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公開番号2024071969
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-27
出願番号2022182518
出願日2022-11-15
発明の名称回転電機
出願人株式会社ミツバ
代理人個人,個人,個人
主分類H02K 1/278 20220101AFI20240520BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】鎖交磁束による永久磁石の減磁を回避しつつ、磁石トルクを十分確保できる高性能な回転電機を提供する。
【解決手段】電動モータは、回転軸線Cr回りに回転自在に設けられたロータ9と、ロータ9の外周を取り囲むステータと、を備える。ロータ9は、回転軸線Crを軸心とするシャフトと、シャフトに嵌合固定されるシャフト固定部37と、シャフト固定部37の外周面37aから径方向外側に突出する複数の突極部35と、周方向で隣り合う2つの突極部35の間にそれぞれ配置された複数の永久磁石33と、を有し、永久磁石33における周方向両側の磁石側面33lは、径方向内側に位置し、突極部35における周方向の側面35aに沿う内側面33cと、内側面33cよりも径方向外側に位置する外側面33dと、を有し、永久磁石33における周方向の中心Cmと永久磁石33における周方向両側の各外側面33dとの間の長さL1,L2がそれぞれ異なる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
回転軸線回りに回転自在に設けられたロータと、
前記ロータの外周を取り囲むステータと、
を備え、
前記ステータは、
筒状のバックヨーク部と、
前記バックヨーク部の内周面に設けられ、かつ周方向に等間隔で並んで配置された複数のティース部と、
を有し、
前記ティース部は、
前記バックヨーク部の前記内周面から径方向に沿って、かつ径方向内側に突出するティース本体と、
前記ティース本体における径方向内側の端部から周方向外側に延びるとともに、前記ロータの外周面に径方向で対向する鍔部と、
を有し、
前記ロータは、
前記回転軸線を軸心とするシャフトと、
前記シャフトに嵌合固定されるシャフト固定部と、
前記シャフト固定部の外周面から径方向外側に突出する複数の突極部と、
周方向で隣り合う２つの前記突極部の間にそれぞれ配置された複数の永久磁石と、
を有し、
前記永久磁石における周方向両側の磁石側面は、
径方向内側に位置し、前記突極部における周方向の側面に沿う内側面と、
前記内側面よりも径方向外側に位置する外側面と、
を有し、
前記永久磁石における周方向の中心と前記永久磁石における周方向両側の各外側面との間の長さがそれぞれ異なっている、
ことを特徴とする回転電機。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記ロータは、特定の一方向の回転に用いられるものであり、
前記永久磁石における周方向両側の２つの前記外側面のうち、前記一方向の前方に位置する前記外側面を前方外側面とし、前記一方向の後方に位置する前記外側面を後方外側面としたとき、
前記永久磁石は、周方向の中心と前記前方外側面との間の長さが、周方向の中心と前記後方外側面との間の長さよりも長い、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記回転軸線を通る径方向と平行な直線を第１直線とし、
前記第１直線と平行な直線を第２直線、第３直線、及び第４直線とし、
前記ティース本体における周方向の中央と、前記永久磁石における周方向の中央とを、前記第１直線上に配置した状態で、前記第１直線上に配置されている前記ティース部の前記鍔部における前記一方向の後方の端部を通るように前記第２直線を配置するとともに、前記第１直線上に配置されている前記永久磁石に対して前記一方向の後方に位置する前記突極部における前記第２直線側の第１角部を通るように前記第３直線を配置し、前記第２直線と前記第３直線との間の中央に前記第４直線を配置したとき、前記永久磁石の前記後方外側面は、前記第２直線と前記第４直線との間の領域に位置しており、かつ
前記鍔部における周方向の両端の間の角度θ１は、前記永久磁石の極弧角θ２よりも小さい、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記回転軸線を通る径方向と平行な直線を第１直線とし、
前記第１直線と平行な直線を第５直線、第６直線、及び第７直線とし、
前記ティース本体における周方向の中央と、前記永久磁石における周方向の中央とを、前記第１直線上に配置した状態で、前記第１直線上に配置されている前記ティース部の前記鍔部における前記一方向の前方の端部を通るように前記第５直線を配置するとともに、前記第１直線上に配置されている前記永久磁石に対して前記一方向の前方に位置する前記突極部における前記第５直線側の第２角部を通るように前記第６直線を配置し、前記第５直線と前記第６直線との間の中央に前記第７直線を配置したとき、前記永久磁石の前記前方外側面は、前記第６直線と前記第７直線との間の領域に位置しており、かつ
前記鍔部における周方向の両端の間の角度θ１は、前記永久磁石の極弧角θ２よりも小さい、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項５】
前記永久磁石の前記前方外側面及び前記後方外側面は、前記第１直線と平行である、
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記永久磁石は、周方向の中心と前記永久磁石における周方向両側の各前記磁石側面との間がそれぞれ別材料で形成されており、
