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公開番号2025146210
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024046867
出願日2024-03-22
発明の名称回転電機のロータ構造
出願人Astemo株式会社
代理人弁理士法人桐朋
主分類H02K 1/22 20060101AFI20250926BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ロータの回転時におけるトルク変動(トルクリプル)を抑制する。
【解決手段】回転電機12のロータ本体18の外周面182は、外周面182から径方向内方に窪んだ第1溝401を備える。第1溝401は、最も径方向内方に窪んだ第1最深部441を有する。ロータ本体18は、ロータ本体18の径方向における外周面182と第1スロット221の第1外端部301との距離H1が最小となる最小部34を有する。ロータ14の周方向において磁極中心線CL側となる最小部34の端部から、磁極中心線CLに向けて1.9°の範囲内に第1溝401の第1最深部441が配置される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ロータと、前記ロータを囲む円筒状のステータとを有する回転電機のロータ構造であって、
前記ロータは、
複数の第１スロットと、複数の第２スロットとを外周部に備えるロータ本体と、
複数の前記第１スロットに挿入される複数の第１磁石と、
複数の前記第２スロットに挿入される複数の第２磁石と、
を備え、
複数の前記第１磁石のうち、前記ロータ本体の周方向に隣接する一対の前記第１磁石と、複数の前記第２磁石のうち、前記ロータ本体の前記周方向に隣接する一対の前記第２磁石とから１つの磁極が構成され、
前記磁極は、前記ロータ本体の前記周方向に沿って複数設けられ、
一対の前記第１磁石は、一対の前記第１磁石の間を通って前記ロータ本体の回転シャフトまで延在する磁極中心線を挟んで径方向外方に向けて互いに離間するＶ字状に配置され、
一対の前記第２磁石は、一対の前記第１磁石より径方向内方に配置され、且つ一対の前記第２磁石の間を通る前記磁極中心線を挟んで前記径方向外方に向けて互いに離間するＶ字状に配置され、
複数の前記磁極の各々は、
一対の前記第１磁石が挿入される一対の前記第１スロットと、
一対の前記第２磁石が挿入される一対の前記第２スロットと、
を有し、
一対の前記第１スロットは、前記ロータ本体の前記径方向外方に設けられる一対の第１外端部をそれぞれ有し、
一対の前記第２スロットは、前記径方向外方に設けられる一対の第２外端部をそれぞれ有し、
前記ロータ本体の前記周方向において、一対の前記第２外端部の間に一対の前記第１外端部が配置され、
前記ロータ本体の外周面は、前記外周面から径方向内方に窪み、前記ロータの前記回転シャフトに沿って軸方向に延在する溝を備え、
前記ロータの軸方向から見て、前記溝は、最も径方向内方に窪んだ最深部を有し、
前記ロータ本体は、前記ロータ本体の径方向における前記外周面と前記第１スロットの前記第１外端部との距離が最小となる最小部を有し、
前記周方向において前記磁極中心線側となる前記最小部の端部から、前記磁極中心線に向けて１．９°の範囲内に前記溝の前記最深部が配置される、回転電機のロータ構造。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
ロータと、前記ロータを囲む円筒状のステータとを有する回転電機のロータ構造であって、
前記ロータは、
複数の第１スロットと、複数の第２スロットとを外周部に備えるロータ本体と、
複数の前記第１スロットに挿入される複数の第１磁石と、
複数の前記第２スロットに挿入される複数の第２磁石と、
を備え、
複数の前記第１磁石のうち、前記ロータ本体の周方向に隣接する一対の前記第１磁石と、複数の前記第２磁石のうち、前記ロータ本体の前記周方向に隣接する一対の前記第２磁石とから１つの磁極が構成され、
前記磁極は、前記ロータ本体の前記周方向に沿って複数設けられ、
一対の前記第１磁石は、一対の前記第１磁石の間を通って前記ロータ本体の回転シャフトまで延在する磁極中心線を挟んで径方向外方に向けて互いに離間するＶ字状に配置され、
一対の前記第２磁石は、一対の前記第１磁石より径方向内方に配置され、且つ一対の前記第２磁石の間を通る前記磁極中心線を挟んで前記径方向外方に向けて互いに離間するＶ字状に配置され、
複数の前記磁極の各々は、
一対の前記第１磁石が挿入される一対の前記第１スロットと、
一対の前記第２磁石が挿入される一対の前記第２スロットと、
を有し、
一対の前記第１スロットは、前記ロータ本体の前記径方向外方に設けられる一対の第１外端部をそれぞれ有し、
一対の前記第２スロットは、前記径方向外方に設けられる一対の第２外端部をそれぞれ有し、
前記ロータ本体の前記周方向において、一対の前記第２外端部の間に一対の前記第１外端部が配置され、
前記ロータ本体の外周面は、前記外周面から径方向内方に窪み、前記ロータの前記回転シャフトに沿って軸方向に延在する溝を備え、
前記ロータの軸方向から見て、前記溝は、最も径方向内方に窪んだ最深部を有し、
前記ロータ本体は、前記外周面と前記第２スロットの前記第２外端部との間に設けられ、且つ、前記第２磁石の径方向縁部より前記径方向外方に配置されるブリッジ部を有し、
前記ブリッジ部は、前記ロータ本体の前記周方向に沿ったブリッジ領域に設けられ、前記ブリッジ領域の範囲内に、前記溝の前記最深部が配置される、回転電機のロータ構造。
【請求項３】
ロータと、前記ロータを囲む円筒状のステータとを有する回転電機のロータ構造であって、
前記ロータは、
複数の第１スロットと、複数の第２スロットとを外周部に備えるロータ本体と、
複数の前記第１スロットに挿入される複数の第１磁石と、
複数の前記第２スロットに挿入される複数の第２磁石と、
を備え、
複数の前記第１磁石のうち、前記ロータ本体の周方向に隣接する一対の前記第１磁石と、複数の前記第２磁石のうち、前記ロータ本体の前記周方向に隣接する一対の前記第２磁石とから１つの磁極が構成され、
前記磁極は、前記ロータ本体の前記周方向に沿って複数設けられ、
