受Ｂ１（ローラー部８Ｒ）の位置座標との関係をテーブルとして予め記憶している。
判定部８３は、ギャップ検出部Ｓｇの検出結果と、記憶部８２に格納されたテーブルとを照合して、エアギャップの調整（つまり、外側軸受Ｂ１の移動）が必要であるか否かを判定する。さらに、判定部８３は、外側軸受Ｂ１の移動が必要である場合には、その移動量を算出する。駆動部８４は、判定部８３の判定結果に基づいて、アクチュエータ８を駆動する。
（作用効果）
次に、上述の磁気ギアード回転電機１００の動作について説明する。磁気ギアード回転電機１００を電動機として用いる場合、まずコイルＣに外部から電力を供給する。これにより、コイルＣが励磁される。このコイルＣの磁力によって、第二ロータ３が軸線Ａｃ回りに回転する。さらに、第二ロータ３が回転することによって、第一ロータ２が回転する。第一ロータ２の回転数は、第一ロータ２の極数Ｐｈ、及び第二ロータ３の極対数Ｎｓに基づく減速比のもとで減速されている。具体的には、減速比Ｇは、Ｇ＝Ｐｈ／Ｎｓとなる。
次に、上述の磁気ギアード回転電機１００の動作について説明する。磁気ギアード回転電機１００を電動機として用いる場合、まずコイルＣに外部から電力を供給する。これにより、コイルＣが励磁される。このコイルＣの磁力によって、第二ロータ３が軸線Ａｃ回りに回転する。さらに、第二ロータ３が回転することによって、第一ロータ２が回転する。第一ロータ２の回転数は、第一ロータ２の極数Ｐｈ、及び第二ロータ３の極対数Ｎｓに基づく減速比のもとで減速されている。具体的には、減速比Ｇは、Ｇ＝Ｐｈ／Ｎｓとなる。
一方で、磁気ギアード回転電機１００を発電機として用いる場合には、回転軸６に軸線Ａｃ回りの回転力（トルク）を与える。これにより、回転軸６の回転によって第一ロータ２、及び第二ロータ３が回転する。第一ロータ２、及び第二ロータ３の回転に伴って、コイルＣで誘導起電力が発生する。この電力を外部に取り出すことで、磁気ギアード回転電機１００を発電機として用いることが可能となる。
ところで、上記のような磁気ギアード回転電機１００では、ステータ１に対して第一ロータ２が、転がり軸受を介して回転可能に支持されることが従来一般的であった。しかしながら、ステータやロータの寸法公差や自重または外力による変形、経年使用による摩耗や寸法の変化が生じる場合がある。このため、ステータ１と第一ロータ２との間のエアギャップが変化する虞がある。その結果、磁気ギアード回転電機の安定的な運用が阻害されてしまう可能性があった。
そこで、本実施形態では、第一ロータ２を上述した外側軸受Ｂ１（可動軸受）によって支持する構成を採っている。この構成によれば、第一ロータ２の外周面（筒部外周面２Ｓ）は、複数の外側軸受Ｂ１によって支持されている。さらに、これら外側軸受Ｂ１は、アクチュエータ８によって軸線Ａｃに直交する面を含む方向に移動することが可能とされている。これにより、ステータ１と第一ロータ２との間の離間距離（エアギャップ）が変化した場合には、当該変化の量に応じて外側軸受Ｂ１を移動させることで、変化する前のエアギャップを復元することができる。その結果、長期にわたってエアギャップを適正に維持することができる。これにより、磁気ギアード回転電機１００をより長期にわたって安定的に運用することが可能となる。
さらに、上記構成によれば、可動支持部８Ａの先端に設けられたローラー部８Ｒによって、第一ロータ２を、円滑に回動可能な状態で支持することができる。
加えて、上記構成によれば、ギャップ検出部Ｓｇの検出結果に基づいて制御装置９０がアクチュエータ８を駆動する。これにより、エアギャップに変化が生じた場合には、直ちにこれを検知し、エアギャップを自律的に適正化することができる。
また、上記構成によれば、ギャップ検出部Ｓｇとして、静電容量型センサを用いることから、ステータ１と第一ロータ２との間の離間距離（エアギャップ）を非接触の状態で正確に検出することができる。このため、ギャップ検出部Ｓｇが第一ロータ２の回転を妨げることない。これにより、さらに安定的に磁気ギアード回転電機１００を運用することができる。
以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第一実施形態では、外側軸受Ｂ１のみが可動軸受とされ、この可動軸受によって第一ロータ２のみが支持されている例について説明した。しかしながら、外側軸受Ｂ１に加えて内側軸受Ｂ２も上述の可動軸受とする構成を採ることも可能である。また、内側軸受Ｂ２のみを可動軸受とする構成を採ることも可能である。
＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、ケーシング４、及び第一ロータ２の形状が第一実施形態とは異なっている。ケーシング４、及び第一ロータ２は、軸線Ａｃに対して傾斜する方向に延びている。また、本実施形態に係る磁気ギアード回転電機２００は、ロータ移動部８Ｂをさらに備えている。
次に、本開示の第二実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、ケーシング４、及び第一ロータ２の形状が第一実施形態とは異なっている。ケーシング４、及び第一ロータ２は、軸線Ａｃに対して傾斜する方向に延びている。また、本実施形態に係る磁気ギアード回転電機２００は、ロータ移動部８Ｂをさらに備えている。
