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公開番号2025177747
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024084819
出願日2024-05-24
発明の名称電動機
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人弁理士法人三協国際特許事務所
主分類H02K 21/14 20060101AFI20251128BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本発明は、3次元磁極構造において、単位質量当たりまたは単位体積当たりの出力トルクを向上できる電動機を提供する。
【解決手段】本発明は、3次元磁極構造の電動機であって、可動子の鉄心211Aは、電機子との対向面ASA、前記電機子に対向する対向方向Rにおける前記電機子と反対側の反対面OSA、および、前記可動子の移動方向θにおける移動方向面MSAを備え、対向面ASAが、鉄心211Aに外接する仮想の四角柱状体VSPにおける第1面FSと一致し、移動方向面MSAの面積が、仮想の四角柱状体VSPにおける移動方向θの第2面SSの面積に較べて小さい立体形状を呈している。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電機子コイルを備える電機子と、前記電機子と対向して配置される鉄心、および、前記電機子との対向面を可動子磁極として開放するように前記鉄心を囲繞する複数の永久磁石を備える磁極ブロックを複数備える可動子とを備え、
前記磁極ブロックにおける前記複数の永久磁石は、前記鉄心に同一の磁極を向けて配置され、
前記複数の磁極ブロックのそれぞれは、互いに隣接する各磁極ブロックにおける各対向面の各磁極が互いに異なるように並べて配置され、
前記鉄心は、前記対向面、前記電機子に対向する対向方向における前記電機子と反対側の反対面、および、前記可動子の移動方向における移動方向面を備え、前記対向面が、前記鉄心に外接する仮想の四角柱状体における第１面と一致し、前記移動方向面の面積が、前記仮想の四角柱状体における前記移動方向の第２面の面積に較べて小さい立体形状を呈している、
電動機。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記鉄心は、前記反対面が、前記移動方向面と直交し、かつ、前記対向面に対して傾斜した立体形状を呈している、
請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記鉄心は、前記移動方向面の面積が前記第２面の面積に較べて小さくするために、前記移動方向に凹むように前記移動方向面に形成された凹所、または、前記移動方向に貫通するように前記移動方向面に形成された開口部を備え、
前記複数の永久磁石のうち、前記移動方向面に沿って配置される第１永久磁石は、前記凹所または前記開口部を塞がない形状を呈している、
請求項１に記載の電動機。
【請求項４】
アキシャルギャップ型である、請求項１に記載の電動機。
【請求項５】
ラジアルギャップ型である、請求項１に記載の電動機。
【請求項６】
リニアモータ型である、請求項１に記載の電動機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元磁極構造を備えた電動機に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電動機は、様々な装置に利用されている。例えば、特許文献１には、出力の向上ために、電機子と可動子との間のギャップに生じる磁束数を増大させる３次元磁極構造の電動機が開示されている。この特許文献１に開示された電動機は、電機子コイルを有する電機子と、前記電機子と対向して配置される鉄心と、前記電機子との対向面を開放して前記鉄心を囲繞する複数の永久磁石とを具備する磁極ブロックを複数有する可動子とを備え、前記磁極ブロックにおいて、前記複数の永久磁石が前記鉄心に同一の磁極を向けて配置されており、複数の前記磁極ブロックのそれぞれは、前記可動子の可動方向及び当該可動方向に交差する方向の両方向において１つずつ磁極が反転するように配置され、一の前記磁極ブロックの開放された側の面から出た磁束が、前記可動方向及び前記交差する方向に分岐し、当該一の前記磁極ブロックと前記可動方向及び前記交差する方向で隣り合う他の前記磁極ブロックに進入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６８３５６９２号公報（特開２０１９－７５８４８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、電動機には、単位質量当たりまたは単位体積当たりの出力トルクの向上が望まれる。