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公開番号2020156130
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200924
出願番号2019049474
出願日20190318
発明の名称回転電機
出願人日立金属株式会社
代理人
主分類H02K 3/493 20060101AFI20200828BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】軟磁性非晶質合金を磁極ティースとしたラジアルギャップ型回転電機において、磁極ティースを容易に作製可能で、かつ、トルク変動やコギングトルクなどの回転電機の性能劣化を抑制でき、高効率なラジアルギャップ型回転電機を提供する。
【解決手段】円筒状のステータコアの同軸内側にロータが配置されたラジアルギャップ型回転電機であって、ステータコアに、非晶質合金箔またはナノ結晶合金箔を積層した磁極ティース1が配置され、ロータに対向する磁極ティース1の端面縁から軸方向に突出する磁性部材5を配置する。さらに、ロータに対向する磁極ティース1の端面の一部が、磁性部材5に覆われるように配置する。磁性部材5は樹脂製ボビンに保持される。これによりトルク増大、トルク変動低減、渦電流損失低減(高効率化)の効果が得られ、ラジアルギャップ型回転電機の高性能化に寄与する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
円筒状のステータコアの同軸内側にロータが配置されたラジアルギャップ型回転電機であって、
前記ステータコアに、非晶質合金箔、または、ナノ結晶合金箔を積層した磁極ティースが配置され、前記ロータに対向する前記磁極ティースの端面縁から前記軸方向に突出する磁性部材が配置されている
ことを特徴とするラジアルギャップ型回転電機。
続きを表示(約 310 文字)【請求項2】
前記磁極ティースが、等脚台形柱形状であることを特徴とする請求項1に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項3】
前記磁性部材が、前記磁極ティースの前記ロータに対向する端面の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項1及び請求項2に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項4】
前記磁性部材が、前記磁極ティースに近接する樹脂部材に保持されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項5】
前記樹脂部材が、磁性を有する材料を含むことを特徴とする請求項4に記載のラジアルギャップ型回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はラジアルギャップ型回転電機に関する。
続きを表示(約 3,900 文字)【背景技術】
【0002】
ハイブリッド自動車や電気自動車に使用される回転電機(モータ)には、外周側にステータ、内周側にロータを配した、ラジアルギャップ型回転電機がある。
【0003】
このようなラジアルギャップ型回転電機のステータには、磁心の軟磁性材料に電磁鋼板の積層体を使用した磁極ティースを用いるものが一般的であり、磁極ティースのロータに近接する側の端縁からロータの周方向に、磁性鍔部を設けたり、「磁性楔」と呼ばれる磁性部材を延在させたりする場合がある(例えば、特許文献1や特許文献2を参照)。
上述のような磁極ティースは、コイル付近にまで広がった磁束を、磁極ティースに効果的に導くことができ、回転電機として、トルク低下、トルク変動やコギングトルクといった性能劣化を抑制することができる。
【0004】
一方、その他の軟磁性材料には、軟磁性アモルファス材料や軟磁性ナノ結晶材料(以下、軟磁性非晶質合金材料にて総称する)が知られており、電磁鋼板を軟磁性非晶質合金材料に置き換えることで、渦電流損失をより低損失にすることができ、高効率の回転電機にできることが知られている(例えば、特許文献3を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2012−080729号公報
特開2011−244644号公報
特開2008−236918号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、軟磁性非晶質合金材料は、ビッカーズ硬度が900程度の非常に硬い材料であるために、磁性鍔部を有する様な複雑な形状を加工するのは困難であり、磁性鍔部を有する軟磁性非晶質合金材料の個片を製造する上で、歩留まりが大幅に低下してしまう状況であった。その結果、磁極ティースに軟磁性非晶質合金材料を用いたラジアルギャップ型回転電機は、製作コストが掛かって高価になってしまうという問題があった。
【0007】
そこで本発明では、磁極ティースに軟磁性非晶質合金材料を用いたラジアルギャップ型回転電機において、磁極ティースを容易に作製可能で、かつ、トルク変動やコギングトルクなどの回転電機の性能劣化を抑制でき、高効率なラジアルギャップ型回転電機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、円筒状のステータコアの同軸内側にロータが配置されたラジアルギャップ型回転電機であって、ステータコアに、非晶質合金箔またはナノ結晶合金箔(以下、非晶質合金箔にて総称する)を積層した磁極ティースが配置され、ロータに対向する磁極ティースの端面縁から軸方向に突出する磁性部材が配置されている。
【0009】
また、本発明では、前記磁極ティースが、等脚台形柱形状であることが好ましい。
【0010】
また、本発明では、前記磁性部材が、磁極ティースのロータに対向する端面の少なくとも一部を覆っていることが好ましい。
