JP2000287395A - 永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子 - Google Patents
永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子Info
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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
- H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
- H02K1/246—Variable reluctance rotors
-
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/46—Motors having additional short-circuited winding for starting as an asynchronous motor
-
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、始動時には誘導機として動作
し、定格運転時には同期機として確実に動作させること
ができる永久磁石式回転電機の回転子を提供する。 【解決手段】 回転子鉄心３１内に磁極間３ｂを通る電
機子コイル１１の磁束を相殺するように永久磁石３２を
配置し、電機子コイル１１の非励磁時に回転子３と固定
子１との間の空隙２に発生させる磁束密度の平均値を例
えば０．１［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲とし、定格負荷
時における電機子鉄心３１の磁化困難方向（ｑ軸）と磁
化容易方向（ｄ軸）での自己インダクタンス比（Ｌｑ／
Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように構成した。
上記条件のもとで、始動時には誘導機として作動し、円
滑な同期引入れにより、同期機として定格運転可能な永
久磁石式回転電機の回転子を提供することができる。
し、定格運転時には同期機として確実に動作させること
ができる永久磁石式回転電機の回転子を提供する。 【解決手段】 回転子鉄心３１内に磁極間３ｂを通る電
機子コイル１１の磁束を相殺するように永久磁石３２を
配置し、電機子コイル１１の非励磁時に回転子３と固定
子１との間の空隙２に発生させる磁束密度の平均値を例
えば０．１［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲とし、定格負荷
時における電機子鉄心３１の磁化困難方向（ｑ軸）と磁
化容易方向（ｄ軸）での自己インダクタンス比（Ｌｑ／
Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように構成した。
上記条件のもとで、始動時には誘導機として作動し、円
滑な同期引入れにより、同期機として定格運転可能な永
久磁石式回転電機の回転子を提供することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、始動時に誘導機と
して作動し、定格運転時には同期機として動作する永久
磁石式回転電機の回転子に関する。
して作動し、定格運転時には同期機として動作する永久
磁石式回転電機の回転子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、永久磁石式リラクタンス型回転
電機は、電機子コイルを有する固定子と、固定子の内側
で回転する回転子とからなり、回転子には界磁を形成す
るコイルは設けられず、外周面に凹凸のある回転子鉄心
とその凸部側面に永久磁石が設けられて構成されてお
り、従来の巻線型回転電機に比較して構造が簡単である
という特徴を有する。
電機は、電機子コイルを有する固定子と、固定子の内側
で回転する回転子とからなり、回転子には界磁を形成す
るコイルは設けられず、外周面に凹凸のある回転子鉄心
とその凸部側面に永久磁石が設けられて構成されてお
り、従来の巻線型回転電機に比較して構造が簡単である
という特徴を有する。
【０００３】この永久磁石式リラクタンス型回転電機
は、回転子鉄心に構造上の凹凸があるため、固定子との
間で、磁気抵抗が凸部では小で凹部では大となる。この
ように、凸部と凹部とでは、その回転子鉄心と固定子と
の間の空隙（エアギャップ）部分において、電機子コイ
ルに流れる電流により蓄えられる磁気エネルギが異な
り、主にこの磁気エネルギの変化によって出力は発生す
る。
は、回転子鉄心に構造上の凹凸があるため、固定子との
間で、磁気抵抗が凸部では小で凹部では大となる。この
ように、凸部と凹部とでは、その回転子鉄心と固定子と
の間の空隙（エアギャップ）部分において、電機子コイ
ルに流れる電流により蓄えられる磁気エネルギが異な
り、主にこの磁気エネルギの変化によって出力は発生す
る。
【０００４】なお、回転子における凸部や凹部は幾何的
構造によるもののみではなく、要するに磁気的な凹凸が
形成されれば良いので、磁気抵抗や磁束密度が回転子の
回転位置によって異なるような構成であれば良い。
構造によるもののみではなく、要するに磁気的な凹凸が
形成されれば良いので、磁気抵抗や磁束密度が回転子の
回転位置によって異なるような構成であれば良い。
【０００５】なお、永久磁石を用いないリラクタンス型
回転電機は、固定子の電機子コイルに流れる電流の増加
に伴い、回転子鉄心の磁極となる凸部では磁気飽和領域
が拡大し、磁極間部分となる凹部への漏れ磁束が増加す
ることから、出力が低下するという問題が生じる。
回転電機は、固定子の電機子コイルに流れる電流の増加
に伴い、回転子鉄心の磁極となる凸部では磁気飽和領域
が拡大し、磁極間部分となる凹部への漏れ磁束が増加す
ることから、出力が低下するという問題が生じる。
【０００６】その点、永久磁石式リラクタンス型回転電
機では、回転子鉄心の凸部側面に設けられた永久磁石
が、磁気抵抗として働くので、磁極間部分となる凹部へ
の漏れ磁束は軽減され、出力低下は回避される。
機では、回転子鉄心の凸部側面に設けられた永久磁石
が、磁気抵抗として働くので、磁極間部分となる凹部へ
の漏れ磁束は軽減され、出力低下は回避される。
【０００７】また、永久磁石は、上述した漏れ磁束低減
作用の他に、自ら発生する磁束と電機子コイルによる磁
束との相互作用によりリラクタンストルクを発生させる
働きをも有する。
作用の他に、自ら発生する磁束と電機子コイルによる磁
束との相互作用によりリラクタンストルクを発生させる
働きをも有する。
【０００８】このように、永久磁石式リラクタンス型回
転電機は、回転子鉄心の外周面に形成された磁気的凹凸
により、回転位置に応じて磁気抵抗が異なり、かつ凸部
側面に設けられた永久磁石によって磁極間部分の凹部へ
の漏れ磁束は軽減され、出力が得られるように構成され
ている。
転電機は、回転子鉄心の外周面に形成された磁気的凹凸
により、回転位置に応じて磁気抵抗が異なり、かつ凸部
側面に設けられた永久磁石によって磁極間部分の凹部へ
の漏れ磁束は軽減され、出力が得られるように構成され
ている。
【０００９】しかしなから、永久磁石式リラクタンス型
回転電機は、磁極（凸部）側面に配置された永久磁石に
よって保持トルクが増加し自己起動が困難であるという
問題がある。
回転電機は、磁極（凸部）側面に配置された永久磁石に
よって保持トルクが増加し自己起動が困難であるという
問題がある。
【００１０】そのため補助起動手段としてインバータを
採用したり、別途始動用のカゴで回転子を覆い、始動ト
ルクを確保するようにしているが、総じて構成が複雑と
なる上、特に始動用カゴを設けた場合は、磁気抵抗が大
きくなり主磁束が減少してしまうという問題も発生し
た。
採用したり、別途始動用のカゴで回転子を覆い、始動ト
ルクを確保するようにしているが、総じて構成が複雑と
なる上、特に始動用カゴを設けた場合は、磁気抵抗が大
きくなり主磁束が減少してしまうという問題も発生し
た。
【００１１】そこで、本件出願人は、例えば始動用カゴ
材料を磁性体で形成し、始動用の導体を深溝型に構成す
ることにより、インバータ等の補助起動手段を必要とす
ることなく始動特性を向上させることかできる永久磁石
式リラクタンス回転電機の回転子の提案を行った（特願
平１０−２７５７９７）。
材料を磁性体で形成し、始動用の導体を深溝型に構成す
ることにより、インバータ等の補助起動手段を必要とす
ることなく始動特性を向上させることかできる永久磁石
式リラクタンス回転電機の回転子の提案を行った（特願
平１０−２７５７９７）。
【００１２】その永久磁石式リラクタンス型回転電機
は、始動時には、回転子外周部に設けられた始動用の導
体に、電機子電流の変化に伴う誘導トルクを発生させて
誘導機として始動させ、定格運転時には、回転子表面で
の磁気的凹凸により発生するリラクタンストルクと、磁
極（凸部）側面に設けた永久磁石の磁束と電機子コイル
から発生する磁束との相互作用に基づくトルクとにより
同期機として運転を行わせるものである。
は、始動時には、回転子外周部に設けられた始動用の導
体に、電機子電流の変化に伴う誘導トルクを発生させて
誘導機として始動させ、定格運転時には、回転子表面で
の磁気的凹凸により発生するリラクタンストルクと、磁
極（凸部）側面に設けた永久磁石の磁束と電機子コイル
から発生する磁束との相互作用に基づくトルクとにより
同期機として運転を行わせるものである。
【００１３】このような自己始動型の永久磁石式リラク
タンス回転電機では、回転子鉄心内に設けられた永久磁
石の発生する磁束、すなわち永久磁石磁束が多い場合、
また回転子鉄心における凸部と凹部との磁気抵抗の差で
あるリラクタンスが大きい場合には始動が困難になる傾
向にあることが知られている。
タンス回転電機では、回転子鉄心内に設けられた永久磁
石の発生する磁束、すなわち永久磁石磁束が多い場合、
また回転子鉄心における凸部と凹部との磁気抵抗の差で
あるリラクタンスが大きい場合には始動が困難になる傾
向にあることが知られている。
【００１４】また、反対に永久磁石磁束が少ない場合、
またリラクタンスが小さい場合には、誘導機としての始
動から同期機としての運転へ転換点である同期引入れ時
に、引入れが困難になる傾向にあることも知られてい
る。
またリラクタンスが小さい場合には、誘導機としての始
動から同期機としての運転へ転換点である同期引入れ時
に、引入れが困難になる傾向にあることも知られてい
る。
【００１５】始動や同期引入れを、共に問題なく円滑に
行わせるためには、永久磁石磁束数とリラクタンスの値
とを適切に設定する必要がある。
行わせるためには、永久磁石磁束数とリラクタンスの値
とを適切に設定する必要がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、永久
磁石磁束とリラクタンスが始動及び同期引入れに与える
一般的な傾向は認識されてはいるものの、実際にどのよ
うに設定すれば良いかは従来知られていなかった。
磁石磁束とリラクタンスが始動及び同期引入れに与える
一般的な傾向は認識されてはいるものの、実際にどのよ
うに設定すれば良いかは従来知られていなかった。
【００１７】従って、例えばある永久磁石式リラクタン
ス回転電機には、始動はしやすいが同期引入れは困難と
なり、またある永久磁石式リラクタンス回転電機におい
ては、同期引入れは容易であるが始動は困難であるとい
った状況が発生した。
ス回転電機には、始動はしやすいが同期引入れは困難と
なり、またある永久磁石式リラクタンス回転電機におい
ては、同期引入れは容易であるが始動は困難であるとい
った状況が発生した。
【００１８】そこで本発明は、上記の従来の事情を考慮
してなされたもので、始動時には誘導機として確実に動
作し、円滑な同期引入れにより、定格運転時には同期機
として作動し得る永久磁石式回転電機の回転子を提供す
ることを目的とする。
してなされたもので、始動時には誘導機として確実に動
作し、円滑な同期引入れにより、定格運転時には同期機
として作動し得る永久磁石式回転電機の回転子を提供す
ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、磁性部を有して周方向に
磁気的な凹凸を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心
内に隣り合う磁極間を通る電機子コイルからの磁束を打
ち消すように設けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の
外周部分に設けられ、起動時に誘導電流を生成して起動
トルクを発生させる導体とを有する永久磁石式回転電機
の回転子であって、前記永久磁石は、前記電機子コイル
の非励磁時に、回転子と固定子との間の空隙に発生させ
る磁束密度の平均値が０．１［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範
囲にあり、前記回転子鉄心は、前記磁性部の定格負荷時
における磁化困難方向の自己インダクタンス（Ｌｑ）と
磁化容易方向の自己インダクタンス（Ｌｄ）との比（Ｌ
ｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように構成さ
れたことを特徴とする。
に、請求項１に記載の発明は、磁性部を有して周方向に
