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公開番号2024175431
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-18
出願番号2023093221
出願日2023-06-06
発明の名称回転電機のロータ
出願人本田技研工業株式会社,国立大学法人北海道大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 1/2783 20220101AFI20241211BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】永久磁石の磁束を有効に活用することにより、トルク密度を向上させることができ、エネルギーの効率化に寄与できる回転電機のロータを提供することを目的とする。
【解決手段】回転電機のロータ101において、永久磁石6は、ロータコア5のd軸方向に配向されたd軸配向磁石9と、d軸配向磁石9と周方向に隣接して配置され、d軸及び周方向に対して傾斜した方向に配向された斜め配向磁石11と、を備え、d軸配向磁石9のロータコア5とは反対側の端部9aの位置は、斜め配向磁石11のロータコア5とは反対側の端部11aの位置よりもロータコア5側に位置されており、d軸配向磁石9の外側端部9aに、軟磁性体7が設けられている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ロータコアと、
前記ロータコアの周面に配置された永久磁石と、
前記永久磁石の前記ロータコアとは径方向の反対側の端部に設けられ、前記永久磁石の飽和磁束密度よりも大きい飽和磁束密度を有する軟磁性体と、
を備え、
前記永久磁石は、
前記ロータコアの磁極中心と前記ロータコアの回転軸線とを通るｄ軸上に配置され、前記ｄ軸方向に配向されたｄ軸配向磁石と、
前記ｄ軸配向磁石と周方向に隣接して配置され、前記ｄ軸及び周方向に対して傾斜した方向に配向された斜め配向磁石と、
を備え、
前記ｄ軸配向磁石の前記ロータコアとは反対側の端部の位置は、前記斜め配向磁石の前記ロータコアとは反対側の端部の位置よりも前記ロータコア側に位置されており、
前記ｄ軸配向磁石の前記端部に、前記軟磁性体が設けられている、
ことを特徴とする回転電機のロータ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記永久磁石は、周方向に隣り合う磁極の間の極境界と前記回転軸線とを通るｑ軸と直交するように周方向に配向された周方向配向磁石を備え、
前記周方向配向磁石は、前記ｑ軸と重なる箇所に配置されており、
前記ｄ軸配向磁石と前記周方向配向磁石との間に、前記斜め配向磁石が配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
【請求項３】
前記斜め配向磁石は、周方向に並ぶ複数の分割磁石を有し、
各前記分割磁石の配向は、前記ｄ軸に向かうに従って徐々に前記ｄ軸に沿うように変化する、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
【請求項４】
周方向に隣り合う磁極の間の極境界と前記回転軸線とを通るｑ軸と重なる箇所において、少なくとも１つの前記永久磁石と前記ロータコアとの間に、磁束を通しにくいフラックスバリアを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
【請求項５】
前記軟磁性体は、前記ロータコアの径方向において、前記ロータコアに向かうに従って、前記ロータコアの周方向の幅が小さくなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
【請求項６】
前記フラックスバリアの前記永久磁石側の側面は、前記ｑ軸上で凹となるように凹凸形状で形成されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の回転電機のロータ。
【請求項７】
前記ロータコアの前記永久磁石に接する周面は、軟磁性材で構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
【請求項８】
前記軟磁性体と前記フラックスバリアとの両方に接する前記永久磁石は、前記軟磁性体と前記フラックスバリアとの間の厚さが一定である、
ことを特徴とする請求項４に記載の回転電機のロータ。
【請求項９】
前記フラックスバリアは、前記ロータコアと前記永久磁石とにより取り囲まれて形成された空隙と前記空隙に充填された接着剤と、を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の回転電機のロータ。
【請求項１０】
前記フラックスバリアは、前記空隙に収納された非磁性体を含み、
前記接着剤は、前記空隙と前記非磁性体との間に充填されている、
ことを特徴とする請求項９に記載の回転電機のロータ。
