WO2025220154A1 - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
- Publication number
- WO2025220154A1 WO2025220154A1 PCT/JP2024/015289 JP2024015289W WO2025220154A1 WO 2025220154 A1 WO2025220154 A1 WO 2025220154A1 JP 2024015289 W JP2024015289 W JP 2024015289W WO 2025220154 A1 WO2025220154 A1 WO 2025220154A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- stator
- magnets
- rotor
- rotating electric
- main
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
Definitions
- the present invention relates to a rotating electric machine.
- JP2022-161445A discloses a rotating electric machine equipped with an outer rotor in which main magnets and auxiliary magnets are arranged in a Halbach array.
- the rotating electric machine described in the above document is configured to increase the magnetic flux density of the magnetic poles by arranging the main magnets and auxiliary magnets in a Halbach array, and the main magnets and auxiliary magnets of the rotor are arranged so that they have the same air gap with the stator.
- the magnetic flux of the auxiliary magnets which is used to change the magnetic flux density of the main magnets, interlinks with the stator, generating iron loss, which reduces the efficiency of the rotating electric machine accordingly.
- the present invention was made in consideration of these problems, and aims to provide a rotating electric machine that can suppress a decrease in efficiency.
- One aspect of the present invention is applied to a rotating electric machine comprising a stator having slots and windings, and a rotor having permanent magnets and a rotor core, with an air gap between the stator and the rotor.
- the permanent magnets include main magnets whose magnetic poles are oriented in the radial direction of the rotor, and auxiliary magnets adjacent to the main magnets whose magnetic poles are oriented in the circumferential direction. These main magnets and auxiliary magnets are alternately arranged on the surface of the rotor core in a Halbach array.
- the gap between the auxiliary magnets and the stator is configured to be larger than the gap between the main magnets and the stator.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the rotating electrical machine of the present invention.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to a modified example of the present invention.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to another modified example of the present invention.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to still another modified example of the present invention.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to still another modified example of the present invention.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to still another modified example of the present invention.
- FIG. 8 is an enlarged view of a main part of a rotating electrical machine according to a modified example of the present invention.
- the rotating electric machine 100 of this embodiment comprises a circular stator 1, a rotor 2 concentric with the stator 1 and arranged on the inner periphery of the stator 1 with an air gap 13 between them, and a permanent magnet 3 arranged on the inner periphery of the rotor 2, facing the air gap 13.
- the permanent magnet 3 consists of a main magnet 31 and an auxiliary magnet 32.
- the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 are arranged alternately in the circumferential direction according to a Halbach array.
- the rotating electric machine 100 of this embodiment is mounted on an electric vehicle and functions as an electric motor that drives the wheels. It also functions as a generator that generates electricity (regeneratively) using the rotation of the wheels. It may also be used as a drive device for devices other than automobiles, such as various electrical appliances or industrial machinery.
- the rotor 2 has a rotor core 12.
- the rotor core 12 is constructed by laminating electromagnetic steel sheets.
- a groove structure 30 is formed on the outer circumferential surface (surface) of the rotor core 12 to secure the permanent magnets 3.
- the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 abut against the outer circumferential side of this groove structure 30 and are each secured with an adhesive.
- the inner circumferential side of the rotor 2 is provided with a shaft hole 14 to which the rotor shaft 15 is secured.
- the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 are arranged alternately in the circumferential direction along the outer periphery of the rotor core 12 in a Halbach array.
- the cross-sectional shape of the main magnet 31 along the radial direction is a rectangle with its long side in the circumferential direction.
- the auxiliary magnets 32 are arranged between the main magnets 31.
- the cross-sectional shape of the auxiliary magnets 32 along the radial direction is a rectangle with its long side shorter than that of the main magnets 31.
- the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 are fixed to the outer periphery of the rotor core 12 using an adhesive.
- the main magnets 31 are arranged so that their magnetic poles are radial to the rotor 2, with adjacent main magnets 31 having opposite magnetic poles.
- the auxiliary magnets 32 are arranged so that their magnetic poles are circumferential to the rotor 2, i.e., so that their magnetic poles are perpendicular to those of the main magnets 31.
- the rotor 2 has magnetic poles formed by two circumferentially adjacent main magnets 31 and the auxiliary magnet 32 between them; in Figure 1, four main magnets 31 form four magnetic poles.
- the opposing stator 1 has three teeth 8 and three slots 9, with two magnetic poles facing each tooth 8.
- the rotating electric machine 100 is configured so that two magnetic poles face each other on one tooth 8.
- S the number of slots
- R the number of pole pairs on the permanent magnet 3
- P the number of pole pairs on the stator winding 10 on the stator 1.
