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JP2018011424A - Rotary electric machine - Google Patents

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JP2018011424A
JP2018011424A JP2016138565A JP2016138565A JP2018011424A JP 2018011424 A JP2018011424 A JP 2018011424A JP 2016138565 A JP2016138565 A JP 2016138565A JP 2016138565 A JP2016138565 A JP 2016138565A JP 2018011424 A JP2018011424 A JP 2018011424A
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coil
magnetic flux
induction
stator
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一清 中島
Kazukiyo Nakajima
一清 中島
真大 青山
Masahiro Aoyama
真大 青山
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary electric machine capable of outputting a high torque at a low cost while securing robustness and easiness of maintenance.SOLUTION: A rotary electric machine comprises: a stator 10 that has a concentratedly-wound armature coil 12 for generating an armature magnetic flux; an outer rotor 20 arranged radially inside the stator 10 and that rotates by passage of the armature magnetic flux; and an inner rotor 30 arranged radially inside the outer rotor 20. The outer rotor 20 has a plurality of outer teeth 21 around which an induction coil 22 for inducing an induction current on the basis of a high harmonic component of a magnetic flux generated at an armature coil 12, and a field coil 23 for generating a magnetic field by energization of the induction current are wound. The inner rotor 30 has an excitation coil for excitation by the armature magnetic flux and the magnetic flux generated at the field coil 23.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine.

特許文献1には、複数相の第1ステータ巻線が配設された第1ステータと、第1ステータの径方向の内側に配置され複数相の第1ロータ巻線が配設された第1ロータと、第1ステータと第1ロータとの間に配置され永久磁石が配設された第3ロータと、を有し、第1ロータを第3ロータよりも速い回転速度で駆動する(すべりが負の状態とする)ことで第1ロータの回生トルクを反作用トルクとして第3ロータに伝達する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a first stator in which a plurality of first stator windings are arranged, and a first stator in which a plurality of first rotor windings are arranged inside the first stator in the radial direction. A rotor, and a third rotor disposed between the first stator and the first rotor and having a permanent magnet disposed thereon, and the first rotor is driven at a higher rotational speed than the third rotor (slip is A technique is disclosed in which the regenerative torque of the first rotor is transmitted to the third rotor as a reaction torque.

特開2009−73472号公報JP 2009-73472 A

しかしながら、このような回転電機にあっては、第1ロータの回生トルクが低い場合、第1ロータ巻線に電流を流して第1ロータの回生トルクを上げたり、第3ロータに内包する永久磁石の数を増やしたりしなければならない。   However, in such a rotating electrical machine, when the regenerative torque of the first rotor is low, a current is passed through the first rotor winding to increase the regenerative torque of the first rotor, or the permanent magnet included in the third rotor. Or increase the number of

第1ロータ巻線に電流を流す場合、スリップリングを介して電流を流す必要があり、堅牢性やメンテナンスの容易性に課題がある。第3ロータに内包する磁石の数を増やすと、多量の磁石による高コストの課題がある。   When an electric current is passed through the first rotor winding, it is necessary to pass an electric current through the slip ring, and there are problems in robustness and ease of maintenance. When the number of magnets included in the third rotor is increased, there is a problem of high cost due to a large amount of magnets.

そこで、本発明は、堅牢性やメンテナンスの容易性を確保しつつ、低コストで高いトルクを出力させることができる回転電機を提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can output high torque at low cost while ensuring robustness and ease of maintenance.

上記課題を解決するため本発明は、電機子磁束を発生させる集中巻の電機子コイルを有するステータと、前記ステータよりも径方向の内側に配置され前記電機子磁束の通過により回転するアウターロータと、前記アウターロータよりも径方向の内側に配置されるインナーロータと、を備え、前記アウターロータは、前記電機子コイルで発生した磁束の高調波成分に基づいて誘導電流を誘起させる誘導コイルと前記誘導電流の通電によって磁界を発生させる界磁コイルとが巻かれている複数のアウターティースを有し、前記インナーロータは、前記アウターティースを通過して鎖交する前記電機子磁束と、前記界磁コイルで発生する磁束と、により励磁する励磁コイルが巻かれている複数のインナーティースを有するものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a stator having concentrated winding armature coils that generate armature magnetic flux, an outer rotor that is disposed radially inward of the stator and rotates by passage of the armature magnetic flux, An inner rotor disposed radially inward of the outer rotor, the outer rotor including an induction coil that induces an induction current based on a harmonic component of magnetic flux generated in the armature coil, and A plurality of outer teeth wound with a field coil that generates a magnetic field by energization of an induced current, and the inner rotor passes through the outer teeth and interlinks with the armature magnetic flux and the field A magnetic flux generated by the coil and a plurality of inner teeth around which an exciting coil to be excited is wound.

このように本発明によれば、堅牢性やメンテナンスの容易性を確保しつつ、低コストで高いトルクを出力させることができる回転電機を提供することができる。   Thus, according to the present invention, it is possible to provide a rotating electrical machine that can output high torque at low cost while ensuring robustness and ease of maintenance.

図1は、本発明の一実施例に係る回転電機を回転軸に直交する平面で切断した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention cut along a plane perpendicular to the rotation axis. 図2は、本発明の一実施例に係る回転電機の詳細を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施例に係る回転電機の蓋部材を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a lid member of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施例に係る回転電機のインナーロータの詳細を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing details of the inner rotor of the rotating electrical machine according to one embodiment of the present invention. 図5は、本発明の一実施例に係る回転電機のインナーロータの励磁コイルの結線図である。FIG. 5 is a connection diagram of an exciting coil of an inner rotor of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention. 図6は、本発明の一実施例に係る回転電機における誘導コイル及び界磁コイルとダイオードとの結線を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing the connection of the induction coil, field coil, and diode in the rotating electrical machine according to one embodiment of the present invention. 図7は、本発明の一実施例に係る回転電機において発生する磁束密度及び磁束線を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing magnetic flux density and magnetic flux lines generated in the rotating electrical machine according to one embodiment of the present invention. 図8は、本発明の一実施例に係る回転電機において発生する第2次空間高調波の磁束密度及び磁束線を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the magnetic flux density and magnetic flux lines of the second spatial harmonic generated in the rotating electrical machine according to one embodiment of the present invention. 図9は、本発明の一実施例に係る回転電機の電流位相トルク特性を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing current phase torque characteristics of the rotating electrical machine according to one embodiment of the present invention. 図10は、本発明の一実施例に係る回転電機を備えたハイブリッド駆動システムの構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a hybrid drive system including a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention. 図11は、本発明の一実施例に係る回転電機の共線図である。FIG. 11 is a collinear diagram of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention. 図12は、永久磁石を備えた従来の回転電機を回転軸に直交する平面で切断した断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional rotating electrical machine having a permanent magnet cut along a plane perpendicular to the rotation axis. 図13は、図12に示す回転電機の電流位相トルク特性を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing current phase torque characteristics of the rotating electrical machine shown in FIG. 図14は、永久磁石を減らした従来の回転電機を回転軸に直交する平面で切断した断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a conventional rotating electrical machine with a reduced number of permanent magnets cut along a plane perpendicular to the rotation axis. 図15は、図14に示す回転電機の電流位相トルク特性を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the current phase torque characteristics of the rotating electrical machine shown in FIG.

