JP2000116083A - 回転電機の回転子及びその製造方法 - Google Patents
回転電機の回転子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転電機の回転子の強度を確保し、かつ回転
トルクを増加する。 【解決手段】 回転電機を構成する回転子３は、半径方
向外側に突出した鉄心部分を磁極部分６とする回転子鉄
心４と、この回転子鉄心４の外周を包囲するリング部材
５とから構成される。これにより、回転子３の突出した
各鉄心部分はリング部材５を介して連結されることにも
なり、従来に比して磁極間ブリッジ部に相当するリング
部材厚さを薄くしてもこの部分の耐遠心力強度は確保さ
れる。リング部材５の薄肉化により、ブリッジ部を介し
た隣の磁極間部分へのｑ軸磁束の漏れ量が低下し、磁極
間部分７の磁気抵抗が高められ、出力が向上する。
トルクを増加する。 【解決手段】 回転電機を構成する回転子３は、半径方
向外側に突出した鉄心部分を磁極部分６とする回転子鉄
心４と、この回転子鉄心４の外周を包囲するリング部材
５とから構成される。これにより、回転子３の突出した
各鉄心部分はリング部材５を介して連結されることにも
なり、従来に比して磁極間ブリッジ部に相当するリング
部材厚さを薄くしてもこの部分の耐遠心力強度は確保さ
れる。リング部材５の薄肉化により、ブリッジ部を介し
た隣の磁極間部分へのｑ軸磁束の漏れ量が低下し、磁極
間部分７の磁気抵抗が高められ、出力が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転電機の回転子及
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】リラクタンス型回転電機は、一般に、電
機子コイルを有する固定子と、固定子の中で回転する回
転子とによって構成されており、回転子には界磁を形成
するコイルが設けられず、凹凸のある鉄心のみで形成さ
れている。従って、従来の回転電機に比較して構造を簡
素化でき、安価にできるといった特徴がある。
機子コイルを有する固定子と、固定子の中で回転する回
転子とによって構成されており、回転子には界磁を形成
するコイルが設けられず、凹凸のある鉄心のみで形成さ
れている。従って、従来の回転電機に比較して構造を簡
素化でき、安価にできるといった特徴がある。
【０００３】このリラクタンス型回転電機の回転子は、
例えば４極の場合、その中心より半径方向外側に４つの
鉄心部分が突出して十字状の磁極部分を構成し、この磁
極部分に挟まれた部分、すなわち磁極間部分は非磁性部
となる。これにより、磁極部分（凸部）は磁気抵抗が小
となり、磁極間部分（凹部）では逆に磁気抵抗が高くな
る。また、凸部と凹部上の固定子との空隙部分では、電
機子コイルに電流を流すことにより蓄えられる磁気エネ
ルギが異なってくる。リラクタンス型回転電機の回転ト
ルクは、この磁気エネルギの変化を利用したものであ
る。
例えば４極の場合、その中心より半径方向外側に４つの
鉄心部分が突出して十字状の磁極部分を構成し、この磁
極部分に挟まれた部分、すなわち磁極間部分は非磁性部
となる。これにより、磁極部分（凸部）は磁気抵抗が小
となり、磁極間部分（凹部）では逆に磁気抵抗が高くな
る。また、凸部と凹部上の固定子との空隙部分では、電
機子コイルに電流を流すことにより蓄えられる磁気エネ
ルギが異なってくる。リラクタンス型回転電機の回転ト
ルクは、この磁気エネルギの変化を利用したものであ
る。
【０００４】ところで、上述したような回転子は、凹凸
部の形状によって、回転の際の風損（空気抵抗）が大き
くなる傾向にあり、また騒音が大きい。このため、現在
では、非磁性部（磁極間部分）の外側に、磁極部分同士
を接続する円弧状ブリッジを設け、回転子外周面には凹
凸がなくなるようにして（又は凹凸度合を少なくなるよ
うにして）、回転時の風損や騒音を出来るだけ低減する
ようにしている。
部の形状によって、回転の際の風損（空気抵抗）が大き
くなる傾向にあり、また騒音が大きい。このため、現在
では、非磁性部（磁極間部分）の外側に、磁極部分同士
を接続する円弧状ブリッジを設け、回転子外周面には凹
凸がなくなるようにして（又は凹凸度合を少なくなるよ
うにして）、回転時の風損や騒音を出来るだけ低減する
ようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】磁極部分をブリッジ部
で繋ぐ上記回転子は、通常、磁極部分とブリッジ部分を
一体化した回転子鉄心板を多数積層したものから構成さ
れ、また各鉄心板は磁性鋼板をパンチングやワイヤカッ
トすることにより形成されている。
で繋ぐ上記回転子は、通常、磁極部分とブリッジ部分を
一体化した回転子鉄心板を多数積層したものから構成さ
れ、また各鉄心板は磁性鋼板をパンチングやワイヤカッ
トすることにより形成されている。
【０００６】ところで、この種の回転子は、パンチング
・ワイヤカット等の加工精度や、遠心力に対する磁極間
部分の強度上、ブリッジ部にある程度の厚さを確保して
形成されている。このため、回転子の作動時には、電機
子電流による磁極間を中心とした軸に沿った方向の磁束
（これをｑ軸磁束と呼ぶ）が、ブリッジ部を多く通る傾
向にあり、磁極間部分のｑ軸磁束に対する磁気抵抗を大
きくすることができず、結果として大きな回転トルクを
得ることはできない。
・ワイヤカット等の加工精度や、遠心力に対する磁極間
部分の強度上、ブリッジ部にある程度の厚さを確保して
形成されている。このため、回転子の作動時には、電機
子電流による磁極間を中心とした軸に沿った方向の磁束
