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公開番号2021013282
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210204
出願番号2019127648
出願日20190709
発明の名称回転電機
出願人日立オートモティブシステムズ株式会社
代理人特許業務法人開知国際特許事務所
主分類H02K 1/06 20060101AFI20210108BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ある次数および2倍次のコギングトルク、トルクリプルも打ち消すことが可能な回転電機を実現する。
【解決手段】回転電機1は複数の磁石22と複数の磁石22埋め込まれた回転子鉄心21、巻線12を有する固定子鉄心11と、回転子鉄心21または固定子鉄心11に形成される磁束分布密度シフト部31、32とを備える。磁束密度分布シフト部31、32は回転子鉄心21の固定子鉄心11に対向する径方向側端部の周方向両端突部31a、31bの周方向長が互いにほぼ同一である第一ギャップ側回転子鉄心部31と、周方向側突部32aの長さが他方の周方向側突部32bの長さより短い第二ギャップ側回転子鉄心部32と、径方向側端部の周方向両端突部33aの長さが、他方の周方向側突部33bの長さより長い第三ギャップ側回転子鉄心部33とを有する。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項1】
複数の磁石と、
前記複数の磁石が埋め込まれた回転子鉄心と、
前記回転子鉄心と対向する巻線を有する固定子鉄心と、
前記回転子鉄心または前記固定子鉄心に形成される磁束分布密度シフト部と、
を備えることを特徴とする回転電機。
続きを表示(約 1,800 文字)【請求項2】
請求項1に記載の回転電機において、
前記磁束密度分布シフト部は、
前記回転子鉄心の前記固定子鉄心に対向する径方向側端部の周方向両端突部の周方向長が互いにほぼ同一である第一ギャップ側回転子鉄心部と、
前記回転子鉄心の前記固定子鉄心に対向する径方向側端部の周方向両端突部の一方の周方向側突部の長さが、他方の周方向側突部の長さより短い第二ギャップ側回転子鉄心部と、
前記回転子鉄心の前記固定子鉄心に対向する径方向側端部の周方向両端突部の一方の周方向側突部の長さが、他方の周方向側突部の長さより長い第三ギャップ側回転子鉄心部と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項3】
請求項2に記載の回転電機において、
前記第二ギャップ側回転子鉄心部の長い周方向側突部は、前記第一ギャップ側回転子鉄心部の周方向両端突部又は前記第三ギャップ側回転子鉄心部の長い周方向両端突部と隣接することを特徴とする回転電機。
【請求項4】
請求項2記載の回転電機において、
前記第一ギャップ側回転子鉄心部対する前記第二ギャップ側回転子鉄心部と前記第三ギャップ側回転子鉄心部の電気角のシフト量は、極数とスロット数の最小公倍数をNとして、電気角にして115/N°〜125/N°であることを特徴とする回転電機。
【請求項5】
請求項2に記載の回転電機において、
前記第二ギャップ側回転子鉄心部の長い周方向側突部は、前記第一ギャップ側回転子鉄心部の周方向両端突部とのみ隣接することを特徴とする回転電機。
【請求項6】
請求項1に記載の回転電機において、
前記磁束密度分布シフト部は、
前記固定子鉄心の前記巻線が巻かれたティースの前記回転子鉄心に対向する径方向側端部の周方向両端突部の周方向長が、互いにほぼ同一である第一ギャップ側固定子鉄心部と、
前記固定子鉄心の前記巻線が巻かれたティースの前記回転子鉄心に対向する径方向側端部の周方向両端突部の一方の周方向側突部の長さが、他方の周方向側突部の長さより短い第二ギャップ側回転子鉄心部と、
前記固定子鉄心の前記巻線が巻かれたティースの前記回転子鉄心に対向する径方向側端部の周方向両端突部の一方の周方向側突部の長さが、他方の周方向側突部の長さより長い第三ギャップ側回転子鉄心部と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項7】
請求項1に記載の回転電機において、
前記磁束密度分布シフト部は、
前記回転子鉄心の前記磁石を中心に周方向に対称であり、前記磁石から一定の距離があり、回転電機の径方向に延び、ほぼ同じ長さの長方形状の周方向両端穴を有する第一ギャップ側回転子鉄心部と、
