JP2021069191A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
Description
円筒状の固定子コアと、該固定子コアから前記回転子に向かって径方向に突出し、周方向に所定間隔で設けられたティースと、周方向に隣り合う前記ティース間に配置された固定子巻線と、を有する固定子と、
を備える回転電機において、
周方向に隣り合う一対の前記磁極で挟まれた領域のうち、前記各ティースの前記回転子側の周面と、前記固定子において前記回転子とは反対側の周面とで挟まれた領域を磁極対応領域とし、
前記磁極対応領域の周方向長さ寸法をWsとし、
前記磁極対応領域のうち、前記磁石の磁束が到達しないと想定される領域である無効磁束領域の周方向長さ寸法をWivとし、
前記磁石の1磁極における磁束量をφとし、
前記磁極対応領域に含まれる前記各ティースのうち、前記固定子巻線に通電された場合に1磁極として機能するティースの合計幅寸法をWaとする場合、「Ws−Wiv≧Wa」及び「φ≦Wa×ティースの磁束密度」とされている。
前記ティースのうち前記回転子に対向する周面と前記配向中心とのq軸上における径方向の距離寸法をrとする場合、「Wiv=2×r」である。
前記磁石の前記固定子側の磁束作用面のうち前記回転子コアに当接する面においてd軸から最も離れた位置と、前記回転子の軸心とを通る仮想線が、前記磁極対応領域のうち径方向において前記回転子側の端と交わる位置を基準点とし、
前記基準点とq軸との周方向長さ寸法をLrとする場合、「Wiv=2×Lr」である。
円筒状の固定子コアと、該固定子コアの前記回転子側に設けられた固定子巻線と、を有する固定子と、
を備える回転電機において、
前記固定子コアから前記回転子に向かって径方向に突出するティースが設けられておらず、
前記固定子コアの厚さ寸法をtsとし、前記磁石の厚さ寸法をtmとし、前記磁石の残留磁束密度をBrとする場合、「ts×ティースの磁束密度≧tm×Br」とされている。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る回転電機10は、アウタロータ式(外転式)の表面磁石型回転電機(SPMモータ)である。図1は、回転電機10の回転軸11に沿う方向での縦断面図であり、図2は、回転軸11に直交する方向での回転子20及び固定子30の横断面図である。以下の記載では、回転軸11が延びる方向を軸方向とし、回転軸11の中心から放射状に延びる方向を径方向とし、回転軸11を中心として円周状に延びる方向を周方向としている。
・磁化力5000A/mにおける固定子コア31及びティース32の磁束密度をB50とする場合、「Ws−Wiv≧Wa」及び「φ≦Wa×B50」とされていてもよい。なお、「B50」は、一般的に「Bs」より0.1[T]ほど小さい値である。
本実施形態では、図5に示すように、磁石21の配向中心CPが、q軸上において磁石21の内周面と固定子30の外周面との間に位置している。図5において、先の図2に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。
本実施形態では、図6に示すように、固定子30にティースが設けられていない。図6において、先の図2に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。
図7及び図8に示すように、本実施形態に係る回転電機70は、インナロータ式(内転式)の埋込磁石型回転電機(IPMモータ)である。図7は、回転電機70の回転軸71に沿う方向での縦断面図であり、図8は、回転軸71に直交する方向での回転子80及び固定子90の横断面図である。なお、図8等では、図示の都合上、切断面を示すハッチングを省略している部材もある。
・「Ws−2×LA≧Wa」及び「φ≦Wa×B50」とされていてもよい。
・第1〜第3実施形態において、アウタロータ式の回転電機に代えて、インナロータ式の回転電機が用いられてもよい。
Claims (12)
- 周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する磁石(21,83)を有する回転子(20,80)と、
円筒状の固定子コア(31,91)と、該固定子コアから前記回転子に向かって径方向に突出し、周方向に所定間隔で設けられたティース(32,92)と、周方向に隣り合う前記ティース間に配置された固定子巻線(33)と、を有する固定子(30,90)と、
を備える回転電機(10,70)において、
周方向に隣り合う一対の前記磁極で挟まれた領域のうち、前記各ティースの前記回転子側の周面と、前記固定子において前記回転子とは反対側の周面とで挟まれた領域を磁極対応領域とし、
前記磁極対応領域の周方向長さ寸法をWsとし、
前記磁極対応領域のうち、前記磁石の磁束が到達しないと想定される領域である無効磁束領域の周方向長さ寸法をWivとし、
前記磁石の1磁極における磁束量をφとし、
前記磁極対応領域に含まれる前記各ティースのうち、前記固定子巻線に通電された場合に1磁極として機能するティースの合計幅寸法をWaとする場合、「Ws−Wiv≧Wa」及び「φ≦Wa×ティースの磁束密度」とされている回転電機。 - 前記回転子(20)は、表面磁石型の回転子であり、
前記磁石(21)は、q軸上に設定される配向中心(CP)を中心として磁化容易軸が円弧状に配向されており、
前記ティース(32)のうち前記回転子に対向する周面と前記配向中心とのq軸上における径方向の距離寸法をrとする場合、「Wiv=2×r」である請求項1に記載の回転電機。 - 前記回転子(80)は、回転子コア(81)を備え、該回転子コアに前記磁石が埋め込まれた埋込磁石型の回転子であり、
前記各磁極を形成する前記磁石(83)は、d軸に対して線対称となる状態で配置されており、
前記磁石の前記固定子(90)側の磁束作用面(83a)のうち前記回転子コアに当接する面においてd軸から最も離れた位置(P1)と、前記回転子の軸心(O)とを通る仮想線(K)が、前記磁極対応領域のうち径方向において前記回転子側の端と交わる位置を基準点(P2)とし、
前記基準点とq軸との周方向長さ寸法をLrとする場合、「Wiv=2×Lr」である請求項1に記載の回転電機。 - 前記ティースの飽和磁束密度をBsとする場合、「Ws−Wiv≧Wa」及び「φ≦Wa×Bs」とされている請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機。
- 磁化力5000A/mにおける前記ティースの磁束密度をB50とする場合、「Ws−Wiv≧Wa」及び「φ≦Wa×B50」とされている請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記ティースの幅寸法(Wteeth)が前記固定子巻線の1相あたりの周方向の幅寸法よりも大きい請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記固定子コアの厚さ寸法をtsとし、前記磁石の厚さ寸法をtmとし、前記磁石の残留磁束密度をBrとする場合、「ts×固定子コアの磁束密度≧tm×Br」とされている請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転電機。
- 周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する磁石(21)を有する回転子(20)と、
円筒状の固定子コア(31)と、該固定子コアの前記回転子側に設けられた固定子巻線(33)と、を有する固定子(30)と、
を備える回転電機において、
前記固定子コアから前記回転子に向かって径方向に突出するティースが設けられておらず、
前記固定子コアの厚さ寸法をtsとし、前記磁石の厚さ寸法をtmとし、前記磁石の残留磁束密度をBrとする場合、「ts×ティースの磁束密度≧tm×Br」とされている回転電機。 - 前記固定子コアの厚さ寸法が、前記固定子巻線の1相あたりの厚さ寸法よりも大きい請求項8に記載の回転電機。
- 前記固定子コアの飽和磁束密度をBsとする場合、「ts×Bs≧tm×Br」とされている請求項7〜9のいずれか1項に記載の回転電機。
- 磁化力5000A/mにおける前記固定子コアの磁束密度をB50とする場合、「ts×B50≧tm×Br」とされている請求項7〜9のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記固定子巻線は、カーボンナノチューブ繊維で構成されている請求項1〜11のいずれか1項に記載の回転電機。
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