前記永久磁石のうち、周方向の中心と前記外側面との間の長さが長い方は、高残留磁束密度の材料により形成されており、
前記永久磁石のうち、周方向の中心と前記外側面との間の長さが短い方は、高保持力の材料により形成されており、
前記高残留磁束密度の材料は、磁束密度が４２００（Ｇ）以上であり、
前記高保持力の材料は、磁界の強さが３６００（Ｏｅ）以上である、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。

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 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
回転電機として、例えば電動モータが挙げられる。電動モータは、ステータと、ステータに対して回転軸線回りに回転自在に設けられたロータと、を備える。ステータは、コイルが巻回される複数のティースを備える。周方向で隣り合うティースの間に、それぞれスロットが形成される。これらスロットを介し、各ティースにコイルが巻回される。ロータは、ロータコアと、ロータコアに設けられた界磁用の複数の永久磁石と、を備えたものがある。
【０００３】
ロータの中には、ロータコアの外周面に永久磁石を配置する、いわゆる表面磁石（ＳＰＭ：ＳｕｒｆａｃｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）型のロータがある。さらに、この種のロータの中には、周方向に並ぶ永久磁石間においてロータコアの径方向外側に突出する突極部が設けられたインセット型のロータがある。突極部は、突出方向をステータのコイルによる鎖交磁束が流れやすい方向とする。また、突極部は、鎖交磁束の磁路の磁気抵抗（リラクタンス）を小さくするようにロータコアを回転させるリラクタンストルクを発生させる。このリラクタンストルクとロータの永久磁石による磁石トルクとの合算トルクによってロータが継続的に回転される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－８０６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ステータのコイルによる鎖交磁束は、ロータコアの突極に向かって吸引されるように流れやすくなる。これに起因して、永久磁石の端部などにおいて永久磁石の内部に鎖交磁束が侵入され、永久磁石の内部に減磁界を発生させる場合がある。このため、鎖交磁束による永久磁石の減磁を抑制することが望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、鎖交磁束による永久磁石の減磁を回避しつつ、磁石トルクを十分確保できる高性能な回転電機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の第１態様では、回転軸線回りに回転自在に設けられたロータと、前記ロータの外周を取り囲むステータと、を備え、前記ステータは、筒状のバックヨーク部と、前記バックヨーク部の内周面に設けられ、かつ周方向に等間隔で並んで配置された複数のティース部と、を有し、前記ティース部は、前記バックヨーク部の前記内周面から径方向に沿って、かつ径方向内側に突出するティース本体と、前記ティース本体における径方向内側の端部から周方向外側に延びるとともに、前記ロータの外周面に径方向で対向する鍔部と、を有し、前記ロータは、前記回転軸線を軸心とするシャフトと、前記シャフトに嵌合固定されるシャフト固定部と、前記シャフト固定部の外周面から径方向外側に突出する複数の突極部と、周方向で隣り合う２つの前記突極部の間にそれぞれ配置された複数の永久磁石と、を有し、前記永久磁石における周方向両側の磁石側面は、径方向内側に位置し、前記突極部における周方向の側面に沿う内側面と、前記内側面よりも径方向外側に位置する外側面と、を有し、前記永久磁石における周方向の中心と前記永久磁石における周方向両側の各外側面との間の長さがそれぞれ異なっている。
【０００８】
このように構成することで、永久磁石の周方向両側の各外側面のうち、減磁界の影響を受けやすい外側面を突極部から離間させる一方、減磁界の影響を受けにくい外側面において永久磁石の体積を十分確保することができる。突極部から永久磁石の外側面が離間されることで永久磁石に鎖交磁束が通りにくくなる。また、永久磁石の体積が大きいほど永久磁石の有効磁束が多くなる。このため、鎖交磁束による永久磁石の減磁を回避しつつ、磁石トルクを十分確保でき、回転電機を高性能化できる。
【０００９】
本発明の第２態様では、第１態様の回転電機において、前記ロータは、特定の一方向の回転に用いられるものであり、前記永久磁石における周方向両側の２つの前記外側面のうち、前記一方向の前方に位置する前記外側面を前方外側面とし、前記一方向の後方に位置する前記外側面を後方外側面としたとき、前記永久磁石は、周方向の中心と前記前方外側面との間の長さが、周方向の中心と前記後方外側面との間の長さよりも長い。
【００１０】
鎖交磁束による永久磁石の減磁界は、永久磁石の周方向両側の外側面のうち、回転方向の後方の外側面で減磁界が発生しやすい。回転方向前方で生じる鎖交磁束が突極部に流れ込むからである。このため、上述のように構成することで、鎖交磁束による永久磁石の減磁を回避しつつ、磁石トルクを十分確保でき、回転電機を確実に高性能化できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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