本発明の一実施の形態に係る回転電機は、電機子磁束を発生させる集中巻の電機子コイルを有するステータと、ステータよりも径方向の内側に配置され電機子磁束の通過により回転するアウターロータと、アウターロータよりも径方向の内側に配置されるインナーロータと、を備え、アウターロータは、電機子コイルで発生した磁束の高調波成分に基づいて誘導電流を誘起させる誘導コイルと誘導電流の通電によって磁界を発生させる界磁コイルとが巻かれている複数のアウターティースを有し、インナーロータは、アウターティースを通過して鎖交する電機子磁束と、界磁コイルで発生する磁束と、により励磁する励磁コイルが巻かれている複数のインナーティースを有するよう構成されている。   A rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention includes a stator having a concentrated winding armature coil that generates an armature magnetic flux, and an outer rotor that is disposed radially inward of the stator and rotates by passage of the armature magnetic flux. And an inner rotor disposed radially inward of the outer rotor, the outer rotor including an induction coil for inducing an induced current based on a harmonic component of a magnetic flux generated in the armature coil and an induced current The outer rotor has a plurality of outer teeth wound with a field coil that generates a magnetic field by energization, and the inner rotor has an armature magnetic flux that passes through the outer teeth, and a magnetic flux generated by the field coil. It is comprised so that it may have several inner teeth by which the exciting coil which excites by is wound.

これにより、本発明の一実施の形態に係る回転電機は、堅牢性やメンテナンスの容易性を確保しつつ、低コストで高いトルクを出力させることができる。   Thereby, the rotary electric machine which concerns on one embodiment of this invention can output a high torque at low cost, ensuring robustness and the ease of a maintenance.

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る回転電機について詳細に説明する。
図1において、本発明の一実施例に係る回転電機1は、概略円筒形状に形成されたステータ10と、ステータ10とエアギャップを介して径方向の内側に対向配置されるアウターロータ20と、アウターロータ20とエアギャップを介して径方向の内側に対向配置されるインナーロータ30と、を備えている。アウターロータ20およびインナーロータ30は、回転軸40を回転中心として図示しないモータケースに相対回転可能にそれぞれ支持されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In FIG. 1, a rotating electrical machine 1 according to an embodiment of the present invention includes a stator 10 that is formed in a substantially cylindrical shape, an outer rotor 20 that is opposed to the inner side in the radial direction via the stator 10 and an air gap, An outer rotor 20 and an inner rotor 30 disposed opposite to each other in the radial direction via an air gap. The outer rotor 20 and the inner rotor 30 are respectively supported by a motor case (not shown) so as to be relatively rotatable with the rotation shaft 40 as a rotation center.

なお、「径方向」とは、回転軸40が延伸する方向に直交する方向であり、回転軸40を中心として放射方向に示される。「径方向の外側」とは、径方向において回転軸40から遠い側のことであり、「径方向の内側」とは、径方向において回転軸40に近い側のことである。   The “radial direction” is a direction orthogonal to the direction in which the rotating shaft 40 extends, and is indicated in the radial direction about the rotating shaft 40. “Outside in the radial direction” means a side far from the rotary shaft 40 in the radial direction, and “inside in the radial direction” means a side close to the rotary shaft 40 in the radial direction.

また、「周方向」とは、回転軸40を中心とする円周方向を示す。また、「軸方向」とは、回転軸40が延伸する方向を示す。   The “circumferential direction” indicates a circumferential direction around the rotation axis 40. The “axial direction” indicates a direction in which the rotating shaft 40 extends.

(ステータ)
図2において、ステータ10は、ステータコア11と、電機子コイル12と、を備えている。図2は、機械角360度のうちの90度分(1/4)の径方向断面図を示している。ステータコア11は、高透磁率の磁性部材、例えば複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものから形成されている。
(Stator)
In FIG. 2, the stator 10 includes a stator core 11 and an armature coil 12. FIG. 2 shows a radial cross-sectional view of 90 degrees (1/4) of a mechanical angle of 360 degrees. The stator core 11 is formed from a magnetic member having a high magnetic permeability, for example, a plurality of electromagnetic steel plates laminated in the axial direction.

ステータコア11の径方向の内側、すなわちアウターロータ20と対向する側には、複数のステータティース13が形成されている。ステータティース13は、ステータコア11から径方向の内側に突出し、周方向に所定の間隔で複数形成されている。   A plurality of stator teeth 13 are formed on the radially inner side of the stator core 11, that is, on the side facing the outer rotor 20. The stator teeth 13 protrude radially inward from the stator core 11 and are formed in a plurality at predetermined intervals in the circumferential direction.

周方向に隣り合うステータティース13の間には、溝状の空間であるスロット14が形成されている。スロット14には、三相交流のW相、V相、U相に対応する電機子コイル12が収容されている。電機子コイル12は、集中巻きによりステータティース13に巻き回されている。電機子コイル12は、通電により磁束(電機子磁束)を発生させる。   Slots 14 that are groove-like spaces are formed between stator teeth 13 that are adjacent in the circumferential direction. The slot 14 accommodates armature coils 12 corresponding to the three-phase AC W-phase, V-phase, and U-phase. The armature coil 12 is wound around the stator teeth 13 by concentrated winding. The armature coil 12 generates magnetic flux (armature magnetic flux) by energization.

ステータ10は、電機子コイル12に三相交流が供給されることで、周方向に回転する回転磁界を発生する。このステータ10は、発生した電機子磁束をアウターロータ20に鎖交させることにより、アウターロータ20を回転駆動させる。   The stator 10 generates a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction when a three-phase alternating current is supplied to the armature coil 12. The stator 10 rotates the outer rotor 20 by interlinking the generated armature magnetic flux with the outer rotor 20.