磁気的な凹凸を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心
内に隣り合う磁極間を通る電機子コイルからの磁束を打
ち消すように設けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の
外周部分に設けられ、起動時に誘導電流を生成して起動
トルクを発生させる導体とを有する永久磁石式回転電機
の回転子であって、前記永久磁石は、前記電機子コイル
の非励磁時に、回転子と固定子との間の空隙に発生させ
る磁束密度の平均値が０．１［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範
囲にあり、前記回転子鉄心は、前記磁性部の定格負荷時
における磁化困難方向の自己インダクタンス（Ｌｑ）と
磁化容易方向の自己インダクタンス（Ｌｄ）との比（Ｌ
ｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように構成さ
れたことを特徴とする。
【００２０】請求項１の発明は上記のように構成したの
で、始動から同期へ円滑に移行可能な回転電機を実現す
ることができる。
で、始動から同期へ円滑に移行可能な回転電機を実現す
ることができる。
【００２１】請求項２ないし請求項７に記載の発明はい
ずれも、磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を形成し
た回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁極間を
通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように設けられ
た永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けられ、
起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させる導
体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であって、前
記回転子鉄心に接続される負荷は、電源周波数の３乗に
略比例することを条件とし、まず請求項２の発明は、導
体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニウムの
抵抗率と略等しく、永久磁石は、回転子と固定子との間
の空隙に発生させる磁束密度の平均値が０．１［Ｔ］〜
０．５［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定
格負荷時における磁化困難方向の自己インダクタンスと
磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜
０．８の範囲となるように構成されたことを特徴とし、
請求項３の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時に
おいてアルミニウムの抵抗率を１００％とした場合に略
１１０％であり、永久磁石は、回転子と固定子との間の
空隙に発生させる磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜
０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定
格負荷時における磁化困難方向の自己インダクタンスと
磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜
０．７の範囲となるように構成されたことを特徴とし、
請求項４の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時に
おいてアルミニウムを１００％とした場合に略１２０％
であり、永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発
生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］
の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時にお
ける磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向
の自己インダクタンスとの比が０．１〜０．６の範囲と
なるように構成されたことを特徴とし、請求項５の発明
は、導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１３０％であり、永久磁
石は、回転子と固定子との間の空隙に発生する磁束密度
の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、
回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における磁化困難方
向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダク
タンスとの比が０．１〜０．５の範囲となるように構成
されたことを特徴とし、請求項６の発明は、導体は、そ
の抵抗率が定常運転時においてアルミニウムを１００％
とした場合に略１４０％であり、永久磁石は、回転子と
固定子との間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．
３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、
磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己インダ
クタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が
０．１〜０．５の範囲となるように構成されたことを特
徴とし、そして請求項７の発明は、導体は、その抵抗率
が定常運転時においてアルミニウムを１００％とした場
合に略１５０％であり、永久磁石は、回転子と固定子と
の間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．３［Ｔ］
〜０．７［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が
定格負荷時における磁化困難方向の自己インダクタンス
と磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜
０．４の範囲となるように構成されたことを特徴とす
る。
ずれも、磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を形成し
た回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁極間を
通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように設けられ
た永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けられ、
起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させる導
体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であって、前
記回転子鉄心に接続される負荷は、電源周波数の３乗に
略比例することを条件とし、まず請求項２の発明は、導
体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニウムの
抵抗率と略等しく、永久磁石は、回転子と固定子との間
の空隙に発生させる磁束密度の平均値が０．１［Ｔ］〜
０．５［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定
格負荷時における磁化困難方向の自己インダクタンスと
磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜
０．８の範囲となるように構成されたことを特徴とし、
請求項３の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時に
おいてアルミニウムの抵抗率を１００％とした場合に略
１１０％であり、永久磁石は、回転子と固定子との間の
空隙に発生させる磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜
０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定
格負荷時における磁化困難方向の自己インダクタンスと
磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜
０．７の範囲となるように構成されたことを特徴とし、
請求項４の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時に
おいてアルミニウムを１００％とした場合に略１２０％
であり、永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発
生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］
の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時にお
ける磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向
の自己インダクタンスとの比が０．１〜０．６の範囲と
なるように構成されたことを特徴とし、請求項５の発明
は、導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１３０％であり、永久磁
石は、回転子と固定子との間の空隙に発生する磁束密度
の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、
回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における磁化困難方
向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダク
タンスとの比が０．１〜０．５の範囲となるように構成
されたことを特徴とし、請求項６の発明は、導体は、そ
の抵抗率が定常運転時においてアルミニウムを１００％
とした場合に略１４０％であり、永久磁石は、回転子と
固定子との間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．
３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、
磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己インダ
クタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が
０．１〜０．５の範囲となるように構成されたことを特
徴とし、そして請求項７の発明は、導体は、その抵抗率
が定常運転時においてアルミニウムを１００％とした場
合に略１５０％であり、永久磁石は、回転子と固定子と
の間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．３［Ｔ］
〜０．７［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が
定格負荷時における磁化困難方向の自己インダクタンス
と磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜
０．４の範囲となるように構成されたことを特徴とす
る。
【００２２】上記のような、請求項２ないし請求項７に
おける各構成によって、始動から同期へ円滑に移行可能
な回転電機を実現することができる。
おける各構成によって、始動から同期へ円滑に移行可能
な回転電機を実現することができる。
【００２３】次に、請求項８ないし請求項１３に記載の
発明はいずれも、磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸
を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う
磁極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設け
られた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、前記回転子鉄心に接続される負荷は、定格回転数以
下ではほぼ零であり、定格回転数に達すると電源周波数
の３乗に略比例することを条件とし、請求項８の発明
は、導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムの抵抗率と略等しく、永久磁石は、回転子と固定子
との間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．１
［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、前
記磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己イン
ダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスとの比
が０．１〜０．８の範囲となるように構成されたことを
特徴とし、請求項９の発明は、導体は、その抵抗率が定
常運転時においてアルミニウムを１００％とした場合に
略１１０％の値であり、永久磁石は、回転子と固定子と
の間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］
〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が
定格負荷時における磁化困難方向の自己インダクタンス
と磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜
０．７の範囲となるように構成されたことを特徴とし、
請求項１０の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時
においてアルミニウムを１００％とした場合に略１２０
％の値であり、永久磁石は、回転子と固定子との間の空
隙に発生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６
［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷
時における磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容
易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜０．６の
範囲となるように構成されたことを特徴とし、請求項１
１の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時において
アルミニウムを１００％とした場合に略１３０％の値で
あり、永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生
する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の
範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時におけ
る磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の
自己インダクタンスとの比が０．１〜０．５の範囲とな
るように構成されたことを特徴とし、請求項１２の発明
は、導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１４０％の値であり、永
久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生する磁束
密度の平均値が０．３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあ
り、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における磁化困
難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己イン
ダクタンスとの比が０．ｌ〜０．５の範囲となるように
構成されたことを特徴とし、請求項１３の発明は、導体
は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニウムを１
００％とした場合に略１５０％の値であり、永久磁石
は、回転子と固定子との間の空隙に発生する磁束密度の
平均値が０．３［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲にあり、回
転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における磁化困難方向
の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタ
ンスとの比が０．ｌ〜０．４の範囲となるように構成さ
れたことを特徴とする。
発明はいずれも、磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸
を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う
磁極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設け
られた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、前記回転子鉄心に接続される負荷は、定格回転数以
下ではほぼ零であり、定格回転数に達すると電源周波数
の３乗に略比例することを条件とし、請求項８の発明
は、導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムの抵抗率と略等しく、永久磁石は、回転子と固定子
との間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．１
［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、前
記磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己イン
ダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスとの比
が０．１〜０．８の範囲となるように構成されたことを
特徴とし、請求項９の発明は、導体は、その抵抗率が定
常運転時においてアルミニウムを１００％とした場合に
略１１０％の値であり、永久磁石は、回転子と固定子と
の間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］
〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が
定格負荷時における磁化困難方向の自己インダクタンス
と磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜
０．７の範囲となるように構成されたことを特徴とし、
請求項１０の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時
においてアルミニウムを１００％とした場合に略１２０
％の値であり、永久磁石は、回転子と固定子との間の空
隙に発生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６
［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷
時における磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容
易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜０．６の
範囲となるように構成されたことを特徴とし、請求項１
１の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時において
アルミニウムを１００％とした場合に略１３０％の値で
あり、永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生
する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の
範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時におけ
る磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の
自己インダクタンスとの比が０．１〜０．５の範囲とな
るように構成されたことを特徴とし、請求項１２の発明
は、導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１４０％の値であり、永
久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生する磁束
密度の平均値が０．３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあ
り、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における磁化困
難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己イン
ダクタンスとの比が０．ｌ〜０．５の範囲となるように
構成されたことを特徴とし、請求項１３の発明は、導体
は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニウムを１
００％とした場合に略１５０％の値であり、永久磁石
は、回転子と固定子との間の空隙に発生する磁束密度の
平均値が０．３［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲にあり、回
転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における磁化困難方向
の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタ
ンスとの比が０．ｌ〜０．４の範囲となるように構成さ
れたことを特徴とする。
【００２４】上記のような、請求項８ないし請求項１３
における各構成によっても、始動から同期へ円滑に移行
可能な回転電機を実現することができる。
における各構成によっても、始動から同期へ円滑に移行
可能な回転電機を実現することができる。
【００２５】また、請求項１４に記載の発明は、磁性部
を有して周方向に磁気的な凹凸を形成した回転子鉄心
と、この回転子鉄心内に隣り合う磁極間を通る電機子コ
イルからの磁束を打ち消すように設けられた永久磁石
と、前記回転子鉄心の外周部分に設けられ、起動時に誘
導電流を生成して起動トルクを発生させる導体とを有す
る永久磁石式回転電機の回転子であって、前記導体は、
その断面が長方形状をなし、そのうち長い辺は前記回転
子鉄心の半径方向に沿うように回転子鉄心の回転中心軸
を中心として放射状に配置されたことを特徴とする。
を有して周方向に磁気的な凹凸を形成した回転子鉄心
と、この回転子鉄心内に隣り合う磁極間を通る電機子コ
イルからの磁束を打ち消すように設けられた永久磁石
と、前記回転子鉄心の外周部分に設けられ、起動時に誘
導電流を生成して起動トルクを発生させる導体とを有す
る永久磁石式回転電機の回転子であって、前記導体は、
その断面が長方形状をなし、そのうち長い辺は前記回転
子鉄心の半径方向に沿うように回転子鉄心の回転中心軸
を中心として放射状に配置されたことを特徴とする。
【００２６】さらにまた、請求項１５に記載の発明は、
磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を形成した回転子
鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁極間を通る電機
子コイルからの磁束を打ち消すように設けられた永久磁
石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けられ、起動時に
誘導電流を生成して起動トルクを発生させる導体とを有
する永久磁石式回転電機の回転子であって、前記導体
は、その断面が二等辺三角形状をなし、そのうち底辺は
前記回転子鉄心の外周側に、またその頂点は回転子鉄心
の中心軸側に向け、回転子鉄心の回転中心軸を中心とし
て放射状に配置されたことを特徴とする。
磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を形成した回転子
鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁極間を通る電機
子コイルからの磁束を打ち消すように設けられた永久磁
石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けられ、起動時に
誘導電流を生成して起動トルクを発生させる導体とを有
する永久磁石式回転電機の回転子であって、前記導体
は、その断面が二等辺三角形状をなし、そのうち底辺は
前記回転子鉄心の外周側に、またその頂点は回転子鉄心
の中心軸側に向け、回転子鉄心の回転中心軸を中心とし
て放射状に配置されたことを特徴とする。
【００２７】このように、請求項１４及び請求項１５に
記載の発明によっても、始動から同期運転まで円滑かつ
確実な運転を行うことが可能な回転電機の回転子を提供
することができる。
記載の発明によっても、始動から同期運転まで円滑かつ
確実な運転を行うことが可能な回転電機の回転子を提供
することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明による永久磁石式回
転電機の回転子の一実施の形態を図１ないし図６を参照
して詳細に説明する。
転電機の回転子の一実施の形態を図１ないし図６を参照
して詳細に説明する。
【００２９】図１は本発明の第１の実施の形態を適用し
た回転電機を示す径方向断面図である。図１において、