（これをｑ軸磁束と呼ぶ）が、ブリッジ部を多く通る傾
向にあり、磁極間部分のｑ軸磁束に対する磁気抵抗を大
きくすることができず、結果として大きな回転トルクを
得ることはできない。
【０００７】本発明は、磁極間部分の強度を確保しつ
つ、その磁気抵抗を大きくして回転トルクを増加するこ
とのできる回転電機の回転子及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
つ、その磁気抵抗を大きくして回転トルクを増加するこ
とのできる回転電機の回転子及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、半径方向外側に突出する
複数の鉄心部分を磁極部分とし、前記鉄心部分の間を磁
極間部分とする回転子鉄心と、前記磁極部分の外周部を
包囲するように回転子鉄心に嵌合されるリング部材と、
を有することを特徴とする回転電機の回転子を提供す
る。
め、請求項１に記載の発明は、半径方向外側に突出する
複数の鉄心部分を磁極部分とし、前記鉄心部分の間を磁
極間部分とする回転子鉄心と、前記磁極部分の外周部を
包囲するように回転子鉄心に嵌合されるリング部材と、
を有することを特徴とする回転電機の回転子を提供す
る。
【０００９】この請求項１の発明の回転子では、回転子
鉄心の磁極部分の外周部が１つのリング部材によって包
囲されるため、回転子の突出した各鉄心部分はリング部
材を介して連結されることにもなり、磁極間部分の強度
が高められ、ブリッジ部の薄肉化が可能となる。これに
より、ブリッジ部を介したｑ軸磁束の漏れ量が低下し、
磁極間部分の磁気抵抗が高められる。
鉄心の磁極部分の外周部が１つのリング部材によって包
囲されるため、回転子の突出した各鉄心部分はリング部
材を介して連結されることにもなり、磁極間部分の強度
が高められ、ブリッジ部の薄肉化が可能となる。これに
より、ブリッジ部を介したｑ軸磁束の漏れ量が低下し、
磁極間部分の磁気抵抗が高められる。
【００１０】請求項２の発明は、請求項１の回転電機の
回転子において、さらに、前記回転子鉄心の突出した前
記磁極部分の周方向側面には、前記磁極間部分を通る電
機子コイルの磁束を打ち消すように磁化された永久磁石
が設けられることを特徴とする。
回転子において、さらに、前記回転子鉄心の突出した前
記磁極部分の周方向側面には、前記磁極間部分を通る電
機子コイルの磁束を打ち消すように磁化された永久磁石
が設けられることを特徴とする。
【００１１】この請求項２の発明の回転子では、請求項
１の発明の作用に加えて、永久磁石からの磁束がｑ軸磁
束に対し抵抗するため、結果として磁極間部分の磁気抵
抗も高まり、出力も向上する。
１の発明の作用に加えて、永久磁石からの磁束がｑ軸磁
束に対し抵抗するため、結果として磁極間部分の磁気抵
抗も高まり、出力も向上する。
【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の回転子において、前記リング部材は、磁性材料から形
成されることを特徴とする。これにより、ｄ軸磁束は磁
極部分を通過し易くなり、主磁束量を増大することがで
きる。
の回転子において、前記リング部材は、磁性材料から形
成されることを特徴とする。これにより、ｄ軸磁束は磁
極部分を通過し易くなり、主磁束量を増大することがで
きる。
【００１３】請求項４の発明は、請求項３の回転子にお
いて、前記リング部材を構成する材料は、その飽和磁束
密度が、回転子鉄心の材料の飽和磁束密度より低いこと
を特徴とする。この場合、提供される回転子（回転子鉄
心＋リング部材）は、回転子鉄心材料で磁極部分を接続
する従来の回転子に比較して、ブリッジ部分の飽和磁束
密度が低いことにより、同じ厚さでも磁気抵抗が高めら
れる。
いて、前記リング部材を構成する材料は、その飽和磁束
密度が、回転子鉄心の材料の飽和磁束密度より低いこと
を特徴とする。この場合、提供される回転子（回転子鉄
心＋リング部材）は、回転子鉄心材料で磁極部分を接続
する従来の回転子に比較して、ブリッジ部分の飽和磁束
密度が低いことにより、同じ厚さでも磁気抵抗が高めら
れる。
【００１４】また、さらに請求項５に記載の発明では、
まず半径方向外側に突出する複数の鉄心部分を磁極部と
し、鉄心部分の間を磁極間部分とする回転子鉄心を用意
し、前記回転子鉄心の磁極部分の周方向側面に、未着磁
状態の永久磁石材を配置し、着磁器に前記回転子鉄心を
セットして前記永久磁石材を磁化し、その後前記回転子
鉄心に対し、その外周部を包囲するようにリング部材を
嵌合することにより回転子を製造する、回転電機の回転
子製造方法が提供される。即ち、請求項５に記載の本発
明による製造方法で用意される回転子鉄心は、突出した
鉄心部分を磁極部分とし、その間の空間を磁極間部分と
するため、磁極部分に付けた未着磁状態の永久磁石材
を、着磁器に対し容易にアクセスでき、磁石材の着磁操
作が容易となる。
まず半径方向外側に突出する複数の鉄心部分を磁極部と
し、鉄心部分の間を磁極間部分とする回転子鉄心を用意
し、前記回転子鉄心の磁極部分の周方向側面に、未着磁
状態の永久磁石材を配置し、着磁器に前記回転子鉄心を
セットして前記永久磁石材を磁化し、その後前記回転子
鉄心に対し、その外周部を包囲するようにリング部材を
嵌合することにより回転子を製造する、回転電機の回転
子製造方法が提供される。即ち、請求項５に記載の本発
明による製造方法で用意される回転子鉄心は、突出した
鉄心部分を磁極部分とし、その間の空間を磁極間部分と
するため、磁極部分に付けた未着磁状態の永久磁石材
を、着磁器に対し容易にアクセスでき、磁石材の着磁操
作が容易となる。
