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公開番号2025040678
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-25
出願番号2023147618
出願日2023-09-12
発明の名称回転電機
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 1/276 20220101AFI20250317BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】磁束の漏れを抑制しつつロータの機械的強度を高めることができる回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は、ステータとロータ11を備える。ロータの磁極18は、磁石孔19、永久磁石13A、第1空隙部21、第2空隙部22、リブ23を備える。磁石孔は、ロータの径方向に沿う磁極中心線を周方向に跨いで延在し、かつ、延在方向の両端部がロータの外周縁部に近接するように軸方向視が略弧状に形成される。永久磁石は、磁石孔に挿入配置される。第1空隙部は、磁石孔の延在方向の両側の端部と永久磁石の間に形成される。第2空隙部は、磁石孔の延在方向の両側の端部の延長上に当該磁石孔と離間して延在する。リブは、第1空隙部と第2空隙部の間に配置されて、第1空隙部及び第2空隙部の径方向の外側領域と内側領域を連結する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
環状のステータと、
前記ステータの径方向内側に回転可能に配置されるとともに、複数の磁極が周方向に離間して配置されたロータと、を備え、
前記ロータの前記磁極は、
前記ロータの径方向に沿う磁極中心線を周方向に跨いで延在し、かつ、延在方向の両端部が前記ロータの外周縁部に近接するように軸方向視が略弧状に形成された磁石孔と、
前記磁石孔に挿入配置された永久磁石と、
前記磁石孔の前記延在方向の両側の端部と前記永久磁石の間に形成された第１空隙部と、
前記磁石孔の延在方向の両側の端部の延長上に当該磁石孔と離間して延在する第２空隙部と、
前記第１空隙部と前記第２空隙部の間に配置されて、前記第１空隙部及び前記第２空隙部の径方向の外側領域と内側領域を連結するリブと、を備え、
前記永久磁石の前記磁極中心線から離間する側の外側端部を通る法線と前記磁極中心線の間の開き角度をθMagとし、
前記第１空隙部の前記磁極中心線から離間する側の外側端部を通る法線と前記磁極中心線の間の開き角度をθRibとし、
前記第２空隙部の前記磁極中心線から離間する側の外側端部を通る法線と前記磁極中心線の間の開き角度をθ１とし、
前記永久磁石の前記磁極中心線から離間する側の外側端部と前記第２空隙部の前記磁極中心線から離間する側の外側端部の間の中間位置を通る法線と、前記磁極中心線の間の開き角度をθ２とした場合に、
以下の式（１），式（２）を満たすように前記開き角度θRibが設定されていることを特徴とする回転電機。
θ２＝(θ１＋θMag)／２ …（１）
θRib＜θ２ …（２）
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記第１空隙部は、前記リブに臨む側の端部に、前記永久磁石よりも厚みの厚い第１鍔部を備え、
前記第２空隙部は、前記リブに臨む側の端部に、前記永久磁石よりも厚みの厚い第２鍔部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記第１鍔部と前記第２鍔部は、前記ロータの径方向内側への延出長さが略同一であることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記第１鍔部と前記第２鍔部は、前記ロータの径方向内側と径方向外側に夫々延出していることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第２空隙部は、前記磁極中心線から離間する側の外側端部に、前記永久磁石よりも厚みの厚い第３鍔部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項６】
前記磁石孔、前記永久磁石、前記第１空隙部、前記第２空隙部、及び、前記リブを備える前記磁極の構成部は、径方向に複数層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。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状のステータの径方向内側にロータが回転可能に配置された回転電機に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
回転電機として、環状のステータの径方向内側にロータが回転可能に配置され、複数の永久磁石がロータの内部に設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の回転電機は、ロータの内部に複数の磁極が周方向に離間して設けられている。各磁極は、略弧状（くの字形状）の磁石孔が径方向に沿う磁極中心線（ｄ軸線）を挟んで左右対称に設けられ、その各磁石孔に永久磁石が挿入配置されている。左右の磁石孔は、全体が径方向外側に開口する略Ｕ字形状を成すように形成されている。