固定子１は電機子コイル１１を有し、その内側には空隙
（エアギャップ）２を介して、回転子３を収容するよう
に構成されている。
た回転電機を示す径方向断面図である。図１において、
固定子１は電機子コイル１１を有し、その内側には空隙
（エアギャップ）２を介して、回転子３を収容するよう
に構成されている。
【００３０】回転子３は、回転子鉄心３１と永久磁石３
２、それに始動用の導体（導体バー）３３を備え、回転
子鉄心３１は磁化容易方向（いわゆるｄ軸）に沿う８個
の空洞３１ａを設けた電磁鋼板の積層により構成され
る。回転子鉄心３１の８個の空洞３１ａは、十字状に配
置され、内部に永久磁石３２が埋め込まれて凸極と凹部
とが交互に配置されて４極が形成される。
２、それに始動用の導体（導体バー）３３を備え、回転
子鉄心３１は磁化容易方向（いわゆるｄ軸）に沿う８個
の空洞３１ａを設けた電磁鋼板の積層により構成され
る。回転子鉄心３１の８個の空洞３１ａは、十字状に配
置され、内部に永久磁石３２が埋め込まれて凸極と凹部
とが交互に配置されて４極が形成される。
【００３１】各永久磁石３２は、隣り合う凹部、すなわ
ち磁化困難方向（いわゆるｑ軸）に沿う電機子コイル１
１の磁束を打ち消すように同一方向に磁化され、凹部の
両側に位置する２つの永久磁石３２は回転子鉄心３１の
円周方向において互いにその磁化方向が逆となる。
ち磁化困難方向（いわゆるｑ軸）に沿う電機子コイル１
１の磁束を打ち消すように同一方向に磁化され、凹部の
両側に位置する２つの永久磁石３２は回転子鉄心３１の
円周方向において互いにその磁化方向が逆となる。
【００３２】換言すれば、平行な２つの空洞３１ａで挟
まれる部分が磁化容易方向で磁極幅Ｗ１からなる磁気的
な凸部すなわち磁極３ａを形成し、互いに垂直に交差し
て隣接する２つの空洞３１ａで挟まれる部分が磁化困難
方向で磁気的な凹部すなわち磁極間３ｂを形成する。
まれる部分が磁化容易方向で磁極幅Ｗ１からなる磁気的
な凸部すなわち磁極３ａを形成し、互いに垂直に交差し
て隣接する２つの空洞３１ａで挟まれる部分が磁化困難
方向で磁気的な凹部すなわち磁極間３ｂを形成する。
【００３３】なお、永久磁石３２の素材としては、高エ
ネルギ積の希土類永久磁石、好ましくはＮｄＦｅＢ磁石
が使用され、好ましくはほぼ周方向に、より好ましくは
磁極３ａ軸にほぼ垂直な方向に磁化されるとともに、回
転子鉄心３１の磁極間３ｂの外周近くに扇形の空洞部３
１ｃからなる非磁性部が形成されている。
ネルギ積の希土類永久磁石、好ましくはＮｄＦｅＢ磁石
が使用され、好ましくはほぼ周方向に、より好ましくは
磁極３ａ軸にほぼ垂直な方向に磁化されるとともに、回
転子鉄心３１の磁極間３ｂの外周近くに扇形の空洞部３
１ｃからなる非磁性部が形成されている。
【００３４】そこで回転子鉄心３１は、磁極３ａと磁極
間３ｂとの間でかつ永久磁石３２端部と外周面との間に
磁性部３１ｂを形成し、永久磁石３２が電機子コイル１
１の無励磁時に空隙２に発生する磁束密度が例えば０．
５８テスラ（以下、テスラを［Ｔ］と表す）以下となる
ように構成する。
間３ｂとの間でかつ永久磁石３２端部と外周面との間に
磁性部３１ｂを形成し、永久磁石３２が電機子コイル１
１の無励磁時に空隙２に発生する磁束密度が例えば０．
５８テスラ（以下、テスラを［Ｔ］と表す）以下となる
ように構成する。
【００３５】もっとも、この実施の形態では、永久磁石
３２が回転子鉄心３１の外周面より十分に内部に配置さ
れており、永久磁石３２の磁束は、永久磁石３２外側端
部と回転子鉄心３１の外周面との間の磁性部３１ｂを磁
路としており、この磁性部３１ｂは磁気的に短絡され
る。
３２が回転子鉄心３１の外周面より十分に内部に配置さ
れており、永久磁石３２の磁束は、永久磁石３２外側端
部と回転子鉄心３１の外周面との間の磁性部３１ｂを磁
路としており、この磁性部３１ｂは磁気的に短絡され
る。
【００３６】始動時に誘導機として動作し、円滑な同期
引入れにより、定格運転時に同期機として作動する回転
電機を実現するために、この第１の実施の形態では、回
転子鉄心３１における前記磁性部３１ｂの径方向の厚
さ、並びに永久磁石３２の厚さ及び表面積は、無励磁時
に永久磁石３２の発生する磁束密度が空隙２において
０．１［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲となるように構成し
た。
引入れにより、定格運転時に同期機として作動する回転
電機を実現するために、この第１の実施の形態では、回
転子鉄心３１における前記磁性部３１ｂの径方向の厚
さ、並びに永久磁石３２の厚さ及び表面積は、無励磁時
に永久磁石３２の発生する磁束密度が空隙２において
０．１［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲となるように構成し
た。
【００３７】また、それと同時に、図１及び図２にも示
すように、凸部３ａにおける磁極幅Ｗ１、及び凹部３ｂ
の回転子３中心側で隣り合う永久磁石３２間の磁性部３
１ｂの磁性部幅Ｗ２を、磁化困難方向の自己インダクタ
ンスＬｑと、磁化容易方向の自己インダクタンスＬｄの
比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように
設定した。
すように、凸部３ａにおける磁極幅Ｗ１、及び凹部３ｂ
の回転子３中心側で隣り合う永久磁石３２間の磁性部３
１ｂの磁性部幅Ｗ２を、磁化困難方向の自己インダクタ
ンスＬｑと、磁化容易方向の自己インダクタンスＬｄの
比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように
設定した。
【００３８】この第１の実施の形態における永久磁石式
回転電機の回転子の動作を図２ないし図４を参照して更
に説明する。なお、図２以下では説明上、回転子鉄心３
１の外周部に配置された始動用の導体（導体バー）３３
の表示を省略した。
回転電機の回転子の動作を図２ないし図４を参照して更
に説明する。なお、図２以下では説明上、回転子鉄心３
１の外周部に配置された始動用の導体（導体バー）３３
の表示を省略した。
【００３９】すなわち、まず図２において、磁束φｄ
は、ｄ軸における電機子電流による回転子鉄心３１の磁
極３ａに沿った方向の磁束成分を示しており、この磁束
φｄは、磁極３ａを磁路とするため、磁気抵抗が極めて
小さく、磁束が形成されやすい。
は、ｄ軸における電機子電流による回転子鉄心３１の磁
極３ａに沿った方向の磁束成分を示しており、この磁束
φｄは、磁極３ａを磁路とするため、磁気抵抗が極めて
小さく、磁束が形成されやすい。
【００４０】また、図３において、磁束φｑは、ｑ軸に
おける電機子電流による磁極間３ｂに沿った径方向の磁
束成分を示しており、この磁束φｑは、磁極間３ｂの永
久磁石３２を横断する磁路を形成するが、永久磁石３２
の比透磁率はほぼ１であるので、永久磁石３２の高磁気
抵抗の作用により、電機子電流による磁束は低下する。
おける電機子電流による磁極間３ｂに沿った径方向の磁
束成分を示しており、この磁束φｑは、磁極間３ｂの永
久磁石３２を横断する磁路を形成するが、永久磁石３２
の比透磁率はほぼ１であるので、永久磁石３２の高磁気
抵抗の作用により、電機子電流による磁束は低下する。
【００４１】そこで、磁極間３ｂの各永久磁石３２は、
上述のようにほぼ磁極３ａ軸と垂直方向に磁化されてお
り、図４に示すように一方の極から発生した磁束は回転
子鉄心３１の外周の境界の磁性部３１ｂを周方向に流
れ、磁極３ａを通り、自己の反対の極に戻る磁気回路φ
ｍａを形成する。
上述のようにほぼ磁極３ａ軸と垂直方向に磁化されてお
り、図４に示すように一方の極から発生した磁束は回転
子鉄心３１の外周の境界の磁性部３１ｂを周方向に流
れ、磁極３ａを通り、自己の反対の極に戻る磁気回路φ
ｍａを形成する。
【００４２】また、永久磁石３２の一部の磁束は、空隙
２を介して図示しない固定子１を通り、回転子３の磁極
３ａ、または隣極の永久磁石３２を通り、元の永久磁石
３２に戻る磁気回路φｍｂをも形成する。
２を介して図示しない固定子１を通り、回転子３の磁極
３ａ、または隣極の永久磁石３２を通り、元の永久磁石
３２に戻る磁気回路φｍｂをも形成する。
【００４３】従って、このような永久磁石３２の鎖交磁
束φｍは、図３に示すように、ｑ軸の電機子電流による
磁極間３ｂでの中心方向成分の磁束φｑと逆方向に分布
し、磁極間３ｂから侵入する電機子コイル１１の磁束φ
ｑに反発し打ち消し合う。
束φｍは、図３に示すように、ｑ軸の電機子電流による
磁極間３ｂでの中心方向成分の磁束φｑと逆方向に分布
し、磁極間３ｂから侵入する電機子コイル１１の磁束φ
ｑに反発し打ち消し合う。
【００４４】磁極間３ｂ上の空隙２においては、永久磁
石３２の磁束により図示しない電機子コイル１１が形成
する空隙２における磁束密度、すなわち空隙磁束密度が
低下することになり、磁極３ａ上の空隙磁束密度と比較
して大きく変化し、この回転子３の位置に対する空隙磁
束密度の変化により、大きな磁気エネルギ変化が得られ
る。
石３２の磁束により図示しない電機子コイル１１が形成
する空隙２における磁束密度、すなわち空隙磁束密度が
低下することになり、磁極３ａ上の空隙磁束密度と比較
して大きく変化し、この回転子３の位置に対する空隙磁
束密度の変化により、大きな磁気エネルギ変化が得られ
る。
【００４５】また負荷時の負荷電流により、磁極３ａと
磁極間３ｂとの間で磁気的に短絡する回転子鉄心３１の
磁性部３１ｂは磁気飽和し、磁極間３ｂに分布する永久
磁石３２の磁束が増加する。従って、各永久磁石３２の
磁気抵抗と永久磁石３２による磁束とにより、空隙磁束
密度の分布に凹凸ができて、大きなリラクタンストルク
を得ることができる。
磁極間３ｂとの間で磁気的に短絡する回転子鉄心３１の
磁性部３１ｂは磁気飽和し、磁極間３ｂに分布する永久
磁石３２の磁束が増加する。従って、各永久磁石３２の
磁気抵抗と永久磁石３２による磁束とにより、空隙磁束
密度の分布に凹凸ができて、大きなリラクタンストルク
を得ることができる。
【００４６】ところで、このような磁極３ａと磁極間３
ｂとの間の磁気エネルギの差により発生するリラクタン
ストルクは同期トルクの一種である。
ｂとの間の磁気エネルギの差により発生するリラクタン
ストルクは同期トルクの一種である。
【００４７】そこで本実施の形態による回転子を適用し
た回転電機は、始動時には誘導機として作動し、定格運
転時には同期機として動作するものであるが、誘導運転
状態から同期運転状態に円滑に移行するためには、上記
のようにリラクタンストルクを代表とする同期トルクが
必要となる。同期トルクにはリラクタンストルクの他
に、永久磁石３２による磁束と電機子コイル１１との相
互作用により発生する永久磁石トルクがあるが、誘導か
ら同期への移行を適切かつ円滑に行わせるために、同期
トルクが大きいことが望ましい。
た回転電機は、始動時には誘導機として作動し、定格運
転時には同期機として動作するものであるが、誘導運転
状態から同期運転状態に円滑に移行するためには、上記
のようにリラクタンストルクを代表とする同期トルクが
必要となる。同期トルクにはリラクタンストルクの他
に、永久磁石３２による磁束と電機子コイル１１との相
互作用により発生する永久磁石トルクがあるが、誘導か
ら同期への移行を適切かつ円滑に行わせるために、同期
トルクが大きいことが望ましい。
【００４８】同期トルクを大きくするために、上述した
ように、永久磁石３２の端部と回転子３の外周との間の
磁性部３１ｂの幅を小さくして磁気飽和状態とし、永久
磁石磁束が空隙２に出るようにして永久磁石トルクを増
加させたり、磁極幅Ｗ１を大きくして、リラクタンスト
ルクを増加させてやれば良い。
ように、永久磁石３２の端部と回転子３の外周との間の
磁性部３１ｂの幅を小さくして磁気飽和状態とし、永久
磁石磁束が空隙２に出るようにして永久磁石トルクを増
加させたり、磁極幅Ｗ１を大きくして、リラクタンスト
ルクを増加させてやれば良い。
【００４９】また、本実施の形態による回転子を適用し
た回転電機は、始動時には誘導機として始動するが、そ
の始動時の誘導トルクは、電機子電流により発生し、回
転子３の外周部に設けられた始動用かご型導体に鎖交す
る電機子磁束の時間変化により発生する。
た回転電機は、始動時には誘導機として始動するが、そ
の始動時の誘導トルクは、電機子電流により発生し、回
転子３の外周部に設けられた始動用かご型導体に鎖交す
る電機子磁束の時間変化により発生する。
【００５０】しかしながら、回転子３内部に設置された
永久磁石３２の磁束は、この電機子磁束を打ち消す方向
に磁化されており、永久磁石３２は始動用かご型導体に
鎖交する電機子磁束の時間変化を打ち消す方向に働く。
すなわち、永久磁石３２の磁束は、始動時の誘導トルク
を減少させるように作用する。
永久磁石３２の磁束は、この電機子磁束を打ち消す方向
に磁化されており、永久磁石３２は始動用かご型導体に
鎖交する電機子磁束の時間変化を打ち消す方向に働く。
すなわち、永久磁石３２の磁束は、始動時の誘導トルク
を減少させるように作用する。
【００５１】また、回転子３外周面に磁気的な凹凸が設
けられていると、磁化困難方向（ｑ軸）は磁気抵抗が高
いため、電機子磁束が発生しにくく、このため、始動用
の導体３３に鎖交する磁束も減少し始動トルクを低減さ
せる。
けられていると、磁化困難方向（ｑ軸）は磁気抵抗が高
いため、電機子磁束が発生しにくく、このため、始動用
の導体３３に鎖交する磁束も減少し始動トルクを低減さ
せる。