【００１５】さらに、請求項６に記載の発明では、半径
方向外側に突出する複数の鉄心部分を磁極部とし、鉄心
部分の間を磁極間部分とする回転子鉄心を用意し、前記
磁極部分の周方向側面に、着磁済みの永久磁石を配置
し、その後前記回転子鉄心に対し、その外周部を包囲す
るようにリング部材を嵌合することを特徴とする、回転
電機の回転子製造方法も提供される。即ち、請求項６に
記載の本発明でも、用意される回転子鉄心は、半径方向
外側に突出する磁極部分からなるため、この突出した鉄
心部分の間に挟まれた空間に対し、着磁済みの磁石を回
転子の半径方向外側から簡単に挿入・装着でき、回転子
の組み立て作業が容易である。
方向外側に突出する複数の鉄心部分を磁極部とし、鉄心
部分の間を磁極間部分とする回転子鉄心を用意し、前記
磁極部分の周方向側面に、着磁済みの永久磁石を配置
し、その後前記回転子鉄心に対し、その外周部を包囲す
るようにリング部材を嵌合することを特徴とする、回転
電機の回転子製造方法も提供される。即ち、請求項６に
記載の本発明でも、用意される回転子鉄心は、半径方向
外側に突出する磁極部分からなるため、この突出した鉄
心部分の間に挟まれた空間に対し、着磁済みの磁石を回
転子の半径方向外側から簡単に挿入・装着でき、回転子
の組み立て作業が容易である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
回転電機の回転子をリラクタンス型回転電機を例に取り
図を用いて説明する。図１は本発明による第１実施形態
としてのリラクタンス型回転電機の半径方向断面を示し
ている。この実施形態のリラクタンス型回転電機は、電
機子コイル２を備えた環状の固定子１と、固定子１内の
空間に回転可能に配置される回転子３から構成される。
回転電機の回転子をリラクタンス型回転電機を例に取り
図を用いて説明する。図１は本発明による第１実施形態
としてのリラクタンス型回転電機の半径方向断面を示し
ている。この実施形態のリラクタンス型回転電機は、電
機子コイル２を備えた環状の固定子１と、固定子１内の
空間に回転可能に配置される回転子３から構成される。
【００１７】本発明の特徴たる回転子３は、略十字状の
断面を有する回転子鉄心４と、この回転子鉄心４に外接
するリング部材５から構成される。
断面を有する回転子鉄心４と、この回転子鉄心４に外接
するリング部材５から構成される。
【００１８】回転子鉄心４は、磁性材料（例えば軟鋼Ｓ
４５Ｃ、珪素鋼）の鋼板を極数に合わせて十字形にパン
チング（あるいはワイヤーカット）したものを多数積層
したものであって、半径方向外側に突出する鉄心部分を
磁極部分６とし、これら鉄心部分６の間に挟まれた非磁
性空間を磁極間部分７としている。一方、リング部材５
は、例えば回転子鉄心４と同一の磁性材料から形成さ
れ、その形状は図示するように厚さＴの環状断面を有
し、積層構造の回転子鉄心４の軸線方向（図面に対して
垂直な方向）に延びる円筒形部材として構成される。
４５Ｃ、珪素鋼）の鋼板を極数に合わせて十字形にパン
チング（あるいはワイヤーカット）したものを多数積層
したものであって、半径方向外側に突出する鉄心部分を
磁極部分６とし、これら鉄心部分６の間に挟まれた非磁
性空間を磁極間部分７としている。一方、リング部材５
は、例えば回転子鉄心４と同一の磁性材料から形成さ
れ、その形状は図示するように厚さＴの環状断面を有
し、積層構造の回転子鉄心４の軸線方向（図面に対して
垂直な方向）に延びる円筒形部材として構成される。
【００１９】回転子鉄心４との一体化のため、リング部
材５は焼きばめ、圧入などの工法によって、磁極部分６
の外周に密接するように嵌合される。これにより、回転
子作動時において回転子鉄心４とリング部材５の間にす
べりが生じることはない。なお、このリング部材５の厚
さＴは、図６に示す従来の回転子２０のブリッジ部２１
の厚さｔより小さく設定される（Ｔ＜ｔ）。これは、本
発明におけるリング部材５が一体構造部品であり、これ
によって保持された回転子鉄心４は、その磁極間部分７
周囲の強度が、同じ厚さのブリッジ部分を有する従来の
回転子のそれよりも大きくなるため、同じレベルの強度
を確保する場合、リング部材５の厚さＴをそれだけ薄く
できることに由来するものである。
材５は焼きばめ、圧入などの工法によって、磁極部分６
の外周に密接するように嵌合される。これにより、回転
子作動時において回転子鉄心４とリング部材５の間にす
べりが生じることはない。なお、このリング部材５の厚
さＴは、図６に示す従来の回転子２０のブリッジ部２１
の厚さｔより小さく設定される（Ｔ＜ｔ）。これは、本
発明におけるリング部材５が一体構造部品であり、これ
によって保持された回転子鉄心４は、その磁極間部分７
周囲の強度が、同じ厚さのブリッジ部分を有する従来の
回転子のそれよりも大きくなるため、同じレベルの強度
を確保する場合、リング部材５の厚さＴをそれだけ薄く
できることに由来するものである。
【００２０】以上のように構成される回転子３、および
これを備えたリラクタンス型回転電機の作用を以下説明
する。
これを備えたリラクタンス型回転電機の作用を以下説明
する。
【００２１】図２は、電機子コイル２に電流が流れ、固
定子１より磁極部分６、すなわち磁極軸に沿ったｄ軸方
向の磁束φｄの分布を示している。図示するように、本
実施形態による回転子３では、ｄ軸方向の磁束φｄは主
として磁極部分６の回転子鉄心４を磁路として流れるた
めに、この方向の磁路では鉄心材料に起因して磁気抵抗
が極めて小であり、磁束が流れ易い構成となっている。
一方、磁極間部のリング部材５の厚さは従来のブリッジ
部２１よりも薄いため、この部分を通過する漏れ磁束の