ステータ10は、上述の通り、電機子コイル12がステータティース13に集中巻されている。このため、電機子コイル12に三相交流を供給した場合、ステータ10には、アウターロータ20の回転と同期して回転する回転磁界の他に、アウターロータ20の回転と非同期の高調波回転磁界が発生する。この高調波回転磁界には、静止座標系における第2次空間高調波(同期回転座標系における第3次時間高調波)が含まれる。したがって、ステータ10で発生する磁束には、高調波成分が重畳されていることとなる。   As described above, the stator 10 has the armature coil 12 concentratedly wound around the stator teeth 13. For this reason, when three-phase alternating current is supplied to the armature coil 12, the stator 10 has a harmonic rotating magnetic field that is asynchronous with the rotation of the outer rotor 20 in addition to the rotating magnetic field that rotates in synchronization with the rotation of the outer rotor 20. Will occur. This harmonic rotating magnetic field includes second-order spatial harmonics in the stationary coordinate system (third-order time harmonics in the synchronous rotating coordinate system). Therefore, the harmonic component is superimposed on the magnetic flux generated in the stator 10.

(アウターロータ)
アウターロータ20は、アウターティース21と、誘導コイル22と、界磁コイル23と、ブリッジ部24と、を備えている。
(Outer rotor)
The outer rotor 20 includes an outer tooth 21, an induction coil 22, a field coil 23, and a bridge portion 24.

アウターティース21は、透磁率の高い鋼材などの磁性体からなり、内部に磁路を形成する。ブリッジ部24は、周方向に隣り合うアウターティース21間を接続するよう、アウターティース21と一体に形成されている。したがって、周方向に隣接したアウターティース21の間は、ブリッジ部24で接続されている。   The outer teeth 21 are made of a magnetic material such as steel having a high magnetic permeability, and form a magnetic path therein. The bridge portion 24 is formed integrally with the outer teeth 21 so as to connect the outer teeth 21 adjacent in the circumferential direction. Therefore, the outer teeth 21 adjacent in the circumferential direction are connected by the bridge portion 24.

ブリッジ部24の周方向の中心部分には、ブリッジ部24から径方向の外側に向かって延伸する誘導ポール25が形成されている。誘導ポール25は、周方向に隣り合うアウターティース21の間の各q軸(図6参照)上に配置されるのが好ましい。   A guide pole 25 extending from the bridge portion 24 toward the outer side in the radial direction is formed at the center portion in the circumferential direction of the bridge portion 24. The induction pole 25 is preferably disposed on each q axis (see FIG. 6) between the outer teeth 21 adjacent in the circumferential direction.

誘導ポール25は、ブリッジ部24からアウターロータ20の径方向の外側の面(外周面)よりも内側の所定位置まで延伸している。誘導ポール25の先端部25aには、先端部25aを軸方向に貫通する貫通孔25bが形成されている。   The induction pole 25 extends from the bridge portion 24 to a predetermined position inside the outer surface (outer peripheral surface) in the radial direction of the outer rotor 20. A through hole 25b that penetrates the tip 25a in the axial direction is formed in the tip 25a of the guide pole 25.

上述したアウターティース21とブリッジ部24と誘導ポール25とは、例えば複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものにより一体に形成されている。   The outer teeth 21, the bridge portion 24, and the induction pole 25 described above are integrally formed by, for example, a plurality of electromagnetic steel plates laminated in the axial direction.

アウターティース21の径方向の内側、すなわちインナーロータ30と対向する側には、鍔部26が設けられている。この鍔部26の径方向の内側の面(内周面)は、エアギャップを介して、インナーロータ30の後述するインナーティース33の外周面に対向している。周方向に隣り合ったアウターティース21の鍔部26の間には所定の空隙が設けられている。この空隙は、界磁コイル23に電流が供給され、アウターティース21が磁化した場合でも、隣り合った鍔部26間に磁束が流れない距離に設定されている。   A flange portion 26 is provided on the inner side in the radial direction of the outer teeth 21, that is, on the side facing the inner rotor 30. A radially inner surface (inner peripheral surface) of the flange portion 26 faces an outer peripheral surface of an inner tooth 33 (described later) of the inner rotor 30 through an air gap. A predetermined gap is provided between the flange portions 26 of the outer teeth 21 adjacent to each other in the circumferential direction. This gap is set to a distance at which magnetic flux does not flow between the adjacent flanges 26 even when current is supplied to the field coil 23 and the outer teeth 21 are magnetized.

このため、アウターティース21を通過したステータ10からの電機子磁束やアウターティース21で発生した磁束が鍔部26を通って隣り合ったアウターティース21に流れてしまうことを防ぐことができる。したがって、多くの電機子磁束やアウターティース21で発生した磁束をインナーロータ30に鎖交させることができる。   For this reason, it can prevent that the armature magnetic flux from the stator 10 which passed the outer teeth 21, and the magnetic flux which generate | occur | produced in the outer teeth 21 flow to the adjacent outer teeth 21 through the collar part 26. Therefore, many armature magnetic fluxes and magnetic fluxes generated by the outer teeth 21 can be linked to the inner rotor 30.

誘導コイル22は、アウターティース21のブリッジ部24より径方向の外側、すなわちステータ10側に集中巻で巻き回されている。上述の誘導ポール25は、周方向に隣り合ったアウターティース21に巻かれた誘導コイル22の間に位置する。周方向に隣り合った誘導コイル22は、周方向において逆向きの周回巻線となるようアウターティース21に巻き回されている。   The induction coil 22 is wound by concentrated winding on the outer side in the radial direction from the bridge portion 24 of the outer teeth 21, that is, on the stator 10 side. The induction pole 25 described above is located between the induction coils 22 wound around the outer teeth 21 adjacent in the circumferential direction. The induction coils 22 that are adjacent to each other in the circumferential direction are wound around the outer teeth 21 so as to form circular windings that are opposite in the circumferential direction.

誘導コイル22は、ステータ10側で発生した磁束に重畳された高調波成分に基づいて誘導電流を発生するようになっている。具体的には、三相交流が電機子コイル12に供給されてステータ10に回転磁界が発生すると、ステータ10側で発生した高調波成分の磁束が誘導コイル22に鎖交する。これにより、誘導コイル22は、誘導電流を誘起させる。   The induction coil 22 generates an induction current based on a harmonic component superimposed on the magnetic flux generated on the stator 10 side. Specifically, when a three-phase alternating current is supplied to the armature coil 12 and a rotating magnetic field is generated in the stator 10, the harmonic component magnetic flux generated on the stator 10 side is linked to the induction coil 22. Thereby, the induction coil 22 induces an induced current.

誘導コイル22の径方向の外側には、誘導コイル22を覆うように蓋部材27が設けられている。蓋部材27は、例えば、ステンレス製で板状に形成されている。アウターティース21の径方向の外側の先端部21aには、周方向の側面に蓋部材27の周方向の端部が嵌る溝21bが軸方向に延びるように形成されている。蓋部材27は、周方向の端部が溝21bに軸方向から嵌められることによって、隣り合うアウターティース21間に保持される。   A lid member 27 is provided outside the induction coil 22 in the radial direction so as to cover the induction coil 22. The lid member 27 is made of, for example, stainless steel and has a plate shape. A radially outer tip 21a of the outer teeth 21 is formed with a groove 21b in which the end of the lid member 27 in the circumferential direction extends on the side surface in the circumferential direction so as to extend in the axial direction. The lid member 27 is held between the adjacent outer teeth 21 by fitting the end in the circumferential direction into the groove 21b from the axial direction.