【００５２】さらに、電機子磁束は、磁化容易方向（ｄ
軸）にのみ侵入しようとし、回転子３外周部全体に設け
られた導体３３の一部にのみ鎖交して、始動トルクを低
減させる方向に作用する。
軸）にのみ侵入しようとし、回転子３外周部全体に設け
られた導体３３の一部にのみ鎖交して、始動トルクを低
減させる方向に作用する。
【００５３】つまり、始動を容易に行うためには、永久
磁石磁束は小さい方が望ましく、また、磁気的な凹凸も
小さいほうが望ましい。このように始動を容易にする方
向と同期を容易にする方向とは相反する。
磁石磁束は小さい方が望ましく、また、磁気的な凹凸も
小さいほうが望ましい。このように始動を容易にする方
向と同期を容易にする方向とは相反する。
【００５４】従って、この実施の形態では、始動時には
誘導機として動作し、定格運転時には同期機として動作
する回転電機を実現するために、永久磁石の磁束及び回
転子外周面の磁気的凹凸の度合いを適切な値が得られる
よう具体的に下記のように設定して実現した。
誘導機として動作し、定格運転時には同期機として動作
する回転電機を実現するために、永久磁石の磁束及び回
転子外周面の磁気的凹凸の度合いを適切な値が得られる
よう具体的に下記のように設定して実現した。
【００５５】すなわち、本実施の形態の永久磁石式回転
電機の回転子は、無励磁時に永久磁石３２の発生する磁
束密度の平均値が、空隙２において０．１［Ｔ］〜０．
７［Ｔ］の範囲となるように、磁極３ａ部と磁極間３ｂ
部との間で、かつ永久磁石３２端部と回転子鉄心３１外
周との間に磁性部３１ｂを設け、永久磁石磁束、及び磁
極幅Ｗ１をそれぞれ変えることにより、より適切なリラ
クタンスの値が得られるように構成した。
電機の回転子は、無励磁時に永久磁石３２の発生する磁
束密度の平均値が、空隙２において０．１［Ｔ］〜０．
７［Ｔ］の範囲となるように、磁極３ａ部と磁極間３ｂ
部との間で、かつ永久磁石３２端部と回転子鉄心３１外
周との間に磁性部３１ｂを設け、永久磁石磁束、及び磁
極幅Ｗ１をそれぞれ変えることにより、より適切なリラ
クタンスの値が得られるように構成した。
【００５６】磁極幅Ｗ１は、好ましくは磁極ピッチ（一
つの磁極中心から隣極の磁極中心までの周長）の０．３
倍〜０．５倍の範囲とした。
つの磁極中心から隣極の磁極中心までの周長）の０．３
倍〜０．５倍の範囲とした。
【００５７】また、磁極幅Ｗ１及び隣り合う永久磁石３
２間の磁性部幅Ｗ２は、磁化困難方向の自己インダクタ
ンスＬｑと、磁化容易方向の自己インダクタンスＬｄの
比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように
設定した。
２間の磁性部幅Ｗ２は、磁化困難方向の自己インダクタ
ンスＬｑと、磁化容易方向の自己インダクタンスＬｄの
比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように
設定した。
【００５８】これにより、始動時は誘導機として作動
し、円滑な同期引入れにより、定格運転時には同期機と
して動作する回転電機を実現できる。
し、円滑な同期引入れにより、定格運転時には同期機と
して動作する回転電機を実現できる。
【００５９】次に、本発明の第２の実施の形態の永久磁
石式回転電機の回転子について説明する。なお、以下の
各実施の形態において第１の実施の形態と同一構成とな
る部分については、詳細な説明を省略する。
石式回転電機の回転子について説明する。なお、以下の
各実施の形態において第１の実施の形態と同一構成とな
る部分については、詳細な説明を省略する。
【００６０】すなわち、この第２の実施の形態による永
久磁石式回転電機の回転子は、回転子の周波数の３乗に
略比例する負荷を接続した場合であり、その第１例はま
ず回転子３の外周部に設けられた始動用の導体３３の抵
抗率がアルミニウムの抵抗率と略同等となるように構成
した。
久磁石式回転電機の回転子は、回転子の周波数の３乗に
略比例する負荷を接続した場合であり、その第１例はま
ず回転子３の外周部に設けられた始動用の導体３３の抵
抗率がアルミニウムの抵抗率と略同等となるように構成
した。
【００６１】また、この第１例の回転子３は、無励磁時
に永久磁石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２
において０．１［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範囲となるよう
に、磁極部３ａと磁極間部３ｂとの間でかつ永久磁石３
２端部と回転子鉄心３１外周との間に磁性部３１ｂを設
定し、また磁極幅Ｗ１及び隣り合う永久磁石３２間の磁
性部幅Ｗ２は、磁化困難方向の自己インダクタンスＬｑ
と、磁化容易方向の自己インダクタンスＬｄの比（Ｌｑ
／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように設定し
た。
に永久磁石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２
において０．１［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範囲となるよう
に、磁極部３ａと磁極間部３ｂとの間でかつ永久磁石３
２端部と回転子鉄心３１外周との間に磁性部３１ｂを設
定し、また磁極幅Ｗ１及び隣り合う永久磁石３２間の磁
性部幅Ｗ２は、磁化困難方向の自己インダクタンスＬｑ
と、磁化容易方向の自己インダクタンスＬｄの比（Ｌｑ
／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように設定し
た。
【００６２】第２例は、導体３３の抵抗率がアルミニウ
ムの抵抗率に対して略１１０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の
自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタン
スの比が０．１〜０．７の範囲となるように、磁性部３
１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
ムの抵抗率に対して略１１０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の
自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタン
スの比が０．１〜０．７の範囲となるように、磁性部３
１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
【００６３】第３例は、導体３３の抵抗率がアルミニウ
ムの抵抗率に対して略１２０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、また磁化困難方
向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダク
タンスの比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．６の範囲とな
るように、磁性部３１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２
を設定した。
ムの抵抗率に対して略１２０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、また磁化困難方
向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダク
タンスの比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．６の範囲とな
るように、磁性部３１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２
を設定した。
【００６４】第４例は、導体３３の抵抗率がアルミニウ
ムの抵抗率に対して略１３０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束が、空隙２において０．２［Ｔ］
〜０．６［Ｔ］の範囲に、また磁化困難方向の自己イン
ダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスの比
（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．５の範囲となるように、
磁性部３１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定し
た。
ムの抵抗率に対して略１３０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束が、空隙２において０．２［Ｔ］
〜０．６［Ｔ］の範囲に、また磁化困難方向の自己イン
ダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスの比
（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．５の範囲となるように、
磁性部３１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定し
た。
【００６５】第５例は、導体３３の抵抗率がアルミニウ
ムの抵抗率に対して略１４０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束が、空隙２において０．３［Ｔ］
〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の自己インダク
タンスと磁化容易方向の自己インダクタンスの比（Ｌｑ
／Ｌｄ）が０．１〜０．５の範囲となるように、磁性部
３１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
ムの抵抗率に対して略１４０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束が、空隙２において０．３［Ｔ］
〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の自己インダク
タンスと磁化容易方向の自己インダクタンスの比（Ｌｑ
／Ｌｄ）が０．１〜０．５の範囲となるように、磁性部
３１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
【００６６】第６例は、導体３３の抵抗率がアルミニウ
ムの抵抗率に対して略１５０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束が、空隙２において０．３［Ｔ］
〜０．７［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の自己インダク
タンスと磁化容易方向の自己インダクタンスの比（Ｌｑ
／Ｌｄ）が０．１〜０．４の範囲となるように、磁性部
３１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
ムの抵抗率に対して略１５０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束が、空隙２において０．３［Ｔ］
〜０．７［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の自己インダク
タンスと磁化容易方向の自己インダクタンスの比（Ｌｑ
／Ｌｄ）が０．１〜０．４の範囲となるように、磁性部
３１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
【００６７】次に、第３の実施の形態の永久磁石式回転
電機の回転子は、運転時の負荷として、始動から同期ま
では無負荷すなわちほぼ零で運転し、定格回転数に到達
した後は、電源周波数の３乗に略比例する負荷を接続し
た。
電機の回転子は、運転時の負荷として、始動から同期ま
では無負荷すなわちほぼ零で運転し、定格回転数に到達
した後は、電源周波数の３乗に略比例する負荷を接続し
た。
【００６８】このような条件のもとで、第１例は、回転
子３の外周部に設けられた始動用の導体３３の抵抗率を
アルミニウムの抵抗率と略同等とした場合で、無励磁時
に永久磁石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２
において０．１［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範囲となるよう
に、磁極３ａと磁極間３ｂとの間で、かつ永久磁石３２
端部と回転子鉄心３１外周との間に磁性部３１ｂを設
け、永久磁石磁束及びリラクタンスの値をそれぞれ適切
な値となるように設定した。
子３の外周部に設けられた始動用の導体３３の抵抗率を
アルミニウムの抵抗率と略同等とした場合で、無励磁時
に永久磁石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２
において０．１［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範囲となるよう
に、磁極３ａと磁極間３ｂとの間で、かつ永久磁石３２
端部と回転子鉄心３１外周との間に磁性部３１ｂを設
け、永久磁石磁束及びリラクタンスの値をそれぞれ適切
な値となるように設定した。
【００６９】また、磁極幅Ｗ１及び隣り合う永久磁石３