量を従来よりも低減することができる。
定子１より磁極部分６、すなわち磁極軸に沿ったｄ軸方
向の磁束φｄの分布を示している。図示するように、本
実施形態による回転子３では、ｄ軸方向の磁束φｄは主
として磁極部分６の回転子鉄心４を磁路として流れるた
めに、この方向の磁路では鉄心材料に起因して磁気抵抗
が極めて小であり、磁束が流れ易い構成となっている。
一方、磁極間部のリング部材５の厚さは従来のブリッジ
部２１よりも薄いため、この部分を通過する漏れ磁束の
量を従来よりも低減することができる。
【００２２】これに対し図３は、電機子電流による磁極
間部分７を中心としたｑ軸に沿った方向の磁束φｑを示
している。この磁極間の磁束φｑは、その一部がリング
部材５より半径方向内側の磁極間部分７を横断する磁路
を形成するが、その大部分はリング部材５を通って隣の
磁極間部分７から半径方向外側へ抜ける磁路を形成す
る。この磁束分布は、図６に示す従来回転子２０でも同
様であって、この場合はブリッジ部２１を経由すること
になるが、前述したように本実施形態におけるリング部
材５の厚さＴは、ブリッジ部２１の厚さｔより薄くなる
ように設定されるため、リング部材５を流れる磁束は従
来回転子のそれよりも少なくなり、その分だけ磁極間部
分７の磁気抵抗が高くなる。つまり、本実施形態では薄
肉化されたリング部材５により、回転子３の回転位置に
対する等価的な磁気抵抗変化量が大きくなり、その結
果、磁気エネルギ変化により大きな出力が発生すること
になる。
間部分７を中心としたｑ軸に沿った方向の磁束φｑを示
している。この磁極間の磁束φｑは、その一部がリング
部材５より半径方向内側の磁極間部分７を横断する磁路
を形成するが、その大部分はリング部材５を通って隣の
磁極間部分７から半径方向外側へ抜ける磁路を形成す
る。この磁束分布は、図６に示す従来回転子２０でも同
様であって、この場合はブリッジ部２１を経由すること
になるが、前述したように本実施形態におけるリング部
材５の厚さＴは、ブリッジ部２１の厚さｔより薄くなる
ように設定されるため、リング部材５を流れる磁束は従
来回転子のそれよりも少なくなり、その分だけ磁極間部
分７の磁気抵抗が高くなる。つまり、本実施形態では薄
肉化されたリング部材５により、回転子３の回転位置に
対する等価的な磁気抵抗変化量が大きくなり、その結
果、磁気エネルギ変化により大きな出力が発生すること
になる。
【００２３】さらに、本実施形態の回転子３は、一体構
造のリング部材５によって凹凸状の回転子鉄心４を外側
から覆う形を採るため、同じ厚みのブリッジ部で磁極部
分同士を接続する同一寸法、同一形状の従来回転子に比
較して、磁極間部分の強度が高くなり、換言すれば、前
述したようにそれだけリング部材５の厚さを薄くするこ
とができるのである。
造のリング部材５によって凹凸状の回転子鉄心４を外側
から覆う形を採るため、同じ厚みのブリッジ部で磁極部
分同士を接続する同一寸法、同一形状の従来回転子に比
較して、磁極間部分の強度が高くなり、換言すれば、前
述したようにそれだけリング部材５の厚さを薄くするこ
とができるのである。
【００２４】なお、このリング部材５の材料に関して
は、回転子鉄心４を形成する材料よりも飽和磁束密度の
低い材料を使用すれば、同じ厚さでも回転子鉄心と同じ
材料でリング部材５を形成する場合に比較して、それだ
けｑ軸方向の磁束が通りにくくなる。また、ｄ軸方向の
磁束もリング部材５を通る漏れ磁束の量が減少し、主磁
束の量が増加して、出力をさらに向上させることができ
る。
は、回転子鉄心４を形成する材料よりも飽和磁束密度の
低い材料を使用すれば、同じ厚さでも回転子鉄心と同じ
材料でリング部材５を形成する場合に比較して、それだ
けｑ軸方向の磁束が通りにくくなる。また、ｄ軸方向の
磁束もリング部材５を通る漏れ磁束の量が減少し、主磁
束の量が増加して、出力をさらに向上させることができ
る。
【００２５】図４は本発明による第２の実施形態として
の回転子半径方向断面を示している。なお、この実施形
態において先の実施形態と同一の構成要素は同一番号を
付し、重複する説明は省略する。この第２の実施形態の
回転子３は、第１実施形態の回転子鉄心４の磁極部分６
の周方向両側面に、例えばＮｄＦｅＢ系の永久磁石８
を、その長手方向が回転子３の磁極軸Ａに一致するよう
に配置した構造に特徴がある。なお、この回転子鉄心４
の外周にリング部材５を嵌合させる点は第１の実施形態
と同じである。
の回転子半径方向断面を示している。なお、この実施形
態において先の実施形態と同一の構成要素は同一番号を
付し、重複する説明は省略する。この第２の実施形態の
回転子３は、第１実施形態の回転子鉄心４の磁極部分６
の周方向両側面に、例えばＮｄＦｅＢ系の永久磁石８
を、その長手方向が回転子３の磁極軸Ａに一致するよう
に配置した構造に特徴がある。なお、この回転子鉄心４
の外周にリング部材５を嵌合させる点は第１の実施形態
と同じである。
【００２６】この永久磁石８は磁極軸Ａと直交する方向
に磁化されていて、ほぼ直角を成す２つの永久磁石８に
挟まれた磁極間部分７においては、この部分へと流れて
くる電機子コイル２のｑ軸磁束に対し、永久磁石８から
の磁束がこれを打ち消すように磁化されている。換言す
れば、磁極部分６を挟んでその両側面にある永久磁石８
の関係は、磁化方向が同一であり、磁極と直角方向とな
る。また、磁極間部分７の両側に位置する２つの永久磁
石８は、回転子鉄心４の円周方向において互いに磁化方
向は逆となり、磁極間部分７では双方から発生する磁束
が回転子半径方向に流れるように配置される。したがっ
て、この実施形態における回転子３は、上述したリング
