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公開番号2023042025
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-03-27
出願番号2021149083
出願日2021-09-14
発明の名称回転子
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 1/276 20220101AFI20230317BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】磁石使用量を削減することができる回転子を提供する。
【解決手段】回転子1の鉄心10の軸心と、任意の主磁極の中心とを結ぶ直線をd軸とし、d軸上の鉄心10よりも外周側に点Aを設定し、点Aを中心とする、第1の半径の第1の同心円に沿う鉄心10の部位に第1層側磁石溝11A,12Aを設け、第1の半径よりも長い第2の半径の第2の同心円に沿う鉄心10の部位に第2層側磁石溝21A～24Aを設け、第2の半径よりも長い第3の半径の第3の同心円に沿う鉄心10の部位に第3層側磁石溝31A～36Aを設け、第1層側磁石溝11A,12Aに磁石11,12を嵌合し、第2層側磁石溝21A～24Aに磁石21～24を嵌合し、第3層側磁石溝31A～36Aに磁石31～36を嵌合し、各磁石11,12、21～24、31～36は、各々の中心から延ばした中心線が点Aに集中する向きに各々配設する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
回転子の軸心と、マグネットトルクを生成する任意の主磁極の中心とを結ぶ直線をｄ－ｑ軸座標のｄ軸とし、前記ｄ軸と電気角で直交する軸をｄ－ｑ軸座標のｑ軸とし、
前記各ｄ軸であって、径方向断面視における回転子鉄心よりも外周側に設定した点Ａを中心とする複数の同心円のうち、第１の半径の第１の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記ｄ軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第１層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第１の半径よりも長い第２の半径の第２の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記ｄ軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第２層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第２の半径よりも長い第３の半径の第３の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記ｄ軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第３層側磁石溝と、
前記第１層側磁石溝に嵌合する２個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Ａに集中する向きに配設された第１層側磁石群と、
前記第２層側磁石溝に嵌合し、前記第１層側磁石群の各磁石と同一寸法の４個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Ａに集中する向きに配設された第２層側磁石群と、
前記第３層側磁石溝に嵌合し、前記第１層側磁石群および第２層側磁石群の各磁石と同一寸法の６個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Ａに集中する向きに配設された第３層側磁石群と、
を備えたことを特徴とする回転子。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第１層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第１の同心円上に、前記第２層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第２の同心円上に、前記第３層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第３の同心円上に各々配設され、
前記第２層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部における、ｄ軸側角部の曲率半径はｑ軸側角部の曲率半径よりも大きく設定され、
前記第３層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部における、ｑ軸側角部の曲率半径はｄ軸側角部の曲率半径よりも大きく設定され、
前記第３層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部の曲率半径は、前記第２層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部の曲率半径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記第１層側磁石群の、ｄ軸を介して隣接する２つの磁石の間隔をｄ１、前記第２層側磁石群の、ｄ軸を介して隣接する２つの磁石の間隔をｄ２、前記第３層側磁石群の、ｄ軸を介して隣接する２つの磁石の間隔をｄ３としたとき、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３となるように前記各磁石が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転子。
【請求項４】
前記第１層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部近傍の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第１の回転子鉄心外周溝と、
前記第１層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部と、前記第２層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部の間の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第２の回転子鉄心外周溝と、
前記第２層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部と、前記第３層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部の間の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第３の回転子鉄心外周溝と、
前記第３層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部近傍の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第４の回転子鉄心外周溝と、を備え、
前記第２～第４の回転子鉄心外周溝の深さは、第２の回転子鉄心外周溝の深さ≦第３の回転子鉄心外周溝の深さ≦第４の回転子鉄心外周溝の深さに設定され、
ｄ軸から第１の回転子鉄心外周溝までの距離をｇ１、ｄ軸から第２の回転子鉄心外周溝までの距離をｇ２、ｄ軸から第３の回転子鉄心外周溝までの距離をｇ３、ｄ軸から第４の回転子鉄心外周溝までの距離をｇ４とし、
前記第１層側磁石群の磁石の、回転子鉄心の外周端に最も近いｄ軸側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ１とし、前記第２層側磁石群における回転子鉄心の外周端に最も近い磁石の、ｄ軸側で且つ回転子鉄心の外周側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ２とし、前記第３層側磁石群における回転子鉄心の外周端に最も近い磁石の、ｄ軸側で且つ回転子鉄心の外周側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ３とし、
前記第１層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部における、ｑ軸側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ１’とし、前記第２層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部における、ｑ軸側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ２’とし、前記第３層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部における、ｑ軸側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ３’とし、
０＜ｇ１＜ｆ１、ｆ１’＜ｇ２＜ｆ２、ｆ２’＜ｇ３＜ｆ３、（ｆ３＋ｆ３’）／２≦ｇ４≦ｆ３’となるように設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項５】
