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公開番号2025008941
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023111587
出願日2023-07-06
発明の名称回転電機
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類H02K 1/14 20060101AFI20250109BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回転電機の駆動に伴う振動に起因して発生する回転電機の騒音を低減する。
【解決手段】回転電機10は、磁性体30と、磁性体30と一体回転する軸部材と、を有するロータ19と、ステータコア61と、コイル62と、を有するステータ60と、を備える。ステータコア61は、軸線方向Xに延びる筒状のヨーク71と、ヨーク71の内部に位置するとともにヨーク71から延びるティース72と、を有する。中心点Pから直交軸線L2とヨーク71の外周面71aとの第1交点P1までの寸法をLa/2とし、中心点Pから直交軸線L2とティース72の端面76との第2交点P2までの寸法をLb/2とし、直交軸線L2上におけるヨーク71の厚みをLcとし、直交軸線L2上におけるティース72の長さをLdとすると、La/2-Lb/2=Lc+Ldであり、0.15≦Lb/La≦0.35であり、Lc/Ld≧0.35である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
磁性体と、前記磁性体と一体回転する軸部材と、を有するロータと、
ステータコアと、コイルと、を有するステータと、を備える回転電機であって、
前記回転電機を収容するハウジングに対して前記軸部材を回転可能に支持する軸受を備え、
前記軸部材の軸線に直交する直交方向に延びる線を直交軸線とすると、
前記ステータコアは、前記軸部材の軸線方向に延び、前記軸線を中心とする筒状のヨークと、前記ヨークの内部に位置するとともに前記ヨークから前記直交軸線に沿って延びるティースと、を有し、
前記コイルは、前記ティースに集中巻きにより巻回され、
前記ヨークの中心の前記直交軸線上における点を中心点とし、前記中心点から前記直交軸線と前記ヨークの外周面との交点までの寸法をＬａ／２とし、前記中心点から前記直交軸線と前記ティースの端面との交点までの寸法をＬｂ／２とし、前記直交軸線上における前記ヨークの厚みをＬｃとし、前記直交軸線上における前記ティースの長さをＬｄとすると、
Ｌａ／２－Ｌｂ／２＝Ｌｃ＋Ｌｄであり、
０．１５≦Ｌｂ／Ｌａ≦０．３５であり、
Ｌｃ／Ｌｄ≧０．３５であることを特徴とする回転電機。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
前記ステータコアの内部には、前記ヨークの周方向に隣り合う前記ティース同士の間に位置する空間であるスロットが形成され、
前記スロットは、前記ヨークの周方向に６つ並んでおり、
前記磁性体は、前記直交方向に着磁されるとともに２極を有する、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記ティースは、前記ヨークから前記直交方向に延びる軸状のティース本体部と、ティース先端部と、を有し、
前記直交方向における前記ティース本体部の両端部のうち、前記ヨークに繋がる端部を第１端とし、前記第１端とは反対側の端部を第２端とすると、
前記ティース先端部は、前記第２端から前記ヨークの周方向に延びており、
前記コイルは、前記ティース本体部のうち、前記直交方向における前記ヨーク側の部分に巻回され、前記直交方向における前記ティース先端部側の部分に巻回されない、請求項１又は請求項２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 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の回転電機は、ロータと、ステータと、を備える。ロータは、磁性体と、磁性体と一体回転する軸部材と、を有する。ステータは、ステータコアと、コイルと、を有する。ステータコアとしては、ヨークとティースとを有するものが知られている。ヨークは、軸部材の軸線方向に延びるとともに、軸部材の軸線を中心とする筒状をなす。軸部材の軸線に直交する直交方向に延びる線を直交軸線とすると、ティースは、ヨークの内部に位置するとともに、ヨークから直交軸線に沿って延びる。コイルは、ティースに巻回されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－２０９３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