- the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 are arranged in a Halbach array to increase the magnetic flux density of the magnetic poles of the rotor 2, and as described above, three slots 9 and four magnetic poles are provided to increase torque.
- the distance between the permanent magnets 3 and the stator 1, i.e., the air gap 13, be small.
- the auxiliary magnets 32 used to change the magnetic flux density of the main magnets 31 are arranged close to the stator 1, the magnetic flux of the auxiliary magnets 32 may interlink with the stator 1, causing iron loss in the stator 1. In this case, there is a problem in that the torque efficiency of the rotating electric machine 100 is reduced accordingly.
- the following configuration is used to minimize the impact of iron loss caused by the auxiliary magnet 32 and improve torque efficiency.
- the rotor 2 is configured so that the distance between the auxiliary magnet 32 and the inner peripheral surface of the stator 1 (the inner peripheral surface of the teeth 8) is larger than the distance (air gap 13) between the main magnet 31 and the inner peripheral surface of the stator 1 (i.e., the tip surfaces of the teeth 8).
- the auxiliary magnet 32 is positioned so that the outer surface of the auxiliary magnet 32 is recessed from the air gap 13.
- Figure 2 is an enlarged view of part A in Figure 1.
- the auxiliary magnet 32 is arranged so that its outer surface, i.e., the edge 32a of the auxiliary magnet 32 facing the stator 1, is located between the radial center line CL of the main magnet 31 and the edge 31d of the main magnet 31 on the side opposite the stator 1.
- a space is defined by adjacent main magnets 31 and the auxiliary magnets 32 located between these main magnets 31. As shown in Figure 2, this space exposes, to the air gap 13, the first side 31a facing the stator 1, and the second and third sides 31b and 31c adjacent to both ends of the first side 31a, of the four sides surrounding the outer periphery of the rectangular main magnet 31.
- This configuration increases the surface area of the main magnet 31 exposed to the air gap 13, allowing the main magnet 31 to be cooled by the air circulating through the air gap 13 as the rotor 2 rotates.
- the rotating electric machine 100 of this embodiment comprises a stator 1 having slots 9 and stator windings 10, and a rotor 2 having permanent magnets 3 and a rotor core 12, with an air gap 13 between it and the stator 1.
- the permanent magnets 3 are main magnets 31 whose magnetic poles are oriented in the radial direction of the rotor 2, and auxiliary magnets 32 adjacent to the main magnets 31 whose magnetic poles are oriented in the circumferential direction of the rotor 2, which are arranged alternately on the surface of the rotor core in a Halbach array, with the spacing between the auxiliary magnets 32 and the stator 1 being greater than the spacing between the main magnets 31 and the stator 1.
- the side of the auxiliary magnet 32 facing the stator 1 is exposed to the air gap 13, thereby suppressing the occurrence of iron loss due to the magnetic flux of the auxiliary magnet 32 in the rotor core 12. This makes it possible to further prevent a decrease in the torque efficiency of the rotating electric machine 100.
- the radial cross section of the rotor 2 of the main magnet 31 is rectangular, and of the four sides surrounding its outer periphery, the first side 31a facing the stator 1, and the second and third sides 31b and 31c adjacent to both ends of the first side 31a are exposed to the air gap 13.
- the surface area of the main magnet 31 exposed to the air gap 13 is increased, allowing the main magnet 31 to be effectively cooled by the air circulating through the air gap 13 as the rotor 2 rotates.
- the auxiliary magnet 32 is positioned so that the edge 32a facing the stator 1 is located between the radial center of the main magnet 31 and the edge 31d of the main magnet 31 opposite the side facing the stator 1.
- the auxiliary magnets 32 are securely positioned between adjacent main magnets 31, allowing the auxiliary magnets 32 to be positioned away from the stator 1 while maintaining the effect of deflecting the magnetic flux of the main magnet 31, which forms the magnetic pole center, toward the stator 1. This reduces iron loss generated in the stator 1 and makes it possible to prevent a decrease in the torque efficiency of the rotating electric machine 100 due to iron loss.
- Figure 3 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of a rotating electric machine 100 according to a modified example of this embodiment.
- the rotating electric machine 100 of this modified example is configured as an outer rotor type motor in which the rotor 2 is arranged on the outer periphery of the stator 1.
- the rotating electric machine 100 comprises a circular stator 1, a rotor 2 that is concentric with the stator 1 and is arranged on the outer periphery of the stator 1 with an air gap 13 between them, and permanent magnets 3 that are arranged on the inner periphery of the rotor 2, on a surface that faces the stator 1 across the air gap 13.
