特表 2023-519257 回転電気機械用ロータ、および回転電気機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-10

(54)【発明の名称】回転電気機械用ロータ、および回転電気機械

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/274 20220101AFI20230428BHJP

【ＦＩ】

H02K1/274

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022557781

(86)(22)【出願日】2021-03-18

(85)【翻訳文提出日】2022-10-26

(86)【国際出願番号】 EP2021057005

(87)【国際公開番号】W WO2021191052

(87)【国際公開日】2021-09-30

(31)【優先権主張番号】2002831

(32)【優先日】2020-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508075579

【氏名又は名称】ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100217836

【弁理士】

【氏名又は名称】合田 幸平

(72)【発明者】

【氏名】トーマス、スクイティエロ

(72)【発明者】

【氏名】アレクシ、リバル

(72)【発明者】

【氏名】パスカル、トゥルネール

【テーマコード（参考）】

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H622AA02

5H622CA02

5H622CA07

5H622CA10

5H622PP10

(57)【要約】

本発明は、回転電気機械用のロータ（１）であって、前記ロータ（１）は、前記回転電気機械のステータと相互作用することができるとともに、回転軸（２）に対して回転し、
前記ロータ（１）は、
－本体（３）と、
－永久磁石（４）と、
を備え、
前記本体は、前記永久磁石（４）が収容されるキャビティ（６）を規定する複数のロータ歯（５）を備え、
各ロータ歯（５）は、少なくとも１つの保持部（７、２５）を備え、
前記保持部（７）は、
－前記永久磁石（４）の径方向最外面（１０）が当接する保持面（９）を備える保持部分（８）と、
－前記径方向最外面（１０）から距離を置いて、前記保持部分（８）の周方向延長部にあるウィング（１１）と、
を備えるロータに関する。
また、本発明は、このようなロータを設けられた回転電気機械に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電気機械用のロータ（１）であって、前記ロータ（１）は、前記回転電気機械のステータと相互作用することができるとともに、回転軸（２）に対して回転し、
前記ロータ（１）は、
－本体（３）と、
－永久磁石（４）と、
を備え、
前記本体は、前記永久磁石（４）が収容されるキャビティ（６）を規定する複数のロータ歯（５）を備え、
各ロータ歯（５）は、少なくとも１つの保持部（７、２５）を備え、
前記保持部（７）は、
－前記永久磁石（４）の径方向最外面（１０）が当接する保持面（９）を備える保持部分（８）と、
－前記径方向最外面（１０）から距離を置いて、前記保持部分（８）の周方向に連続するウィング（１１）と、
を備え、
前記径方向最外面（１０）は、前記回転軸（２）に対して平行な第１対称平面（１２）を有し、
前記保持部分（８）は、第１端部（１３）を有し、前記第１端部（１３）は、前記第１平面（１２）に対して平行な第２平面（１５）であって、前記保持面（９）の端部分（１６）を通過する第２平面（１５）において、第１厚さ（１４）を有し、
前記ウィング（１１）は、前記第１端部（１３）と自由な第２端部（１７）との間において周方向に延び、前記第２端部（１７）は、前記永久磁石（４）の前記径方向最外面（１０）から第１距離（１８）を置いており、
前記第１端部（１３）は、前記第１平面（１２）から第２距離（１９）を置いており、
前記第１端部（１３）と前記第３端部（１７）とは、互いに第３距離（２０）を置いており、
前記第３距離（２０）と前記第２距離（１９）との比率は、０．０９～０．４５、特に０．１３～０．２３であり、前記第１厚さ（１４）と前記第１距離（１８）との比率は、０．０４～０．８６、特に０．０７～０．１７である、
ロータ（１）。

【請求項2】

前記ウィング（１１）の前記永久磁石（４）の前記径方向最外面（１０）からの距離は、前記第１端部（１３）と前記第２端部（１７）との間において増加する、
請求項１に記載のロータ（１）。

【請求項3】

前記ウィング（１１）の径方向内面（２１）は、平面状であり、かつ前記保持面（９）の前記端部分（１６）において、前記永久磁石（４）の前記径方向最外面（１０）に対する接線と角度（２２）をなす、
請求項１または２に記載のロータ（１）。

【請求項4】

各永久磁石（４）は、径方向外側端部（２３）に、当接プレート（２４）を備え、各永久磁石（４）の前記径方向最外面（１０）は、前記当接プレート（２４）に形成される、
請求項１～３の一項に記載のロータ（１）。