より具体的には、ケーシング４、及び第一ロータ本体２Ｈは、軸線Ａｃ方向の一方側から他方側に向かうに従って、径方向内側から外側に向かって延びている。これにより、ステータ１（ステータ磁石１Ｂ）の内周面は、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向外側から内側に向かって延びている。この内周面に径方向から対向する第一ロータ２の外周面（第一ロータ外周面２２Ｓ）も同様に、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向外側から内側に向かって延びている。
さらに、第一ロータ２は、ロータ移動部８Ｂによって、軸線Ａｃ方向に移動可能とされている。つまり、ロータ移動部８Ｂを駆動することによって、第一ロータ２は、ステータ１に対して相対変位する。詳しくは図示しないが、ロータ移動部８Ｂは、第一実施形態で説明した構成と同様に、ギャップ検出部Ｓｇの検出結果に基づく制御装置９０の処理によってその動作が制御される。
上記構成によれば、ステータ１の内周面、及び第一ロータ２の外周面（第一ロータ外周面２２Ｓ）が、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向外側から内側に延びている。したがって、例えば第一ロータ２を軸線Ａｃ方向他方側に移動させた場合、これらステータ１と第一ロータ２との間の離間距離（エアギャップ）は小さくなる方向に変化する。反対に、第一ロータ２を軸線Ａｃ方向一方側に移動させた場合、これらステータ１と第一ロータ２との間のエアギャップは大きくなる方向に変化する。このように、第一ロータ２をロータ移動部８Ｂによって移動させることのみによって、容易にエアギャップを調節することができる。その結果、長期にわたってエアギャップが適正に維持され、磁気ギアード回転電機１００を安定的に運用することができる。
以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、第二実施形態の構成に、第一実施形態で説明した外側軸受Ｂ１（可動軸受）の構成を組み合わせることも可能である。また、上記第二実施形態では、ケーシング４と第一ロータ２の全体が軸線Ａｃに対して傾斜している構成について説明した。しかしながら、上記のように第一ロータ２を軸線Ａｃ方向に移動させることでエアギャップを適正化する上では、少なくともステータ１の内周面、及び第一ロータ２の外周面（第一ロータ外周面２２Ｓ）のみが、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向外側から内側に延びていればよい。言い換えれば、これら内周面及び外周面を除く他の部材の構成は設計や仕様に応じて適宜変更することが可能である。
＜付記＞
各実施形態に記載の磁気ギアード回転電機１００は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の磁気ギアード回転電機１００は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る磁気ギアード回転電機１００は、ケーシング４と、ケーシング４に固定されて軸線Ａｃを中心として環状をなすステータコア１Ａ、該ステータコア１ＡのスロットＳ内に設けられたコイルＣ、及び、前記ステータコア１Ａの内側に周方向に間隔をあけて複数が設けられたステータ磁石１Ｂを有するステータ１と、該ステータ１の内側で、前記軸線Ａｃの周方向に間隔をあけて複数が設けられたポールピース２Ｐを有する第一ロータ２と、該第一ロータ２の内側に設けられたロータコア３Ａ、及び、該ロータコア３Ａに周方向に間隔をあけて設けられた複数のロータ磁石３Ｂを有する第二ロータ３と、前記ケーシング４に設けられて、前記第一ロータ２及び前記第二ロータ３の少なくとも一方の外周面に当接するとともに周方向に間隔をあけて配置された複数の可動軸受と、これら可動軸受を、前記軸線Ａｃに直交する面を含む方向に移動させるアクチュエータ８と、を備える。
上記構成によれば、第一ロータ２及び第二ロータ３の少なくとも一方の外周面は、複数の可動軸受によって支持されている。さらに、これら可動軸受は、アクチュエータ８によって軸線Ａｃに直交する面を含む方向に移動することが可能とされている。これにより、ステータ１と第一ロータ２との間の離間距離（エアギャップ）が変化した場合には、当該変化の量に応じて可動軸受を移動させることで、変化する前のエアギャップを復元することができる。その結果、長期にわたってエアギャップを適正に維持することができる。
（２）第２の態様に係る磁気ギアード回転電機１００では、前記可動軸受は、前記ケーシング４に対して相対変位可能に支持されている可動支持部８Ａと、該可動支持部８Ａの先端に設けられ、前記外周面に当接しながら回動するローラー部８Ｒと、を有する。
上記構成によれば、可動支持部８Ａの先端に設けられたローラー部８Ｒによって、第一ロータ２及び第二ロータ３の少なくとも一方を、円滑に回動可能な状態で支持することができる。
（３）第３の態様に係る磁気ギアード回転電機１００は、前記ケーシング４内に設けられ、前記第一ロータ２と前記ステータ１との間の径方向の離間距離であるエアギャップを検出するギャップ検出部Ｓｇと、該ギャップ検出部Ｓｇの検出結果に基づいて、前記アクチュエータ８を駆動する制御装置９０と、をさらに備える。