部材５による作用・効果に加えて、永久磁石８からの磁
束がｑ軸磁束φｑに対し抵抗するため、磁極間部分の磁
気抵抗もさらに高められ、結果として出力もさらに向上
することになる。なお、このように永久磁石８を装着し
た回転子３を有する回転電機は、第１実施形態のそれと
区別するため、ここでは永久磁石式リラクタンス型回転
電機と呼ぶこととする。
に磁化されていて、ほぼ直角を成す２つの永久磁石８に
挟まれた磁極間部分７においては、この部分へと流れて
くる電機子コイル２のｑ軸磁束に対し、永久磁石８から
の磁束がこれを打ち消すように磁化されている。換言す
れば、磁極部分６を挟んでその両側面にある永久磁石８
の関係は、磁化方向が同一であり、磁極と直角方向とな
る。また、磁極間部分７の両側に位置する２つの永久磁
石８は、回転子鉄心４の円周方向において互いに磁化方
向は逆となり、磁極間部分７では双方から発生する磁束
が回転子半径方向に流れるように配置される。したがっ
て、この実施形態における回転子３は、上述したリング
部材５による作用・効果に加えて、永久磁石８からの磁
束がｑ軸磁束φｑに対し抵抗するため、磁極間部分の磁
気抵抗もさらに高められ、結果として出力もさらに向上
することになる。なお、このように永久磁石８を装着し
た回転子３を有する回転電機は、第１実施形態のそれと
区別するため、ここでは永久磁石式リラクタンス型回転
電機と呼ぶこととする。
【００２７】ところで、この永久磁石式リラクタンス型
回転電機は、その回転子構造に起因して、回転子の製造
過程においても従来の永久磁石埋設型回転子よりも優位
性がある。
回転電機は、その回転子構造に起因して、回転子の製造
過程においても従来の永久磁石埋設型回転子よりも優位
性がある。
【００２８】図５は、図４に示す回転子の一製造例を示
すものである。なお、ここでは永久磁石８は、回転子製
造過程において着磁器を使用して磁化されるものとす
る。しかして、この製造例では、まず十字状にカットさ
れた磁性鋼板を積層固着して、半径方向外側に突出する
複数の鉄心部分を磁極部分６とし、鉄心部分の間を磁極
間部分７とする回転子鉄心４が用意される（図５（ａ）
参照）。
すものである。なお、ここでは永久磁石８は、回転子製
造過程において着磁器を使用して磁化されるものとす
る。しかして、この製造例では、まず十字状にカットさ
れた磁性鋼板を積層固着して、半径方向外側に突出する
複数の鉄心部分を磁極部分６とし、鉄心部分の間を磁極
間部分７とする回転子鉄心４が用意される（図５（ａ）
参照）。
【００２９】次に、用意された回転子鉄心４の磁極部分
６の周方向側面に、未着磁状態の永久磁石材（常磁性
材）８Ａが接着剤などの接合手段を用いて貼り付けられ
る（図５（ｂ）参照）。
６の周方向側面に、未着磁状態の永久磁石材（常磁性
材）８Ａが接着剤などの接合手段を用いて貼り付けられ
る（図５（ｂ）参照）。
【００３０】このようにして各磁極部分６の両側に永久
磁石材８Ａが配置されたならば、次にこの回転子鉄心４
は、図５（ｃ）のように着磁器１０にセットされ、前述
した磁化方向になるように次々と磁化される。そして全
ての磁極部分６の永久磁石材８Ａが磁化されたならば、
着磁器１０から回転子鉄心４を取り外し、次にこの回転
子鉄心４に対しリング部材５が焼きばめ、圧入等により
嵌合され、回転子３が完成される（図５（ｄ）参照）。
磁石材８Ａが配置されたならば、次にこの回転子鉄心４
は、図５（ｃ）のように着磁器１０にセットされ、前述
した磁化方向になるように次々と磁化される。そして全
ての磁極部分６の永久磁石材８Ａが磁化されたならば、
着磁器１０から回転子鉄心４を取り外し、次にこの回転
子鉄心４に対しリング部材５が焼きばめ、圧入等により
嵌合され、回転子３が完成される（図５（ｄ）参照）。
【００３１】このように上述した製造方法の対象となる
回転子３は、突出した鉄心部分を磁極部分５としその間
の空間を磁極間部分６とする十字状の回転子鉄心４から
構成されるため、磁極部分５に未着磁状態の永久磁石材
８Ａを外側から容易に取付けることができ、またこのよ
うにして取付けられた永久磁石材８Ａは回転子鉄心４上
で外側に露出するため、永久磁石材８Ａ付き回転子鉄心
４を着磁器１０に対し容易にセットすることができる。
回転子３は、突出した鉄心部分を磁極部分５としその間
の空間を磁極間部分６とする十字状の回転子鉄心４から
構成されるため、磁極部分５に未着磁状態の永久磁石材
８Ａを外側から容易に取付けることができ、またこのよ
うにして取付けられた永久磁石材８Ａは回転子鉄心４上
で外側に露出するため、永久磁石材８Ａ付き回転子鉄心
４を着磁器１０に対し容易にセットすることができる。
【００３２】なお、本発明の回転子構造では、上述した
製造方法の変形例として、回転子鉄心４形成後、磁極部
分５の周方向側面に、既に着磁済みの永久磁石８を取付
け、その後、鉄心外周部を包囲するように上記リング部
材５を嵌合することも可能である。この場合にも、回転
子鉄心４の形状により、着磁済みの永久磁石８は回転子
鉄心４の半径方向外側から簡単に挿入・装着でき、回転
子３の組み立て作業が容易であることは言うまでもな
い。
製造方法の変形例として、回転子鉄心４形成後、磁極部
分５の周方向側面に、既に着磁済みの永久磁石８を取付
け、その後、鉄心外周部を包囲するように上記リング部
材５を嵌合することも可能である。この場合にも、回転
子鉄心４の形状により、着磁済みの永久磁石８は回転子
鉄心４の半径方向外側から簡単に挿入・装着でき、回転
子３の組み立て作業が容易であることは言うまでもな
い。
【００３３】以上、本発明の各実施形態を説明したが、
本発明は図示したこれらの実施形態に限定されず種々の