- the permanent magnets 3 consist of main magnets 31 and auxiliary magnets 32.
- the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 are arranged alternately in the circumferential direction according to a Halbach array.
- the rotor 2 is configured so that the distance between the auxiliary magnet 32 and the inner circumferential surface of the stator 1 (tip surfaces of the teeth 8) is larger than the distance (air gap 13) between the main magnet 31 and the inner circumferential surface of the stator 1 (tip surfaces of the teeth 8).
- the inner surface of the auxiliary magnet 32 is positioned recessed from the air gap 13.
- the rotor 2 is configured as an outer rotor, positioned on the outer diameter side of the stator 1. Even when configured as an outer rotor type rotating electric machine 100, by positioning the auxiliary magnets 32 away from the stator 1, as described above, the magnetic flux linking from the auxiliary magnets 32 to the stator 1 side is reduced, thereby reducing iron loss generated in the stator 1. This makes it possible to prevent a decrease in the torque efficiency of the rotating electric machine 100.
- Figure 4 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of a rotating electric machine 100 according to another modified example of this embodiment.
- the modified rotating electric machine 100 shown in Figure 4 has a similar configuration to that shown in Figure 1, but differs in that it includes a non-magnetic member 40 on the outer periphery of the auxiliary magnet 32.
- the non-magnetic member 40 is arranged in the space defined by adjacent main magnets 31 and the auxiliary magnets 32 located between these main magnets 31.
- This configuration increases the strength with which the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 are fixed to the outer periphery of the rotor core 12. Furthermore, the surface of the main magnets 31 and the surface of the non-magnetic member 40 can be configured to be flush with each other, so the surface of the permanent magnets 3 on the outer periphery of the rotor 2 forms a gentle circumferential surface, reducing the effects of air resistance when the rotor 2 rotates.
- Figure 5 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of a rotating electric machine 100 according to yet another modification of this embodiment.
- the modified rotating electric machine 100 shown in Figure 5 is similar in configuration to that shown in Figure 3, but differs in that it is equipped with a non-magnetic member 40 on the outer periphery of the auxiliary magnet 32, similar to the modified example described in Figure 4.
- Figure 6 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of a rotating electric machine 100 according to yet another modification of this embodiment.
- the modified rotating electric machine 100 shown in Figure 6 has a similar configuration to that shown in Figure 4, but differs in the shape of the non-magnetic member 40 provided around the outer periphery of the auxiliary magnet 32.
- a concave-convex fin structure 40a is formed on the side of the non-magnetic material 40 facing the air gap 13, which fills the space defined by adjacent main magnets 31 and the auxiliary magnets 32 located between these main magnets 31.
- the non-magnetic member 40 is configured to have an uneven fin structure 40a on the side facing the air gap 13. This increases the strength with which the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 are fixed to the outer periphery of the rotor core 12, and by increasing the surface area of the non-magnetic member 40, the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 can be more effectively cooled by the air circulating through the air gap 13 as the rotor 2 rotates.
- Figure 7 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of a rotating electric machine 100 according to yet another modification of this embodiment.
- the modified rotating electric machine 100 shown in Figure 7 is similar to the configuration shown in Figure 5, but differs in that the shape of the non-magnetic member 40 that surrounds the outer periphery of the auxiliary magnet 32 is the same as the configuration described in Figure 6.
- a concave-convex fin structure 40a is formed on the side of the non-magnetic member 40 facing the air gap 13, which fills the space defined by adjacent main magnets 31 and the auxiliary magnets 32 located between these main magnets 31.
- the strength with which the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 are fixed to the outer periphery of the rotor core 12 can be increased, and the surface area of the non-magnetic member 40 is increased, allowing the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 to be cooled by the air circulating through the air gap 13 as the rotor 2 rotates.
- the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 are fixed to the outer periphery of the rotor core 12, but the rotor core 12 may also be provided with a structure (for example, hook-shaped claws) that locks the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 in place.
- a structure for example, hook-shaped claws
- the rotor core 12 may be configured to include first claws 121 that engage both circumferential end portions of the main magnet 31 from the outer periphery, and second claws 122 that engage both circumferential end portions (or one end portion) of the auxiliary magnet 32 from the outer periphery. This configuration allows the main magnet 31 and auxiliary magnet 32 to be more securely fixed to the rotor core 12.
- magnet holes corresponding to the shapes of the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 may be formed in the rotor core 12 in the direction of the rotation axis, and the main magnets 31 and auxiliary magnets 32 may be embedded in the magnet holes, respectively.
- the side facing the stator 1 may be formed in an arc shape so that it faces the outer peripheral surface of the stator 1 (the tip surfaces of the teeth 8).