一対の前記第１磁石は、一対の前記第１磁石の間を通って前記ロータ本体の回転シャフトまで延在する磁極中心線を挟んで径方向外方に向けて互いに離間するＶ字状に配置され、
一対の前記第２磁石は、一対の前記第１磁石より径方向内方に配置され、且つ一対の前記第２磁石の間を通る前記磁極中心線を挟んで前記径方向外方に向けて互いに離間するＶ字状に配置され、
複数の前記磁極の各々は、
一対の前記第１磁石が挿入される一対の前記第１スロットと、
一対の前記第２磁石が挿入される一対の前記第２スロットと、
を有し、
一対の前記第１スロットは、前記ロータ本体の前記径方向外方に設けられる一対の第１外端部をそれぞれ有し、
一対の前記第２スロットは、前記径方向外方に設けられる一対の第２外端部をそれぞれ有し、
前記ロータ本体の前記周方向において、一対の前記第２外端部の間に一対の前記第１外端部が配置され、
前記ロータ本体の外周面は、前記外周面から径方向内方に窪み、前記ロータの前記回転シャフトに沿って軸方向に延在する第１溝及び第２溝をそれぞれ備え、
前記ロータの軸方向から見て、前記第１溝は、最も径方向内方に窪んだ第１最深部を有し、前記第２溝は、最も径方向内方に窪んだ第２最深部を有し、
前記ロータ本体はさらに、
前記ロータ本体の径方向における前記外周面と前記第１スロットの前記第１外端部との距離が最小となる最小部と、
前記外周面と前記第２スロットの前記第２外端部との間に設けられ、且つ、前記第２磁石の径方向縁部より前記径方向外方に配置されるブリッジ部と、
を有し、
前記周方向において前記磁極中心線側となる前記最小部の端部から、前記磁極中心線に向けて１．９°の範囲内に前記第１溝の前記第１最深部が配置され、
前記ブリッジ部は、前記ロータ本体の前記周方向に沿ったブリッジ領域に設けられ、前記ブリッジ領域の範囲内に、前記第２溝の前記第２最深部が配置される、回転電機のロータ構造。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機のロータ構造において、
前記ロータ本体の前記外周面は、前記外周面から径方向内方に窪み、前記ロータの前記回転シャフトに沿って軸方向に延在する第３溝を備え、
前記第３溝は、前記ロータ本体の前記周方向において前記第１溝と前記第２溝との間に設けられる、回転電機のロータ構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のロータ構造に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、回転電機のロータ構造を開示している。回転電機のロータは、ロータコアと、ロータコアに設けられる複数の磁極とを備える。複数の磁極の各々は、径方向外方に向けて拡がるＶ字状の第１フラックスバリアに設けられる一対の第１磁石と、第１フラックスバリアより径方向内方に配置される第２フラックスバリアに設けられる一対の第２磁石とを備える。ロータコアの外周面には、ロータコアの周方向において第１フラックスバリアの外縁部と第２フラックスバリアの外縁部との間に外周溝が形成される。外周溝によって、ロータの回転時におけるトルク変動を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１９／２１５８５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のようなロータ構造を備える回転電機において、ロータの回転時におけるトルク変動（トルクリプル）のさらなる抑制が望まれている。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様は、回転電機のロータ構造が、ロータ本体と、ロータ本体の周方向に沿って複数設けられる複数の磁極とを有する。ロータ本体の外周面は、外周面から径方向内方に窪み、ロータの回転シャフトに沿って軸方向に延在する溝を備える。溝は、外周面から最も径方向内方に窪んだ最深部を有し、ロータ本体は、ロータ本体の径方向における外周面と第１スロットの第１外端部との距離が最小となる最小部を有する。ロータ本体の周方向において磁極中心線側となる最小部の端部から、磁極中心線に向けて１．９°の範囲内に溝の最深部が配置される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロータ本体の外周面において、第１スロットの第１外端部に近いことで磁束が集中する最小部から磁極中心線側となる位置に溝の最深部を設けることで、ロータ本体の外周面とステータとの間のエアギャップを効果的に拡大し、最小部から溝までの間における磁束密度を効果的に低減させることができる。溝の最深部によって、最深部と第１スロットとの間における磁気抵抗を高め、第１磁石からエアギャップを介してステータに向かう磁束密度を高めることができる。その結果、溝を設けることで磁束密度の分布を正弦波に近づけることができ、それに伴って、ロータの回転時におけるトルク変動を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の実施形態に係る回転電機の構造図である。
図２は、図１に示す回転電機のロータの拡大構造図である。
図３は、ロータの側面図である。
図４は、磁極近傍における磁束の流れを示す説明図である。
図５は、ロータ本体における基準線からの角度と磁束密度との関係を示す特性曲線図である。
図６は、第１溝の第１角度とトルクリプル率との関係を示す特性曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示されるように、本実施形態に係るロータ構造１０は、回転電機１２を構成する。回転電機１２は、例えば、図示しない車両に搭載されて車両の駆動輪に駆動力を与える電動機である。回転電機１２は、電動機兼発電機であってもよい。回転電機１２は、発電機であってもよい。なお、回転電機１２は、車両に搭載される場合に限定されない。
【００１０】
回転電機１２は、３相交流ブラシレス式モータである。回転電機１２は、ロータ１４と、ロータ１４を囲む円筒状のステータ１６とを有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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