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公開番号2025161100
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2024064014
出願日2024-04-11
発明の名称巻線界磁ロータ
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02K 3/52 20060101AFI20251017BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータ性能を向上させることができる巻線界磁ロータを提供する。
【解決手段】ロータ60は、周方向に並ぶ磁極ごとに設けられた複数の主極部62を有するロータコア61と、各主極部62に周回させた状態で設けられている界磁巻線70と、各主極部62と界磁巻線70とを径方向外側から包囲するように設けられた金属製の円環部材102とを備える。円環部材101は、主極部62の径方向外側となる第1部分141と、界磁巻線70の径方向外側となる第2部分142とで磁束密度が相違しており、第1部分141では、第2部分142よりも相対的に磁束密度が高い。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられた複数の主極部（６２）を有するロータコア（６１）と、
前記各主極部に周回させた状態で設けられている界磁巻線（７０）と、
前記各主極部と前記界磁巻線とを径方向外側から包囲するように設けられた金属製の円環部材（１０２）と、
を備え、回転電機（４０）においてステータ（５０）に対して径方向に対向配置される巻線界磁ロータ（６０）であって、
前記円環部材は、周方向において、前記主極部の径方向外側となる第１部分（１４１）と前記界磁巻線の径方向外側となる第２部分（１４２）とを有し、それら第１部分と第２部分とで磁束密度が相違しており、前記第１部分では、前記第２部分よりも相対的に磁束密度が高い、巻線界磁ロータ。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記円環部材において、相対的に磁束密度が高い範囲は、前記第１部分よりも周方向に狭い範囲で定められている、請求項１に記載の巻線界磁ロータ。
【請求項３】
前記円環部材は、引張応力が付与された状態で金属製の線材（１３１）が前記各主極部及び前記界磁巻線の外周側に巻き付けられることにより形成されており、
前記第２部分では、前記第１部分に比べて、前記線材の巻き付け方向の引張応力が大きい、請求項１又は２に記載の巻線界磁ロータ。
【請求項４】
前記界磁巻線は、前記主極部ごとに設けられ導線材が巻回されてなる複数の極コイル（１１０）を有しており、
周方向に隣り合う前記主極部どうしの間であって、且つ前記極コイルと前記円環部材との間にスペーサ（１６１）が介在していることにより、前記第２部分では、前記第１部分に比べて、前記線材の巻き付け方向の引張応力が大きくなっている、請求項３に記載の巻線界磁ロータ。
【請求項５】
前記円環部材は、金属製の線材（１３１）が前記各主極部及び前記界磁巻線の外周側に巻き付けられることにより形成されており、
前記線材には、周方向の磁極ピッチに応じた間隔で、相対的に高磁性となっている高磁性部（Ａ１）と、相対的に低磁性となっている低磁性部（Ａ２）とが設けられており、
前記線材が巻き付けられた状態において、当該線材の前記高磁性部により前記第１部分が構成され、前記低磁性部により前記第２部分が構成されている、請求項１又は２に記載の巻線界磁ロータ。
【請求項６】
前記円環部材は、周方向に分割された複数の円弧部材（１７１）が互いに接合されることにより形成されており、
前記各円弧部材には、周方向の磁極ピッチに応じた間隔で、相対的に高磁性となっている高磁性部（１７２）と、相対的に低磁性となっている低磁性部（１７３）とが設けられており、
前記各円弧部材が取り付けられた状態において、当該各円弧部材の前記高磁性部により前記第１部分が構成され、前記低磁性部により前記第２部分が構成されている、請求項１又は２に記載の巻線界磁ロータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、巻線界磁ロータに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
巻線界磁型回転電機は、ステータ巻線を有するステータと、界磁巻線を有するロータとを有する。ロータは、複数の主極部（磁気突極部）を有するロータコアを備え、主極部に巻回された状態で界磁巻線が設けられている。また、特許文献１には、ロータにおいて、界磁巻線の外周側に金属製の線材を螺旋状に巻き付ける構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－９５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ロータの径方向外側にステータが対向配置されている場合、ロータの外周側はステータに対して磁束を伝える部位であり、ロータ外周側に巻き付けられる線材は磁性を有しているとよい。ただし、線材の磁束密度が高いと、磁束漏れが生じ、モータトルクの低下が懸念される。この点、上記特許文献１に記載の技術では、ロータの外周側において線材が一様に巻き付けられていることが記載されおり、技術的に改善の余地があると考えられる。
【０００５】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モータ性能を向上させることができる巻線界磁ロータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられた複数の主極部を有するロータコアと、
前記各主極部に周回させた状態で設けられている界磁巻線と、
前記各主極部と前記界磁巻線とを径方向外側から包囲するように設けられた金属製の円環部材と、
を備え、回転電機においてステータに対して径方向に対向配置される巻線界磁ロータであって、
前記円環部材は、周方向において、前記主極部の径方向外側となる第１部分と、前記界磁巻線の径方向外側となる第２部分とを有し、それら第１部分と第２部分とで磁束密度が相違しており、前記第１部分では、前記第２部分よりも相対的に磁束密度が高い。
【０００７】
回転電機において、ロータコアの各主極部と界磁巻線とが金属製の円環部材により包囲されている構成では、ロータ回転時に界磁巻線に遠心力が作用しても界磁巻線の変位や変形が抑制される。また、ロータの外周部において、主極部の径方向外側はステータに対して磁束を伝える部位であり、磁束密度が高いことが望ましい。一方、界磁巻線の径方向外側において、円環部材の磁束密度が高いと磁束漏れが生じ、モータトルクの低下が懸念される。この点を鑑み、円環部材において、主極部の径方向外側となる第１部分と、界磁巻線の径方向外側となる第２部分とで磁束密度を相違させ、第１部分では、第２部分よりも相対的に磁束密度を高くした。これにより、ロータとステータとの間で適正に磁束が伝わる。その結果、モータ性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
回転電機の制御システムの全体構成図。
インバータ及びその周辺構成を示す図。
ロータ及びステータの横断面図。
ロータが備える電気回路を示す図。
ロータの全体の構成を示す斜視図。
ロータにおいて円環部材とコイルエンドカバーとを取り外した状態を示す斜視図。
ロータの分解斜視図。
ロータの縦断面図。
ロータ主部において巻線ユニットを分解して示す斜視図。
ロータ主部の一部の断面構造を示す横断面図。
ロータ主部の一部の断面構造を示す横断面図。
円環部材における線材の巻き付け構造を示す縦断面図。
円環部材の別の構成を示す横断面図。
円環部材の別の構成を示す横断面図。
円環部材の別の構成を示す横断面図。
円環部材の別の構成を示す横断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示に係る巻線界磁型回転電機を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。回転電機は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両において走行動力源として用いられる。
【００１０】
まず、図１を用いて、回転電機を備える制御システムについて説明する。制御システムは、直流電源１０、インバータ２０、制御装置３０及び回転電機４０を備えている。回転電機４０は、自励式巻線界磁型の同期機である。例えば、回転電機４０、インバータ２０及び制御装置３０は機電一体型駆動装置として構成されていてもよいし、回転電機４０、インバータ２０及び制御装置３０それぞれが各コンポーネントで構成されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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