【請求項5】

各ロータ歯（５）は、第１保持部（７）と第２保持部（２５）とを備える、
請求項１～４の一項に記載のロータ（１）。

【請求項6】

前記第１保持部（７）と前記第２保持部（２５）とは、前記第１平面（１２）に対して対称であり、前記第１保持部（７）および前記第２保持部（２５）は、同一の永久磁石（４）を保持する２つの連続するロータ歯（５）の一部を形成する、
請求項５に記載のロータ（１）。

【請求項7】

前記永久磁石（４）の各々は、対称平面として前記第１平面（１２）を有する、
請求項１～６の一項に記載のロータ（１）。

【請求項8】

前記第１平面（１２）は、前記回転軸（２）を通過する、
請求項１～７の一項に記載のロータ（１）。

【請求項9】

請求項１～８の一項に記載のロータ（１）を備える回転電気機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に自動車用の回転電気機械のロータ、およびこのようなロータを設けられた回転電気機械に関する。

【背景技術】

【0002】

ＦＲ２９８３６５７Ａ１は、回転電気機械用のロータであって、当該回転電気機械のステータと相互作用することができるとともに、回転軸に対して回転するロータを開示している。ロータは、
－本体と、
－永久磁石と、
を備え、
前記本体は、前記永久磁石が収容されるキャビティを規定する複数のロータ歯を備え、
各ロータ歯は、少なくとも１つの保持部を備え、前記保持部は、前記永久磁石の径方向最外面が平らに当接する保持面を備える保持部分を備える。

【0003】

このタイプのロータは、回転電気機械で使用する際に、トルクリップルを発生させるという欠点を有している。トルクリップルは、動作中に望ましくないノイズを発生させる。これは、トルクリップルが、一般に磁気ノイズと称される振動を生じさせて、ロータに直接的または間接的に回転的に接続している機械的アセンブリ、特に歯車においてノイズを発生させ得るためである。さらに、特に電気機械が発電機として使用される場合、機械から供給される電流に望ましくないリップルが発生することもある。

【発明の概要】

【0004】

本発明は、これらの欠点の全部または一部を克服しようとするものである。

【0005】

本発明は、回転電気機械用のロータであって、前記ロータは、前記回転電気機械のステータと相互作用することができるとともに、回転軸に対して回転し、
前記ロータは、
－本体と、
－永久磁石と、
を備え、
前記本体は、前記永久磁石が収容されるキャビティを規定する複数のロータ歯を備え、
各ロータ歯は、少なくとも１つの保持部を備え、
前記保持部は、
－前記永久磁石の径方向最外面が当接する保持面を備える保持部分と、
－前記径方向最外面から距離を置いて、前記保持部分の周方向に連続するウィングと、
を備えるロータに関する。

【0006】

永久磁石の径方向最外面から距離を置くウィングを使用することにより、ロータ歯の保持部と、ステータとの相互作用のためのその周方向範囲と、を連続させることができる。したがって、トルクリップル、ひいてはノイズを低減することが可能になる。さらに、距離を置いたウィングを使用により、ウィングの厚さ、ひいてはその質量を小さくするという効果が得られる。このように、保持部の基部における、すなわち、保持部とロータ歯の他の部分との接続領域における機械的応力の減少により、遠心力の作用下でのロータ歯の保持部の良好な完全性を得ることが可能である。機械的応力の減少は、永久磁石とウィング、すなわち保持部の端部分との接触がないことからも得られる。永久磁石と保持部との接触部を保持部の基部に可能な限り近接させているため、保持部の基部における曲げモーメント、ひいては応力を低減させることができる。保持部のウィングに対応する領域は、永久磁石に接触しないため、磁束のより良好な流れを得ることが可能となる。したがって、ロータが使用され得る電気機械のトルクを向上させることができる。

【0007】

本発明の追加の特徴によれば、
前記径方向最外面は、前記回転軸に対して平行な第１対称平面を有し、
前記保持部分は、第１端部を有し、前記第１端部は、前記第１平面に対して平行な第２平面であって、前記保持面の端部分を通過する第２平面において、第１厚さを有し、
前記ウィングは、前記第１端部と自由な第２端部との間において周方向に延び、前記第２端部は、前記永久磁石の前記径方向最外面から第１距離を置いており、
前記第１端部は、前記第１平面から第２距離を置いており、
前記第１端部と前記第３端部とは、互いに第３距離を置いており、
前記第３距離と前記第２距離との比率は、０．０９～０．４５、特に０．１３～０．２３であり、前記第１厚さと前記第１距離との比率は、０．０４～０．８６、特に０．０７～０．１７である。

