特許ウォッチ

公開番号2025176197
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-03
出願番号2025156549,2024115087
出願日2025-09-19,2020-09-08
発明の名称回転電機
出願人住友電気工業株式会社,住友電工焼結合金株式会社
代理人個人,個人
主分類H02K 16/04 20060101AFI20251126BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】生産性に優れ、かつエネルギー損失が少ない回転電機を提供する。
【解決手段】第一ステータと第二ステータとロータとが、ロータの回転軸の軸方向に並ぶアキシャルギャップ型の回転電機である。第一ステータは、第一コイルが配置される圧粉磁心で構成された第一コアを備える。第二ステータは、第二コイルが配置される圧粉磁心で構成された第二コアを備える。第一コアは、円環状の第一ヨークと、複数の第一ティースとを備える。第二コアは、円環状の第二ヨークと、複数の第二ティースとを備える。第一コアにおける最も高さが高いティースと第二コアにおける最も高さが低いティースとが向かい合うように配置されている。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
第一ステータと第二ステータとロータとが、前記ロータの回転軸の軸方向に並ぶアキシャルギャップ型の回転電機であって、
前記第一ステータは、第一コイルと、前記第一コイルが配置される圧粉磁心で構成された第一コアとを備え、
前記第二ステータは、第二コイルと、前記第二コイルが配置される圧粉磁心で構成された第二コアとを備え、
前記第一コアは、
第一ヨーク面を有する円環状の第一ヨークと、
前記第一ヨーク面から突出する複数の第一ティースと、を備え、
前記第二コアは、
前記第一ヨーク面に対向する第二ヨーク面を有する円環状の第二ヨークと、
前記第二ヨーク面から突出する複数の第二ティースと、を備え、
前記第一ステータと前記第二ステータとは、前記第一ティースと前記第二ティースとが向かい合うように配置されており、
前記第一コアと前記第二コアとは、同一形状であり、
前記第一ヨークに、前記第一ヨークの軸方向から見て、前記第一ヨークの軸心を通る第一基準直線を仮想し、前記第二ヨークに、前記第二ヨークの軸方向から見て、前記第二ヨークの軸心を通る第二基準直線を仮想した場合、
前記第一基準直線は、前記第一コアにおける前記第一基準直線を挟んで線対称の位置にある一方のティースと他方のティースとの突出高さが揃うように仮想された直線であり、
前記第二基準直線は、前記第二コアにおける前記第二基準直線を挟んで線対称の位置にある一方のティースと他方のティースとの突出高さが揃うように仮想された直線であり、
前記ロータの前記回転軸の軸方向から見て、前記第一基準直線と前記第二基準直線とが一致しており、
前記第一コアにおける最も高さが高いティースと前記第二コアにおける最も高さが低いティースとが向かい合うように配置されている、
回転電機。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第一基準直線に関して互いに対称な位置にある複数の前記第一ティースにおける前記第一ヨーク面から複数の前記第一ティースの端面までの突出高さ差分が０．１５ｍｍ以下であり、
前記第二基準直線に関して互いに対称な位置にある複数の前記第二ティースにおける前記第二ヨーク面から複数の前記第二ティースの端面までの突出高さの差分が０．１５ｍｍ以下である、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記回転軸の軸方向に対向する位置にある前記第一ティースと前記第二ティースとで構成されるティース対を複数備え、
複数の前記ティース対それぞれにおける前記第一ティースの端面の面積重心から前記第二ティースの端面の面積重心に至る距離をティース間距離とし、最大の前記ティース間距離と最小の前記ティース間距離との差が０．０８ｍｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記第一コアにおける複数の前記第一ティースにおける前記第一ヨーク面の反対面から前記第一ティースの端面までの全体高さのバラツキが０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であり、
前記第二コアにおける複数の前記第二ティースにおける前記第二ヨーク面の反対面から前記第二ティースの端面までの全体高さのバラツキが０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第一ヨークの厚さのバラツキが０．０３ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下であり、
前記第二ヨークの厚さのバラツキが０．０３ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
複数の前記第一ティースの突出高さのバラツキが０．０３ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下であり、
複数の前記第二ティースの突出高さのバラツキが０．０３ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記ロータは、前記第一ティースの端面に対向する第一ロータ面と、前記第二ティースの端面に対向する第二ロータ面とを備え、
複数の前記第一ティースにおける前記第一ヨーク面の反対面から前記第一ティースの端面までの全体高さのバラツキが、複数の前記第一ティースと前記第一ロータ面との距離の平均値の２０％以下であり、
複数の前記第二ティースにおける前記第二ヨーク面の反対面から前記第二ティースの端面までの全体高さのバラツキが、複数の前記第二ティースと前記第二ロータ面との距離の平均値の２０％以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記ロータは、前記第一ティースの端面に対向する第一ロータ面と、前記第二ティースの端面に対向する第二ロータ面とを備え、
前記第一ヨークの厚さのバラツキが、前記第一ヨーク面と前記第一ロータ面との距離の平均値の２％以下であり、
前記第二ヨークの厚さのバラツキが、前記第二ヨーク面と前記第二ロータ面との距離の平均値の２％以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項９】
通電時に、前記第一コアと前記ロータと前記第二コアとを透過する環状磁路が形成され、