前記特許文献１に開示された電動機における磁極ブロックは、電機子との対向面を開放して鉄心を囲繞する複数の永久磁石を備え、前記複数の永久磁石が前記鉄心に同一の磁極を向けて配置される３次元磁極構造を利用している。この３次元磁極構造では、これら複数の永久磁石における各形状（面積、厚さ）が、適した比率のときに、鉄心における対向面の磁束密度が最大化できる。前記出力トルクを向上させるために、対向面の面積を大きくし、鉄心の厚さを薄くすると、前記対向面に対向する鉄心の第Ａ面に配設される第Ａ永久磁石の面積が大きくなる一方、前記鉄心の側面である第Ｂおよび第Ｃ面それぞれに配設される第Ｂおよび第Ｃ永久磁石の各面積が小さくなるため、これら第Ａ、第Ｂおよび第Ｃ永久磁石における各形状を、適した比率にすることが難しい。あるいは、前記出力トルクを向上させるために、磁場の変化を急峻にするべく移動方向に交互に並ぶＮ極とＳ極との間隔（極ピッチ）を短くすると、例えば第Ｂ永久磁石間の間隔が短くなるため、第Ａおよび第Ｃ永久磁石の各面積が小さくなり、これら第Ａ、第Ｂおよび第Ｃ永久磁石における各形状を、適した比率にすることが難しい。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、３次元磁極構造において、単位質量当たりまたは単位体積当たりの出力トルクを向上できる電動機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる電動機は、電機子コイルを備える電機子と、前記電機子と対向して配置される鉄心、および、前記電機子との対向面を可動子磁極として開放するように前記鉄心を囲繞する複数の永久磁石を備える磁極ブロックを複数備える可動子とを備え、前記磁極ブロックにおける前記複数の永久磁石は、前記鉄心に同一の磁極を向けて配置され、前記複数の磁極ブロックのそれぞれは、互いに隣接する各磁極ブロックにおける各対向面の各磁極が互いに異なるように並べて配置され、前記鉄心は、前記対向面、前記電機子に対向する対向方向における前記電機子と反対側の反対面、および、前記可動子の移動方向における移動方向面を備え、前記対向面が、前記鉄心に外接する仮想の四角柱状体における第１面と一致し、前記移動方向面の面積が、前記仮想の四角柱状体における前記移動方向の第２面の面積に較べて小さい立体形状を呈している。
【０００７】
このような電動機は、３次元磁極構造を備え、対向面が仮想の四角柱状体における第１面と一致した状態で、移動方向面の面積が、前記仮想の四角柱状体における前記移動方向の第２面の面積に較べて小さくするので、鉄心が前記仮想の四角柱状体の形状である場合に較べて、前記移動方向面（前記第Ｂ面）に配置される第１永久磁石（前記第Ｂ永久磁石）、前記反対面（前記第Ａ面）に配置される第２永久磁石（前記第Ａ永久磁石）、および、前記対向面および前記移動方向面それぞれに直交する前記鉄心の第３方向面（前記第Ｃ面）に配置される第３永久磁石（前記第Ｃ永久磁石）における各形状を、より適した比率にすることができる。このため、上記電動機は、単位質量当たりまたは単位体積当たりの出力トルクを向上できる。
【０００８】
他の一態様では、上述の電動機において、前記鉄心は、前記反対面が、前記移動方向面と直交し、かつ、前記対向面に対して傾斜した立体形状を呈している。
【０００９】
このような電動機は、反対面が対向面に対して傾斜することで、移動方向面の面積が第２面の面積に較べて小さくできる。
【００１０】
他の一態様では、これら上述の電動機において、前記鉄心は、前記移動方向面の面積が前記第２面の面積に較べて小さくするために、前記移動方向に凹むように前記移動方向面に形成された凹所、または、前記移動方向に貫通するように前記移動方向面に形成された開口部を備え、前記複数の永久磁石のうち、前記移動方向面に沿って配置される第１永久磁石は、前記凹所または前記開口部を塞がない形状を呈している。
（【００１１】以降は省略されています）

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