図3に示すように、蓋部材27は、アウターティース21間に保持されたときの周方向の略中央の軸方向(図3中、上下方向)の両端側にスリット27aが形成されている。蓋部材27の周方向の略中央には、スリット27a内でスリット27aの開口端に向けて突出した係止部27bが形成されている。係止部27bの先端部には係止孔27cが設けられている。   As shown in FIG. 3, the lid member 27 is formed with slits 27 a at both ends in the axial direction (vertical direction in FIG. 3) at the substantially center in the circumferential direction when held between the outer teeth 21. A locking portion 27b that protrudes toward the opening end of the slit 27a in the slit 27a is formed at the approximate center in the circumferential direction of the lid member 27. A locking hole 27c is provided at the tip of the locking portion 27b.

係止部27b及び係止孔27cは、蓋部材27がアウターティース21間に保持され、係止部27bが径方向の内側に折り曲げられたとき、係止孔27cと誘導ポール25の貫通孔25bの位置が重なるように形成されている。重なった係止孔27cと貫通孔25bに軸方向にピンを挿通させることにより、蓋部材27を中央部分で係止する。これにより、誘導コイル22が遠心力でバーストしないようアウターロータ20に保持させることができる。   The locking portion 27b and the locking hole 27c are formed so that the locking member 27c and the through hole 25b of the guide pole 25 are secured when the lid member 27 is held between the outer teeth 21 and the locking portion 27b is bent inward in the radial direction. Are formed so as to overlap each other. The cover member 27 is locked at the central portion by inserting a pin through the overlapping locking hole 27c and the through hole 25b in the axial direction. Thereby, the induction coil 22 can be held by the outer rotor 20 so as not to burst due to centrifugal force.

図2において、界磁コイル23は、アウターティース21のブリッジ部24より径方向の内側、すなわちインナーロータ30側に集中巻で巻き回されている。周方向に隣り合った界磁コイル23は、周方向において逆向きの周回巻線となるようアウターティース21に巻き回されている。同一のアウターティース21に巻き回されている誘導コイル22と界磁コイル23は、同一向きの周回巻線で巻き回されている。   In FIG. 2, the field coil 23 is wound in a concentrated manner on the inner side in the radial direction from the bridge portion 24 of the outer teeth 21, that is, on the inner rotor 30 side. The field coils 23 adjacent to each other in the circumferential direction are wound around the outer teeth 21 so as to form circular windings in the opposite direction in the circumferential direction. The induction coil 22 and the field coil 23 wound around the same outer tooth 21 are wound around the same direction of winding.

界磁コイル23には、誘導コイル22で発生した交流電流が、後述する整流回路50(図6参照)によって直流電流に整流されて供給される。   An alternating current generated in the induction coil 22 is supplied to the field coil 23 after being rectified into a direct current by a rectifier circuit 50 (see FIG. 6) described later.

(インナーロータ)
図4において、インナーロータ30は、ロータコア31と、励磁コイル32とを備えている。図4は、機械角360度のうちの90度分(1/4)の径方向断面図を示している。ロータコア31は、高透磁率の磁性部材、例えば複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものから形成されている。
(Inner rotor)
In FIG. 4, the inner rotor 30 includes a rotor core 31 and an excitation coil 32. FIG. 4 shows a radial cross-sectional view of 90 degrees (1/4) of a mechanical angle of 360 degrees. The rotor core 31 is formed of a magnetic member having a high magnetic permeability, for example, a plurality of electromagnetic steel plates laminated in the axial direction.

ロータコア31の径方向の外側、すなわちアウターロータ20に対向する側には、複数のインナーティース33が形成されている。インナーティース33は、ロータコア31から径方向の外側に突出し、かつ、周方向に等間隔で複数形成されている。   A plurality of inner teeth 33 are formed on the outer side of the rotor core 31 in the radial direction, that is, on the side facing the outer rotor 20. The inner teeth 33 protrude from the rotor core 31 to the outside in the radial direction, and a plurality of inner teeth 33 are formed at equal intervals in the circumferential direction.

周方向に隣り合うインナーティース33の間には、溝状の空間であるスロット34が形成されている。スロット34には、三相交流の各相に対応する励磁コイル32が納められている。   A slot 34 that is a groove-like space is formed between the inner teeth 33 adjacent in the circumferential direction. In the slot 34, excitation coils 32 corresponding to the respective phases of the three-phase alternating current are accommodated.

図5に示すように、励磁コイル32は、三相Y結線されている。励磁コイル32には、三相Y結線を短絡結線と開放結線で切り替えるスイッチ32a、32bが設けられている。このスイッチ32a、32bは、インナーロータ30の回転速度が所定回転数以上の高回転のときに短絡結線とし、インナーロータ30の回転速度が所定回転数より低回転のときに開放結線とするよう切り替えられる。スイッチ32a、32bとしては、例えば、インナーロータ30の回転による遠心力により機械的に短絡結線と開放結線とを切り替えることができるものが用いられる。   As shown in FIG. 5, the exciting coil 32 is three-phase Y-connected. The exciting coil 32 is provided with switches 32a and 32b for switching the three-phase Y connection between a short-circuit connection and an open connection. The switches 32a and 32b are switched so as to be short-circuited when the rotational speed of the inner rotor 30 is high or higher than the predetermined rotational speed, and open when the rotational speed of the inner rotor 30 is lower than the predetermined rotational speed. It is done. As the switches 32a and 32b, for example, a switch that can mechanically switch between the short-circuit connection and the open connection by a centrifugal force generated by the rotation of the inner rotor 30 is used.

(整流回路)
回転電機1は、誘導コイル22によって誘起された交流の誘導電流を直流に整流して界磁コイル23に供給する整流回路50を備えている。
(Rectifier circuit)
The rotating electrical machine 1 includes a rectifier circuit 50 that rectifies an alternating induced current induced by the induction coil 22 into a direct current and supplies the direct current to the field coil 23.

図6に示すように、整流回路50は、2つのダイオードD1,D2を整流素子として備え、これらダイオードD1,D2と2つの誘導コイル22、及び2つの界磁コイル23とを結線した閉回路として構成されている。   As shown in FIG. 6, the rectifier circuit 50 includes two diodes D1 and D2 as rectifier elements, and is a closed circuit in which the diodes D1 and D2, the two induction coils 22, and the two field coils 23 are connected. It is configured.