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
スロット９及び巻線１０を有するステータ１と、永久磁石３とロータコア１２とを有し、ステータ１にエアギャップ１３を介して配置されるロータ２と、を備える回転電機１００において、永久磁石３は、磁極がロータ２の径方向に配向する主磁石３１と、主磁石３１に隣接して磁極がロータ２の周方向に配向する補助磁石３２とを備え、主磁石３１と補助磁石３２とがハルバッハ配列に従ってロータコア１２の表面に交互に配置される。補助磁石３２とステータ１との間隔が、主磁石３１とステータ１との間隔よりも大きく構成される。
Description
本発明は、回転電機に関する。
ＪＰ２０２２－１６１４４５Ａには、主磁石及び補助磁石がハルバッハ配列に従って配置されたアウターロータを備える回転電機が開示されている。
上記文献に記載の回転電機は、主磁石と補助磁石とをハルバッハ配列に従って配置することで磁極の磁束密度を大きくする構成であり、ロータの主磁石及び補助磁石は、ステータに対して同一のエアギャップとなるように配置される。このような構成の場合、主磁石の磁束密度を変化させるための補助磁石の磁束が、ステータに鎖交することで鉄損を発生させ、その分だけ回転電機の効率が低下するという問題があった。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、効率の低下を抑制可能な回転電機を提供することを目的とする。
本発明のある態様によれば、スロット及び巻線を有するステータと、永久磁石及びロータコアを有し、ステータとの間にエアギャップを介して配置されるロータと、を備える回転電機に適用される。永久磁石は、磁極がロータの径方向に配向する主磁石と、主磁石に隣接して磁極が周方向に配向する補助磁石とを備える。これら主磁石及び補助磁石がハルバッハ配列に従ってロータコアの表面に交互に配置される。補助磁石とステータとの間隔が、主磁石とステータとの間隔よりも大きく構成される。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の回転電機１００の軸方向に垂直な断面図であって、構成全体の一部を示す図である。全体構成の残りの部分は、図１で示す部分構成が連続的に繰り返される。
本実施形態の回転電機１００は、円環形状のステータ１と、ステータ１と同心円状で、ステータ１との間にエアギャップ１３を有してステータ１の内周に配置されるロータ２と、ロータ２の内周側で、エアギャップ１３に面して配置される永久磁石３とを備える。永久磁石３は、主磁石３１と補助磁石３２とからなる。主磁石３１と補助磁石３２とは、ハルバッハ配列に従って周方向に交互に配置される。
本実施形態の回転電機１００は、電動自動車に搭載され、車輪を駆動する電動機として機能する。また、車輪の回転を受けて発電（回生）を行なう発電機として機能する。なお自動車以外の装置、例えば各種電気機器又は産業機械の駆動装置として用いられてもよい。
ステータ１は、リング状のステータコア１１と、ステータコア１１に形成されるスロット９に巻き回される固定子巻線１０とから構成される。ステータコア１１は、内周側（ロータ２側）に向けて突出する複数のティース８と、隣接するティース８間の空間であるスロット９とが形成される。ステータコア１１は、電磁鋼板が積層されて構成される。
ロータ２は、ロータコア１２を有する。ロータコア１２は、電磁鋼板が積層されて構成される。ロータコア１２の外周面（表面）には、永久磁石３が固定されるための溝構造３０が形成される。主磁石３１及び補助磁石３２は、この溝構造３０の外周側に当接し、接着剤によってそれぞれ固定される。ロータ２の内周側には、ロータシャフト１５が固定されるシャフト孔１４を備える。
本実施形態のロータ２は、主磁石３１と補助磁石３２とが、ハルバッハ配列に従ってロータコア１２の外周に沿って、周方向に交互に配置される。主磁石３１の径方向に沿った断面形状は、周方向に長辺を有する長方形形状を有する。補助磁石３２は、主磁石３１と主磁石３１との間に配置される。補助磁石３２の径方向に沿った断面形状は、主磁石３１よりも長辺が短い長方形形状を有する。これら主磁石３１及び補助磁石３２は、ロータコア１２の外周面に接着剤を用いて固定される。
主磁石３１は、その磁極がロータ２の径方向となるように配置されており、隣り合う主磁石３１同士の磁極は逆となるように配置される。補助磁石３２は、その磁極がロータ２の周方向となるように、すなわち主磁石３１に対して磁極が直交するように配置される。このような構成により、磁極中心となる主磁石３１の磁束が補助磁石３２によりステータ１側へと偏向させ、ステータ１に鎖交する磁束を大きくできるので、回転電機１００のトルク効率を改善することができる。
ロータ２は、周方向に隣り合う二つの主磁石３１とこれらの間の補助磁石３２とにより磁極が構成され、図１において四つの主磁石３１により四つの磁極が構成される。これに対向するステータ１は、三つのティース８及び三つのスロット９が配置され、一つのティース８に対して二つの磁極が対向する。
