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公開番号2025169128
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-12
出願番号2024143417
出願日2024-08-23
発明の名称永久磁石型モータおよびモータシステム
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人
主分類H02K 21/14 20060101AFI20251105BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高速回転および小型化が可能な電気モータを提供する。
【解決手段】永久磁石型モータ1は、複数の永久磁石5を有するモータロータ6と、モータロータ6に隣接するモータステータ7を備える。複数の永久磁石5のそれぞれは、d軸およびq軸に対して傾いた複数の磁化容易軸を有し、複数の磁化容易軸は、d軸に近い第1磁化容易軸M1と、q軸に近い第2磁化容易軸M2を含み、第2磁化容易軸M2のq軸に対する角度は、第1磁化容易軸M1のd軸に対する角度よりも大きい。モータステータ7は、アモルファスから構成された歯20と、歯20に巻き付けられた巻線23を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
永久磁石型モータであって、
複数の永久磁石を有するモータロータと、
前記モータロータに隣接するモータステータを備え、
前記複数の永久磁石のそれぞれは、ｄ軸およびｑ軸に対して傾いた複数の磁化容易軸を有し、
前記複数の磁化容易軸は、ｄ軸に近い第１磁化容易軸と、ｑ軸に近い第２磁化容易軸を含み、前記第２磁化容易軸のｑ軸に対する角度は、前記第１磁化容易軸のｄ軸に対する角度よりも大きく、
前記モータステータは、積層された複数のアモルファス板により構成された歯と、前記歯に巻き付けられた巻線を有する、永久磁石型モータ。
続きを表示（約 580 文字）【請求項２】
前記複数の永久磁石のそれぞれは、４５０ｋＡ／ｍ以上の保磁力を有し、０．７Ｔ以上の残留磁束密度を有し、１３ＭＧＯｅ以上のエネルギー積を有する、請求項１に記載の永久磁石型モータ。
【請求項３】
前記巻線は、複数の素線の束と、前記複数の素線の束を覆う外被膜を有し、
前記複数の素線のそれぞれは、導線と、前記導線を覆う内被膜を有し、
前記複数の素線のそれぞれは、０．７１ｍｍ以下の円直径に相当する断面積を有する、請求項１に記載の永久磁石型モータ。
【請求項４】
前記内被膜の厚さは、５μｍ以下である、請求項３に記載の永久磁石型モータ。
【請求項５】
前記複数のアモルファス板のそれぞれの厚さは、０．３ｍｍ未満である、請求項１に記載の永久磁石型モータ。
【請求項６】
前記モータステータは、前記歯の外側に位置する円環コアを有し、前記円環コアは電磁鋼板から構成されている、請求項１に記載の永久磁石型モータ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の永久磁石型モータと、
前記永久磁石型モータに可変周波数の電力を供給する複数のインバータと、
前記複数のインバータに電圧をそれぞれ印加する複数の直流電源を備えている、モータシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータロータに永久磁石を備えた永久磁石型モータに関し、特に高速周波数で回転することが可能な永久磁石型モータ、およびその永久磁石型モータを駆動するドライバーまたはインバータに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
家庭用の家電機器から玩具、モビリティの電装機器や駆動機器など、モータはあらゆる分野に利用されている。近年ではＣＯ
２
対策などの背景を受け、装置の電動化が推し進められている。例えば、ＣＯ
２
対策として有力視される航空宇宙機器や陸上モビリティでは、大出力モータの小型高効率化の要請がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１２０３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特に、永久磁石型モータの技術は、ネオジウム磁石などの登場と、そのＢＨ積（エネルギー積）の向上開発、微細化や無酸素加工、ハルバッハ配列、低振動配向などにより進化しており、永久磁石型モータの小型化や高効率化が促進されてきた。本特許明細書では、小型化技術は高効率化技術に実質的に等しいものとして説明をする。２倍の小型化は、√２倍の小型化と、√２倍の高効率化の両方が達成されて初めて、その熱収支を成立させるからである。
【０００５】
小型化技術として、モータ自体の小型化ではなく、モータシステムとしての小型化を達成しようとするアプローチがある。すなわち、モータ自体をそのままの大きさとし、遊星歯車やはすば歯車などを用いた機械的ギア、磁気的ギア、電気的ギアなどの変速機構を用いて回転速度の変化による高効率化を達成するというものである。
【０００６】
これは、例えば、電動モビリティなどの駆動輪へ力を伝えるとき、モータを低トルク高回転として、ギアに減速と大トルク化の役割を担わせることで、モータへの電流を小さくし、銅損を低減させる。この場合は、モータには強力な磁石を使わずに、低鉄損とするべく磁力が焼結磁石と比べ弱いボンド磁石を利用することや、鉄損の非常に少ないコアレスモータを利用することもある。場合によっては、モータを６極以下に設計することもある。
【０００７】
逆に、ギアに増速と低トルク化の役割を担わせ、モータを低速の大トルクで回転させることで、鉄損を低減させるものもある。この場合は、少なくとも６極以上の多極モータを採用してモータ周波数を向上させ、コイルのコアからの飛び出し寸法を少なくすることで、モータの小型化および軽量化を実現することが良く見られる。
【０００８】
どちらの場合も、熱収支のための銅損と鉄損などの計算や、モータドライバの高周波数対応能力に応じて、最適な計算結果を探求している。
【０００９】
本発明は、高速回転および小型化が可能な電気モータおよびその関連技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様では、永久磁石型モータであって、複数の永久磁石を有するモータロータと、前記モータロータに隣接するモータステータを備え、前記複数の永久磁石のそれぞれは、ｄ軸およびｑ軸に対して傾いた複数の磁化容易軸を有し、前記複数の磁化容易軸は、ｄ軸に近い第１磁化容易軸と、ｑ軸に近い第２磁化容易軸を含み、前記第２磁化容易軸のｑ軸に対する角度は、前記第１磁化容易軸のｄ軸に対する角度よりも大きく、前記モータステータは、積層された複数のアモルファス板により構成された歯と、前記歯に巻き付けられた巻線を有する、永久磁石型モータが提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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