整流回路50は、例えば図示しない結線基盤に収納された状態でアウターロータ20に設けられている。整流回路50は、アウターロータ20の内部に実装するようにしてもよい。   The rectifier circuit 50 is provided in the outer rotor 20 in a state of being housed in a connection board (not shown), for example. The rectifier circuit 50 may be mounted inside the outer rotor 20.

整流回路50において、2つの誘導コイル22で発生した交流の誘導電流は、ダイオードD1,D2のカソードコモン式の中性点クランプ形ダイオードモジュールを用いてそれぞれ半波整流され、全波整流されたカソード側を界磁コイル23に接続することで高効率に第2次空間高調波を界磁エネルギー源として活用することができる。2つの界磁コイル23は、直流電流が供給されることにより誘導磁束を発生させる。   In the rectifier circuit 50, the AC induced currents generated by the two induction coils 22 are half-wave rectified and full-wave rectified cathodes using the cathode common type neutral point clamp type diode modules of the diodes D1 and D2, respectively. By connecting the side to the field coil 23, the second spatial harmonic can be utilized as a field energy source with high efficiency. The two field coils 23 generate an induced magnetic flux when supplied with a direct current.

(回転電機の作用)
本実施例の回転電機1において、集中巻の電機子コイル12を備えたステータ10で不可避に発生する静止座標系における第2次空間高調波(基本波同期回転座標上では第3次時間高調波)を、突極構造のアウターロータ20の誘導コイル22に鎖交させて誘導電流を誘起させる。誘導コイル22で発生した交流の誘導電流は、整流回路50で直流電流に整流され界磁コイル23に供給される。界磁コイル23は、直流電流が供給されることにより誘導磁束を発生させる。
(Operation of rotating electrical machine)
In the rotating electrical machine 1 of the present embodiment, the second spatial harmonic in the stationary coordinate system inevitably generated in the stator 10 having the concentrated winding armature coil 12 (the third time harmonic on the fundamental synchronous rotating coordinate). ) Is linked to the induction coil 22 of the outer rotor 20 having a salient pole structure to induce an induced current. The alternating induced current generated in the induction coil 22 is rectified into a direct current by the rectifier circuit 50 and supplied to the field coil 23. The field coil 23 generates an induced magnetic flux when supplied with a direct current.

このため、回転電機1は、ステータ10の回転磁界によるリラクタンストルクと界磁コイル23による自励式電磁石トルクを活用することができる。また、永久磁石を無くすことができ、コストダウンを図ることができる。   For this reason, the rotating electrical machine 1 can utilize the reluctance torque due to the rotating magnetic field of the stator 10 and the self-excited electromagnet torque due to the field coil 23. Further, the permanent magnet can be eliminated, and the cost can be reduced.

加えて、アウターロータ20の磁路は開磁路(以下、「オープン磁路」ともいう)となっているため、インナーロータ30に配置した励磁コイル32にステータ10の電機子コイル12の電機子磁束と、アウターロータ20の界磁コイル23による界磁磁束が鎖交しやすい構造となっている。   In addition, since the magnetic path of the outer rotor 20 is an open magnetic path (hereinafter also referred to as “open magnetic path”), the armature of the armature coil 12 of the stator 10 is connected to the excitation coil 32 disposed in the inner rotor 30. The magnetic flux and the field magnetic flux generated by the field coil 23 of the outer rotor 20 are easily linked.

インナーロータ30では、オープン磁路となっているアウターロータ20を介して基本波周波数で回転する電機子コイル12の電機子磁束と、界磁コイル23による界磁磁束との回転磁界が鎖交して励磁源となる。この励磁源の回転磁界に対して滑る(回転磁界よりも遅くまたは速くインナーロータ30が回転する)ことでインナーロータ30の励磁コイル32に誘導電流が生じ、インナーロータ30にトルクが発生する。   In the inner rotor 30, the rotating magnetic field of the armature magnetic flux of the armature coil 12 that rotates at the fundamental frequency via the outer rotor 20 that is an open magnetic path and the field magnetic flux of the field coil 23 are linked. Becomes an excitation source. By sliding with respect to the rotating magnetic field of the excitation source (the inner rotor 30 rotates slower or faster than the rotating magnetic field), an induced current is generated in the exciting coil 32 of the inner rotor 30, and torque is generated in the inner rotor 30.

インナーロータ30が基本波回転磁界よりも速く回転する(すなわち、すべり負)ことでインナーロータ30に回生トルクが発生し、アウターロータ20には反作用トルクとして力行トルクが発生する。これによって、アウターロータ20は、電機子コイル12による電機子磁束により発生するトルクに加えて、インナーロータ30とアウターロータ20間で電磁的にカップリングして発生する電磁トルクも得ることができる。   When the inner rotor 30 rotates faster than the fundamental wave rotating magnetic field (that is, slip negative), regenerative torque is generated in the inner rotor 30 and power running torque is generated as reaction torque in the outer rotor 20. Thus, the outer rotor 20 can obtain electromagnetic torque generated by electromagnetic coupling between the inner rotor 30 and the outer rotor 20 in addition to torque generated by the armature magnetic flux generated by the armature coil 12.

従来では、ロータに内包する永久磁石が励磁源となっており、励磁起磁力を変えることが困難であったが、本実施例では、電機子磁束を変える(すなわち、電機子コイル12に流す電流を変える)ことで、インナーロータ30の励磁磁束を変化させることができる。このため、インナーロータ30の励磁コイル32に電流を流して可変速特性を得る必要がなくなり、システムの簡素化を図ることができ、堅牢性やメンテナンスの容易性を確保しつつ、高いトルクを出力させることができる。   Conventionally, the permanent magnet included in the rotor is an excitation source, and it has been difficult to change the excitation magnetomotive force. However, in this embodiment, the armature magnetic flux is changed (that is, the current flowing through the armature coil 12). The excitation magnetic flux of the inner rotor 30 can be changed. For this reason, it is not necessary to pass a current through the exciting coil 32 of the inner rotor 30 to obtain variable speed characteristics, the system can be simplified, and high torque is output while ensuring robustness and ease of maintenance. Can be made.

また、従来では、インナーロータ30の励磁コイル32に高調波磁束が鎖交することで高調波銅損が発生していたが、整流回路50による自励を行なうことで、高調波を瞬時的に打ち消し、インナーロータ30に鎖交する高調波を低減させることができる。   Conventionally, the harmonic copper loss has occurred due to the linkage of the harmonic magnetic flux to the exciting coil 32 of the inner rotor 30, but the harmonics are instantaneously generated by self-excitation by the rectifier circuit 50. The harmonics that cancel out and interlink with the inner rotor 30 can be reduced.