上記構成によれば、ギャップ検出部Ｓｇの検出結果に基づいて制御装置９０がアクチュエータ８を駆動する。これにより、エアギャップに変化が生じた場合には、直ちにこれを検知し、エアギャップを自律的に適正化することができる。
（４）第４の態様に係る磁気ギアード回転電機１００では、前記ギャップ検出部Ｓｇは、静電容量型センサである。
上記構成によれば、ギャップ検出部Ｓｇとして、静電容量型センサを用いることから、ステータ１と第一ロータ２との間の離間距離（エアギャップ）を非接触の状態で正確に検出することができる。このため、ギャップ検出部Ｓｇが第一ロータ２の回転を妨げることない。これにより、さらに安定的に磁気ギアード回転電機１００を運用することができる。
（５）第５の態様に係る磁気ギアード回転電機１００では、前記ステータ１の内周面、及び該内周面に径方向から対向する前記第一ロータ２の外周面は、前記軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向外側から内側に延び、前記第一ロータ２を前記軸線Ａｃ方向に移動させるロータ移動部８Ｂをさらに備える。
上記構成によれば、ステータ１の内周面、及び第一ロータ２の外周面が、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向外側から内側に延びている。したがって、例えば第一ロータ２を軸線Ａｃ方向他方側に移動させた場合、これらステータ１と第一ロータ２との間の離間距離（エアギャップ）は小さくなる方向に変化する。反対に、第一ロータ２を軸線Ａｃ方向一方側に移動させた場合、これらステータ１と第一ロータ２との間のエアギャップは大きくなる方向に変化する。このように、第一ロータ２をロータ移動部８Ｂによって移動させることのみによって、容易にエアギャップを調節することができる。
１００，２００ 磁気ギアード回転電機
１ ステータ
１Ａ ステータコア
１Ｂ ステータ磁石
１Ｓ 円筒内周面
２ 第一ロータ
２１ 筒部
２２ 支持部
２２Ｓ 第一ロータ外周面
２Ｈ 第一ロータ本体
２Ｐ ポールピース
２Ｓ 筒部外周面
３ 第二ロータ
３Ａ ロータコア
３Ｂ ロータ磁石
４ ケーシング
５ 円板部
５Ａ ケーシング内周面
６ 回転軸
８ アクチュエータ
８Ａ 可動支持部
８Ｂ ロータ移動部
８Ｒ ローラー部
７１ バックヨーク
７２ ティース本体
７３ ティース先端部
８１ 制御部
８２ 記憶部
８３ 判定部
８４ 駆動部
９０ 制御装置
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９４ ＨＤＤ
９５ 信号送受信モジュール
Ａｃ 軸線
Ｂ 軸受
Ｂ１ 外側軸受（可動軸受）
Ｂ２ 内側軸受
ＢＬ 下部軸受
ＢＵ 上部軸受
Ｃ コイル
Ｓ スロット
Ｓｇ ギャップ検出部
１ ステータ
１Ａ ステータコア
１Ｂ ステータ磁石
１Ｓ 円筒内周面
２ 第一ロータ
２１ 筒部
２２ 支持部
２２Ｓ 第一ロータ外周面
２Ｈ 第一ロータ本体
２Ｐ ポールピース
２Ｓ 筒部外周面
３ 第二ロータ
３Ａ ロータコア
３Ｂ ロータ磁石
４ ケーシング
５ 円板部
５Ａ ケーシング内周面
６ 回転軸
８ アクチュエータ
８Ａ 可動支持部
８Ｂ ロータ移動部
８Ｒ ローラー部
７１ バックヨーク
７２ ティース本体
７３ ティース先端部
８１ 制御部
８２ 記憶部
８３ 判定部
８４ 駆動部
９０ 制御装置
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９４ ＨＤＤ
９５ 信号送受信モジュール
Ａｃ 軸線
Ｂ 軸受
Ｂ１ 外側軸受（可動軸受）
Ｂ２ 内側軸受
ＢＬ 下部軸受
ＢＵ 上部軸受
Ｃ コイル
Ｓ スロット
Ｓｇ ギャップ検出部
Claims (4)
- ケーシングと、
ケーシングに固定されて軸線を中心として環状をなすステータコア、該ステータコアのスロット内に設けられたコイル、及び、前記ステータコアの内側に周方向に間隔をあけて複数が設けられたステータ磁石を有するステータと、
該ステータの内側で、前記軸線の周方向に間隔をあけて複数が設けられたポールピースを有する第一ロータと、
該第一ロータの内側に設けられたロータコア、及び、該ロータコアに周方向に間隔をあけて設けられた複数のロータ磁石を有する第二ロータと、
前記ケーシングに設けられて、前記第一ロータ及び前記第二ロータの少なくとも一方の外周面に当接するとともに周方向に間隔をあけて配置された複数の可動軸受と、
これら可動軸受を、前記軸線に直交する面を含む方向に移動させるアクチュエータと、
を備え、
前記ステータの内周面、及び該内周面に径方向から対向する前記第一ロータの外周面は、前記軸線方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向外側から内側に延び、
前記第一ロータを前記軸線方向に移動させるロータ移動部をさらに備える磁気ギアード回転電機。
る磁気ギアード回転電機。 - 前記可動軸受は、
前記ケーシングに対して相対変位可能に支持されている可動支持部と、
該可動支持部の先端に設けられ、前記外周面に当接しながら回動するローラー部と、
を有する請求項１に記載の磁気ギアード回転電機。 - 前記ケーシング内に設けられ、前記第一ロータと前記ステータとの間の径方向の離間距離であるエアギャップを検出するギャップ検出部と、
