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公開番号2025163843
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024067411
出願日2024-04-18
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 20060101AFI20251023BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】円環部材の組み付けにより界磁巻線を適正に保持し、且つ回転電機の性能を確保することができる巻線界磁ロータを提供する。
【解決手段】ロータは、周方向に並ぶ複数の主極部を有するロータコアと、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、各主極部と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る。ロータの円環部材は、円環部材の引張強度をTs[MPa]、磁化力が5000A/mのときの磁束密度をB50[T]とした場合に、
B50<0.9において、Ts≧920*B50^2-2520*B50+2000
の関係を満足し、
B50≧0.9において、Ts≧230*B50^2-680*B50+900
の関係を満足する。
【選択図】図12
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、
を備える巻線界磁ロータ（６０）であって、
前記円環部材の引張強度をＴｓ［ＭＰａ］、磁化力が５０００Ａ／ｍのときの磁束密度をＢ５０[Ｔ]とした場合に、
Ｂ５０＜０．９において、Ｔｓ≧９２０＊Ｂ５０^2－２５２０＊Ｂ５０＋２０００
の関係を満足し、
Ｂ５０≧０．９において、Ｔｓ≧２３０＊Ｂ５０^2－６８０＊Ｂ５０＋９００
の関係を満足する、巻線界磁ロータ。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
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、
を備える巻線界磁ロータ（６０）であって、
前記円環部材の引張強度をＴｓ［ＭＰａ］、磁化力が５０００Ａ／ｍのときの磁束密度をＢ５０[Ｔ]とした場合に、
Ｂ５０＜０．７５において、Ｔｓ≧－１５４０＊Ｂ５０＋２０００
の関係を満足し、
Ｂ５０≧０．７５において、Ｔｓ≧１５０＊Ｂ５０^2－５００＊Ｂ５０＋１１４０
の関係を満足する、巻線界磁ロータ。
【請求項３】
前記ロータコアにおいて、前記各主極部は、ロータ軸心から放射状に延び、且つ径方向外側の端部には周方向に突出する突出部分を具備しておらず、
前記円環部材は、前記主極部とは別部材であり、且つ当該主極部の径方向外側の外周面に当接する状態で設けられている、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、ロータコア及び界磁巻線の外周側に金属製の線材を螺旋状に巻き付けてなる円環部材が設けられたロータ構造が開示されている。このロータ構造によれば、ロータの回転時に界磁巻線に遠心力が作用しても、界磁巻線に対して巻き付けられた線材により界磁巻線の位置ずれ等が抑制されるようになっている。
【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、ロータコア及び界磁巻線の外周側に組み付けられる円環部材は、如何なる材質のものを用いるかによって引張強度や磁束密度が相違する。例えば、円環部材の引張強度が低い場合、ロータにおける界磁巻線の保持強度を確保するには、円環部材を厚めにする必要があり、その分、ロータとステータとの間のギャップ（径方向の隙間寸法）が大きくなる。そのため、所望のモータ性能を確保するには、磁束密度の高い材料を選択する必要がある。また、界磁巻線の保持強度が足りているのに円環部材を余剰に厚くすると、モータ性能が無用に低下することが考えられる。この点、円環部材の組み付けにより界磁巻線を適正に保持し、且つ回転電機の性能を確保するには、円環部材において引張強度と磁束密度とが適正に規定されることが望ましい。
【０００５】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、円環部材の組み付けにより界磁巻線を適正に保持し、且つ回転電機の性能を確保す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】
本開示の巻線界磁ロータは、
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、を備える。
【０００７】
そして、ロータの円環部材が、円環部材の引張強度をＴｓ［ＭＰａ］、磁化力が５０００Ａ／ｍのときの磁束密度をＢ５０[Ｔ]とした場合に、
Ｂ５０＜０．９において、Ｔｓ≧９２０＊Ｂ５０^2－２５２０＊Ｂ５０＋２０００
の関係を満足し、
Ｂ５０≧０．９において、Ｔｓ≧２３０＊Ｂ５０^2－６８０＊Ｂ５０＋９００
の関係を満足するものとしている。なお、「Ｂ５０^2」は、磁束密度Ｂ５０の二乗を意味している。
【０００８】
巻線界磁ロータでは、回転時に界磁巻線に遠心力がかかるため、界磁巻線を包囲する円環部材は、遠心力に耐えうる強度を有する必要がある。一方、回転電機の性能の観点からすると、ロータとステータとの間のギャップにおける磁束密度を高めることが望ましく、円環部材を磁性材料により構成することが望ましい。この点を鑑み、界磁巻線の強度要求と回転電機の性能要求とを満たすべく、円環部材の引張強度をＴｓと磁束密度Ｂ５０とが上記関係を満足するものとした。
【０００９】
この関係は、例えば図１２の関係を規定したものである。すなわち、磁束密度Ｂ５０が比較的小さい材料を用いる場合には、円環部材の厚み寸法の制約が大きくなるが、円環部材の厚み寸法が小さくても十分な強度を実現できるように、引張強度Ｔｓの大きい材料を用いることを具体的に規定したものである。一方、磁束密度Ｂ５０が比較的大きい材料を用いる場合には、円環部材の厚み寸法を大きくすることが許容されるため、引張強度Ｔｓの小さい材料を使用可能であることを具体的に規定したものである。これにより、円環部材において強度に関する要求と磁束密度に関する要求とを共に満たすことが可能となる。その結果、円環部材の組み付けにより界磁巻線を適正に保持し、且つ回転電機の性能を確保することができる。
【００１０】
又は、ロータの円環部材が、円環部材の引張強度をＴｓ［ＭＰａ］、磁化力が５０００Ａ／ｍのときの磁束密度をＢ５０[Ｔ]とした場合に、
Ｂ５０＜０．７５において、Ｔｓ≧－１５４０＊Ｂ５０＋２０００
の関係を満足し、
Ｂ５０≧０．７５において、Ｔｓ≧１５０＊Ｂ５０^2－５００＊Ｂ５０＋１１４０
の関係を満足するものとしている。
（【００１１】以降は省略されています）

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