２間の磁性部幅Ｗ２は、磁化困難方向の自己インダクタ
ンスＬｑと、磁化容易方向の自己インダクタンスＬｄの
比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように
定め、始動時に誘導機として作動し、定格運転時に同期
機として円滑に動作する回転電機を実現できた。
２間の磁性部幅Ｗ２は、磁化困難方向の自己インダクタ
ンスＬｑと、磁化容易方向の自己インダクタンスＬｄの
比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲となるように
定め、始動時に誘導機として作動し、定格運転時に同期
機として円滑に動作する回転電機を実現できた。
【００７０】第２例は、導体３３の抵抗率がアルミニウ
ムの抵抗率に対して略１１０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の
自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタン
ス（Ｌｑ／Ｌｄ）の比が０．１〜０．７の範囲となるよ
うに、磁性部３１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設
定した。
ムの抵抗率に対して略１１０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の
自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタン
ス（Ｌｑ／Ｌｄ）の比が０．１〜０．７の範囲となるよ
うに、磁性部３１ｂ、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設
定した。
【００７１】第３例は、導体３３の抵抗率がアルミニウ
ムの抵抗率に対して略１２０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の
自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタン
ス（Ｌｑ／Ｌｄ）の比が０．１〜０．６の範囲となるよ
うに、磁極幅Ｗｌ及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
ムの抵抗率に対して略１２０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の
自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタン
ス（Ｌｑ／Ｌｄ）の比が０．１〜０．６の範囲となるよ
うに、磁極幅Ｗｌ及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
【００７２】第４例は、導体３３の抵抗率がアルミニウ
ムの抵抗率の略１３０％であり、無励磁に永久磁石３２
の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において０．２
［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の自己イ
ンダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスの比
（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．５の範囲となるように、
磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
ムの抵抗率の略１３０％であり、無励磁に永久磁石３２
の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において０．２
［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の自己イ
ンダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスの比
（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．５の範囲となるように、
磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
【００７３】第５例は、導体３３の抵抗率がアルミニウ
ムの抵抗率に対して略１４０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の
自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタン
スの比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．５の範囲となるよ
うに、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
ムの抵抗率に対して略１４０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の
自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタン
スの比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．５の範囲となるよ
うに、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
【００７４】第６例は、導体３３の抵抗率がアルミニウ
ムの抵抗率に対して略１５０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．３［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の
白己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタン
スの比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．４の範囲となるよ
うに、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
ムの抵抗率に対して略１５０％であり、無励磁に永久磁
石３２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において
０．３［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲に、磁化困難方向の
白己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタン
スの比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．４の範囲となるよ
うに、磁極幅Ｗ１及び磁性部幅Ｗ２を設定した。
【００７５】上記のように、第３の実施の形態では、運
転時の負荷として、始動から同期までは無負荷すなわち
ほぼ零で運転し、定格回転数に到達した後は、電源周波
数の３乗に略比例する負荷を接続した条件のもとで、導
体３３の抵抗率、空隙２において無励磁に永久磁石３２
の発生する磁束密度の平均値、及び磁化困難方向の白己
インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスの
比（Ｌｑ／Ｌｄ）を上記のように種々設定することによ
り、始動時には誘導機として作動し、円滑な同期引入れ
により、定格運転時には同期機として動作可能な回転電
機を実現できた。
転時の負荷として、始動から同期までは無負荷すなわち
ほぼ零で運転し、定格回転数に到達した後は、電源周波
数の３乗に略比例する負荷を接続した条件のもとで、導
体３３の抵抗率、空隙２において無励磁に永久磁石３２
の発生する磁束密度の平均値、及び磁化困難方向の白己
インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスの
比（Ｌｑ／Ｌｄ）を上記のように種々設定することによ
り、始動時には誘導機として作動し、円滑な同期引入れ
により、定格運転時には同期機として動作可能な回転電
機を実現できた。
【００７６】次に図５は、本発明による永久磁石式回転
電機の回転子の第４の実施の形態を示す径方向断面図で
ある。回転子鉄心４の外周部に、周方向に、図示のよう
に断面の一辺の長さが他辺の長さに比して十分に長い長
方形状の始動用の導体（導体バー）３３を、長い辺が回
転子半径方向に沿うように回転子中心軸を中心として放
射状に配置した。
電機の回転子の第４の実施の形態を示す径方向断面図で
ある。回転子鉄心４の外周部に、周方向に、図示のよう
に断面の一辺の長さが他辺の長さに比して十分に長い長
方形状の始動用の導体（導体バー）３３を、長い辺が回
転子半径方向に沿うように回転子中心軸を中心として放
射状に配置した。
【００７７】始動時の誘導トルクの大きさは、電機子コ
イル１１による磁束と始動用の導体３３との鎖交磁束の
時間変化率及び導体３３の抵抗値に比例するが、始動時
は高周波磁束が発生するため、交流磁束の表皮効果によ
り、磁束は回転子表面にしか侵入することができない。
イル１１による磁束と始動用の導体３３との鎖交磁束の
時間変化率及び導体３３の抵抗値に比例するが、始動時
は高周波磁束が発生するため、交流磁束の表皮効果によ
り、磁束は回転子表面にしか侵入することができない。
【００７８】そこで始動用の導体３３は、その断面が回
転子３の半径方向に長く、周方向に狭く形成されている
ため、表皮効果により、導体３３の回転子３外周側の端
部にのみ誘導電流が流れ、これにより導体３３の断面積
が小さくなった状態と等価になる。すなわち、導体３３
の抵抗が高くなった状態と等価になり、効果的に始動ト
ルクを発生させることができる。
転子３の半径方向に長く、周方向に狭く形成されている
ため、表皮効果により、導体３３の回転子３外周側の端
部にのみ誘導電流が流れ、これにより導体３３の断面積
が小さくなった状態と等価になる。すなわち、導体３３
の抵抗が高くなった状態と等価になり、効果的に始動ト
ルクを発生させることができる。
【００７９】さらに、導体３３の断面が周方向に狭くな
るように形成したことから、磁極３ａの磁路が広くな
り、磁化容易方向（ｄ軸）への磁束の通過がさらに容易
になり、リラクタンストルクが増加する。これにより、
効果的に始動トルクが発生し、定格運転時には、効果的
なリラクタンストルクを発生することにより、始動時に
誘導機として作動し、定格運転時には同期機として動作
する回転電機を実現できる。
るように形成したことから、磁極３ａの磁路が広くな
り、磁化容易方向（ｄ軸）への磁束の通過がさらに容易
になり、リラクタンストルクが増加する。これにより、
効果的に始動トルクが発生し、定格運転時には、効果的
なリラクタンストルクを発生することにより、始動時に
誘導機として作動し、定格運転時には同期機として動作
する回転電機を実現できる。
【００８０】次に、図６は本発明による永久磁石式回転
電機の第５の実施の形態を示す径方向断面図である。
電機の第５の実施の形態を示す径方向断面図である。
【００８１】すなわち、回転子鉄心３１の外周部分に、
起動時に誘導電流を発生して起動トルクを発生させる始
動用の導体（導体バー）３３を断面が二等辺三角形状と
し、図示のように、その底辺を回転子３外周側に、かつ
その頂点は回転子３中心軸側として、回転子３中心軸を
中心に放射状に配置した。
起動時に誘導電流を発生して起動トルクを発生させる始
動用の導体（導体バー）３３を断面が二等辺三角形状と
し、図示のように、その底辺を回転子３外周側に、かつ
その頂点は回転子３中心軸側として、回転子３中心軸を
中心に放射状に配置した。
【００８２】二等辺三角形状の導体３３の周方向の幅
は、底辺に近いほど大きくなる。すなわち、幅の大きい
底辺部を、回転子３の内周部に比べて周長の長い外径部
に配置したことにより、二等辺三角形状の導体３３を、
その底辺部を内周側に向けて配置した場合よりも磁化容
易方向の磁路を広くとることができ、リラクタンストル
クをより大きくすることができる。
は、底辺に近いほど大きくなる。すなわち、幅の大きい
底辺部を、回転子３の内周部に比べて周長の長い外径部
に配置したことにより、二等辺三角形状の導体３３を、
その底辺部を内周側に向けて配置した場合よりも磁化容
易方向の磁路を広くとることができ、リラクタンストル
クをより大きくすることができる。
【００８３】また、始動時には導体３３に誘導される始
動電流で始動トルクを発生し、定格運転時にはより大き
なリラクタンストルクを得ることができ、始動時の誘導
機としての動作から、定格運転時における同期機として
の動作に円滑に移行できる回転電機を実現できる。
動電流で始動トルクを発生し、定格運転時にはより大き
なリラクタンストルクを得ることができ、始動時の誘導
機としての動作から、定格運転時における同期機として
の動作に円滑に移行できる回転電機を実現できる。
【００８４】以上に説明したように、本発明による永久
磁石式回転電機の回転子によれば、磁極幅や、永久磁石
端部と電機子鉄心における磁性部等を調整し、永久磁石
磁束や磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方
向のインダクタンスとの比を適切な値に設定し、あるい
は始動用導体の断面形状を、一辺が他辺に比して十分に
