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公開番号2025005133
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-16
出願番号2023105176
出願日2023-06-27
発明の名称回転電気機械
出願人大同特殊鋼株式会社,学校法人大同学園
代理人弁理士法人上野特許事務所
主分類H02K 1/2733 20220101AFI20250108BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】極異方性磁石を備えたロータを有する回転電気機械において、弱め界磁制御に伴うものを含めて、渦電流損を低減するとともに、高出力を得ることができる回転電気機械を提供する。
【解決手段】複数のティース50を有する中空筒状のステータコア5と、ティース50に巻き回されたコイルと、を有するステータを備えるとともに、極数が4以上の偶数である円筒形または円柱形の極異方性磁石3と、極異方性磁石3の外表面を覆う保護管4と、を有し、ステータコア5の中空部に収容されたロータ2を備え、下の式(1),(2),(3)を満たす、回転電気機械1とする。
<com:Image com:imageContentCategory="Drawing"> <com:ImageFormatCategory>TIFF</com:ImageFormatCategory> <com:FileName>2025005133000015.tif</com:FileName> <com:HeightMeasure com:measureUnitCode="Mm">52</com:HeightMeasure> <com:WidthMeasure com:measureUnitCode="Mm">170</com:WidthMeasure> </com:Image> 【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のティースを有する中空筒状のステータコアと、前記ティースに巻き回されたコイルと、を有するステータと、
極数が４以上の偶数である円筒形または円柱形の極異方性磁石と、前記極異方性磁石の外表面を覆う保護管と、を有し、前記ステータコアの中空部に収容されたロータと、を備え、
下の式（１），（２），（３）を満たす、回転電気機械。
TIFF
2025005133000012.tif
52
170
ここで、前記ティースの開角をβ
ｓｔ
、隣接する前記ティースの間のスロットオープンの角度をβ
ｏｐ
、前記ティースの先端の幅をＴ
ｓｔ
とし、
前記極異方性磁石と前記ティースとの間のギャップ長をＬｇとし、
前記極異方性磁石の外半径をＲ
ｍ_ｏｕｔ
、内半径をＲ
ｍ_ｉｎ
、極数をＰ、極中央部のパーミアンス係数をＰ
ｃ
、厚さをＬｍとし、θ
ｄ
＝１２０°／Ｐとする。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記極異方性磁石は、金属磁石である、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項３】
さらに下の式（４）を満たす、請求項１または請求項２に記載の回転電気機械。
TIFF
2025005133000013.tif
15
170
ここで、Ｋ
１
＝１．２５、Ｋ
２
＝４．００であり、Ｒ
１
，Ｒ
２
はそれぞれｎ＝１，２として下の式（５）により定められる。
TIFF
2025005133000014.tif
28
170
【請求項４】
前記ステータコアは、前記ティースの先端に、内周方向に沿って延びる鍔部を有さない、請求項１または請求項２に記載の回転電気機械。
【請求項５】
前記ステータコアは、前記ティースの先端に、内周方向に沿って延びる鍔部を有し、
前記スロットオープンが、隣接する前記鍔部の間の空間として設定される、請求項１または請求項２に記載の回転電気機械。
【請求項６】
前記スロットの数を、前記極異方性磁石の極数Ｐと前記スロットの相数との積で除した数が、２以上の整数となる、請求項１または請求項２に記載の回転電気機械。
【請求項７】
前記ギャップ長Ｌｇは５．０ｍｍ以上である、請求項１または請求項２に記載の回転電気機械。
【請求項８】
前記極異方性磁石の中心から、前記極異方性磁石の磁化配向の中心点までの距離が、前記極異方性磁石の外半径Ｒ
ｍ_ｏｕｔ
