特許ウォッチ

公開番号2025067542
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023177603
出願日2023-10-13
発明の名称回転子およびその回転子を備えた回転電機
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 1/22 20060101AFI20250417BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】鎖交磁束に生じる高調波成分に起因する振動や騒音を低減できる回転子およびその回転子を備えた回転電機を提供する。
【解決手段】回転子は、回転子鉄心と;この回転子鉄心に設けられ、その回転子鉄心の周方向に複数の磁極を形成する複数の永久磁石と;前記回転子鉄心の外周面において、かつ前記回転子鉄心の前記各磁極のうちその各磁極の全個数より少ない個数の磁極において、各々の磁極の周方向中心位置を通る磁極中心軸の両側に規定される一対の領域のうち、いずれか一方の領域に設けられた溝部と;を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電機子巻線を有する固定子の内側に回転自在に設けられる回転子であって、
回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に設けられ、その回転子鉄心の周方向に複数の磁極を形成する複数の永久磁石と、
前記回転子鉄心の外周面において、かつ前記回転子鉄心の前記各磁極のうちその各磁極の全個数より少ない個数の磁極において、各々の磁極の周方向中心位置を通る磁極中心軸の両側に規定される一対の領域のうち、いずれか一方の領域に設けられた溝部と、
を備える回転子。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記溝部は、前記一方の領域において、その一方の領域が隣接する他の磁極の近傍に設けられている、
請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記回転子鉄心は、複数枚の電磁鋼板を当該回転子鉄心の回転軸方向に沿って積層することにより構成され、その各電磁鋼板のほぼ半数の表裏が前記積層の方向において互いに180度反転している、
請求項２に記載の回転子。
【請求項４】
前記回転子鉄心は、前記各磁極の前記一対の領域ごとに、前記各永久磁石を収容する磁石収容孔を含み、
前記各磁石収容孔は、前記磁極中心軸に近接する一端部、前記外周面に近接する他端部、およびその一端部と他端部の相互間に前記各永久磁石を収容するための磁石収容領域を含み、
前記溝部は、前記一方の領域が隣接する他の磁極と、前記回転子鉄心の軸心から前記各磁石収容孔の前記他端部のうち前記磁極中心軸から最も離れた部位を通って前記回転子鉄心の径方向に延びる径方向線との間に、設けられている、
請求項１に記載の回転子。
【請求項５】
前記回転子鉄心は、
前記磁極ごとに、前記各磁石収容孔のそれぞれ前記一端部の相互間に規定されるセンターブリッジ部と、
前記磁極ごとに、前記各磁石収容孔のそれぞれ前記他端部と前記回転子鉄心の前記外周面との間にそれぞれ規定されるアウターブリッジ部と、
を含む、
請求項４に記載の回転子。
【請求項６】
前記各磁石収容孔は、前記磁石収容領域から前記磁極中心軸に向かって拡がる内周側空隙を前記一端部に含み、前記磁石収容領域から前記回転子鉄心の外周面に向かって拡がる外周側空隙を前記他端部に含み、
前記センターブリッジ部は、前記各磁石収容孔の前記内周側空隙の相互間に規定され、
前記アウターブリッジ部は、前記各磁石収容孔の前記外周側空隙と前記回転子鉄心の前記外周面との間にそれぞれ規定される、
請求項５に記載の回転子。
【請求項７】
前記溝部は、前記一方の領域が隣接する他の磁極と、前記回転子鉄心の軸心から前記各磁石収容孔の外周側空隙のうち前記磁極中心軸から最も離れた部位を通って前記回転子鉄心の径方向に延びる径方向線との間に、設けられている、
請求項６に記載の回転子。
【請求項８】
前記回転子鉄心は、前記各磁極の前記一対の領域ごとに、前記各永久磁石を収容する第１磁石収容孔および第２磁石収容孔を含み、
前記各第１磁石収容孔は、前記各磁極において、前記磁極中心軸の周方向両側に設けられ、前記回転子鉄心の外周面から径方向内側に第１所定距離の位置で前記磁極中心軸に近接する一端部、前記磁極中心軸から周方向両側に第１所定間隔の位置で前記外周面に近接する他端部、およびその一端部と他端部の相互間に前記各永久磁石を収容するための磁石収容領域を含み、
前記各第２磁石収容孔は、前記各磁極において、前記磁極中心軸の周方向両側に設けられ、前記外周面から径方向内側に第２所定距離（＞前記第１所定距離）の位置で前記磁極中心軸に近接する一端部、前記磁極中心軸から周方向両側に第２所定間隔（＞前記第１所定間隔）離れた位置で前記外周面に近接する他端部、およびその一端部と他端部の相互間に前記各永久磁石を収容するための磁石収容領域を含み、