【0011】
また、本発明では、前記磁性部材が、磁極ティースに近接する樹脂部材に保持されていることが好ましい。
【0012】
また、本発明では、前記樹脂部材が、磁性を有する材料を含んでいることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、軟磁性非晶質合金材料を磁極ティースに用いたラジアルギャップ型回転電機において、磁極ティースを容易に作製可能で、かつ、トルク変動やコギングトルクなどの回転電機の性能劣化を抑制でき、高効率なラジアルギャップ型回転電機にすることができる。本発明は、安価で、高性能なラジアルギャップ型回転電機の製造にとって、きわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本発明における磁極ティースの実施形態の一例を示す模式図。
本発明の実施形態の一例を示す断面図。
本発明の別の実施形態を示す断面図。
本発明の実施形態を示す斜視図。
本発明の別の実施形態を示す斜視図。
本発明の別の実施形態を示す斜視図。
従来の磁極ティースと磁性部材の位置関係を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
上述した通り、本発明の重要な特徴の一つは、磁性部材をロータに対向する磁極ティースの端面縁から軸方向に突出する位置に配置したことにある。
本発明により、軟磁性非晶質合金のような非常に硬い材料でも加工し易い、単純な形状(例えば、長方形や等脚台形のような形状)の個片を、磁極ティースとして用いることができる。これが本発明における、軟磁性非晶質合金材料を用いた磁極ティースを容易に作製することをできる一つの作用である
【0016】
また、本発明により、磁極ティースのロータ側対向面の中央部においても、磁性部材の位置においても、ロータとの距離を均一とすることができる。これが本発明における、トルク変動やコギングトルクなどの回転電機の性能劣化を抑制することができる一つの作用である。
【0017】
加えて、本発明では、磁性部材を磁極ティースのロータに対向する端面の少なくとも一部を覆うように配置することが好ましい。これにより、磁極ティースや磁極部材とロータとの距離を、より一層均一に保つことができるため、ラジアルギャップ型回転電機の更なる高効率化を図ることが可能となる。
【0018】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0019】
図1は、本発明の磁極ティース1の一実施形態を示した模式図である。
磁極ティース1は、等脚台形柱形状であり、等脚台形形状の非晶質合金箔11を積層することにより構成されている。
【0020】
ここで、等脚台形形状の非晶質合金箔11は、複雑な形状ではないので、アモルファス合金薄帯またはナノ結晶合金薄帯(以下、非晶質合金薄帯と総称する)から切断や打抜きの加工によって、容易に得ることが可能である。また、切断や打抜きをする前に、複数の非晶質合金薄帯を積層することにより、一回の加工で多数の非晶質合金箔を得ることができる。この際、非晶質合金薄帯の積層を、接着剤や接着剤の含侵によって固定すると、加工時に下層側の非晶質合金薄帯が層間で滑ることに起因した割れや欠けが発生しづらくなり、多くの非晶質合金箔を、効率よく入手することが可能となる。
【0021】
これにより、非常に硬い軟磁性非晶質合金材料を用いた磁極ティース1を、容易に作製することが可能となる。
【0022】
図2は、本発明の一実施形態を示した断面図である。
磁極ティース1は、バックヨーク2から半径方向内向きに延出し、ボビン4を介して導線が巻回されて集中巻きのコイル6が形成され、磁極ティース1のロータ3側の先端部には磁性部材5が配置されている。
【0023】
ここで、磁性部材5は、磁極ティースのロータ側対向面12を延長した平面よりも、ロータ3に近い場所に位置している。
【0024】
これにより、磁極ティースのロータ側対向面12の中央部においても、磁性部材5の位置においても、ロータ3との距離が均一になり、トルク低下やトルク変動、コギングトルクの発生を抑制することができる。
【0025】
図3は、本発明のもう一つの実施形態を示した断面図である。
この実施形態では、磁性部材5が、単に磁極ティースのロータ側対向面12よりもロータ3側に近い位置にあるだけでなく、磁極ティースのロータ側対向面12の少なくとも一部が、磁極部材5によって覆われている形態となっている。
【0026】
本構成により、磁極ティースのロータ側対向面12の中央部と磁性部材5の位置において、ロータ3との距離がより一層均一になり、トルク低下やトルク変動、コギングトルクの発生を、さらに効果的に抑制することができる。
【0027】
図4及び図5は、本発明の実施形態をより具体的に示した実施例の斜視図である。
図4では、ティースボビン41のロータ側開口部の両側に、図に示した形状の磁性部材5を取り付けておき、磁極ティース1に磁性部材5付きティースボビン41をはめ込む。
【0028】
その結果、磁極ティースのロータ側対向面12の両端付近を磁性部材5が覆うとともに、磁極ティースのロータ側対向面12を延長した平面よりもロータ(図示せず)に近い位置に磁性部材5を位置させることもできる。
【0029】
図5では、ティース間ボビン42のロータ側両端部に、図に示した形状の磁性部材5を取り付けておき、ティース間ボビン42を磁極ティース1と隣接する磁極ティースとの間に挿入して設置する。
【0030】
その結果、磁極ティースのロータ側対向面12の両端付近を磁性部材5が覆うとともに、磁極ティースのロータ側対向面12を延長した平面よりもロータ(図示せず)に近い位置に磁性部材5を位置させることもできる。
(【0031】以降は省略されています)

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