また、アウターロータ20をオープン磁路とし、アウターティース21の鍔部26の間に空隙を設け、機械強度の向上を目的として最小幅のブリッジ部24を備えた構成としたため、径方向にかかる直列磁気抵抗を減少させつつ、周方向にかかる並列磁気抵抗を増加させ、インナーロータ30に鎖交する磁束量を増大させることができる。   Further, since the outer rotor 20 is an open magnetic path, a gap is provided between the flange portions 26 of the outer teeth 21, and the bridge portion 24 having the minimum width is provided for the purpose of improving the mechanical strength. While reducing the magnetic resistance, the parallel magnetic resistance applied in the circumferential direction can be increased, and the amount of magnetic flux linked to the inner rotor 30 can be increased.

図7に示すように、本実施例の回転電機1においては、ステータ10の電機子磁束がアウターティース21を通ってインナーロータ30の励磁コイル32に多く鎖交しているのが分かる。   As shown in FIG. 7, in the rotating electrical machine 1 of the present embodiment, it can be seen that the armature magnetic flux of the stator 10 is linked to the exciting coil 32 of the inner rotor 30 through the outer teeth 21.

このように、アウターロータ20の並列磁気抵抗を最大とし、直列磁気抵抗を最小にしているため、電磁結合量の低下を防ぎながら、アウターロータ20のトルクを増加させることができる。   Thus, since the parallel magnetic resistance of the outer rotor 20 is maximized and the series magnetic resistance is minimized, the torque of the outer rotor 20 can be increased while preventing a decrease in the amount of electromagnetic coupling.

また、ブリッジ部24の中央部(q軸)に誘導ポール25を設けているため、第2次空間高調波が誘導コイル22に多く鎖交するようにさせ、第2次空間高調波による自己励磁量を増加させることができる。   In addition, since the induction pole 25 is provided in the central portion (q-axis) of the bridge portion 24, the second-order spatial harmonics are interlinked with the induction coil 22, and self-excitation by the second-order spatial harmonics is performed. The amount can be increased.

図8に示すように、本実施例の回転電機1においては、誘導ポール25により、第2次空間高調波が誘導コイル22に多く鎖交しているのが分かる。   As shown in FIG. 8, in the rotating electrical machine 1 of this example, it can be seen that the induction pole 25 causes many second-order spatial harmonics to be linked to the induction coil 22.

(従来の回転電機との比較)
図12において、従来の回転電機100は、径方向の内側に突出した複数のステータティース113に電機子コイル112を巻き回したステータ110と、径方向の外側に配置された永久磁石121と径方向の内側に配置された永久磁石122とを備えた磁石ロータ120と、径方向の外側に突出したロータティース133に励磁コイル132を巻き回した誘導ロータ130とを備えている。
(Comparison with conventional rotating electrical machines)
In FIG. 12, a conventional rotating electric machine 100 includes a stator 110 in which an armature coil 112 is wound around a plurality of stator teeth 113 projecting inward in the radial direction, a permanent magnet 121 disposed radially outside, and a radial direction. The magnet rotor 120 includes a permanent magnet 122 disposed on the inner side thereof, and the induction rotor 130 in which an exciting coil 132 is wound around a rotor tooth 133 protruding outward in the radial direction.

図12に示すような従来の回転電機100の磁石ロータ120(PM)を1000r/minで回転させ、誘導ロータ130(IM)を1000r/min(すべりs=0)、2000r/min(すべりs=-1)、3000r/min(すべりs=-2)で駆動させたときの磁石ロータ120(PM)と誘導ロータ130(IM)の電流位相トルク特性を図13に示す。   The magnet rotor 120 (PM) of the conventional rotating electrical machine 100 as shown in FIG. 12 is rotated at 1000 r / min, and the induction rotor 130 (IM) is 1000 r / min (slip s = 0), 2000 r / min (slip s = -1) FIG. 13 shows current phase torque characteristics of the magnet rotor 120 (PM) and the induction rotor 130 (IM) when driven at 3000 r / min (slip s = −2).

図13に示すように、誘導ロータ130がすべり負で回転し回生トルクが発生することで、反作用トルクが磁石ロータ120に作用し、トルクが増加していることが確認できるが、誘導ロータ130と磁石ロータ120との電磁結合が弱く十分なトルクが伝達できていない。   As shown in FIG. 13, it can be confirmed that the reaction torque acts on the magnet rotor 120 and the torque is increased because the induction rotor 130 rotates in a slipping negative state and generates regenerative torque. The electromagnetic coupling with the magnet rotor 120 is weak and sufficient torque cannot be transmitted.

図14において、従来の回転電機200は、図12と同様のステータ110と、図12の磁石ロータ120の永久磁石122を削除して永久磁石121の一層にした磁石ロータ220と、径方向の外側に突出したロータティース233に励磁コイル232を巻き回した誘導ロータ230とを備えている。図14は、機械角360度のうちの45度分(1/8)の径方向断面図を示している。   14, a conventional rotating electric machine 200 includes a stator 110 similar to that in FIG. 12, a magnet rotor 220 in which the permanent magnet 122 of the magnet rotor 120 in FIG. And an induction rotor 230 in which an exciting coil 232 is wound around a rotor tooth 233 projecting from the rotor tooth 233. FIG. 14 shows a radial cross-sectional view of 45 degrees (1/8) of the mechanical angle of 360 degrees.

このように、磁石量が多い問題を解決するために永久磁石を一層にした回転電機200の磁石ロータ220(PM)と誘導ロータ230(IM)の電流位相トルク特性を図15に示す。   FIG. 15 shows current phase torque characteristics of the magnet rotor 220 (PM) and the induction rotor 230 (IM) of the rotating electrical machine 200 in which permanent magnets are further layered to solve the problem of a large amount of magnets.

図15に示すように、永久磁石を一層化した場合、誘導ロータ230に鎖交する磁束量が大幅に低下し、さらに誘導ロータ230と磁石ロータ220との電磁結合力が低下し、誘導ロータ230の回生トルクが低下する。なお、比較のため、図12に示す回転電機2と同体積で設計しており、磁石ロータ220の永久磁石の一層化のため内径を拡げることができ、誘導ロータ230の外径が増えている。ステータ110の外径は共通となっている。   As shown in FIG. 15, when the permanent magnet is further layered, the amount of magnetic flux linked to the induction rotor 230 is greatly reduced, and the electromagnetic coupling force between the induction rotor 230 and the magnet rotor 220 is further reduced. The regenerative torque decreases. For comparison, it is designed with the same volume as the rotating electrical machine 2 shown in FIG. 12, the inner diameter can be increased due to the further permanent magnet of the magnet rotor 220, and the outer diameter of the induction rotor 230 is increased. . The outer diameter of the stator 110 is common.