前記第１層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部は、第１層側磁石溝のｑ軸側端部から回転子鉄心の外周に沿ってｄ軸側に延びる形状であり、且つ回転子鉄心を軸方向に貫通して構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両用のモータ（駆動モータ、発電機等）、特に永久磁石を多層に備えた永久磁石モータの回転子に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電動車両用モータでは出力密度向上のため、永久磁石モータが広く採用されている。しかしレアアースを用いる磁石はコストが高く、モータコストの大半を占めているため磁石使用量の削減が課題となっている。既存設備を流用する場合などは、ロータ形状のみを変更することで設備改造費を抑えつつ磁石使用量の削減が可能である。
【０００３】
従来、回転電機に設けられる回転子は、例えば特許文献１に記載のものが提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６７３７３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、センターブリッジ形状の工夫で応力を低減し、磁石寸法と配置でトルク向上（磁石使用量低減）を図っていたが、ロータ外周側のブリッジに言及が無く、寸法の異なる磁石を使用するため型費が余計に発生する問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、磁石使用量を削減することができる回転子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための請求項１に記載の回転子は、
回転子の軸心と、マグネットトルクを生成する任意の主磁極の中心とを結ぶ直線をｄ－ｑ軸座標のｄ軸とし、前記ｄ軸と電気角で直交する軸をｄ－ｑ軸座標のｑ軸とし、
前記各ｄ軸であって、径方向断面視における回転子鉄心よりも外周側に設定した点Ａを中心とする複数の同心円のうち、第１の半径の第１の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記ｄ軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第１層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第１の半径よりも長い第２の半径の第２の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記ｄ軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第２層側磁石溝と、
前記複数の同心円のうち、前記第２の半径よりも長い第３の半径の第３の同心円に沿う回転子鉄心の部位に、前記ｄ軸を中心として線対称に離間して配設され、それぞれの四隅には外向きに広がる凹部が形成された複数の第３層側磁石溝と、
前記第１層側磁石溝に嵌合する２個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Ａに集中する向きに配設された第１層側磁石群と、
前記第２層側磁石溝に嵌合し、前記第１層側磁石群の各磁石と同一寸法の４個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Ａに集中する向きに配設された第２層側磁石群と、
前記第３層側磁石溝に嵌合し、前記第１層側磁石群および第２層側磁石群の各磁石と同一寸法の６個の磁石であって、各々の中心から延ばした中心線が前記点Ａに集中する向きに配設された第３層側磁石群と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の回転子は、請求項１において、
前記第１層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第１の同心円上に、前記第２層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第２の同心円上に、前記第３層側磁石溝の回転子鉄心外周側の角部は前記第３の同心円上に各々配設され、
前記第２層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部における、ｄ軸側角部の曲率半径はｑ軸側角部の曲率半径よりも大きく設定され、
前記第３層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部における、ｑ軸側角部の曲率半径はｄ軸側角部の曲率半径よりも大きく設定され、
前記第３層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部の曲率半径は、前記第２層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部の曲率半径よりも大きく設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の回転子は、請求項１又は２において、
前記第１層側磁石群の、ｄ軸を介して隣接する２つの磁石の間隔をｄ１、前記第２層側磁石群の、ｄ軸を介して隣接する２つの磁石の間隔をｄ２、前記第３層側磁石群の、ｄ軸を介して隣接する２つの磁石の間隔をｄ３としたとき、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３となるように前記各磁石が配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の回転子は、請求項１から３のいずれか１項において、
前記第１層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部近傍の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第１の回転子鉄心外周溝と、
前記第１層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部と、前記第２層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部の間の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第２の回転子鉄心外周溝と、
前記第２層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部と、前記第３層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部の間の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第３の回転子鉄心外周溝と、
前記第３層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部近傍の、回転子鉄心の外周端面上に設けられた第４の回転子鉄心外周溝と、を備え、
前記第２～第４の回転子鉄心外周溝の深さは、第２の回転子鉄心外周溝の深さ≦第３の回転子鉄心外周溝の深さ≦第４の回転子鉄心外周溝の深さに設定され、
ｄ軸から第１の回転子鉄心外周溝までの距離をｇ１、ｄ軸から第２の回転子鉄心外周溝までの距離をｇ２、ｄ軸から第３の回転子鉄心外周溝までの距離をｇ３、ｄ軸から第４の回転子鉄心外周溝までの距離をｇ４とし、
前記第１層側磁石群の磁石の、回転子鉄心の外周端に最も近いｄ軸側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ１とし、前記第２層側磁石群における回転子鉄心の外周端に最も近い磁石の、ｄ軸側で且つ回転子鉄心の外周側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ２とし、前記第３層側磁石群における回転子鉄心の外周端に最も近い磁石の、ｄ軸側で且つ回転子鉄心の外周側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ３とし、
前記第１層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部における、ｑ軸側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ１’とし、前記第２層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部における、ｑ軸側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ２’とし、前記第３層側磁石溝のｑ軸側端部に形成された凹部における、ｑ軸側の端部とｄ軸とのなす角度をｆ３’とし、
０＜ｇ１＜ｆ１、ｆ１’＜ｇ２＜ｆ２、ｆ２’＜ｇ３＜ｆ３、（ｆ３＋ｆ３’）／２≦ｇ４≦ｆ３’となるように設定されていることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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