長い長方形や、二等辺三角形としたこと等により、回転
電機の円滑な同期引入れを可能としたものであり、実用
に際して大きな効果を得ることができる。
磁石式回転電機の回転子によれば、磁極幅や、永久磁石
端部と電機子鉄心における磁性部等を調整し、永久磁石
磁束や磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方
向のインダクタンスとの比を適切な値に設定し、あるい
は始動用導体の断面形状を、一辺が他辺に比して十分に
長い長方形や、二等辺三角形としたこと等により、回転
電機の円滑な同期引入れを可能としたものであり、実用
に際して大きな効果を得ることができる。
【００８５】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項１ないし
請求項１３の発明によれば、磁極幅や、永久磁石端部と
回転子外径との間の磁性部等の調整により、永久磁石磁
束や磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向
のインダクタンスとの比等を適切な値に設定したので、
始動時には誘導機として作動し、定格運転時には同期機
として確実に動作する回転電機を提供できる。
請求項１３の発明によれば、磁極幅や、永久磁石端部と
回転子外径との間の磁性部等の調整により、永久磁石磁
束や磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向
のインダクタンスとの比等を適切な値に設定したので、
始動時には誘導機として作動し、定格運転時には同期機
として確実に動作する回転電機を提供できる。
【００８６】請求項１４及び請求項１５の発明によれ
ば、それぞれ始動用導体の形状を断面において一辺が他
辺に比して十分に長い長方形や、二等辺三角形としたこ
と等により、同様に始動時には誘導機として作動し、定
格運転時には同期機として確実に動作し得る回転電機を
提供できる。
ば、それぞれ始動用導体の形状を断面において一辺が他
辺に比して十分に長い長方形や、二等辺三角形としたこ
と等により、同様に始動時には誘導機として作動し、定
格運転時には同期機として確実に動作し得る回転電機を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による永久磁石式回転電機の回転子の第
１ないし第３の実施の形態を説明する径方向断面図であ
る。
１ないし第３の実施の形態を説明する径方向断面図であ
る。
【図２】図１に示す回転子の電機子電流の磁極軸方向成
分の磁束の流れを説明する径方向断面図である。
分の磁束の流れを説明する径方向断面図である。
【図３】図１に示す回転子の電機子電流の磁極間の中心
軸方向成分の磁束の流れを示した径方向断面図である。
軸方向成分の磁束の流れを示した径方向断面図である。
【図４】図１に示す回転子の永久磁石による磁束の流れ
を示した径方向断面図である。
を示した径方向断面図である。
【図５】本発明による永久磁石式回転電機の回転子の第
４の実施の形態を説明する径方向断面図である。
４の実施の形態を説明する径方向断面図である。
【図６】本発明による永久磁石式回転電機の回転子の第
５の実施の形態を説明する径方向断面図である。
５の実施の形態を説明する径方向断面図である。
１ 固定子 １１ 電機子コイル ２ 空隙（ギャップ） ３ 回転子 ３１ 回転子鉄心 ３１ａ 空洞 ３１ｂ 磁性部 ３１ｃ 空洞部（非磁性部） ３２ 永久磁石 ３３ 導体（始動用の導体バー）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月２４日（２０００．３．２
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 永久磁石式リラクタンス型回転電機の
回転子
回転子
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、始動時に誘導機と
して作動し、定格運転時には同期機として動作する永久
磁石式リラクタンス型回転電機の回転子に関する。
して作動し、定格運転時には同期機として動作する永久
磁石式リラクタンス型回転電機の回転子に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】従って、例えばある永久磁石式リラクタン
ス型回転電機には、始動はしやすいが同期引入れは困難
となり、またある永久磁石式リラクタンス型回転電機に
おいては、同期引入れは容易であるが始動は困難である
といった状況が発生した。
ス型回転電機には、始動はしやすいが同期引入れは困難
となり、またある永久磁石式リラクタンス型回転電機に
おいては、同期引入れは容易であるが始動は困難である
といった状況が発生した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】そこで本発明は、上記の従来の事情を考慮
してなされたもので、始動時には誘導機として確実に動
作し、円滑な同期引入れにより、定格運転時には同期機
として作動し得る永久磁石式リラクタンス型回転電機の
回転子を提供することを目的とする。
してなされたもので、始動時には誘導機として確実に動
作し、円滑な同期引入れにより、定格運転時には同期機
として作動し得る永久磁石式リラクタンス型回転電機の
回転子を提供することを目的とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、磁性部を有して周方向に
磁気的な凹凸を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心
内に隣り合う磁極間を通る電機子コイルからの磁束を打
ち消すように設けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の
外周部分に設けられ、起動時に誘導電流を生成して起動
トルクを発生させる導体とを有する永久磁石式リラクタ
ンス型回転電機の回転子であって、前記永久磁石は、前
記電機子コイルの非励磁時に、回転子と固定子との間の
空隙に発生させる磁束密度の平均値が０．１［Ｔ］〜
０．７［Ｔ］の範囲にあり、前記回転子鉄心は、前記磁
性部の定格負荷時における磁化困難方向の自己インダク
タンス（Ｌｑ）と磁化容易方向の自己インダクタンス
（Ｌｄ）との比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲
となるように構成されたことを特徴とする。
に、請求項１に記載の発明は、磁性部を有して周方向に
磁気的な凹凸を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心
内に隣り合う磁極間を通る電機子コイルからの磁束を打
ち消すように設けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の
外周部分に設けられ、起動時に誘導電流を生成して起動
トルクを発生させる導体とを有する永久磁石式リラクタ
ンス型回転電機の回転子であって、前記永久磁石は、前
記電機子コイルの非励磁時に、回転子と固定子との間の
空隙に発生させる磁束密度の平均値が０．１［Ｔ］〜
０．７［Ｔ］の範囲にあり、前記回転子鉄心は、前記磁
性部の定格負荷時における磁化困難方向の自己インダク
タンス（Ｌｑ）と磁化容易方向の自己インダクタンス
（Ｌｄ）との比（Ｌｑ／Ｌｄ）が０．１〜０．８の範囲
となるように構成されたことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】請求項２ないし請求項７に記載の発明はい
ずれも、磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を形成し
た回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁極間を
通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように設けられ
た永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けられ、
起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させる導
体とを有する永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転
子であって、前記回転子鉄心に接続される負荷は、電源
周波数の３乗に略比例することを条件とし、まず請求項
２の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時において
アルミニウムの抵抗率と略等しく、永久磁石は、回転子
と固定子との間の空隙に発生させる磁束密度の平均値が
０．１［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心
は、磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己イ
ンダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスとの
比が０．１〜０．８の範囲となるように構成されたこと
を特徴とし、請求項３の発明は、導体は、その抵抗率が
定常運転時においてアルミニウムの抵抗率を１００％と
した場合に略１１０％であり、永久磁石は、回転子と固
定子との間の空隙に発生させる磁束密度の平均値が０．
２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、
磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己インダ
クタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が
０．１〜０．７の範囲となるように構成されたことを特
徴とし、請求項４の発明は、導体は、その抵抗率が定常
運転時においてアルミニウムを１００％とした場合に略
１２０％であり、永久磁石は、回転子と固定子との間の
空隙に発生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．
６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負
荷時における磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化
容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜０．６
の範囲となるように構成されたことを特徴とし、請求項
５の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時において
アルミニウムを１００％とした場合に略１３０％であ
り、永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範
囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における
磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自
己インダクタンスとの比が０．１〜０．５の範囲となる
ように構成されたことを特徴とし、請求項６の発明は、
導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニウム
を１００％とした場合に略１４０％であり、永久磁石
は、回転子と固定子との間の空隙に発生する磁束密度の
平均値が０．３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回
転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における磁化困難方向
の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタ
ンスとの比が０．１〜０．５の範囲となるように構成さ
れたことを特徴とし、そして請求項７の発明は、導体
は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニウムを１
００％とした場合に略１５０％であり、永久磁石は、回
転子と固定子との間の空隙に発生する磁束密度の平均値
が０．３［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄
心は、磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己
インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスと
の比が０．１〜０．４の範囲となるように構成されたこ
とを特徴とする。
ずれも、磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を形成し
た回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁極間を
通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように設けられ
た永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けられ、