図9は、本実施例の電流位相トルク特性を示すグラフである。図9において、右側の四角に囲まれた部分で、「WF 500 r/min」と記載された線は、アウターロータ20(WF)を500r/min、インナーロータ30(IM)を1000r/minで同方向に回転させたときの特性である。   FIG. 9 is a graph showing the current phase torque characteristics of this example. In FIG. 9, in the part surrounded by the square on the right side, the line described as “WF 500 r / min” indicates that the outer rotor 20 (WF) is 500 r / min and the inner rotor 30 (IM) is 1000 r / min. It is a characteristic when rotated in the same direction.

同様に、「WF 1000 r/min」と記載された線は、アウターロータ20を1000r/min、インナーロータ30を2000r/minで同方向に回転させたときの特性である。「WF 2000 r/min」と記載された線は、アウターロータ20を2000r/min、インナーロータ30を4000r/minで同方向に回転させたときの特性である。「WF 3000 r/min」と記載された線は、アウターロータ20を3000r/min、インナーロータ30を5000r/minで同方向に回転させたときの特性である。   Similarly, a line described as “WF 1000 r / min” is a characteristic when the outer rotor 20 is rotated in the same direction at 1000 r / min and the inner rotor 30 is rotated in the same direction at 2000 r / min. The line described as “WF 2000 r / min” is a characteristic when the outer rotor 20 is rotated in the same direction at 2000 r / min and the inner rotor 30 is rotated in the same direction at 4000 r / min. The line described as “WF 3000 r / min” is a characteristic when the outer rotor 20 is rotated in the same direction at 3000 r / min and the inner rotor 30 is rotated in the same direction at 5000 r / min.

このように、アウターロータ20をオープン磁路とすることで、ステータ10の電機子磁束がインナーロータ30に多く鎖交しているため、インナーロータ30の回生トルクが増加している。インナーロータ30の回生トルクが増加することで、アウターロータ20のトルクが大幅に増加していることが分かる。   As described above, since the outer rotor 20 has an open magnetic path, the armature magnetic flux of the stator 10 is interlinked with the inner rotor 30, thereby increasing the regenerative torque of the inner rotor 30. It can be seen that the torque of the outer rotor 20 is greatly increased as the regenerative torque of the inner rotor 30 is increased.

なお、図9に示した本実施例の電流位相トルク特性は、比較のため、本実施例の回転電機1を、図12、図14の従来の回転電機と同じステータ外径で設計した際の結果である。   In addition, the current phase torque characteristics of the present embodiment shown in FIG. 9 are compared when the rotating electrical machine 1 of the present embodiment is designed with the same stator outer diameter as the conventional rotating electrical machine of FIGS. 12 and 14 for comparison. It is a result.

(本実施例の回転電機を適用したハイブリッド駆動システム)
図10において、回転電機1は、エンジン2、バッテリ3、インバータ4、ドライブシャフト5とともに、ハイブリッド駆動システム8を構成している。
(Hybrid drive system using the rotating electrical machine of this embodiment)
In FIG. 10, the rotating electrical machine 1 constitutes a hybrid drive system 8 together with an engine 2, a battery 3, an inverter 4, and a drive shaft 5.

インナーロータ30の出力軸30Aはクラッチ6を介してエンジン2に連結されている。クラッチ6は、エンジン2のクランクシャフトの回転をインナーロータ30の出力軸30Aに伝達する伝達状態と、エンジン2のクランクシャフトからインナーロータ30の出力軸30Aへの回転の伝達を遮断する遮断状態と、の間で切り替えられるようになっている。   The output shaft 30 </ b> A of the inner rotor 30 is connected to the engine 2 via the clutch 6. The clutch 6 has a transmission state in which rotation of the crankshaft of the engine 2 is transmitted to the output shaft 30A of the inner rotor 30, and a cutoff state in which transmission of rotation from the crankshaft of the engine 2 to the output shaft 30A of the inner rotor 30 is blocked. , Can be switched between.

インナーロータ30は、クラッチ6が伝達状態にされることでエンジン2のクランクシャフトと一体回転する。   The inner rotor 30 rotates integrally with the crankshaft of the engine 2 when the clutch 6 is in the transmission state.

インナーロータ30の出力軸30Aには、ディスクブレーキ7が設けられている。ディスクブレーキ7は、インナーロータ30の出力軸30Aに機械的な制動力を働かせる。   A disc brake 7 is provided on the output shaft 30 </ b> A of the inner rotor 30. The disc brake 7 applies a mechanical braking force to the output shaft 30 </ b> A of the inner rotor 30.

アウターロータ20の出力軸20Aはドライブシャフト5に連結されており、アウターロータ20はドライブシャフト5と一体回転する。   An output shaft 20 </ b> A of the outer rotor 20 is connected to the drive shaft 5, and the outer rotor 20 rotates integrally with the drive shaft 5.

バッテリ3は、二次電池からなり、インバータ4に接続されている。インバータ4は、ステータ10の電機子コイル12に接続されている。インバータ4は、バッテリ3から取り出した直流の電力を三相交流電流の電力に変換し、その三相交流電流の電力を電機子コイル12に供給する。   The battery 3 is a secondary battery and is connected to the inverter 4. The inverter 4 is connected to the armature coil 12 of the stator 10. The inverter 4 converts the DC power extracted from the battery 3 into power of a three-phase AC current, and supplies the power of the three-phase AC current to the armature coil 12.

このようなハイブリッド駆動システム8において、ステータ10に励磁する基本波回転磁界よりも速い速度でエンジン2を回転させることで、エンジン2の機械エネルギーを電磁結合によってドライブシャフト5に伝達することが可能となる。   In such a hybrid drive system 8, by rotating the engine 2 at a speed faster than the fundamental wave rotating magnetic field excited in the stator 10, the mechanical energy of the engine 2 can be transmitted to the drive shaft 5 by electromagnetic coupling. Become.

このハイブリッド駆動システム8において、エンジン2を停止させインナーロータ30を回転させないEVモード時は、インナーロータ30の励磁コイル32が開放になるように制御することで、ブレーキトルクを生じさせず、高効率なハイブリッド駆動システムを構築することができる。   In this hybrid drive system 8, in the EV mode in which the engine 2 is stopped and the inner rotor 30 is not rotated, the excitation coil 32 of the inner rotor 30 is controlled to be opened, so that no braking torque is generated and high efficiency is achieved. A simple hybrid drive system can be constructed.