前記溝部は、前記一方の領域が隣接する他の磁極と、前記回転子鉄心の軸心から前記各第２磁石収容孔の前記他端部のうち前記磁極中心軸から最も離れた部位を通って前記回転子鉄心の径方向に延びる径方向線との間に、設けられている、
請求項１に記載の回転子。
【請求項９】
請求項１に記載の回転子と、
固定子鉄心および電機子巻線を有する固定子と、
前記回転子を前記固定子内で回転自在に支持する回転軸と、
を備える回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、永久磁石型回転電機の回転子およびその回転子を備えた回転電機に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、永久磁石の目覚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、このような永久磁石を用いた永久磁石型回転電機が電車や自動車の電動機あるいは発電機として適用されつつある。通常、永久磁石型回転電機は、円筒状の固定子、およびこの固定子の内側に回転自在に支持される円柱形状の回転子を備える。
【０００３】
固定子は、円筒状の固定子鉄心、およびこの固定子鉄心に装着された複数の電機子巻線を備える。固定子鉄心の内周部には、各電機子巻線が嵌め込まれる複数のスロット、およびこれらスロットの相互間に存し各電機子巻線が巻き付けられる複数の固定子ティースが形成されている。各電機子巻線に電流を流すことにより、固定子に鎖交磁束が形成される。
【０００４】
回転子は、回転子鉄心およびこの回転子鉄心に埋設された複数の永久磁石を備える。これら永久磁石の埋設により、回転子鉄心の周方向に複数の磁極が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－０５４６２４号公報
特許４７０８４４８号公報
特開２０１５－３３２４５号公報
特開２０１５－１４２３８６号公報
特開２００４－４８９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固定子の内周面には、各スロットの開口部の非鉄部分と、各固定子ティースの鉄部分とが交互に存在する。このため、固定子の鎖交磁束に高調波成分が生じる。この高調波成分は、固定子ティースの電磁力を脈動させ、ひいては回転電機の振動および騒音を招いてしまう。
【０００７】
本発明の実施形態の目的は、鎖交磁束に生じる高調波成分に起因する振動や騒音を低減できる回転子およびその回転子を備えた回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態の回転子は、電機子巻線を有する固定子の内側に回転自在に設けられる回転子であって、回転子鉄心と；前記回転子鉄心に設けられ、その回転子鉄心の周方向に複数の磁極を形成する複数の永久磁石と；前記回転子鉄心の外周面において、かつ前記回転子鉄心の前記各磁極のうちその各磁極の全個数より少ない個数の磁極において、各々の磁極の周方向中心位置を通る磁極中心軸の両側に規定される一対の領域のうち、いずれか一方の領域に設けられた溝部と；を備える。
また、本発明の実施形態の回転電機は、前記回転子と；固定子鉄心および電機子巻線を有する固定子と；前記回転子を前記固定子内で回転自在に支持する回転軸と；を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態に係る永久磁石型回転電機の横断面図。
図２は、図１における回転子鉄心を拡大して示す横断面図。
図３は、図２の一部を拡大して示す図。
図４は、図１における回転子鉄心を全体的に示す斜視図。
図５は、第１実施形態に係り、溝部が磁極中心軸と対応する位置に存する場合の磁極の個数と電磁加振力との関係を参考として示す図。
図６は、第１実施形態におけるｄ軸非対称の構成における磁極の個数と電磁加振力との関係を、ｄ軸対称の構成における磁極の個数と電磁加振力との関係と対比して示す図。
図７は、第１実施形態において、電磁加振力が高調波成分および各溝部の配置パターンに応じてどのように変わるかの実験結果を示す図。
図８は、図７における溝部の有無と配置パターンを具体的に示す図。
図９は、第２実施形態における回転子鉄心の全体的な斜視図。
図１０は、第２実施形態における回転子鉄心の一部を拡大して示す横断面図。
図１１は、第２実施形態に係り、電磁加振力が高調波成分と各溝部の配置パターンおよび回転方向に応じてどのように変わるかの実験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。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。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許