このように、回転電機１００は、一つのティース８に対して二つの磁極が対向するように構成される。これらの関係は、スロット数Ｓ、永久磁石３の極対数Ｒ、ステータ１の固定子巻線１０の極対数Ｐとしたときに、Ｓ＝Ｒ±Ｐの関係が成立する。本実施形態では、回転電機１００をこのように構成することにより、ロータ２が回転するときステータ１に変調した鎖交磁束が発生し、変調した鎖交磁束に同期してステータ１に磁界が発生する。これにより、ステータ１の磁界による電気角の進角が発生するので、ロータ２の磁束にこの作用が加わることにより、回転電機１００のトルクを増大させることができる。
次に、永久磁石３とエアギャップ１３との関係について説明する。
本実施形態の回転電機１００は、主磁石３１と補助磁石３２とをハルバッハ配列に従って配置することで、ロータ２の磁極の磁束密度を大きくし、さらに前述のように、三つのスロット９と四つの磁極を備えることでトルクを増大させる構成である。一般的に、ロータ２の磁束をステータ１に作用させるために、永久磁石３とステータ１との距離、すなわちエアギャップ１３が小さいことが望ましい。一方で、主磁石３１の磁束密度を変化させるための補助磁石３２をステータ１に近接して配置すると、補助磁石３２の磁束がステータ１に鎖交することで、ステータ１に鉄損を発生させる場合がある。この場合は、その分だけ回転電機１００のトルク効率が低下するという問題があった。
そこで本実施形態では、次のような構成により、補助磁石３２による鉄損が発生することの影響を最小限として、トルク効率を向上させた。
図１に示すように、ロータ２は、主磁石３１とステータ１の内周面（すなわちティース８の先端面）との距離（エアギャップ１３）に対して、補助磁石３２とステータ１の内周面（ティース８の内周面）との距離が大きくなるように構成されている。すなわち、補助磁石３２は、補助磁石３２の外側面がエアギャップ１３から後退した位置となるように配置されている。
図２は、図１のＡ部分の拡大図である。図２に示すように、補助磁石３２は、その外面、すなわち補助磁石３２のステータ１に対向する辺３２ａが、主磁石３１の径方向の中心線ＣＬと主磁石３１のステータ１とは反対側の辺３１ｄとの間に位置するように配置される。
このように補助磁石３２をステータ１から離間させて配置することで、補助磁石３２からステータ１側に鎖交する磁束が減少するので、ステータ１に発生する鉄損を減少させることができる。なお、このように構成した場合にも、補助磁石３２により主磁石３１の磁束をステータ１側に偏向させる効果に影響はほとんどない。
また、ロータ２には、隣り合う主磁石３１と、これら主磁石３１の間に位置する補助磁石３２とによって空間が画成される。図２に示すように、この空間により、長方形形状の主磁石３１の外周を取り囲む４つの辺のうち、ステータ１に対向する第１の辺３１ａと、第１の辺３１ａの両端にそれぞれ隣接する第２の辺３１ｂ及び第３の辺３１ｃとが、エアギャップ１３に露出する。
このような構成により、主磁石３１がエアギャップ１３に露出する表面積が増加することにより、ロータ２の回転によりエアギャップ１３を循環する空気によって、主磁石３１を冷却することができる。
このように、本実施形態の回転電機１００は、スロット９及び固定子巻線１０を有するステータ１と、永久磁石３及びロータコア１２を有し、ステータ１との間にエアギャップ１３を介して配置されるロータ２と、を備える。永久磁石３は、磁極がロータ２の径方向に配向する主磁石３１と、主磁石３１に隣接して磁極がロータ２の周方向に配向する補助磁石３２と、がハルバッハ配列に従ってロータコアの表面に交互に配置され、補助磁石３２とステータ１との間隔が、主磁石３１とステータ１との間隔よりも大きく構成される。
この構成では、補助磁石３２をステータ１から離間させて配置することで、補助磁石３２からステータ１側に鎖交する磁束が減少するので、ステータ１に発生する鉄損を減少させることができる。このような構成であっても、隣接する主磁石３１と主磁石３１との間に補助磁石３２が配置されることで、磁極中心となる主磁石３１の磁束をステータ１側へと偏向させる作用に影響を与えることなく、鉄損による回転電機１００のトルク効率の低下を防止することが可能となる。
また、本実施形態では、補助磁石３２は、ステータ１に対向する辺がエアギャップ１３に露出するので、ロータコア１２における補助磁石３２の磁束による鉄損の発生が抑制される。これにより、回転電機１００のトルク効率の低下をより防止することが可能となる。
また、本実施形態では、主磁石３１のロータ２の径方向断面は四角形状であり、その外周を取り囲む４つの辺のうち、ステータ１に対向する第１の辺３１ａと、第１の辺３１ａの両端にそれぞれ隣接する第２の辺３１ｂ及び第３の辺３１ｃとが、エアギャップ１３に露出する。
この構成では、主磁石３１がエアギャップ１３に露出する表面積が増加することにより、ロータ２の回転によりエアギャップ１３を循環する空気によって、主磁石３１を効果的に冷却することが可能になる。
また、本実施形態では、補助磁石３２は、ステータ１に対向する辺３２ａが、主磁石３１の径方向中心と主磁石３１のステータ１と対向する側とは反対側の辺３１ｄとの間に位置するように配置される。
この構成では、隣接する主磁石３１と主磁石３１との間に確実に補助磁石３２が配置されることで、磁極中心となる主磁石３１の磁束をステータ１側へと偏向させる作用を維持したまま、補助磁石３２をステータ１から離間させて配置させることができる。これにより、ステータ１に発生する鉄損を減少させることができ、鉄損による回転電機１００のトルク効率の低下を防止することが可能となる。
