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公開番号2024030907
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-07
出願番号2022134137
出願日2022-08-25
発明の名称回転電機
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人開知
主分類H02K 21/16 20060101AFI20240229BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】掃除機やプロペラファンの動力源として使用可能な高出力密度な単相モータの放熱性を高め、かつ、コイル導体の抵抗値を低下させて発熱量を低減でき、かつ、人に耳障りに感じる振動・騒音を低減するために、振動周波数を高次にシフトさせて振動次数を高めることが可能な回転電機を実現する。
【解決手段】単相で駆動される回転電機100において、回転子22と、複数の回転子磁石4と、シャフト5と、固定子鉄心1と、複数の固定子コイル2と、を有する。回転子磁石4の数と、固定子コイル2の数との比が3:1である単相モータを複数備え、複数の単相モータ100a、100b、100cが、シャフト5の軸方向に配置されている。
【選択図】図4C
特許請求の範囲【請求項１】
単相で駆動される回転電機において、
回転子と、
複数の回転子磁石と、
シャフトと、
固定子鉄心と、
複数の固定子コイルと、
を有し、前記回転子磁石の数と、前記固定子コイルの数との比が３：１である単相モータを複数備え、複数の前記単相モータが、前記シャフトの軸方向に配置されていることを特徴とする回転電機。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記固定子コイルの周方向開き角度は、電気角で２４０度を超え、２７０度以下であり、複数の前記単相モータのうち、互いに隣接する前記単相モータの一方の前記単相モータの前記固定子コイルの周方向位置と、他方の前記単相モータの前記固定子コイルの周方向位置とが前記周方向開き角度だけずれて配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転電機において、
複数の前記単相モータのうち、互いに隣接する前記単相モータの一方の前記単相モータの前記固定子鉄心は、他方の前記単相モータの前記固定子鉄心と磁気絶縁部材を介して配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１または２に記載の回転電機において、
複数の前記単相モータのうち、互いに隣接する前記単相モータの一方の前記単相モータの前記回転子は、他方の前記単相モータの前記回転子と磁気絶縁部材を介して配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１または２に記載の回転電機において、
複数の前記単相モータのうち、互いに隣接する前記単相モータの一方の前記単相モータの前記複数の回転子磁石の周方向位置と、他方の前記単相モータの前記複数の回転子磁石の周方向位置とは、互いに電気角で９０度ずれて配置され、一方の前記単相モータの前記固定子コイルと、他方の前記単相モータの前記固定子コイルとに同一の位相の電流が印加され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、
３つの前記単相モータを備え、３つの前記単相モータの前記固定子コイルの周方向開き角度は、電気角で２１０度を超え、２４０度以下であり、３つの前記単相モータのうち、互いに隣接する前記単相モータの一方の前記単相モータの前記固定子コイルの周方向位置と、他方の前記単相モータの前記固定子コイルの周方向位置とが、前記周方向開き角度だけずれて配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１または６に記載の回転電機において、
複数の前記単相モータのそれぞれは、互いに隣接する固定子コイルの間に通風路が形成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１、２または６のうちのいずれか一項に記載の回転電機において、
通風路が形成された出力軸側エンドブラケットと、通風路が形成された反出力軸側エンドブラケットと、を備えること特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項１に記載の回転電機において、
前記固定子鉄心が前記回転子磁石の内側に配置された外転型の単相回転電機であることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項１、２または６のうちのいずれか一項に記載の回転電機において、
掃除機および電動航空機に用いられることを特徴とする回転電機。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相の回転電機に関する。
続きを表示（約 1,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、回転電機（モータ）の出力密度を向上させるトレンドとして、回転電機の高速化が進められている。回転電機の出力は、回転数とトルクの積であり、トルクは電流に比例して増加する。電流を少なくして、すなわち、トルクを小さくして、代わりに回転数を高めることで小さな電流で同等の出力を得ることができる。
【０００３】
自動車駆動用の回転電機は、回転数を高め、ギヤの減速比率を大きくすることでモータを小型化して軽量化する方向で開発が進められている。
【０００４】
自動車のような移動体では、モータなどの駆動系自体の重量も燃費に寄与するため、小型軽量が求められている。同様に、ドローンや、航空機向けモータにおいても小型で軽量のものが必要である。ドローンや、航空機向けモータにおいては、モータの回転数を高めることによって、プロペラの仕事量を増やすような使われ方となっている。
【０００５】
移動体以外でも、高速化によるモータの小型軽量化が進んでいる。家庭で使用される掃除機は、スティック型やコードレス型が好まれるようになってきており、スティックタイプは使用者が扱える重量である必要があり、電池と電動送風機を併せて軽くする必要がある。
【０００６】
また、コードレスタイプの掃除機においても、電池を追加で搭載する必要があり、これまでの掃除機に使用していた電動送風機よりも軽量の駆動系が必要となってきている。
【０００７】
このため、モータを高速にして小型化する必要性が高まっており、掃除機では各メーカとも１分間あたり約１０万回転超のモータが使用されるようになっている。
【０００８】
モータの高速化では、駆動周波数が高くなることから、軟磁性材料には、鉄損が低い材料の利用が望まれる。薄手の電磁鋼板や６．５％Ｓｉを含有した電磁鋼板、鉄基アモルファス材料、鉄基の高Ｂｓナノ結晶材料などが候補となる。
【０００９】
また、小型にすることで、モータの放熱面積が低下するため、放熱性能の向上が必要となる。
【００１０】
掃除機用のモータでは、吸引する空気をモータの表面にあてることで放熱性を確保している設計がなされており、モータの内部に空気の流路を大きく取るような設計となっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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