【0008】

このような寸法比率により、トルクリップル、ひいては電気機械のノイズを低減することが可能になる。

【0009】

本発明の追加の特徴によれば、前記ウィングの前記永久磁石の前記径方向最外面からの距離は、前記第１端部と前記第２端部との間において増加する。

【0010】

このような特徴により、保持部において磁束を改善させることができる。具体的には、保持部の厚さが急激に変化することが制限され得る。保持部の厚さの急激な変化は、磁束の局所的な集中をもたらし得て、機械の性能を低下させ得る、特に機械のトルクを減少させ得る。

【0011】

本発明の追加の特徴によれば、前記ウィングの径方向内面は、平面状であり、かつ前記保持面の前記端部分において、前記永久磁石の前記径方向外面に対する接線と角度をなす。

【0012】

このようなウィングの形状により、磁束の分布がさらに改善され、電気機械の性能が向上する。

【0013】

本発明の追加の特徴によれば、各永久磁石は、径方向外側端部に、当接プレートを備え、各永久磁石の前記径方向最外面は、前記当接プレートに形成される。

【0014】

当接プレートを使用することで、保持部分の保持面と永久磁石との磁性部との接触を、当接プレートの相対的な可撓性により向上させることができる。

【0015】

本発明の追加の特徴によれば、各ロータ歯は、第１保持部と第２保持部とを備える。

【0016】

ロータ歯毎に２つの保持部を使用することにより、２つの連続するロータ歯間に収容された永久磁石の保持を改善することができる。

【0017】

本発明の追加の特徴によれば、前記第１保持部と前記第２保持部とは、前記第１平面に対して対称であり、前記第１保持部および前記第２保持部は、同一の永久磁石を保持する２つの連続するロータ歯の一部を形成する。

【0018】

本発明の追加の特徴によれば、前記永久磁石の各々は、対称平面として前記第１平面を有する。

【0019】

本発明の追加の特徴によれば、前記第１平面は、前記回転軸を通過する。

【0020】

本発明の追加の特徴によれば、前記永久磁石の前記径方向最外面は、平面状である。

【0021】

また、本発明は、上述のロータを備える回転電気機械に関する。

【0022】

上述のテキストを通して、回転電気機械は、例えば互いに接続したワイヤまたは導電性バーにより形成された多相電気巻線を有するステータを有し得る。

【0023】

回転電気機械は、車両の車載ネットワークに接続可能なパワーエレクトロニクス部品を備え得る。このパワーエレクトロニクス部品は、例えば、インバータ／整流器を備える。インバータ／整流器により、電気機械がモータとして、または発電機として動作しているかに応じて、車両の車載ネットワークを充電したり、当該ネットワークから電気を供給されたりすることができる。

【0024】

回転電気機械は、車両のパワートレインの他の部分に接続するためのプーリまたは他の手段をさらに備え得る。回転電気機械は、例えば、特にベルトを介して、車両の内燃機関のクランクシャフトに接続される。変形例において、電気機械は、パワートレインの他の箇所、例えば、車両の車輪に向かって流れるトルクに関するギアボックスの入力部、車両の車輪に向かって流れるトルクに関するギアボックスの出力部、車両の車輪に向かって流れるトルクに関するギアボックス、当該パワートレインの前方車軸アセンブリまたは後方車軸アセンブリに接続する。

【0025】

本発明は、その非限定的な実施例についての以下の説明を読み、添付図面を精査するとで、より良好に理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本発明の一実施形態による回転電気機械のロータの部分図である。

【図2】図２は、図１のロータの部分概略図である。

【図3】図３は、図１のロータの別の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図面を通じて、同一または同じ機能を果たす要素には、同一の参照符号が付されている。以下の実施形態は、例である。単数または複数の実施形態について記載されるが、これは、各言及が同一の実施形態に関すること、または特徴が１つの実施形態にしか適用されないことを必ずしも意味するものではない。異なる実施形態の個々の特徴を組み合わせたり交換したりすることで、他の実施形態が提供され得る。

【0028】

図１は、回転電気機械のロータ１を示す。ロータ１は、回転軸２に対して回転する。ロータは、ステータ（図示せず）と相互作用することができる。特に、ロータは、例えば磁性シート積層体である本体と多相電気巻線とを備えるステータと、相互作用することができる。ロータは、本体３と永久磁石４とを備えている。

【0029】

本体３は、永久磁石４が収容されるキャビティ６を規定する複数のロータ歯５を備えている。本体３は、例えば、磁性シート積層体を備えている。本体３は、その中央部に、ロータのシャフトが嵌合するハウジングを有し得る。