複数の前記第一ティースにおける前記第一ヨーク面の反対面から前記第一ティースの端面までの全体高さのバラツキが、前記環状磁路の磁路長の１％以下であり、
複数の前記第二ティースにおける前記第二ヨーク面の反対面から前記第二ティースの端面までの全体高さのバラツキが、前記環状磁路の磁路長の１％以下である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転電機に関する。本出願は、２０１９年１０月１７日出願の日本出願２０１９－１９０５５６号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型の回転電機（電動機・発電機）として、特許文献１の図１３には、ロータを一対のステータで挟み込んだダブルステータタイプの回転電機が開示されている。ステータは、コイルが配置されるコアを備える。コアは、円盤状のヨークと、ヨークの一面側から突出する複数のティースとを備える。ティースの外周にはコイルが配置される。特許文献１では、ヨークに孔を設け、その孔に柱状のティースを嵌め込むことでステータのコアを構成している。一方、ロータは、複数の永久磁石を有する。
【０００３】
一対のステータを備えるアキシャルギャップ型の回転電機では、ロータの回転軸の軸方向に、一方のステータ、ロータ、他方のステータの順に並べる。その際、一方のステータのティースと、他方のステータのティースとが向かい合うように両ステータを配置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２００７／１１４０７９号
【発明の概要】
【０００５】
本開示の回転電機は第一ステータと第二ステータとロータとが、前記ロータの回転軸の軸方向に並ぶアキシャルギャップ型の回転電機であって、
前記第一ステータは、第一コイルと、前記第一コイルが配置される圧粉磁心で構成された第一コアを備え、
前記第二ステータは、第二コイルと、前記第二コイルが配置される圧粉磁心で構成された第二コアを備え、
前記第一コアは、
第一ヨーク面を有する円環状の第一ヨークと、
前記第一ヨーク面から前記ロータ方向に突出し、前記第一ヨークと一体に構成された複数の第一ティースと、
前記第一ヨークの周方向の基準となる位置を示す第一マークとを備え、
前記第二コアは、
前記第一ヨーク面に対向する第二ヨーク面を有する円環状の第二ヨークと、
前記第二ヨーク面から前記ロータ方向に突出し、前記第二ヨークと一体に構成された複数の第二ティースと、
前記第二ヨークの周方向の基準となる位置を示す第二マークとを備え、
前記回転軸の軸方向に見て、前記第一マークと前記第二マークとが前記回転軸に関して互いに対称な位置に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、実施形態１のアキシャルギャップ型の回転電機の部分縦断面図である。
図２は、第一ステータの第一コアの斜視図である。
図３は、第一ステータの第一コアの上面図である。
図４は、第二ステータの第二コアの上面図である。
図５は、第一ティースを作製する金型と給粉機の位置関係を示す模式図である。
図６は、図５のＶＩ－ＶＩ断面図である。
図７は、第一ティースと第二ティースとロータとの配置関係の模式図である。
図８は、試験例に記載される試料Ｎｏ．１のトルクリプルを示すグラフである。
図９は、試験例に記載される試料Ｎｏ．１のコギングトルクを示すグラフである。
図１０は、試験例に記載される試料Ｎｏ．２のトルクリプルを示すグラフである。
図１１は、試験例に記載される試料Ｎｏ．２のコギングトルクを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
特許文献１では、ヨークとティースとを別個に作製し、それらを組み合わせてステータのコアを作製している。この構成では、ヨークとティースとを組み合わせる手間がかかるため、回転電機の生産性が芳しくない。
【０００８】
また、特許文献１の構成では、ヨークからのティースの突出高さがバラツキ易い。ティースの突出高さにバラツキがあると、トルクリプルの増大などによって電磁気的なエネルギー損失が増大する。また、ロータの回転軸が変動し易くなるので、シャフトと軸受との間の摩擦の増大などによって機械的なエネルギー損失が増大する。
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
本発明者らは、ヨークと複数のティースとを備えるコアを圧紛磁心によって構成することを検討した。圧粉磁心によって構成されるコアを作製する場合、給粉機を用いて金型内に磁性粉末を充填し、加圧成形する。一般的な給粉機は、金型上を直線的に往復して金型内に給粉する。ここで、本発明者らは、金型における給粉開始側の箇所の方が、給粉機の折り返し側の箇所よりも磁性粉末が多く充填され易い傾向にあるという知見を得た。また、本発明者らは、上面視した金型の中心を通って給粉機の往復方向に沿った直線を給粉軸線としたとき、給粉軸線に関して互いに対称な位置にある箇所における磁性粉末の充填量は同程度となり易いという知見を得た。つまり、圧紛磁心のコアでは、コアに備わる複数のティースのうち、給粉開始側から給粉機の折り返し側に向って、ティースの高さが徐々に低くなり易い。また、給粉軸線に関して互いに対称な位置にあるティースの突出高さはほぼ同じとなる。これらの知見に基づいて、本発明者らは実施形態に係る回転電機を完成させた。
以下、本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
＜１＞実施形態に係る回転電機は、
第一ステータと第二ステータとロータとが、前記ロータの回転軸の軸方向に並ぶアキシャルギャップ型の回転電機であって、
前記第一ステータは、第一コイルと、前記第一コイルが配置される圧粉磁心で構成された第一コアを備え、
前記第二ステータは、第二コイルと、前記第二コイルが配置される圧粉磁心で構成された第二コアを備え、
前記第一コアは、
第一ヨーク面を有する円環状の第一ヨークと、
前記第一ヨーク面から前記ロータ方向に突出し、前記第一ヨークと一体に構成された複数の第一ティースと、
前記第一ヨークの周方向の基準となる位置を示す第一マークとを備え、
前記第二コアは、
前記第一ヨーク面に対向する第二ヨーク面を有する円環状の第二ヨークと、
前記第二ヨーク面から前記ロータ方向に突出し、前記第二ヨークと一体に構成された複数の第二ティースと、
前記第二ヨークの周方向の基準となる位置を示す第二マークとを備え、
前記回転軸の軸方向に見て、前記第一マークと前記第二マークとが前記回転軸に関して互いに対称な位置に配置されている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許