変形が可能である。例えば、回転子の極数も４極に限定
されず、如何なる極数の回転子でも良い。また、例示し
た回転子鉄心４は積層構造であったが、一体物を十字断
面を有するように切り出し加工したものでも良い。さら
に、本発明の特徴たるリング部材にしても、その材料を
非磁性材とし、単に凹凸状の回転子鉄心をカバーし、回
転子の風損を低めるだけでも良い。
本発明は図示したこれらの実施形態に限定されず種々の
変形が可能である。例えば、回転子の極数も４極に限定
されず、如何なる極数の回転子でも良い。また、例示し
た回転子鉄心４は積層構造であったが、一体物を十字断
面を有するように切り出し加工したものでも良い。さら
に、本発明の特徴たるリング部材にしても、その材料を
非磁性材とし、単に凹凸状の回転子鉄心をカバーし、回
転子の風損を低めるだけでも良い。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、回転子鉄心の磁極部分の外周部が１つの
リング部材によって包囲されるため、回転子における磁
極間部分の強度が高く、この部分の薄肉化が可能とな
る。これによりｑ軸磁束のリング部材を介した漏れ量が
低下し、磁極間部分の磁気抵抗が高められ出力が向上す
る。また、ｄ軸方向の磁束の漏れ磁束が減少し、主磁束
が増加することにより、出力が向上する。
発明によれば、回転子鉄心の磁極部分の外周部が１つの
リング部材によって包囲されるため、回転子における磁
極間部分の強度が高く、この部分の薄肉化が可能とな
る。これによりｑ軸磁束のリング部材を介した漏れ量が
低下し、磁極間部分の磁気抵抗が高められ出力が向上す
る。また、ｄ軸方向の磁束の漏れ磁束が減少し、主磁束
が増加することにより、出力が向上する。
【００３５】請求項２の発明の回転子では、請求項１の
発明の作用に加えて、永久磁石からの磁束がｑ軸磁束に
対し抵抗するため、結果として磁極間部分の磁気抵抗も
高まり、出力もさらに向上することができる。
発明の作用に加えて、永久磁石からの磁束がｑ軸磁束に
対し抵抗するため、結果として磁極間部分の磁気抵抗も
高まり、出力もさらに向上することができる。
【００３６】請求項３の発明では、リング部材を磁性材
料から形成することで、ｄ軸方向の磁束の主磁束の量が
増加し、出力が向上する。
料から形成することで、ｄ軸方向の磁束の主磁束の量が
増加し、出力が向上する。
【００３７】請求項４の発明は、リング部材を構成する
材料を、その飽和磁束密度が、回転子鉄心の材料の飽和
磁束密度より低くなるように設定することで、提供され
る回転子（回転子鉄心＋リング部材）は、回転子鉄心材
料で磁極部分を接続する従来の回転子に比較して、同じ
厚さでも磁気抵抗が高められる。
材料を、その飽和磁束密度が、回転子鉄心の材料の飽和
磁束密度より低くなるように設定することで、提供され
る回転子（回転子鉄心＋リング部材）は、回転子鉄心材
料で磁極部分を接続する従来の回転子に比較して、同じ
厚さでも磁気抵抗が高められる。
【００３８】また、さらに請求項５に記載の発明による
製造方法で用意される回転子鉄心は、突出した鉄心部分
を磁極部分とし、その間の空間を磁極間部分とするた
め、磁極部分に付けた未着磁状態の永久磁石材を、着磁
器に対し容易にアクセスでき、磁石材の着磁操作が容易
となる。
製造方法で用意される回転子鉄心は、突出した鉄心部分
を磁極部分とし、その間の空間を磁極間部分とするた
め、磁極部分に付けた未着磁状態の永久磁石材を、着磁
器に対し容易にアクセスでき、磁石材の着磁操作が容易
となる。
【００３９】さらに、請求項６に記載の発明でも、用意
される回転子鉄心は、半径方向外側に突出する磁極部分
からなるため、この突出した鉄心部分の間に挟まれた空
間に対し、着磁済みの磁石を回転子の半径方向外側から
簡単に挿入・装着でき、回転子の組み立て作業が容易で
ある。
される回転子鉄心は、半径方向外側に突出する磁極部分
からなるため、この突出した鉄心部分の間に挟まれた空
間に対し、着磁済みの磁石を回転子の半径方向外側から
簡単に挿入・装着でき、回転子の組み立て作業が容易で
ある。
【図１】本発明の第１実施形態に係るリラクタンス型回
転電機の径方向断面図である。
転電機の径方向断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるｄ軸の電機子電
流による磁束分布を示したリラクタンス型回転電機の径
方向断面図である。
流による磁束分布を示したリラクタンス型回転電機の径
方向断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるｑ軸の電機子電
流による磁束分布を示した回転子の径方向断面図であ
る。
流による磁束分布を示した回転子の径方向断面図であ
る。
【図４】本発明の第２実施形態による永久磁石式リラク
タンス型回転電機の回転子の径方向断面図である。
タンス型回転電機の回転子の径方向断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるによる永久磁石式
リラクタンス型回転電機の回転子の製造方法を示した図
である。
リラクタンス型回転電機の回転子の製造方法を示した図
である。
【図６】従来例の回転子の径方向断面図である。