図11に示すように、本実施例の回転電機1は、ステータ10の回転磁界とアウターロータ20及びドライブシャフト5とが同期回転している。インナーロータ30は、エンジン2を駆動させるHEVモード時には、エンジン2によりステータ10の回転磁界及びアウターロータ20の回転より速く回転させられる。これにより、インナーロータ30に回生トルクが発生し、アウターロータ20には反作用トルクとして力行トルクが発生し、アウターロータ20のトルクを増大させることができる。   As shown in FIG. 11, in the rotating electrical machine 1 of the present embodiment, the rotating magnetic field of the stator 10, the outer rotor 20, and the drive shaft 5 rotate synchronously. In the HEV mode in which the engine 2 is driven, the inner rotor 30 is rotated by the engine 2 faster than the rotating magnetic field of the stator 10 and the rotation of the outer rotor 20. Thereby, regenerative torque is generated in the inner rotor 30, and power running torque is generated as a reaction torque in the outer rotor 20, and the torque of the outer rotor 20 can be increased.

インナーロータ30は、EVモード時は、例えば、クラッチ6が遮断状態にされ、ディスクブレーキ7により制動され、回転しないように制御される。   In the EV mode, the inner rotor 30 is controlled so that, for example, the clutch 6 is disengaged, is braked by the disc brake 7, and does not rotate.

本実施例では、回転電機1をラジアルギャップ型の回転電機に適用したが、アキシャルギャップ型の回転電機に適用してもよい。   In this embodiment, the rotary electric machine 1 is applied to a radial gap type rotary electric machine, but may be applied to an axial gap type rotary electric machine.

また、径方向の内側にステータを配置し、ステータの径方向の外側に誘導コイルと界磁コイルを備えた第1のロータを配置し、第1のロータの径方向の外側に励磁コイルを備えた第2のロータを配置する構成でもよい。   Further, a stator is disposed on the radially inner side, a first rotor having an induction coil and a field coil is disposed on the radially outer side of the stator, and an excitation coil is disposed on the radially outer side of the first rotor. Alternatively, the second rotor may be arranged.

また、ステータ10の電機子コイル12に流す電流は、三相に限らず、それ以上の多相でもよい。また、励磁コイル32に電流を流して二次励磁するようにしてもよい。また、励磁コイル32は、三相Y結線とすることが望ましいが、かご形ロータ構造にしてもよい。   Further, the current flowing through the armature coil 12 of the stator 10 is not limited to three phases, and may be multiphase. Alternatively, secondary excitation may be performed by passing a current through the excitation coil 32. The exciting coil 32 is preferably a three-phase Y-connection, but may have a cage rotor structure.

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。   While embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.

1 回転電機
10 ステータ
12 電機子コイル
13 ステータティース
20 アウターロータ
21 アウターティース
22 誘導コイル
23 界磁コイル
24 ブリッジ部
25 誘導ポール
26 鍔部
27 蓋部材
27b 係止部
30 インナーロータ
32 励磁コイル
33 インナーティース
34 スロット
50 整流回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating electric machine 10 Stator 12 Armature coil 13 Stator teeth 20 Outer rotor 21 Outer teeth 22 Inductive coil 23 Field coil 24 Bridge part 25 Inductive pole 26 Gutter part 27 Lid member 27b Locking part 30 Inner rotor 32 Excitation coil 33 Inner teeth 34 slots 50 rectifier circuit

Claims (6)

電機子磁束を発生させる集中巻の電機子コイルを有するステータと、
前記ステータよりも径方向の内側に配置され前記電機子磁束の通過により回転するアウターロータと、
前記アウターロータよりも径方向の内側に配置されるインナーロータと、を備え、
前記アウターロータは、前記電機子コイルで発生した磁束の高調波成分に基づいて誘導電流を誘起させる誘導コイルと前記誘導電流の通電によって磁界を発生させる界磁コイルとが巻かれている複数のアウターティースを有し、
前記インナーロータは、前記アウターティースを通過して鎖交する前記電機子磁束と、前記界磁コイルで発生する磁束と、により励磁する励磁コイルが巻かれている複数のインナーティースを有する回転電機。
A stator having concentrated winding armature coils for generating armature magnetic flux;
An outer rotor that is disposed radially inward of the stator and rotates by passage of the armature magnetic flux;
An inner rotor disposed on the inner side in the radial direction than the outer rotor,
The outer rotor includes a plurality of outer coils each wound with an induction coil that induces an induction current based on a harmonic component of a magnetic flux generated by the armature coil and a field coil that generates a magnetic field by energization of the induction current. Have teeth,
The inner rotor is a rotating electric machine having a plurality of inner teeth around which an exciting coil is wound by exciting the armature magnetic flux passing through the outer teeth and the magnetic flux generated by the field coil.
前記アウターティースには、前記インナーロータの径方向外周面と所定の空隙を介して対向する鍔部が径方向の内側に形成されている請求項1に記載の回転電機。   2. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein a flange portion that is opposed to a radially outer peripheral surface of the inner rotor via a predetermined gap is formed on the outer teeth on the radially inner side. 前記アウターティースには、前記ステータ側に前記誘導コイルが巻かれており、前記インナーロータ側に前記界磁コイルが巻かれている請求項1または請求項2に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 1 or 2, wherein the induction coil is wound on the stator side of the outer teeth, and the field coil is wound on the inner rotor side. 前記アウターロータは、隣り合う前記アウターティース間を接続するブリッジ部を有し、
前記アウターティースには、前記ブリッジ部よりも径方向の外側に前記誘導コイルが巻かれており、前記ブリッジ部よりも径方向の内側に前記界磁コイルが巻かれている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機。
The outer rotor has a bridge portion that connects the adjacent outer teeth,
The induction coil is wound around the outer teeth in the radial direction from the bridge portion, and the field coil is wound inside the radial direction from the bridge portion. 4. The rotating electrical machine according to claim 1.
前記アウターロータは、前記ブリッジ部に径方向の外側へ延伸する誘導ポールを有し、
前記誘導ポールは、隣り合う前記アウターティースの一方に巻かれている前記誘導コイルと他方に巻かれている前記誘導コイルとの間で、且つ、前記アウターロータの径方向外周面よりも内側の所定位置まで延伸している請求項4に記載の回転電機。
The outer rotor has a guide pole extending radially outward at the bridge portion,
The induction pole is a predetermined portion between the induction coil wound around one of the adjacent outer teeth and the induction coil wound around the other, and inside the outer circumferential surface of the outer rotor in the radial direction. The rotating electrical machine according to claim 4, wherein the rotating electrical machine extends to a position.
前記アウターロータは、前記誘導コイルを径方向の外側から覆う蓋部材を有し、
前記蓋部材は、径方向の内側に延伸して前記誘導ポールに接続する係止部を有する請求項5に記載の回転電機。
The outer rotor has a lid member that covers the induction coil from the outside in the radial direction,
The rotating electrical machine according to claim 5, wherein the lid member has a locking portion that extends inward in the radial direction and connects to the induction pole.
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