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公開番号2025114105
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2024008565
出願日2024-01-24
発明の名称回転電機
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類H02K 1/276 20220101AFI20250729BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】
本発明の目的は、多極のHalbach磁石配置の回転電機において、永久磁石の渦電流損の増大を抑制し、永久磁石の温度の上昇を抑えて、不可逆減磁を発生しにくくすることにある。
【解決手段】
本発明の回転電機は、固定子コアにコイルが巻回された固定子と、固定子に所定のギャップを介して対向し、周方向に磁化されたスポーク磁石211と径方向に磁化された主極磁石とが回転子コアに埋め込まれた回転子と、を備える。スポーク磁石211と主極磁石212とは、それぞれ、回転子の軸方向、周方向又は径方向の少なくとも1方向において、複数の磁石片2111,2121に分割されており、
スポーク磁石211の磁石片2111の分割方向の長さAは、主極磁石212の磁石片2121の分割方向の長さよりも短い。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
固定子コアにコイルが巻回された固定子と、前記固定子に所定のギャップを介して対向し、周方向に磁化されたスポーク磁石と径方向に磁化された主極磁石とが回転子コアに埋め込まれた回転子と、を備える回転電機において、
前記スポーク磁石と前記主極磁石とは、それぞれ、前記回転子の軸方向、周方向又は径方向の少なくとも１方向において、複数の磁石片に分割されており、
前記スポーク磁石の磁石片の分割方向の長さは、前記主極磁石の磁石片の分割方向の長さよりも短いことを特徴とする回転電機。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記スポーク磁石と前記主極磁石とはそれぞれ、前記回転子の軸方向において、複数の磁石片に分割されており、
前記スポーク磁石の磁石片の軸方向長さが、前記主極磁石の磁石片の軸方向長さよりも短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、
前記スポーク磁石は、前記回転子の周方向において、複数の磁石片に分割されており、
前記スポーク磁石の磁石片の周方向長さが、前記主極磁石の磁石片の周方向長さよりも短い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、
前記スポーク磁石は、前記回転子の径方向において、複数の磁石片に分割されており、
前記スポーク磁石の磁石片の径方向の長さが、前記主極磁石の磁石片の径方向長さよりも短いことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機において、
前記スポーク磁石は、前記回転子の径方向において、径方向長さの異なる第１磁石片と第２磁石片とを含むように分割されており、
前記スポーク磁石の磁石片のうち前記ギャップの側に配置された第２磁石片の径方向長さが、前記ギャップの側とは反対側に配置された第１磁石片の径方向長さよりも短いことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項４に記載の回転電機において、
前記スポーク磁石は、前記回転子の径方向において、軸方向長さの異なる第１磁石片と第２磁石片とを含むように分割されており、
前記スポーク磁石の磁石片のうち前記ギャップの側に配置された第２磁石片の軸方向長さが、前記ギャップの側とは反対側に配置された第１磁石片の軸方向長さよりも短いことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項４に記載の回転電機において、
前記スポーク磁石は、前記回転子の径方向において、周方向長さの異なる第１磁石片と第２磁石片とを含むように分割されており、
前記スポーク磁石の磁石片のうち前記ギャップの側に配置された第２磁石片の周方向長さが、前記ギャップの側とは反対側に配置された第１磁石片の周方向長さよりも短いことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１に記載の回転電機において、
前記回転子コアは、前記主極磁石よりも径方向の前記ギャップの側に位置するメインコアと、前記メインコアの前記ギャップの側の先端から周方向に伸びた爪部と、前記スポーク磁石と前記ギャップとの間に配置された磁石保持板と、を有し、
前記磁石保持板は、前記爪部によって保持されていることを特徴とする回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
続きを表示（約 1,900 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。特に、航空機やｅＶＴＯＬ（電動垂直離着陸機）などのエアモビリティ分野においては、航続距離の増大や積載量の増加のために、電動機や発電機などの回転電機を軽量化しつつ高出力化、高トルク化すること、すなわち高出力密度化や高トルク密度化が求められている。回転電機を軽量化する方法としては、回転電機の極数を増やし、固定子および回転子を径方向に薄肉化する技術が知られている。また、高トルク化する方法としては、回転子のｄ軸に配置した主極磁石とｑ軸に配置したスポーク磁石を組み合わせたＨａｌｂａｃｈ磁石配置が知られている。また、高出力化する方法としては、回転電機の回転速度を増大し、ワット数を向上させる方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、極数を増やしかつ径方向に薄肉化して軽量化し、Ｈａｌｂａｃｈ磁石配置により高トルク化した回転電機の技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２３／２８６６０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の回転電機を高出力化するために回転速度を増大すると、多極であるために電流の基本波周波数が増大し、コアの鉄損や磁石の渦電流損が増大する。特に、回転子に配置された永久磁石の渦電流損が増大すると、永久磁石の温度が上昇し、不可逆減磁を発生しやすくなるという課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、多極のＨａｌｂａｃｈ磁石配置の回転電機において、永久磁石の渦電流損の増大を抑制し、永久磁石の温度の上昇を抑えて、不可逆減磁を発生しにくくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の回転電機は、
固定子コアにコイルが巻回された固定子と、前記固定子に所定のギャップを介して対向し、周方向に磁化されたスポーク磁石と径方向に磁化された主極磁石とが回転子コアに埋め込まれた回転子と、を備える回転電機において、
前記スポーク磁石と前記主極磁石とは、それぞれ、前記回転子の軸方向、周方向又は径方向の少なくとも１方向において、複数の磁石片に分割されており、
前記スポーク磁石の磁石片の分割方向の長さは、前記主極磁石の磁石片の分割方向の長さよりも短い。
本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、多極のＨａｌｂａｃｈ磁石配置の回転電機において、永久磁石の渦電流損の増大を抑制し、永久磁石の温度の上昇を抑えて、不可逆減磁を発生しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施例に係る回転電機１００の断面図である。
第１実施例に係る回転電機１００の固定子１および回転子２の断面図である。
第１実施例に係る回転電機１００の永久磁石２１の斜視図である。
第１実施例に係る回転電機１００の永久磁石２１に流れる渦電流ベクトルの分布である。
比較例における回転電機の永久磁石２１に流れる渦電流ベクトルの分布である。
第１実施例および比較例における回転電機の永久磁石２１に発生する渦電流損の比較である。
第２実施例に係る回転電機１００の永久磁石２１の斜視図である。
第３実施例に係る回転電機１００の永久磁石２１の斜視図である。
第４実施例に係る回転電機１００の永久磁石２１の斜視図である。
第５実施例に係る回転電機１００の永久磁石２１の斜視図である。
第６実施例に係る回転電機１００の固定子１および回転子２の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。複数の実施形態及び各実施形態の変更例において、同様の構成要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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