また、本実施形態では、ステータ１のスロット数をＳ、ロータ２の磁石極対数をＲ、ステータ１の極対数をＰとしたときに、Ｓ＝Ｐ±Ｒである。
この構成では、ロータ２が回転するときステータ１に変調した鎖交磁束が発生し、変調した鎖交磁束に同期してステータ１に磁界が発生することで、ステータ１の磁界による電気角の進角が発生し、ロータ２の磁束にこの作用が加わることにより、回転電機１００のトルクを増大させることができる。
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図３は、本実施形態の変形例の回転電機１００の軸方向に垂直な断面図である。
この変形例の回転電機１００は、ロータ２をステータ１の外周側に配置したアウターロータ型のモータとして構成される。
より具体的には、図３に示すように、回転電機１００は、円環形状のステータ１と、ステータ１と同心円状で、ステータ１との間にエアギャップ１３を有してステータ１の外周に配置されるロータ２と、ロータ２の内周側で、エアギャップ１３を介してステータ１と対峙する面に配置される永久磁石３とを備える。永久磁石３は、主磁石３１と補助磁石３２とからなる。主磁石３１と補助磁石３２とは、ハルバッハ配列に従って周方向に交互に配置される。
図３に示す変形例では、ロータ２は、主磁石３１とステータ１の内周面（ティース８の先端面）との距離（エアギャップ１３）に対して、補助磁石３２とステータ１の内周面（ティース８の先端面）との距離が大きくなるように構成されている。すなわち、補助磁石３２の内面がエアギャップ１３から後退した位置となるように配置されている。
このように、本実施形態の変形例では、ロータ２がステータ１の外径側に配置されるアウターロータとして構成される。アウターロータ型の回転電機１００として構成した場合においても、補助磁石３２をステータ１から離間させて配置することで、前述したように、補助磁石３２からステータ１側に鎖交する磁束が減少するので、ステータ１に発生する鉄損を減少させることができる。これにより、回転電機１００のトルク効率の低下を防止することが可能となる。
図４は、本実施形態の別の変形例の回転電機１００の軸方向に垂直な断面図である。
図４に示す変形例の回転電機１００は、図１の構成と類似しているが、補助磁石３２の外周に非磁性体部材４０を備える点で異なる。
より詳しくは、図４に示すように、隣り合う主磁石３１と、これら主磁石３１の間に位置する補助磁石３２とによって画成される空間に、非磁性体部材４０を充填した。非磁性体部材４０は、樹脂により構成される例えば熱可塑性の接着剤からなる。
このように、この変形例では、隣り合う主磁石３１と、これら主磁石３１の間に位置する補助磁石３２とによって画成される空間に、非磁性体部材４０が配置されるように構成した。
このように構成することで、ロータコア１２の外周に主磁石３１及び補助磁石３２を固定する強度を高めることが可能となる。さらに、主磁石３１の表面と非磁性体部材４０との表面とを面一に構成することができるので、ロータ２の外周の永久磁石３の表面がなだらかな円周面になることから、ロータ２が回転するときの空気抵抗による影響が低減される。
図５は、本実施形態のさらに別の変形例の回転電機１００の軸方向に垂直な断面図である。
図５に示す変形例の回転電機１００は、図３の構成と類似しているが、補助磁石３２の外周に、図４で説明した変形例と同様に、非磁性体部材４０を備える点で異なる。
より詳しくは、図５に示すように、隣り合う主磁石３１と、これら主磁石３１の間に位置する補助磁石３２とによって画成される空間に、前述したように非磁性体部材４０を充填した。
このように構成することで、図４で説明した変形例と同様に、ロータコア１２の外周に主磁石３１及び補助磁石３２を固定する強度を高めることが可能となる。さらに、ロータ２の内周の永久磁石３の表面がなだらかになることから、ロータ２が回転するときの空気抵抗による影響が低減される。
図６は、本実施形態のさらに別の変形例の回転電機１００の軸方向に垂直な断面図である。
図６に示す変形例の回転電機１００は、図４の構成と類似しているが、補助磁石３２の外周に備える非磁性体部材４０の形状が異なる。
より詳しくは、図４に示すように、隣り合う主磁石３１と、これら主磁石３１の間に位置する補助磁石３２とによって画成される空間に充填された非磁性体部材４０のエアギャップ１３に望む側に、凹凸形状のフィン構造４０ａを形成した。
この変形例では、非磁性体部材４０は、エアギャップ１３に臨む側に凹凸形状のフィン構造４０ａを有するように構成したので、ロータコア１２の外周に主磁石３１及び補助磁石３２を固定する強度を高められると共に、非磁性体部材４０の表面積が増加することにより、ロータ２の回転によりエアギャップ１３を循環する空気によって、主磁石３１及び補助磁石３２をより効果的に冷却することができる。
図７は、本実施形態のさらに別の変形例の回転電機１００の軸方向に垂直な断面図である。
図７に示す変形例の回転電機１００は、図５の構成と類似しているが、補助磁石３２の外周にしなえる非磁性体部材４０の形状が、図６で説明した構成と同様である点で異なる。
