特許ウォッチ

公開番号2025106984
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-17
出願番号2024000645
出願日2024-01-05
発明の名称回転電機
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人開知
主分類H02K 9/19 20060101AFI20250710BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータ強度が確保され、かつ冷却性能が向上された回転電機およびこの回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機10は固定子130、回転子150に接続されるシャフト160、円筒状のロータコア保持部155を介して接続される回転子コア151、回転子コア151に挿入される複数の永久磁石152及び回転子150を備える。シャフト160は第1の冷媒流路161、第1の冷媒流路161とロータコア保持部155とを連通する連通孔170を有し、ロータコア保持部155は連通孔170を介して回転子150の外周側に延在する第2の冷媒流路162と、第2の冷媒流路162から回転子150の周方向に分岐する第3の冷媒流路163と、第3の冷媒流路163から永久磁石152に到達する第4の冷媒流路164と、第4の冷媒流路164から永久磁石152に沿って延在する第5の冷媒流路165と、を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
円筒状の固定子コアと、前記固定子コアに装着されるコイルと、を有する固定子と、
ハウジング内部に回転可能に設けられたシャフトと、
前記シャフトを中心とした円筒状のロータコア保持部を介して接続される回転子コアと、前記回転子コアに挿入される複数の永久磁石と、を有し、前記固定子とギャップを介して配置される回転子と、
を備える回転電機であって、
前記シャフトは、
冷媒が流れる第１の冷媒流路と、
前記第１の冷媒流路と前記ロータコア保持部とを連通する連通孔と、を有し、
前記ロータコア保持部は、
前記第１の冷媒流路から前記連通孔を介して連通し、前記ロータコア保持部表面に設けられ前記回転子の径方向外周側に延在する第２の冷媒流路と、
前記第２の冷媒流路と連通し、前記ロータコア保持部表面に設けられ前記第２の冷媒流路から前記回転子の周方向に分岐する第３の冷媒流路と、
前記第３の冷媒流路から前記回転子の径方向外周側に延在し、前記永久磁石に到達する第４の冷媒流路と、
前記第４の冷媒流路から前記永久磁石に沿って延在する第５の冷媒流路と、を有することを特徴とする回転電機。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第２の冷媒流路の数および前記第３の冷媒流路の数は、前記永久磁石の数よりも少ないことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第１の冷媒流路、前記第２の冷媒流路、前記第３の冷媒流路、前記第４の冷媒流路、および前記第５の冷媒流路は、使用する冷媒の流量と、圧力損失に基づいて寸法・幅・形状が決定されることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第２の冷媒流路は、樹脂材でカバーされていることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第５の冷媒流路は、前記第４の冷媒流路から分岐して前記永久磁石の上面部まで延在する上部冷媒流路と、前記永久磁石の下面部まで延在する下部冷媒流路と、を有することを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第５の冷媒流路は、前記第４の冷媒流路から前記永久磁石の下面部まで延在する下部冷媒流路を有することを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項５に記載の回転電機において、
前記上部冷媒流路の径より、前記下部冷媒流路の径が大であることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうちのいずれか一項に記載の回転電機を搭載した電動航空機。
【請求項９】
請求項８に記載の電動航空機において、
複数の前記回転電機により回転される複数のプロペラと、
複数の前記回転電機へ電力を供給する電力変換器と、
複数の前記回転電機および複数の前記電力変換器を冷却する冷媒を流す複数の冷媒配管と、
前記複数の冷媒配管と接続し前記冷媒を送出する複数のポンプと、
前記複数の冷媒配管と接続し前記冷媒の熱を放出する複数のラジエータと、
を備えることを特徴とする電動航空機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機、輸送機器、建設機械などモビリティ全般の電動推進システムに使用される回転電機に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
昨今のＣＯ
２
削減の流れから、ゼロカーボン社会の実現に向け、各国においてＣＯ
２
排出規制が強く求められている。ＣＯ
２
を排出する化石燃料を使用するエンジンの代替として、動力系統の運転時にＣＯ
２
を排出しない電動化が盛んに進められている。あらゆるエンジン駆動のモビリティ製品において、将来のパワエレ機器に対する出力密度の向上が求められている。
【０００３】
そのため、世界中のあらゆる気候に対応できること、また、航空機においては、急激な高度の変化に対応できる耐環境性が必須となる。同時に、冷却性能向上、高電圧化ならびに軽量化、高速化などへの技術対応が求められている。
【０００４】
ここで、モータの冷却方式として、冷却性能が高い油冷方式がある。これは、モータの内部に油を流通し、永久磁石やロータコア、ステータのコイル等の発熱箇所を冷却するものである。この油冷方式は流路を設けて発熱箇所を直接冷やせるため、冷却性能の向上が図れるものの、一方で油の流路を形成するために構造が複雑になる場合がある。
【０００５】
特許文献１では、モータの出力側と出力軸との間にフライホイールを形成し、このフライホイールに対し、モータのコア部材を固定するための固定ピンと、固定ピン内部に油を供給するための流路を設けている。すなわち、ロータコア、永久磁石を冷却するための構成で、冷却性能の高いモータを提供することが目的である。
【０００６】
また、特許文献２では、シャフトの中心軸に沿って設けられた流路と、ロータコアと軸が接続される部分にシャフト軸と直行する方向に設けられた貫通した流路と、永久磁石の内側面に沿ってロータコアを貫通して設けられた流路が互いに接続しており、これら一連の貫通した流路を形成している。オイルポンプがこの流路に冷却油を供給することで、ロータコア、永久磁石が冷却される。すなわち、特許文献１と同様に、冷却性能の高いモータを提供することが目的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００９－２６１２１４号公報
特開２００３－３２４９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術では、モータの固定部材に貫通する流路を設けて、冷媒油が流れる構成としているため、構造が複雑で加工し難い問題がある。さらに、航空機向けのモータでは、回転数が高く負荷トルクも大きいため、モータの固定部材に貫通穴が複数ある場合、モータ強度が低下して、電動システムの故障を招く恐れがある。
【０００９】
本発明の目的は、簡易で加工し易い冷却構造とすることにより、モータ強度が確保され、かつ冷却性能が向上された回転電機およびこの回転電機を搭載した電動航空機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、次のように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許