【０００４】
各磁石孔に収容配置された永久磁石は、ステータ側の巻線電流による磁極との間でマグネットトルク（吸引・反発力）を生じさせる。また、各磁石孔内の永久磁石の存在しない領域は、磁束の流れを規制するフラックスバリアとして機能する。略Ｕ字形状を成す一対の磁石孔の外側端に近接するロータの外周縁の近傍部はロータ側の突極として機能し、ステータの回転磁束の流れる通路となる。ロータは、永久磁石のマグネットトルクとリラクタンストルクとを受けて回転する。
【０００５】
また、一対の磁石孔の磁極中心線側の端部間には、磁極中心線に沿うようにセンターリブが配置されている。センターリブは、磁石孔によって分断される磁石孔の径方向の外側領域と内側領域とを連結し、ロータの外周縁部の機械的強度を保っている。ロータの外周縁部には、ロータの回転時に大きな遠心力が作用するため、ロータの外周縁部がこの遠心力を受けて変形するのをセンターリブによって抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１３７１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の回転電機は、左右の磁石孔の間にセンターリブが配置されているため、ロータの機械的強度を高く保つことができる。しかし、センターリブは、マグネット磁束やステータの回転磁束の流れが集中する磁極中心線（ｄ軸線）の近傍部に配置されているため、センターリブがマグネット磁束や回転磁束の短絡経路となり、漏れ磁束が増大してしまう。このため、上記の回転電機では、磁石の磁力を効率良く利用できず、実装する永久磁石の大型化の原因となっている。
【０００８】
そこで本発明は、磁束の漏れを抑制しつつロータの機械的強度を高めることができる回転電機を提供しようとするものである。本発明は、延いては実装する永久磁石の小型・軽量化を図り、エネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る回転電機は、環状のステータ（例えば、実施形態のステータ１０）と、前記ステータの径方向内側に回転可能に配置されるとともに、複数の磁極（例えば、実施形態の磁極１８）が周方向に離間して配置されたロータ（例えば、実施形態のロータ１１）と、を備え、前記ロータの前記磁極は、前記ロータの径方向に沿う磁極中心線（例えば、実施形態の磁極中心線ｏｐ）を周方向に跨いで延在し、かつ、延在方向の両端部が前記ロータの外周縁部に近接するように軸方向視が略弧状に形成された磁石孔（例えば、実施形態の磁石孔１９）と、前記磁石孔に挿入配置された永久磁石（例えば、実施形態の永久磁石１３Ａ）と、前記磁石孔の前記延在方向の両側の端部と前記永久磁石の間に形成された第１空隙部（例えば、実施形態の第１空隙部２１）と、前記磁石孔の延在方向の両側の端部の延長上に当該磁石孔と離間して延在する第２空隙部（例えば、実施形態の第２空隙部２２）と、前記第１空隙部と前記第２空隙部の間に配置されて、前記第１空隙部及び前記第２空隙部の径方向の外側領域と内側領域を連結するリブ（例えば、実施形態のリブ２３）と、を備え、前記永久磁石の前記磁極中心線から離間する側の外側端部を通る法線（例えば、実施形態の法線ｎｍ）と前記磁極中心線の間の開き角度をθMagとし、前記第１空隙部の前記磁極中心線から離間する側の外側端部を通る法線（例えば、実施形態の法線ｎｒ）と前記磁極中心線の間の開き角度をθRibとし、前記第２空隙部の前記磁極中心線から離間する側の外側端部を通る法線（例えば、実施形態の法線ｎｓ）と前記磁極中心線の間の開き角度をθ１とし、前記永久磁石の前記磁極中心線から離間する側の外側端部と前記第２空隙部の前記磁極中心線から離間する側の外側端部の間の中間位置を通る法線（例えば、実施形態の法線ｎｉ）と、前記磁極中心線の間の開き角度をθ２とした場合に、以下の式（１），式（２）を満たすように前記開き角度θRibが設定されていることを特徴とする。
θ２＝(θ１＋θMag)／２ …（１）
θRib＜θ２ …（２）
【００１０】
上記の構成では、磁石が磁極中心線を跨ぐように配置され、空隙部（第１空隙部及び第２空隙部）の径方向の外側領域と内側領域を連結するリブが磁石孔の延在方向の一端側と他端側に配置されている。このため、マグネット磁束とステータの回転磁束が集中し易い磁極中心線の近傍部において、マグネット磁束や回転磁束の回り込みによる磁束漏れが生じにくくなる。また、磁極中心線に略沿う方向に引っ張り荷重が入力された場合には、磁石孔の延在方向の両側のリブに張力が作用し、ロータの外周縁部の変形が抑制される。特に、リブは、開き角度θRibが上記の式（１），式（２）を満たすように形成されているため、磁極中心線に略沿う方向に引っ張り荷重が作用したときにリブに曲げ応力が生じにくくなる。このため、ロータの機械的強度を高く維持することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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