より詳しくは、図７に示すように、隣り合う主磁石３１と、これら主磁石３１の間に位置する補助磁石３２とによって画成される空間に充填される非磁性体部材４０のエアギャップ１３に臨む側に、凹凸形状のフィン構造４０ａを形成した。
このように構成することで、図６で説明した変形例と同様に、ロータコア１２の外周に主磁石３１及び補助磁石３２を固定する強度を高められると共に、非磁性体部材４０の表面積が増加することにより、ロータ２の回転によりエアギャップ１３を循環する空気によって、主磁石３１及び補助磁石３２を冷却することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
本実施形態では、ロータコア１２の外周側に主磁石３１及び補助磁石３２を固定する構成であるが、ロータコア１２に、これら主磁石３１及び補助磁石３２を係止するような構成（例えばカギ状の爪部）を備えてもよい。
より具体的には、図８に示すように、ロータコア１２に、主磁石３１の周方向の両端部分を外周側から係止する第１の爪部１２１と、補助磁石３２の周方向の両端（又は一方の端部）を外周側から係止する第２の爪部１２２と、を備えるように構成してもよい。このような構成により、主磁石３１と補助磁石３２とを、より確実にロータコア１２に固定することができる。
なお、ロータコア１２に主磁石３１及び補助磁石３２の形状に対応した磁石孔を回転軸方向に形成し、主磁石３１及び補助磁石３２を、それぞれ磁石孔に埋め込むように構成してもよい。
また、本実施形態の主磁石３１は、四角形状であるとしたが、ステータ１に対抗する辺を、ステータ１の外周面（ティース８の先端面）に対向するように円弧状に形成してもよい。
Claims (8)
- スロット及び巻き線を有するステータと、永久磁石及びロータコアを有し、前記ステータとの間にエアギャップを介して配置されるロータと、を備える回転電機であって、
前記永久磁石は、磁極が前記ロータの径方向に配向する主磁石と、前記主磁石に隣接して磁極が前記ロータの周方向に配向する補助磁石とを備え、前記主磁石及び前記補助磁石が、ハルバッハ配列に従って前記ロータコアの表面に交互に配置され、
前記補助磁石と前記ステータとの間隔が、前記主磁石と前記ステータとの間隔よりも大きく構成される、
回転電機。 - 請求項１に記載の回転電機であって、
前記補助磁石は、前記ステータに対向する辺が前記エアギャップに露出する、
回転電機。 - 請求項１に記載の回転電機であって、
前記主磁石の前記ロータの径方向断面は四角形状であり、その外周を取り囲む４つの辺のうち、前記ステータに対向する第１の辺と、前記第１の辺の両端にそれぞれ隣接する第２の辺及び第３の辺とが、前記エアギャップに露出する、
回転電機。 - 請求項１に記載の回転電機であって、
前記補助磁石は、前記ステータに対向する辺が、前記主磁石の径方向中心と前記主磁石の前記ステータと対向する側とは反対側の辺との間に位置するように配置される、
回転電機。 - 請求項１に記載の回転電機であって、
隣り合う前記主磁石と、これら前記主磁石の間に位置する前記補助磁石とによって画成される空間に、非磁性体部材が配置される、
回転電機。 - 請求項５に記載の回転電機であって、
前記非磁性体部材は、前記エアギャップに望む側に凹凸形状のフィン構造を有する、
回転電機。 - 請求項１から６のいずれか一つに記載の回転電機であって、
前記ロータは、前記ステータの外径側に配置されるアウターロータとして構成される、
回転電機。 - 請求項１に記載の回転電機であって、
前記ステータのスロット数をＳ、前記ロータの磁石極対数をＲ、前記ステータの極対数をＰとしたときに、Ｓ＝Ｐ±Ｒである、
回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/015289 WO2025220154A1 (ja) | 2024-04-17 | 2024-04-17 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/015289 WO2025220154A1 (ja) | 2024-04-17 | 2024-04-17 | 回転電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025220154A1 true WO2025220154A1 (ja) | 2025-10-23 |
Family
ID=97403049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/015289 Pending WO2025220154A1 (ja) | 2024-04-17 | 2024-04-17 | 回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025220154A1 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07312854A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-11-28 | Hitachi Ltd | 自動車用オルタネータ |