軸部材が高回転する回転電機の場合、ロータの損失を抑えるため、直交方向における軸部材の寸法を小さくすることがある。この場合、直交方向における軸部材とティースの端面との隙間の寸法を適切な値で確保するために、ヨークの中心の直交軸線上における点である中心点から直交軸線とティースの端面との交点までの寸法を、上記の軸部材の寸法に合わせて小さくする必要がある。また、ヨークの内部にコイルが占める領域を確保する必要があるため、中心点から直交軸線とヨークの外周面との交点までの寸法を小さくするには限度がある。これにより、中心点から直交軸線とティースの端面との交点までの寸法と、中心点から直交軸線とヨークの外周面との交点までの寸法と、の比は特定の範囲内の値となる。こうして上記の比が特定の範囲内の値となる回転電機においては、ティースの長さが長くなるほどヨークの厚みが小さくなる。しかしながら、ティースの長さ及びヨークの厚みによっては、回転電機における固有振動数が小さくなることにより、固有振動数が運転周波数の範囲内の値となるおそれがある。固有振動数が運転周波数の範囲内の値となる場合、回転電機の駆動に伴って共振が発生することにより、振動に起因する騒音が発生するおそれがある。そのため、回転電機においては、こうした振動に起因する騒音を低減することが望まれていた。
【０００５】
また、コイルがティースに分布巻きにより巻回される場合は、ティースに作用する加振力のもととなる電磁力が各ティースに分配される。これに対して、コイルがティースに集中巻きにより巻回される場合は、コイルがティースに分布巻きにより巻回される場合のように電磁力を各ティースに分配されないため、ティースに大きな電磁力が作用する。そのため、コイルがティースに集中巻きにより巻回される場合は、コイルがティースに分布巻きにより巻回される場合と比較して、ティースに作用する加振力が大きくなる。これにより、ティースの振動に起因する騒音が発生するおそれがある。こうしてコイルがティースに集中巻きにより巻回される回転電機においても、振動に起因する騒音を低減することが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する回転電機は、磁性体と、前記磁性体と一体回転する軸部材と、を有するロータと、ステータコアと、コイルと、を有するステータと、を備える回転電機であって、前記回転電機を収容するハウジングに対して前記軸部材を回転可能に支持する軸受を備え、前記軸部材の軸線に直交する直交方向に延びる線を直交軸線とすると、前記ステータコアは、前記軸部材の軸線方向に延び、前記軸線を中心とする筒状のヨークと、前記ヨークの内部に位置するとともに前記ヨークから前記直交軸線に沿って延びるティースと、を有し、前記コイルは、前記ティースに集中巻きにより巻回され、前記ヨークの中心の前記直交軸線上における点を中心点とし、前記中心点から前記直交軸線と前記ヨークの外周面との交点までの寸法をＬａ／２とし、前記中心点から前記直交軸線と前記ティースの端面との交点までの寸法をＬｂ／２とし、前記直交軸線上における前記ヨークの厚みをＬｃとし、前記直交軸線上における前記ティースの長さをＬｄとすると、Ｌａ／２－Ｌｂ／２＝Ｌｃ＋Ｌｄであり、０．１５≦Ｌｂ／Ｌａ≦０．３５であり、Ｌｃ／Ｌｄ≧０．３５であることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、Ｌｃ／Ｌｄ＜０．３５である場合と比較して、直交方向におけるステータコアの寸法に占めるティースの長さの割合が小さくなることにより、回転電機の駆動に伴ってティースが振動しにくくなる。また、Ｌｃ／Ｌｄ＜０．３５である場合と比較して、回転電機における固有振動数を運転周波数の範囲外の値まで大きくできるため、回転電機の駆動に伴う共振の発生を抑制できる。したがって、コイルがティースに集中巻きにより巻回される場合であって、ティースの振動に起因する騒音が発生しやすい回転電機において、回転電機の駆動に伴う振動に起因して発生する回転電機の騒音を低減できる。
【０００８】
回転電機において、前記ステータコアの内部には、前記ヨークの周方向に隣り合う前記ティース同士の間に位置する空間であるスロットが形成され、前記スロットは、前記ヨークの周方向に６つ並んでおり、前記磁性体は、前記直交方向に着磁されるとともに２極を有してもよい。
【０００９】
上記構成によれば、ステータは、円環２次に変形する振動モードを有する。そのため、円環２次以外に変形する振動モードを有する場合と比較して、回転電機の駆動に伴って生じる騒音が大きくなる傾向にある。したがって、回転電機の駆動に伴う振動に起因して発生する回転電機の騒音を低減することにより、上記のように騒音が大きくなる傾向にある回転電機でも騒音を低減できる。
【００１０】
回転電機において、前記ティースは、前記ヨークから前記直交方向に延びる軸状のティース本体部と、ティース先端部と、を有し、前記直交方向における前記ティース本体部の両端部のうち、前記ヨークに繋がる端部を第１端とし、前記第１端とは反対側の端部を第２端とすると、前記ティース先端部は、前記第２端から前記ヨークの周方向に延びており、前記コイルは、前記ティース本体部のうち、前記直交方向における前記ヨーク側の部分に巻回され、前記直交方向における前記ティース先端部側の部分に巻回されなくてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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