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公開番号2025106948
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-17
出願番号2024000589
出願日2024-01-05
発明の名称回転電機の固定子コアおよび回転電機
出願人東芝エネルギーシステムズ株式会社,株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H02K 1/20 20060101AFI20250710BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】簡易な構成で冷却性能を向上させること。
【解決手段】実施形態による回転電機の固定子コアは、環状のコアバック部と、前記コアバック部の径方向に延在する複数のティース部と、を具備し、前記コアバック部の内部および前記複数のティース部の内部に、冷媒が流れるように開口された流路が設けられ、前記流路は、冷媒が少なくとも前記複数のティース部の内部を、当該固定子コアの径方向へ向かって流れるとともに軸方向へ向かって流れる流路部分を有する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
回転電機の固定子コアであって、
環状のコアバック部と、
前記コアバック部の径方向に延在する複数のティース部と、
を具備し、
前記コアバック部の内部および前記複数のティース部の内部に、冷媒が流れるように開口された流路が設けられ、
前記流路は、冷媒が少なくとも前記複数のティース部の内部を、当該固定子コアの径方向へ向かって流れるとともに軸方向へ向かって流れる流路部分を有する、
回転電機の固定子コア。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の固定子コアにおいて、
前記複数のティース部は、前記コアバック部の外径側に配置されており、
前記複数のティース部のそれぞれの外径側には、前記流路の流入口および流出口が軸方向に離間して設けられている、
回転電機の固定子コア。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機の固定子コアにおいて、
前記流路は、前記コアバック部の内径側表面の裏側に、当該流路内を流れる冷媒が接触する流路壁面を有する、
回転電機の固定子コア。
【請求項４】
請求項２に記載の回転電機の固定子コアにおいて、
前記流路は、冷媒が前記コアバック部の内部を周方向へ流れる流路部分を有する、
回転電機の固定子コア。
【請求項５】
請求項２に記載の回転電機の固定子コアにおいて、
前記流路は、冷媒が前記コアバック部の内部を軸方向へ流れるとともに周方向へ流れる流路部分を有する、
回転電機の固定子コア。
【請求項６】
請求項２に記載の回転電機の固定子コアにおいて、
前記流路は、冷媒が前記コアバック部の内部を軸方向へ流れる流路部分を有し、当該流路部分は、周方向に複数並ぶように配置されている、
回転電機の固定子コア。
【請求項７】
請求項２に記載の回転電機の固定子コアにおいて、
前記流路の内壁は、フィン形状の部分もしくは凹凸形状の部分を有する、
回転電機の固定子コア。
【請求項８】
請求項２に記載の回転電機の固定子コアにおいて、
前記固定子コアの外径側には、取付部材を挿入するための取付穴が設けられており、
前記流路は、前記取付穴の領域から一定距離以上離れるように調整された流路部分を有する、
回転電機の固定子コア。
【請求項９】
請求項１に記載の回転電機の固定子コアにおいて、
前記複数のティース部は、前記コアバック部の内径側に配置されており、
前記コアバック部の外径側には、前記流路の流入口および流出口が軸方向に離間して設けられている、
回転電機の固定子コア。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転電機の固定子コアにおいて、
前記流路は、前記コアバック部の外径側表面の裏側に、当該流路内を流れる冷媒が接触する流路壁面を有する、
回転電機の固定子コア。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転電機の固定子コアおよび回転電機に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機の固定子コア、例えば電動機もしくは発電動機の固定子鉄心は、その材料として主に金属を用いる。固定子鉄心は、例えば電磁鋼板のような軟磁性材からなり、それらから成るバルク体もしくはそれらを積層させた積層構造を成す。
【０００３】
固定子鉄心の主な役割・効果は、発生した励磁電流の経路となり、大きな駆動力をもたらすことである。鉄は空気に比べて概ね１０００倍程度磁力線が通りやすいため、回転子と固定子の電機子コイルとの間で磁束の受け渡しが効率よく行われ、漏れ磁束が低減される。
【０００４】
固定子鉄心は、電気的効果をもたらすのみならず、構造設計上でも重要な役割を果たす。すなわち、固定子鉄心は、その構造体の主に内径側において周方向に配列した複数の溝（以下、「スロット」と称す。）を有し、これらのスロット内に電機子コイルが納められることで、全ての構成物を組み上げ完成体となる固定子が受ける振動等の外部応力などへの耐性力を実現し、機械的強度を向上させる役割をもつ。
【０００５】
また、固定子鉄心は、各部位間のギャップなどの相互的位置関係や、同心率、軸出し等の位置出しの基準となり、電動機もしくは発電動機を組み立てていく際の製造寸法公差を小さくし、精度の向上を助長させる役割をもつ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１４－０９３８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電動機の種別によっては固定子が回転子から受ける界磁磁束が大きい場合があり、その場合、固定子の金属製コアで渦電流損失が発生し、発熱してしまう。具体的には、ある種の回転子を具備する電動機もしくは発電動機の固定子鉄心に、金属製もしくは積層電磁鋼板等の電気伝導体を用いると、損失による熱が生じてしまう。固定子の電機子コイルでの発熱は、その周辺構造体へ熱的影響を与える。また、温度条件が強いられる際、この発熱は大きな課題となる。
【０００８】
一方、この種の電動機において鉄心をなくしたコアレスの形態をとり、固定子ティース部を空気層とすることで磁束の流れをほぼ皆無とし、固定子ティース部の渦電流発生による発熱を回避することが考えられる。しかし、コアレスを採用した場合、製造時の寸法や位置出し等の組み立て性が困難となり、また、組み立て用治具の必要性が強いられ、加工に関する工数増加が懸念される。
【０００９】
上記課題を解決する手法の一つとして、渦電流損失の発生しない、もしくは低減することのできる材料から成るコアを採用することが考えられる。電気伝導率は、渦電流損失と強い相関を持つため、電気伝導率が低いもしくはゼロである材質、例えば非金属材（樹脂材など）を用いることで、渦電流損失を抑制することができる。これにより渦電流損失の抑制が可能となるが、上記した非金属材（樹脂材など）は、金属材と比べて熱伝導率も低くなることが一般的であるため、何らかの工夫をしないと、電機子コイルを熱源としてコアを通して伝達、放出される熱が、電機子コイル内ないしはその周辺の過剰な温度上昇を引き起こす可能性がある。
【００１０】
この問題を解決するために、固定子の内径側もしくは外径側を冷却する方法として、ファンなどの補器を具備した強制空冷型や、電動機の回転に伴う空気の流れを、凹凸が設けられた外殻構造にて入出気を可能とした自己空冷型などの形態を採用することが考えられるが、いずれも補器の設置や構造設計への負荷が伴う。また、電動機が設置される場所・環境によっては、小型化や軽量化が条件として強いられ、電動機に求められる特性を担保する範囲の中で、可能な限り部品点数を抑えることが求められる。
（【００１１】以降は省略されています）

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