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公開番号2025042141
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2023148978
出願日2023-09-14
発明の名称回転電機
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類H02K 1/276 20220101AFI20250319BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高速回転時における遠心力に対する回転子鉄心の耐久性の向上を図ることが可能な回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機の回転子は、固定子鉄心の内周面と隙間をあけて対向する外周面に沿って並んだ複数の磁極を有する回転子鉄心と、各々の磁極に設けられた複数の永久磁石とを有し、固定子鉄心と同心の中心軸線を中心に回転自在に設けられる。回転子鉄心は、薄板状の複数の鉄心片が中心軸線と同心状に積層して構成され、各々の磁極においてd軸の両側に設けられて永久磁石がそれぞれ装填される2つの埋め込み孔を有する。複数の鉄心片の各々は、その全体において他の部分よりも肉厚が薄く、他の部分に対して変形可能な薄肉部を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ティースとスロットとが周方向に交互に配置された円筒状の固定子鉄心と、前記スロットを通って前記ティースに巻回された電機子巻線と、を有する固定子と、
前記固定子鉄心の内周面と隙間をあけて対向する外周面に沿って並んだ複数の磁極を有する回転子鉄心と、各々の前記磁極に設けられた複数の永久磁石とを有し、前記固定子鉄心と同心の中心軸線を中心に回転自在に設けられた回転子と、を備え、
前記中心軸線と直交する前記回転子鉄心の横断面において、前記磁極の周方向の端および前記中心軸線を通って放射方向に伸びる軸をｑ軸とし、前記ｑ軸に対して周方向に電気的に９０度離間した軸をｄ軸とすると、
前記回転子鉄心は、薄板状の複数の鉄心片が前記中心軸線と同心状に積層して構成され、各々の前記磁極において前記ｄ軸の両側に設けられて前記永久磁石がそれぞれ装填される２つの埋め込み孔を有し、
複数の前記鉄心片の各々は、その全体において他の部分よりも肉厚が薄く、前記他の部分に対して変形可能な薄肉部を有する
回転電機。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記薄肉部は、前記回転子が回転する際、前記埋め込み孔に装填された前記永久磁石が遠心力により前記薄肉部以外の部分よりも相対的に強く当たる前記鉄心片の部分に配置されている
請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記薄肉部は、前記埋め込み孔における前記永久磁石の装填領域に隣接した該埋め込み孔の周縁部に配置されている
請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記薄肉部は、前記装填領域の外周側端面と該装填領域に装填された前記永久磁石とが対向する方向に沿った平面での断面形状が波形に湾曲した板状をなしている
請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記薄肉部は、前記装填領域の外周側端面と該装填領域に装填された前記永久磁石とが対向する方向に沿った平面での断面形状が略Ｖ字形の屈曲部分を有する
請求項３に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転電機に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、永久磁石の目覚ましい研究開発により、高磁気エネルギー積の永久磁石が開発されている。このような永久磁石を用いた永久磁石型の回転電機は、電車や自動車の電動機あるいは発電機として適用されている。通常、永久磁石型の回転電機は、円筒状の固定子と、該固定子の内側に回転自在に支持された円柱形状の回転子とを備えている。回転子は、回転子鉄心と、該回転子鉄心に埋め込まれた複数の永久磁石とを備えている。
【０００３】
このような永久磁石型の回転電機では、各磁極において、一対の永久磁石を内周面側から外周面側に向かって開くように対称に配置することにより、マグネットトルクに加えて、リラクタンストルクも利用できる磁気回路を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－１８５０８１号公報
国際公開第２０１８／０１２５９９号パンフレット
特開２０１４－０５０２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電車や自動車などの車両の電動機として回転電機が用いられる場合、該回転電機の高速回転時における遠心力の影響を考慮する必要がある。
本発明は、これを踏まえてなされたものであり、その目的は、高速回転時における遠心力に対する回転子鉄心の耐久性の向上を図ることが可能な回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の回転電機は、固定子と回転子とを備える。前記固定子は、ティースとスロットとが周方向に交互に配置された円筒状の固定子鉄心と、前記スロットを通って前記ティースに巻回された電機子巻線とを有する。前記回転子は、前記固定子鉄心の内周面と隙間をあけて対向する外周面に沿って並んだ複数の磁極を有する回転子鉄心と、各々の前記磁極に設けられた複数の永久磁石とを有し、前記固定子鉄心と同心の中心軸線を中心に回転自在に設けられる。前記中心軸線と直交する前記回転子鉄心の横断面において、前記磁極の周方向の端および前記中心軸線を通って放射方向に伸びる軸をｑ軸とし、前記ｑ軸に対して周方向に電気的に９０度離間した軸をｄ軸とする。前記回転子鉄心は、薄板状の複数の鉄心片が前記中心軸線と同心状に積層して構成され、各々の前記磁極において前記ｄ軸の両側に設けられて前記永久磁石がそれぞれ装填される２つの埋め込み孔を有する。複数の前記鉄心片の各々は、その全体において他の部分よりも肉厚が薄く、前記他の部分に対して変形可能な薄肉部を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す断面図。
図１に示す第１の実施形態に係る回転電機の回転子の一部（１磁極部分）を拡大して示す図。
第１の実施形態に係る回転電機において、回転子の回転子鉄心の埋め込み孔の近傍を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の形態例を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の第１の変形例を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の第２の変形例を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の第３の変形例を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の第４の変形例を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の第５の変形例を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の第６の変形例を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の第７の変形例を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の第８の変形例を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の第９の変形例を概略的に示す斜視図。
第１の実施形態に係る回転電機において、回転子鉄心の埋め込み孔の装填領域に永久磁石が装填された状態（初期状態）を概略的に示す模式図。
第１の実施形態に係る回転電機の回転子が高速回転して遠心力が作用した際の永久磁石と回転子鉄心片の薄肉部との接触状態を概略的に示す模式図。
第２の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の所定平面での断面を概略的に示す図。
第３の実施形態に係る回転電機の回転子鉄心の回転子鉄心片における薄肉部の所定平面での断面を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、図面を参照しながら、実施形態に係る回転電機について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る永久磁石型の回転電機の概略構成を示す断面図、具体的には該回転電機の中心軸線と直交する平面での横断面図である。回転電機は、例えば鉄道車両、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）などにおいて、主電動機、駆動モータあるいは発電機として適用される。ただし、回転電機の用途はこれに限定されず、その他の用途にも適用可能である。
【００１０】
図１に示すように、回転電機１０は、例えば、インナーロータ型の回転電機として構成されている。回転電機１０は、図示しない固定枠に支持された環状あるいは円筒状の固定子１２と、固定子１２の内側に中心軸線ＣＬの回りで回転自在に、かつ固定子１２と同心状に支持された回転子１４とを備えている。以下の説明では、回転電機１０において回転子１４が回転する際の中心軸線ＣＬに沿った方向を軸方向とし、中心軸線ＣＬ回りに回転子１４が回転する方向を周方向とする。また、軸方向および周方向に直交する方向を径方向とし、径方向において中心軸線ＣＬに近づく側を内、離れる側を外とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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