１ 固定子 ２ 電機子コイル ３ 回転子 ４ 回転子鉄心 ５ リング部材 ６ 磁極部分 ７ 磁極間部分（空洞部） ８ 永久磁石 ８Ａ 永久磁石材 １０ 着磁器 ２０ 回転子 ２１ ブリッジ部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新 政憲 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 橋立 良夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 高畠 幹生 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 5H619 AA01 AA05 AA07 AA08 BB22 BB24 PP02 PP04 PP08 5H621 GB10 HH01 JK01 PP10 5H622 AA03 CA02 CA07 CA13 CB03
Claims (6)
- 【請求項１】 半径方向外側に突出する複数の鉄心部分
を磁極部分とし、前記鉄心部分の間を磁極間部分とする
回転子鉄心と、 前記磁極部分の外周部を包囲するように回転子鉄心に嵌
合されるリング部材と、を有することを特徴とする回転
電機の回転子。 - 【請求項２】 前記回転子鉄心の突出した磁極部分の周
方向側面には、前記磁極間部分間を通る電機子コイルの
磁束を打ち消すように磁化された永久磁石が設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。 - 【請求項３】 前記リング部材は、磁性材料から形成さ
れることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機
の回転子。 - 【請求項４】 前記リング部材を構成する材料は、その
飽和磁束密度が、回転子鉄心を形成する材料の飽和磁束
密度より低いことを特徴とする請求項３に記載の回転電
機の回転子。 - 【請求項５】 半径方向外側に突出する複数の鉄心部分
を磁極部とし、鉄心部分の間を磁極間部分とする回転子
鉄心を用意し、 前記回転子の磁極部分の周方向側面に、未着磁状態の永
久磁石材を配置し、 着磁器に前記回転子鉄心をセットして前記永久磁石材を
磁化し、その後前記回転子鉄心に対し、その外周部を包
囲するようにリング部材を嵌合することを特徴とする、
回転電機の回転子製造方法。 - 【請求項６】 半径方向外側に突出する複数の鉄心部分
を磁極部とし、鉄心部分の間を磁極間部分とする回転子
鉄心を用意し、 前記回転子の磁極部分の周方向側面に、着磁済みの永久
磁石を配置し、その後前記回転子鉄心に対し、その外周
部を包囲するようにリング部材を嵌合することを特徴と
する、回転電機の回転子製造方法。
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27577798A JP3268762B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 回転電機の回転子及びその製造方法 |
| US09/406,772 US6274960B1 (en) | 1998-09-29 | 1999-09-28 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
| EP07013886A EP1858138A3 (en) | 1998-09-29 | 1999-09-29 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
| EP10180893A EP2273658A3 (en) | 1998-09-29 | 1999-09-29 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
| EP10180891A EP2276153A3 (en) | 1998-09-29 | 1999-09-29 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
| KR10-1999-0041664A KR100387554B1 (ko) | 1998-09-29 | 1999-09-29 | 영구 자석을 구비한 자기 저항형 회전 기계 |
| EP07013887A EP1837981A3 (en) | 1998-09-29 | 1999-09-29 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
| CNB991205693A CN1327595C (zh) | 1998-09-29 | 1999-09-29 | 具有永磁体的磁阻型旋转电机 |
| CNB2005100739902A CN100481678C (zh) | 1998-09-29 | 1999-09-29 | 具有永磁体的磁阻型旋转电机 |
| EP07013885A EP1837980A3 (en) | 1998-09-29 | 1999-09-29 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
| EP99119045A EP0991166A3 (en) | 1998-09-29 | 1999-09-29 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
| US09/661,269 US6342745B1 (en) | 1998-09-29 | 2000-09-13 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