前記回転子鉄心の前記磁石から回転電機の回転方向と同方向側の距離が、前記一定の距離とほぼ同じ距離であり、長方形状の周方向両端穴と、前記磁石から回転電機の回転方向と逆方向側の距離が、前記一定の距離より長く、長方形状の周方向両端穴を有する第二ギャップ側回転子鉄心部と、
前記回転子鉄心の前記磁石から回転電機の回転方向と同方向側の距離が、前記一定の距離より長い距離であり、長方形状の周方向両端穴と、前記磁石から回転電機の回転方向と逆方向側の距離が、前記一定の距離とほぼ同じ距離であり、長方形状の周方向両端穴を有する第三ギャップ側回転子鉄心部と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項8】
請求項3に記載の回転電機において、
前記第一ギャップ側鉄心部をM個とすると、前記第二ギャップ側鉄心部および前記第三ギャップ側鉄心部はM個またはM−1個またはM+1で構成されることを特徴とする回転電機。
【請求項9】
請求項6に記載の回転電機において、
前記第一ギャップ側回転子鉄心部、前記二ギャップ側回転子鉄心部、前記第三ギャップ側回転子鉄心部は、同じ形状のものが2極幅連続して配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項10】
請求項1に記載に回転電機において、
前記回転電機は電気自動車に用いられることを特徴とする回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は回転電機に関する。
続きを表示(約 3,400 文字)【背景技術】
【0002】
近年、社会の持続可能性、地球温暖化への意識の高まりから、化石燃料消費、温暖化ガス排出の無い電気自動車が注目されている。電気自動車の駆動源である回転電機では、コギングトルク、トルクリプルが騒音、振動の原因となるため、抑制することが求められている。
【0003】
特許文献1に記載の回転電機は、2種類の極の形状で構成することが示されている。
【0004】
回転電機において、発生するコギングトルク、トルクリプルの位相は、極の形状に依存する。極の形状が2種類の場合、コギングトルク、トルクリプルは、位相の異なる2種類が発生する。
【0005】
その結果、位相の異なるコギングトルク、トルクリプルが打ち消し合い、コギングトルク、トルクリプルを低減する。2種類のコギングトルク、トルクリプルを逆位相にすれば、完全に打ち消すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2007−330027号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
回転電機のコギングトルク、トルクリプルは、ひとつの次数だけでなく、その倍数次も発生する。コギングトルク、トルクリプルの大きさは次数に反比例するため、高次のコギングトルク、トルクリプルは無視できる。
【0008】
しかし、2倍次のコギングトルク、トルクリプルは対策する必要がある。
【0009】
上述した特許文献1に記載の回転電機は、低減したいN次のコギングトルク、トルクリプルを逆位相にすると、N次のコギングトルク、トルクリプルを打ち消すことができるが、2N次のコギングトルク、トルクリプルは同位相なので打ち消しきれない。
【0010】
逆に、2N次のコギングトルク、トルクリプルを逆位相とした場合、N次のコギングトルク、トルクリプルの位相差は180°なので打ち消しきれない。
【0011】
つまり、従来技術の方法では、2倍次のコギングトルク、トルクリプルも同時に打ち消すことができなかった。
【0012】
そのため、段スキューなど他の方法と併用する必要があり、コスト増大を招いていた。
【0013】
本発明の目的は、上述の課題を鑑みなされたものであり、ある次数および2倍次のコギングトルク、トルクリプルも打ち消すことが可能な回転電機を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
【0015】
回転電機において、複数の磁石と、前記複数の磁石が埋め込まれた回転子鉄心と、前記回転子鉄心と対向する巻線を有する固定子鉄心と、前記回転子鉄心または前記固定子鉄心に形成される磁束分布密度シフト部と、を備える。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、ある次数および2倍次のコギングトルク、トルクリプルも打ち消すことが可能な回転電機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