| JP2003339141A (ja) * | 2002-03-12 | 2003-11-28 | Denso Corp | 車両用回転電機 |
| JP2014220930A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 三菱電機株式会社 | 磁石式回転電機 |
| WO2021039868A1 (ja) * | 2019-08-28 | 2021-03-04 | 学校法人工学院大学 | 回転電機 |
| WO2021255959A1 (ja) * | 2020-06-19 | 2021-12-23 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石式同期電動機 |
| JP2022002440A (ja) * | 2020-06-22 | 2022-01-06 | 東芝ライフスタイル株式会社 | ロータおよびロータの製造方法 |
-
2024
- 2024-04-17 WO PCT/JP2024/015289 patent/WO2025220154A1/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07312854A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-11-28 | Hitachi Ltd | 自動車用オルタネータ |
| JP2003339141A (ja) * | 2002-03-12 | 2003-11-28 | Denso Corp | 車両用回転電機 |
| JP2014220930A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 三菱電機株式会社 | 磁石式回転電機 |
| WO2021039868A1 (ja) * | 2019-08-28 | 2021-03-04 | 学校法人工学院大学 | 回転電機 |
| WO2021255959A1 (ja) * | 2020-06-19 | 2021-12-23 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石式同期電動機 |
| JP2022002440A (ja) * | 2020-06-22 | 2022-01-06 | 東芝ライフスタイル株式会社 | ロータおよびロータの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4961302B2 (ja) | アキシャルギャップ型モータ | |
| JP7293371B2 (ja) | 回転電機の回転子 | |
| JP4071510B2 (ja) | 電動機 | |
| US8035266B2 (en) | Axial gap motor | |
| EP0923186B1 (en) | Permanent magnet rotor type electric motor | |
| JP5423738B2 (ja) | 回転電機 | |
| CN101855808A (zh) | 旋转电机的转子 | |
| JP5347588B2 (ja) | 埋め込み磁石式モータ | |
| CN103339832A (zh) | 车辆用永磁铁埋入式旋转电机 | |
| JP2010158130A (ja) | 永久磁石式回転電機、及びこれを用いたエレベータ装置 | |
| JPWO2017212575A1 (ja) | 永久磁石モータ | |
| JP5429241B2 (ja) | 回転電機 | |
| CN114337167A (zh) | 一种永磁电机的双转子结构 | |
| WO2019187205A1 (ja) | 回転電機 | |
| JP2011015458A (ja) | 永久磁石式回転電機、及びこれを用いたエレベータ装置 | |
| JP7166066B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP2010200480A (ja) | 埋め込み磁石式モータ | |
| JP4500843B2 (ja) | アキシャルギャップ型モータ | |
| JP7615913B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP7600730B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP4405000B2 (ja) | モータ | |
| JP2020182358A (ja) | 回転電機の回転子 | |
| JP7455994B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP4459886B2 (ja) | ステータおよびモータ | |
| WO2025238391A1 (ja) | 回転電機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24935881 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |