JP2008022637A - Rotary electric machine, and electric motor or dynamoelectric machine using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、出力特性の調整が自在な回転電機および該回転電機を用いた電動モータまたは発電機の技術分野に属するものである。 The present invention belongs to the technical field of a rotating electrical machine whose output characteristics can be freely adjusted and an electric motor or a generator using the rotating electrical machine.
一般に、回転電機を電動モータとして用いた場合、該電動モータの出力は、ステータとロータとの対向面積を変化させることで調整でき、そこでロータを軸芯方向に移動自在にするようにしたものが知られている(例えば特許文献1、2)。しかしながらこのものでは、ロータの回転数(回転速度)に連動して出力特性が変化してしまうことになって、任意の出力特性になるよう制御することができないという問題がある。
これに対し、ロータとステータとのあいだのギャップ(間隙)を調整することで出力特性を調整するようにしたものが知られている(特許文献3)。
On the other hand, there is known a technique in which output characteristics are adjusted by adjusting a gap (gap) between a rotor and a stator (Patent Document 3).
ところが、前記ギャップを調整する場合に、出力はギャップの間隔(距離)に敏感に左右されるため、精度の高い微妙なギャップ調整が必要になって制御が難しいという問題がある。また、ステータとロータとの吸引力が大きいため、ギャップの調整には大きな力が必要となって問題があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。 However, when the gap is adjusted, the output is sensitively influenced by the gap interval (distance), so that there is a problem that it is difficult to control because the gap adjustment with high accuracy is required. Moreover, since the attraction force between the stator and the rotor is large, there is a problem in that a large force is required to adjust the gap, and there are problems to be solved by the present invention.
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、径方向に間隙を存して対向するロータとステータとを備えて構成される回転電機において、該回転電機に、ステータをロータに対して軸芯方向移動調整するためのステータ移動手段を設けて、ステータとロータとの対向面積を調整できるようにしたことを特徴とする回転電機である。
請求項2の発明は、対向面積の調整範囲は、対向面積がゼロの状態を含むことを特徴とする請求項1記載の回転電機である。
請求項3の発明は、ステータ移動手段は、駆動源と、ロータの軸芯から所定の外径位置に配され、前記駆動源の駆動に連動して回転する伝動軸と、ステータが設けられ、前記伝動軸の回転に連動してロータの軸芯方向に移動する可動体と、該可動体を軸芯回りの回動を規制する状態で軸芯方向に案内するガイド体とを備えて構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の回転電機である。
請求項4の発明は、ステータ移動手段には、伝動軸が配されるロータ軸芯からの外径位置には、周回り方向に複数の従動軸が設けられ、伝動軸と従動軸とは、伝動軸の回転に連動して回転するよう連動連結されていることを特徴とする請求項3記載の回転電機である。
請求項5の発明は、ステータの外周側にロータが設けられ、内周側にステータ移動手段の伝動軸と従動軸とが設けられていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の回転電機である。
請求項6の発明は、回転電機は電動モータであり、ロータには車輪が取り付けられることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の電動モータである。
請求項7の発明は、回転電機は発電機であり、ロータには翼体が取り付けられることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の発電機である。
The present invention has been created in view of the above-described circumstances and has been created for the purpose of solving these problems. The invention of claim 1 is directed to a rotor and a stator that are opposed to each other with a gap in the radial direction. In the rotating electrical machine comprising the above, the rotating electrical machine is provided with stator moving means for adjusting the axial movement of the stator relative to the rotor, so that the facing area between the stator and the rotor can be adjusted. The rotating electric machine is characterized.
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, the stator moving means includes a drive source, a transmission shaft that is disposed at a predetermined outer diameter position from the axis of the rotor, and rotates in conjunction with the drive of the drive source, and a stator. A movable body that moves in the axial direction of the rotor in conjunction with the rotation of the transmission shaft, and a guide body that guides the movable body in the axial direction in a state in which the rotation around the axial core is restricted. The rotating electric machine according to claim 1 or 2, wherein the rotating electric machine is provided.
According to a fourth aspect of the present invention, the stator moving means is provided with a plurality of driven shafts in the circumferential direction at the outer diameter position from the rotor shaft core on which the transmission shaft is arranged. The transmission shaft and the driven shaft are: 4. The rotating electrical machine according to
According to a fifth aspect of the present invention, the rotor is provided on the outer peripheral side of the stator, and the transmission shaft and the driven shaft of the stator moving means are provided on the inner peripheral side. The rotating electrical machine according to the item.
The invention according to
According to a seventh aspect of the present invention, in the generator according to any one of the first to fifth aspects, the rotating electrical machine is a generator, and a blade is attached to the rotor.
請求項1の発明とすることにより、回転電機の回転数−トルク特性が、ステータを軸芯方向に移動させることで容易に調整制御できることになる。
請求項2の発明とすることにより、回転電機は駆動を停止した状態でフリクションを略ゼロにすることができる。
請求項3の発明とすることにより、ステータ移動手段を簡単に形成できることになる。
請求項4の発明とすることにより、ステータの移動が円滑で安定しでできることになる。
請求項5の発明とすることにより、特性調整ができる回転電機をコンパクトに製造することができる。
請求項6の発明とすることにより、連続的な出力特性の調整ができることになって、無段の変速制御ができる電動モータとすることができる。
請求項7の発明とすることにより、連続的な発電特性の調整ができることになって、風速等の流体速度に対応した発電ができることになる。
According to the first aspect of the present invention, the rotational speed-torque characteristic of the rotating electrical machine can be easily adjusted and controlled by moving the stator in the axial direction.
According to the invention of
According to the invention of
According to the fourth aspect of the present invention, the stator can be moved smoothly and stably.
By setting it as invention of
According to the sixth aspect of the present invention, the output characteristics can be continuously adjusted, and the electric motor capable of continuously changing the speed can be obtained.
According to the invention of
次ぎに、本発明の第一の実施の形態について、図1〜3に基づいて説明する。図中、1は躯体(車体)であって、該躯体1に支軸2の基端に形成のフランジ部2aが一体的に止着されている。支軸2には、ベアリング3a、3bを介して回転体3のボス部3cが回転自在に軸支され、該回転体3の外周部には円筒状をしたヨーク4の先端縁が一体的に止着され、該ヨーク4の内周面に周回り方向に複数のマグネット4aが止着され、これによってロータ5が構成されている。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, reference numeral 1 denotes a housing (vehicle body), and a
前記フランジ部2aには、支軸2が突出するとは逆側面にブラケット6が一体的に止着され、該ブラケット6に駆動モータ7が取り付けられている。8はフランジ部2aおよびブラケット6を貫通する状態で軸受8aによって回転自在に軸支された伝動軸であって、該伝動軸8は、支軸2の軸芯から所定の外径位置に配され、かつ前記駆動モータ7に設けられた駆動ギア9に噛合する中間ギア10aと伝動ギア10とがフランジ部2aを挟む状態で設けられ、駆動モータ7の駆動によって伝動軸8は中間ギア10a、伝動ギア10と共に該伝動軸8の軸芯回りに回転するようになっている。
A
11は伝動軸8の支軸2の軸芯からの外径位置と等距離に位置するようにして支軸2の軸芯回りに複数配した従動軸であって、該従動軸11は、本実施の形態では2本設けられ、伝動軸8および従動軸11とはそれぞれ120度の等角度を存して配されている。そして従動軸11は軸受11aを介して該従動軸11の軸芯回りに回転自在に軸支されるが、各従動軸11の基端部には従動ギア12がそれぞれ一体的に止着されている。13は外周面にギア歯13aが刻設されたリングギアであって、該リングギア13のギア歯13aは前記伝動ギア10、従動ギア12とにそれぞれ噛合している。そして駆動モータ7の駆動に連動して伝動ギア10が回転すると、リングギア13が回転移動し、これに連動して従動ギア12、従動軸11が回転するようになっている。
14はコア14aにコイル14bが巻装されたステータであって、該ステータ14は、前記マグネット4aの内周面に外周面が対向する状態で周回り方向に複数配設されており、これらステータ14は、内周面側が支持部材15によって支持されている。
一方、前記フランジ部2aには、回転体ボス部3cの外径側に位置し、かつ伝動軸8、従動軸11の内径側に位置する状態で、外径側面にスプライン溝(ガイド溝)16aが刻設されたガイド体16が設けられ、該ガイド体16に、可動体17に形成した突部(ガイド部)17aがスプライン嵌合されることで、可動体17は、支軸2の軸芯方向移動自在で軸回り方向には回転しない(回転規制された)状態に支持されている。可動体17から外径方向に向けて延設された延設部17bに前記支持部材15が一体的に連結されている。
また、前記伝動軸8、従動軸11の先端側部位には螺子溝(雄螺子溝)8b、11bが刻設されており、該螺子溝8b、11bに、前記延設部17bに一体的に設けた作動体18に刻設の螺子孔18aが螺合している。そして前記駆動モータ7の駆動に伴う伝動軸8、従動軸11の回転に基づき、可動体17がステータ14と共に軸芯方向に移動することになり、これによってステータ14とマグネット4aとの対向面積が調整されるようになっている。そして本実施の形態では、調整される対向面積は、対向面がないゼロの状態(図2参照)から全て対向する状態(図1参照)までの調整ができるようになっている。そして本実施の形態のものは、ロータ5に車輪19を直接取付けて、回転電機を電動モータとして使用したダイレクトドライブ方式の実施の形態である。
14 is a stator in which a
On the other hand, the
Further, screw grooves (male screw grooves) 8b and 11b are formed in the distal end portions of the
叙述の如く構成した本発明の実施の形態において、車輪19は、コイル14bに電流を流すことに伴い回転するロータ5と共に回転することになるが、その場合の出力特性は、ステータ14を軸芯方向に移動制御することでロータ5とステータ14との対向面積を大小制御することによって調整制御ができることになる。つまり、対向面積を大きくした場合、モータは低回転、高トルク特性となり、この結果、車両の発進時や坂道登坂、あるいは加速時のように大きな出力を必要とするときに対応できることになる。そうして速度が上がり、平坦路を一定速度で走行する場合のように、大きなモータトルクを必要としないときにはロータ5とステータ14との対向面積を小さくすることで高速走行ができる。さらには、坂道を降りるような場合に、車両が自重で加速していった場合、車輪19の回転速度が速くなってロータ5の回転速度が上がっていってモータ側の無負荷回転速度を上回ると、電動モータは回生発電を開始することで回転負荷を生じることになる。このような場合には、ロータ5とステータ14との対向面積を小さくしていって走行抵抗にならないように制御すればよく、最終的には対向面積をゼロにして自由回転状態にまですることができ、このようにすることで、無段の変速がなされた走行が実現できることになる。
In the embodiment of the present invention configured as described above, the
しかもこのものでは、ステータ14の軸芯方向の移動は、可動体15を支軸2に対し回転規制された状態で軸芯方向に移動自在に支持し、そして伝動軸8の駆動によって行われるため、移動手段の構造が簡単でコンパクトに形成することができる。しかもこの場合に、複数の従動軸11が伝動軸8と同径位置に周回り方向に配されていて伝動軸8と連動して回転してステータ14を軸芯方向に移動させるため、該移動時にステータ14が芯ずれ状態になってしまうことがなく、円滑で安定した軸芯方向の移動ができることになる。しかもこのステータ移動手段は、ステータ14の内径側に位置するよう配されているため、コンパクト化が達成できる。
In addition, in this configuration, the movement of the
尚、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、回転電機は、図4のように発電機として用いることができる。つまりこのものは、ロータ5に翼体20を設けたものであり、このようにした場合、これが例えば風力発電機である場合、風力が小さく、回転しづらい場合や、回転し始めの場合、ロータ5とステータ14との対向面積がゼロか小さくなるようにして翼体20の回転を促し、回転が安定化するほどに対向面積を大きくして発電特性が大きくなるように制御することができ、このようにすることで効率の良い発電ができることになる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A rotary electric machine can be used as a generator like FIG. That is, this is the one in which the
1 躯体
5 ロータ
7 駆動モータ
8 伝動軸
11 従動軸
13 リングギア
14 ステータ
16 ガイド体
17 可動体
19 車輪
20 翼体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
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JP2006192486A JP2008022637A (en) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | Rotary electric machine, and electric motor or dynamoelectric machine using the same |
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