本発明の実施例1をアウターロータ型の回転電機1に適用した場合の概略断面図である。
本発明の実施例1をインナーロータ型の回転電機1に適用した場合の概略断面図である。
6次、12次のトルクリプル波形の一例を示し、実施例1の効果を説明する図である。
本発明の実施例2によるギャップ側回転子鉄心部シフト量とトルクリプルの計算結果を示すグラフである。
本発明の実施例3をアウターロータ型の回転電機1に適用した場合の概略断面図である。
本発明の実施例3をインナーロータ型の回転電機1に適用した場合の概略断面図である。
本発明の実施例4をアウターロータ型の回転電機1に適用した場合の概略断面図である。
本発明の実施例4をインナーロータ型の回転電機1に適用した場合の概略断面図である。
本発明の実施例5をアウターロータ型の回転電機1に適用した場合の概略断面図である。
本発明の実施例5をインナーロータ型の回転電機1に適用した場合の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明による埋め込み磁石型回転電機の実施形態について図面を参照して説明する。
【実施例】
【0019】
(実施例1)
図1A及び図1Bは、本発明の実施例1による回転電機1の概略断面図である。
【0020】
図1Aは、本発明の実施例1をアウターロータ型の回転電機1に適用した場合の概略断面図である。
【0021】
また、図1Bは、本発明の実施例1をインナーロータ型の回転電機1に適用した場合の概略断面図である。本発明の実施例1は、アウターロータ型及びインナーロータ型のどちらの回転電機にも適用可能である。
【0022】
図1A及び図1Bにおいて、回転電機1は、固定子2と、この固定子2と径方向に所定のギャップ長のギャップを介して配置された回転子3で構成されたラジアルギャップ型回転電機である。
【0023】
固定子2は、固定子鉄心11に複数個配置されたティース13のそれぞれの外周に固定子巻線12が巻回されて構成されている。回転子3は、回転子鉄心21と複数個の磁石22で構成される。磁石22は磁石着磁方向23の向きに着磁したスポーク形となっている。
【0024】
各極の磁石22の間における回転子鉄心21の径方向側端部の周方向両端突部は、磁石22側に伸び、磁石22を部分的に覆う形状となっている。
【0025】
なお、図1Bのインナーロータ型の回転電機1は、シャフト4を中心により回転子3が回転する。
【0026】
第一ギャップ側回転子鉄心部31は、d軸を中心に対称でありほぼ同じ長さの周方向両端突部31a及び31bを有する。言い換えると、回転子鉄心21の固定子鉄心11に対向する径方向側端部の周方向両端突部31a及び31bの周方向長が互いにほぼ同一である。
【0027】
また、第二ギャップ側回転子鉄心部32は、回転電機1の回転方向と同方向側に、周方向両端突部31a及び31bとほぼ同じ長さの周方向両端突部32aと、回転電機1の回転方向の逆方向側に、周方向両端突部31a及び31bより長い周方向両端突部32bを有する。言い換えると、回転子鉄心21の固定子鉄心11に対向する径方向側端部の周方向両端突部32a、32bの一方の周方向側突部32aの長さが、他方の周方向側突部32bの長さより短い。
【0028】
また、第三ギャップ側回転子鉄心部33は、回転電機1の回転方向と同方向側に、周方向両端突部31a及び31bより長い周方向両端突部33aと、回転電機1の回転方向の逆方向側に、周方向両端突部31a及び31bとほぼ同じ長さの周方向両端突部33bを有する。言い換えると、回転子鉄心21の固定子鉄心11に対向する径方向側端部の周方向両端突部33a、33bの一方の周方向側突部33aの長さが、他方の周方向側突部33bの長さより長い。
【0029】
そして、図1A及び図1Bにおいて、図上、回転電機1の右半分部上部の第一ギャップ側回転子鉄心部31から回転方向とは逆方向に、第二ギャップ側回転子鉄心部32、第三ギャップ側回転子鉄心部33、第一ギャップ側回転子鉄心部31、第二ギャップ側回転子鉄心部32、第一ギャップ側回転子鉄心部31、第二ギャップ側回転子鉄心部32、第三ギャップ側回転子鉄心部33が順に配置されている。
【0030】
上記配置により、第二ギャップ側回転子鉄心部32の長い周方向側突部32bは、第一ギャップ側回転子鉄心部31の周方向両端突部31a又は第三ギャップ側回転子鉄心部33の長い周方向両端突部33aと隣接する配置となっている。
(【0031】以降は省略されています)

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