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公開番号2025067122
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023176840
出願日2023-10-12
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 20220101AFI20250417BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数の回転子鉄心片が永久磁石との接触面の間に微小な凹凸を存して積層されている場合であっても、回転子鉄心片が遠心力によって外周側に押し出されることを抑止可能な回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は、固定子と回転子を備える。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、各々の磁極に対応して配置さ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永久磁石が装填される埋め込み孔と、埋め込み孔に永久磁石とともに装填されて該永久磁石と複数の鉄心片が該埋め込み孔に臨む部位との間に介在する弾性部材とを有する。
【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、各々の前記磁極に対応して配置さ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永久磁石が装填される磁石埋込孔と、前記磁石埋込孔に前記永久磁石とともに装填されて該永久磁石と複数の前記鉄心片が該磁石埋込孔に臨む部位との間に介在する弾性部材と、を有する
回転電機。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記弾性部材は、複数の前記鉄心片が前記磁石埋込孔に臨む部位のうち、一部の前記鉄心片が前記磁石埋込孔に臨む部位と接触する
請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記弾性部材は、一部の前記鉄心片が前記磁石埋込孔に臨む部位を食い込ませるように弾性変形する樹脂製もしくは非鉄金属製である
請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記永久磁石と接触する本体部と、一部の前記鉄心片が前記磁石埋込孔に臨む部位と接触自在に対向する緩衝部とを備え、
前記緩衝部は、複数の前記鉄心片が前記磁石埋込孔に臨む部位に向けて前記本体部から起立する多数のボスを有し、
多数の前記ボスの各々は、一部の前記鉄心片が前記磁石埋込孔に臨む部位を押圧する力を受けた際に起立高さを短縮させるように変形する弾性を有する
請求項２に記載の回転電機。
【請求項５】
多数の前記ボスの各々は、同一の形態をなす
請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記弾性部材は、前記永久磁石と接触するとともに、一部の前記鉄心片が前記磁石埋込孔に臨む部位と接触自在に対向する本体部を備え、
前記本体部は、一部の前記鉄心片が前記磁石埋込孔に臨む部位を押圧する力を受けた際に撓むように変形する弾性を有する
請求項２に記載の回転電機。
【請求項７】
前記本体部は、前記中心軸線が伸びる方向からみて、波形、Ｘ字状、Ｚ字状、梯子状のいずれかの形態をなす
請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記磁石埋込孔に装填された前記永久磁石および前記弾性部材と、複数の前記鉄心片が該磁石埋込孔に臨む部位との間には、弾性を有するシリコン樹脂系の接着剤が介在する
請求項１から７のいずれか一項に記載の回転電機。

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 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、高回転化している永久磁石型の回転電機の回転子（ロータ）は、回転子鉄心の疲労破壊の抑止を考慮して設計する必要がある。回転子鉄心は、金型で打ち抜かれた多数枚の回転子鉄心片が積層して構成される。かかる回転子鉄心は、複数の磁石埋込孔を有し、各々の磁石埋込孔に永久磁石が装填される。磁石埋込孔に装填された永久磁石は、例えば接着剤などで磁石埋込孔に位置決め固定される。設計段階において、回転子鉄心の遠心強度は、積層された回転子鉄心片における永久磁石との接触面の各々が互いに凹凸なく平坦状に広がっている（面一をなしている）ことを前提として検討される。
【０００３】
しかしながら、回転子鉄心を構成する複数の回転子鉄心片は、磁石埋込孔における永久磁石との各々の接触面が互いに平坦状となる（面一をなす）ように積層されている訳ではなく、各々の接触面の間には微小な凹凸が存在する。すなわち、積層された複数の回転子鉄心片が磁石埋込孔に臨む部位によって構成される該磁石埋込孔の内面は、平坦ではなく微小な凹凸を有する。
【０００４】
このため、永久磁石に遠心力が作用した際、積層された一部の回転子鉄心片、例えば他の回転子鉄心片よりも磁石埋込孔中で永久磁石に向かって突出する回転子鉄心片が該永久磁石と接触する。したがって、かかる一部の回転子鉄心片は、遠心力が作用した永久磁石によって、他の回転子鉄心片よりも外周側に押し出されるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第４３５１４８２号公報
特開昭５５－１０００５０号公報
特開２００３－０７０１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、回転子鉄心を構成する複数の回転子鉄心片が永久磁石との接触面の間に微小な凹凸を存して積層されている場合であっても、回転子鉄心片が遠心力によって外周側に押し出されることを抑止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】
【０００７】
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、各々の前記磁極に対応して配置さ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永久磁石が装填される埋め込み孔と、前記埋め込み孔に前記永久磁石とともに装填されて該永久磁石と複数の前記鉄心片が該埋め込み孔に臨む部位との間に介在する弾性部材とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係る回転電機の中心軸線に沿って該回転電機を半分に分割した部分を概略的に示す縦断面図。
実施形態に係る回転電機の回転子の磁石埋込孔に装填された永久磁石とシムの形態例を軸方向から概略的に示す模式図。
実施形態に係る回転電機の回転子において、シムが永久磁石とともに磁石埋込孔に装填される前の状態を概略的に示す模式図。
実施形態に係る回転電機の回転子において、シムが永久磁石とともに磁石埋込孔に装填された後、該永久磁石に遠心力が作用される前の状態を概略的に示す模式図。
実施形態に係る回転電機の回転子において、遠心力が作用された永久磁石が移動した直後の状態を概略的に示す模式図。
実施形態に係る回転電機の回転子において、遠心力が作用された永久磁石が移動した際、回転子鉄心片に生じた応力をシムが弾性変形して吸収、緩和させた状態を概略的に示す模式図。
第１の実施形態に係るシムを概略的に示す側面図。
第１の実施形態に係るシムを概略的に示す平面図。
第２の実施形態に係るシムを概略的に示す側面図。
第２の実施形態に係るシムを概略的に示す平面図。
第３の実施形態に係るシムを概略的に示す側面図。
第３の実施形態に係るシムを概略的に示す平面図。
第４の実施形態に係るシムを概略的に示す側面図。
第４の実施形態に係るシムを概略的に示す平面図。
第５の実施形態に係るシムを概略的に示す側面図。
第５の実施形態に係るシムを概略的に示す平面図。
第６の実施形態に係るシムを軸方向から概略的に示す模式図。
第７の実施形態に係るシムを軸方向から概略的に示す模式図。
第８の実施形態に係るシムを軸方向から概略的に示す模式図。
第９の実施形態に係るシムを軸方向から概略的に示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る回転電機の中心軸線に沿って該回転電機を半分に分割した部分を概略的に示す縦断面図である。本実施形態では、回転電機が鉄道車両、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）などの主電動機、駆動モータあるいは発電機として適用される場合を想定する。ただし、回転電機の用途はこれらに限定されず、その他の用途にも適用可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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