該ギャップ検出部の検出結果に基づいて、前記アクチュエータを駆動する制御装置と、
をさらに備える請求項１又は２に記載の磁気ギアード回転電機。 - 前記ギャップ検出部は、静電容量型センサである請求項３に記載の磁気ギアード回転電機。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2020010232A JP7388934B2 (ja) | 2020-01-24 | 2020-01-24 | 磁気ギアード回転電機 |
| PCT/JP2021/002000 WO2021149756A1 (ja) | 2020-01-24 | 2021-01-21 | 磁気ギアード回転電機 |
| US17/792,826 US20230041827A1 (en) | 2020-01-24 | 2021-01-21 | Magnetic geared rotary electric machine |
| FIEP21744350.6T FI4075644T3 (fi) | 2020-01-24 | 2021-01-21 | Magneettitoiminen pyörivä sähkökone |
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| CN202180009182.7A CN114982104A (zh) | 2020-01-24 | 2021-01-21 | 磁齿轮旋转电机 |
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|---|---|---|---|
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| BR112013026393A2 (pt) * | 2011-04-12 | 2016-12-27 | Boulder Wind Power Inc | sistemas e métodos de controle de vão de ar |
| DE102011078475B4 (de) * | 2011-06-30 | 2013-05-23 | Hanning Elektro-Werke Gmbh & Co. Kg | Dynamische Ausgleichsvorrichtung eines Rotationskörpers |
| DE102012202842A1 (de) * | 2012-02-24 | 2013-08-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetische Lagerung mit Kraftkompensation |
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- 2020-01-24 JP JP2020010232A patent/JP7388934B2/ja active Active
-
2021
- 2021-01-21 WO PCT/JP2021/002000 patent/WO2021149756A1/ja unknown
- 2021-01-21 US US17/792,826 patent/US20230041827A1/en not_active Abandoned
- 2021-01-21 CN CN202180009182.7A patent/CN114982104A/zh active Pending
- 2021-01-21 EP EP21744350.6A patent/EP4075644B1/en active Active
- 2021-01-21 FI FIEP21744350.6T patent/FI4075644T3/fi active
Patent Citations (3)
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| JP2003534511A (ja) | 2000-05-22 | 2003-11-18 | クルップ ポリシウス アクチェンゲゼルシャフト | 回転管状体を傾斜可能に支持するためのローラー支持システム |
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| JP2014163431A (ja) | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Ihi Corp | 磁気波動歯車装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4075644A4 (en) | 2023-02-08 |
| FI4075644T3 (fi) | 2024-01-18 |
| US20230041827A1 (en) | 2023-02-09 |
| CN114982104A (zh) | 2022-08-30 |
| EP4075644B1 (en) | 2023-12-27 |
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| EP4075644A1 (en) | 2022-10-19 |
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