| US09/871,891 US6552462B2 (en) | 1998-09-29 | 2001-06-04 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27577798A JP3268762B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 回転電機の回転子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000116083A true JP2000116083A (ja) | 2000-04-21 |
| JP3268762B2 JP3268762B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=17560265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27577798A Expired - Fee Related JP3268762B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 回転電機の回転子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3268762B2 (ja) |
| CN (1) | CN100481678C (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016140157A (ja) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | 株式会社豊田自動織機 | 電動圧縮機 |
| CN108631463A (zh) * | 2017-03-16 | 2018-10-09 | 上海艾高实业有限公司 | 一种多边励磁永磁电机 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101789663B (zh) * | 2010-01-08 | 2012-07-18 | 李嘉琛 | 车用永磁同步电机 |
| RU2677871C1 (ru) * | 2015-07-17 | 2019-01-22 | Сименс Акциенгезелльшафт | Реактивный ротор с дополнительным собственным намагничиванием |
| TWM576750U (zh) | 2017-07-25 | 2019-04-11 | 美商米沃奇電子工具公司 | 電氣組合物、電動化裝置系統、電池組、電馬達、馬達總成及電馬達總成 |
| CN107516954A (zh) * | 2017-10-24 | 2017-12-26 | 东莞市博瓦特动力科技有限公司 | 一种抗去磁的纯正弦波永磁电机转子 |
| CN110829648B (zh) * | 2018-08-09 | 2022-05-10 | 日本电产株式会社 | 转子、同步磁阻马达以及形成转子的方法 |
| EP3917708A4 (en) | 2019-02-18 | 2022-11-30 | Milwaukee Electric Tool Corporation | IMPACT TOOL |
| CN112865376B (zh) * | 2021-01-08 | 2022-04-12 | 宁波诺丁汉大学 | 集成式阻尼绕组、转子及电机 |
| CN113012889B (zh) * | 2021-02-08 | 2022-07-29 | 上海大学 | 一种对外磁力通断可控式永磁性轮 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4631435A (en) * | 1985-12-18 | 1986-12-23 | The Garrett Corporation | Consequent pole permanent magnet rotor |
| JPH05344668A (ja) * | 1992-06-08 | 1993-12-24 | Fanuc Ltd | 同期電動機のロータ |
| MY155225A (en) * | 1995-05-31 | 2015-09-30 | Panasonic Corp | Motor with built-in permanent magnets |
-
1998
- 1998-09-29 JP JP27577798A patent/JP3268762B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-09-29 CN CNB2005100739902A patent/CN100481678C/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016140157A (ja) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | 株式会社豊田自動織機 | 電動圧縮機 |
| CN108631463A (zh) * | 2017-03-16 | 2018-10-09 | 上海艾高实业有限公司 | 一种多边励磁永磁电机 |
| CN108631463B (zh) * | 2017-03-16 | 2024-03-05 | 上海艾高实业有限公司 | 一种多边励磁永磁电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3268762B2 (ja) | 2002-03-25 |
| CN1694332A (zh) | 2005-11-09 |
| CN100481678C (zh) | 2009-04-22 |
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