の１．２５倍以上、４．００倍以下である、請求項１または請求項２に記載の回転電気機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電気機械に関し、さらに詳しくは、ロータに極異方性磁石を用いた回転電気機械に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
永久磁石をロータに備えた回転電気機械において、高速回転に対応可能とするための方策の１つとして、ロータを小径化することが挙げられる。ロータを小径化するのに伴い、ロータへの永久磁石の搭載量が制限されるが、ロータを小型化しながら磁束量を確保する手段として、極異方性磁石を用いることが検討されている。例えば、特許文献１に、極異方性磁石を備えた回転子を含む回転機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１４１８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転電気機械において、極異方性磁石を備えたロータを高速回転させると、ロータの回転速度の上昇に伴い、スロット高調波によって、ロータの表面における渦電流損、つまり極異方性磁石の表面や、極異方性磁石の外周に設けた金属製の保護管に発生する渦電流によるエネルギー損失が、大きくなってしまう。さらに、自動車駆動用モータのように、高速回転だけでなく、低速大トルク特性も必要となる回転電気機械においては、弱め界磁制御が必要となるが、弱め界磁制御を行うと、ステータから発せられる弱め界磁磁束と磁石磁束とがエアギャップ領域で反発することにより、ロータの回転に伴う磁束変動が大きくなり、渦電流損が大きくなってしまう。極異方性磁石を備えたロータを有する回転電気機械において、渦電流損による発熱および効率低下を抑制するために、これらスロット高調波の発生および弱め界磁制御の実施に伴う渦電流損を低減することが望まれる。ロータとステータの間のエアギャップ長を大きくすれば、渦電流損を低減できる可能性はあるが、その場合には、ギャップ磁束密度が小さくなり、回転電気機械の出力が低下してしまう。渦電流損を低減しながら、大きな出力を確保することが望まれる。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、極異方性磁石を備えたロータを有する回転電気機械において、弱め界磁制御に伴うものも含めて、渦電流損を低減するとともに、高出力を得ることができる回転電気機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明にかかる回転電気機械は、以下の構成を有する。
［１］本発明にかかる回転電気機械は、複数のティースを有する中空筒状のステータコアと、前記ティースに巻き回されたコイルと、を有するステータと、極数が４以上の偶数である円筒形または円柱形の極異方性磁石と、前記極異方性磁石の外表面を覆う保護管と、を有し、前記ステータコアの中空部に収容されたロータと、を備え、下の式（１），（２），（３）を満たす。
TIFF
2025005133000002.tif
52
170
ここで、前記ティースの開角をβ
ｓｔ
、隣接する前記ティースの間のスロットオープンの角度をβ
ｏｐ
、前記ティースの先端の幅をＴ
ｓｔ
とし、前記極異方性磁石と前記ティースとの間のギャップ長をＬｇとし、前記極異方性磁石の外半径をＲ
ｍ_ｏｕｔ
、内半径をＲ
ｍ_ｉｎ
、極数をＰ、極中央部のパーミアンス係数をＰ
ｃ
、厚さをＬｍとし、θ
ｄ
＝１２０°／Ｐとする。
【０００７】
［２］上記［１］の態様において、前記極異方性磁石は、金属磁石であるとよい。
【０００８】
［３］上記［１］または［２］の態様において、前記回転電気機械は、さらに下の式（４）を満たすとよい。
TIFF
2025005133000003.tif
15
170
ここで、Ｋ
１
＝１．２５、Ｋ
２
＝４．００であり、Ｒ
１
，Ｒ
２
はそれぞれｎ＝１，２として下の式（５）により定められる。
TIFF
2025005133000004.tif
28
170
【０００９】
［４］上記［１］から［３］のいずれか１つの態様において、前記ステータコアは、前記ティースの先端に、内周方向に沿って延びる鍔部を有さないとよい。
【００１０】
［５］あるいは、上記［１］から［３］のいずれか１つの態様において、前記ステータコアは、前記ティースの先端に、内周方向に沿って延びる鍔部を有し、前記スロットオープンが、隣接する前記鍔部の間の空間として設定されるとよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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