（【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、回転電機のロータに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
永久磁石を有するロータを備えた回転電機は、コイルが巻回されたステータに給電を行うと、ステータに鎖交磁束が形成される。この鎖交磁束と永久磁石との間で、磁気的な吸引力や反発力が生じ、ロータが継続的に回転される。ロータのトルクを増大させるためには、各磁極の周方向中央（各磁極の磁束の方向、以下、ｄ軸と称する）に磁束を集中させることが効果的である。この磁束を集中させることを目的として、例えば複数の永久磁石の配列構造をハルバッハ配列構造とする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものは、例えばバックヨークとなるロータコアの主面と直交する方向に磁化され、磁化方向が交互となるように配列される複数の主磁極永久磁石と、主磁極永久磁石の磁化方向と異なる方向に磁化され、磁化方向が交互となるように配列されるとともに、主磁極永久磁石の配列方向と同方向に、主磁極永久磁石と互い違いに設けられる複数の副磁極永久磁石と、副磁極永久磁石と隣接するほかの副磁極永久磁石との間に軟磁性材料の磁性体と、主磁極永久磁石と他の主磁極永久磁石との間に設けられる非磁性領域である非磁性層と、を備える。ここで、副磁極永久磁石は、非磁性層よりも長く、副磁極永久磁石の両端は主磁極永久磁石に接している。磁性体は、主磁極永久磁石側の２つ角についてＣ面取りされている。このように構成することで、ｄ軸に磁束を集中させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６９４７３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、主磁極永久磁石と副磁極永久磁石とが接触する構成は、接触部において、磁束が反発してしまう。このため、トルク密度が低下してしまうという課題があった。
磁性体の主磁極永久磁石側の２つ角についてＣ面取りをする構成は、磁性体の下部に空隙を設けることができ、Ｃ面取りをしない構成の場合に磁性体の角部で発生していた磁束の逆流による漏れ磁束を低減させることができるという点では優れている。しかしながら、磁性体の下部に空隙を設けてしまうと、トルク密度を大幅に減少させてしまうという課題があった。この結果、効率的にエネルギーを利用できない可能性があった。
【０００６】
そこで、本発明は、永久磁石の磁束を有効に活用することにより、トルク密度を向上させることができ、エネルギーの効率化に寄与できる回転電機のロータを提供することを目的とする。
【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、本発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明に係る回転電機（例えば、実施形態の回転電機１００）のロータ（例えば、実施形態のロータ１０１）は、ロータコア（例えば、実施形態のロータコア５）と、前記ロータコアの周面に配置された永久磁石（例えば、実施形態の永久磁石６）と、前記永久磁石の前記ロータコアとは径方向の反対側の端部（例えば、実施形態の第１磁石９の外側端部９ａ）に設けられ、前記永久磁石の飽和磁束密度よりも大きい飽和磁束密度を有する軟磁性体（例えば、実施形態の軟磁性体７）と、を備え、前記永久磁石は、前記ロータコアの磁極中心と前記ロータコアの回転軸線（例えば、実施形態の軸線Ｃ）とを通るｄ軸上に配置され、前記ｄ軸方向に配向されたｄ軸配向磁石（例えば、実施形態の第１磁石９）と、前記ｄ軸配向磁石と周方向に隣接して配置され、前記ｄ軸及び前記周方向に対して傾斜した方向に配向された斜め配向磁石（例えば、実施形態の第３磁石１１）と、を備え、前記ｄ軸配向磁石の前記ロータコアとは反対側の端部の位置は、前記斜め配向磁石の前記ロータコアとは反対側の端部の位置よりも前記ロータコア側に位置されており、前記ｄ軸配向磁石の前記端部に、前記軟磁性体が設けられている、ことを特徴とする。
【０００８】
このように構成することで、ｄ軸上の軟磁性体に永久磁石の磁束を集中させ、ロータのトルク密度を向上させることができる。延いては、エネルギーの効率化に寄与できる。
【０００９】
（２）上記構成において、前記永久磁石は、周方向に隣り合う磁極の間の極境界と前記回転軸線とを通るｑ軸と直交する周方向に配向された周方向配向磁石（例えば、実施形態の第２磁石１０）を備え、前記周方向配向磁石は、前記ｑ軸と重なる箇所に配置されており、前記ｄ軸配向磁石と前記周方向配向磁石との間に、前記斜め配向磁石が配置されてもよい。
【００１０】
このように構成することで、ｄ軸から隣接する別のｄ軸の間の永久磁石の配向を滑らかに変化させることができる。永久磁石の配向が滑らかに変化するので、永久磁石の配向が急激に変化する場合と比較してロータのトルク密度を向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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