【0030】

各ロータ歯５は、少なくとも１つの保持部７、２５を備えている。保持部７、２５は、永久磁石４を径方向外側に向けて保持している。

【0031】

保持部７、２５は、保持部分８を備えている。保持部分８は、永久磁石４の径方向最外部１０が当接する保持面９を備えている。

【0032】

永久磁石４の径方向最外面１０は、例えば、図面に示す実施形態のように、平面状である。また、保持面９も平面状である。

【0033】

図示しない別の実施形態において、径方向最外面は、湾曲している。保持面は、径方向最外面に対して相補的な形状を有している。したがって、保持面は、径方向最外面と保持面との接触領域において同様に湾曲している。

【0034】

また、保持部は、保持部分８の周方向延長部にウィング１１を備えている。

【0035】

ウィング１１は、径方向最外面１０から距離を置いている。

【0036】

例えば、ウィング１１の永久磁石４の径方向最外面１０からの距離は、保持部分８から離れるにつれて増大している。

【0037】

図示しない別の実施形態において、ウィングは、永久磁石の径方向最外面から一定の距離を置いている。

【0038】

径方向最外面は、回転軸２に対して平行な第１対称平面１２を有し得る。

【0039】

図示の実施形態において、第１平面１２は、回転軸２を通過している。

【0040】

図示しない別の実施形態において、第１対称平面は、回転軸を通過していない。

【0041】

保持部分は、第１厚さ１４を有する第１端部１３を備えている。第１厚さ１４は、第１平面１２に対して平行な第２平面１５において測定される。第２平面１５は、保持面９の端部分１６を通過している。

【0042】

ウィングは、第１端部１３と自由な第２端部１７との間で延びている。

【0043】

第２端部１７は、例えば、端面を備えている。端面は、周方向に言えば平面状であり、例えば第１平面１２に対して平行である。図１および図３に示すように、第２端部１７は、径方向最外部にフィレット２８を備え得る。

【0044】

図示しない別の実施形態において、第２端部は、径方向最内部にフィレットを有し得る。

【0045】

第２端部１７は、永久磁石４の径方向最外面１０から第１距離８を置いている。

【0046】

第１端部１３は、第１平面１２から第２距離１９を置いている。第１端部１３と第２端部１７とは、互いから第３距離２０を置いている。

【0047】

第３距離２０と第２距離１９との比率は、０．０９～０．４５、特に０．１３～０．２３、特に０．１８である。第１厚さ１４と第１距離１８との比率は、０．０４～０．８６、特に０．０７～０．１７、特に０．１２である。

【0048】

各ロータ歯５は、その径方向最外部に、ロータ１の半径以下の半径を有する湾曲面２７を有し得る。湾曲面２７の曲率中心３０は、例えば、ロータ歯５の第３対称平面２９上にある。

【0049】

図示のように、ウィング１１の永久磁石４の径方向最外面１０からの距離は、第１端部１３と第２端部１７との間において増加し得る。

【0050】

ウィング１１は、特に、平面状の径方向内面２１を有し得る。径方向内面２１は、図２に示すように、保持面９の端部分１６において、永久磁石４の径方向最外面１０に対する接線と角度２２をなしている。

【0051】

図示の実施形態において、永久磁石４の径方向最外面１０は平面状である。したがって、径方向内面２１は、永久磁石４の径方向最外面１０と角度２２をなしている。

【0052】

永久磁石４は、径方向外側端部２３において、ストリップとしても知られる当接プレート２４を備え得る。したがって、永久磁石４は、磁性部と当接プレートとを備え得る。このような当接プレート２４は、磁性部よりも高い可撓性を有する材料から製造される。当接プレート２４は、例えば、プラスチック、または複合材料、特にガラス繊維充填樹脂から構成される。当接プレート２４は、保持部分８の保持面９と永久磁石４の磁性部との間に配置される。当接プレート２４により、保持部分８の保持面９と永久磁石４の磁性部との接触性を向上させることができる。

【0053】

図１および図３に示すように、２つのロータ歯５は、第１保持部７と第２保持部２５とを備え得る。２つの連続するロータ歯の第１保持部７および第２保持部２５は、同一の永久磁石４を保持する。

【0054】

第１保持部７と第２保持部２５とは、第１平面１２に対して対称であり得る。第１保持部７および第２保持部２５は、同一の永久磁石４を保持する２つの連続するロータ歯の一部を形成する。

【0055】

各永久磁石４は、対称平面として第１平面１２を有し得る。ロータ１は、第１平面１２および永久磁石４を同数で有している。永久磁石の個数が偶数である実施形態において、第１永久磁石４の第１平面１２は、回転軸２に対してその反対側にある第２永久磁石の第１平面１２と一致する。

【0056】

図示しない別の実施形態において、各ロータ歯は、保持部を１つしか有さない。

【0057】

永久磁石４の磁性部は、例えば、フェライト型である。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】