起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させる導
体とを有する永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転
子であって、前記回転子鉄心に接続される負荷は、電源
周波数の３乗に略比例することを条件とし、まず請求項
２の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時において
アルミニウムの抵抗率と略等しく、永久磁石は、回転子
と固定子との間の空隙に発生させる磁束密度の平均値が
０．１［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心
は、磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己イ
ンダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスとの
比が０．１〜０．８の範囲となるように構成されたこと
を特徴とし、請求項３の発明は、導体は、その抵抗率が
定常運転時においてアルミニウムの抵抗率を１００％と
した場合に略１１０％であり、永久磁石は、回転子と固
定子との間の空隙に発生させる磁束密度の平均値が０．
２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、
磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己インダ
クタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が
０．１〜０．７の範囲となるように構成されたことを特
徴とし、請求項４の発明は、導体は、その抵抗率が定常
運転時においてアルミニウムを１００％とした場合に略
１２０％であり、永久磁石は、回転子と固定子との間の
空隙に発生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．
６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負
荷時における磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化
容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜０．６
の範囲となるように構成されたことを特徴とし、請求項
５の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時において
アルミニウムを１００％とした場合に略１３０％であ
り、永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範
囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における
磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自
己インダクタンスとの比が０．１〜０．５の範囲となる
ように構成されたことを特徴とし、請求項６の発明は、
導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニウム
を１００％とした場合に略１４０％であり、永久磁石
は、回転子と固定子との間の空隙に発生する磁束密度の
平均値が０．３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回
転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における磁化困難方向
の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタ
ンスとの比が０．１〜０．５の範囲となるように構成さ
れたことを特徴とし、そして請求項７の発明は、導体
は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニウムを１
００％とした場合に略１５０％であり、永久磁石は、回
転子と固定子との間の空隙に発生する磁束密度の平均値
が０．３［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄
心は、磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己
インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンスと
の比が０．１〜０．４の範囲となるように構成されたこ
とを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】次に、請求項８ないし請求項１３に記載の
発明はいずれも、磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸
を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う
磁極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設け
られた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式リラクタンス型回転電機の
回転子であって、前記回転子鉄心に接続される負荷は、
定格回転数以下ではほぼ零であり、定格回転数に達する
と電源周波数の３乗に略比例することを条件とし、請求
項８の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時におい
てアルミニウムの抵抗率と略等しく、永久磁石は、回転
子と固定子との間の空隙に発生する磁束密度の平均値が
０．１［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心
は、前記磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自
己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンス
との比が０．１〜０．８の範囲となるように構成された
ことを特徴とし、請求項９の発明は、導体は、その抵抗
率が定常運転時においてアルミニウムを１００％とした
場合に略１１０％の値であり、永久磁石は、回転子と固
定子との間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．２
［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁
性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己インダク
タンスと磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が
０．１〜０．７の範囲となるように構成されたことを特
徴とし、請求項１０の発明は、導体は、その抵抗率が定
常運転時においてアルミニウムを１００％とした場合に
略１２０％の値であり、永久磁石は、回転子と固定子と
の間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］
〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が
定格負荷時における磁化困難方向の自己インダクタンス
と磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜
０．６の範囲となるように構成されたことを特徴とし、
請求項１１の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時
においてアルミニウムを１００％とした場合に略１３０
％の値であり、永久磁石は、回転子と固定子との間の空
隙に発生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６
［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷
時における磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容
易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜０．５の
範囲となるように構成されたことを特徴とし、請求項１
２の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時において
アルミニウムを１００％とした場合に略１４０％の値で
あり、永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生
する磁束密度の平均値が０．３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の
範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時におけ
る磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の
自己インダクタンスとの比が０．ｌ〜０．５の範囲とな
るように構成されたことを特徴とし、請求項１３の発明
は、導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１５０％の値であり、永
久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生する磁束
密度の平均値が０．３［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲にあ
り、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における磁化困
難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己イン
ダクタンスとの比が０．ｌ〜０．４の範囲となるように
構成されたことを特徴とする。
発明はいずれも、磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸
を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う
磁極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設け
られた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式リラクタンス型回転電機の
回転子であって、前記回転子鉄心に接続される負荷は、
定格回転数以下ではほぼ零であり、定格回転数に達する
と電源周波数の３乗に略比例することを条件とし、請求
項８の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時におい
てアルミニウムの抵抗率と略等しく、永久磁石は、回転
子と固定子との間の空隙に発生する磁束密度の平均値が
０．１［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心
は、前記磁性部が定格負荷時における磁化困難方向の自
己インダクタンスと磁化容易方向の自己インダクタンス
との比が０．１〜０．８の範囲となるように構成された
ことを特徴とし、請求項９の発明は、導体は、その抵抗
率が定常運転時においてアルミニウムを１００％とした
場合に略１１０％の値であり、永久磁石は、回転子と固
定子との間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．２
［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁
性部が定格負荷時における磁化困難方向の自己インダク
タンスと磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が
０．１〜０．７の範囲となるように構成されたことを特
徴とし、請求項１０の発明は、導体は、その抵抗率が定
常運転時においてアルミニウムを１００％とした場合に
略１２０％の値であり、永久磁石は、回転子と固定子と
の間の空隙に発生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］
〜０．６［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が
定格負荷時における磁化困難方向の自己インダクタンス
と磁化容易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜
０．６の範囲となるように構成されたことを特徴とし、
請求項１１の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時
においてアルミニウムを１００％とした場合に略１３０
％の値であり、永久磁石は、回転子と固定子との間の空
隙に発生する磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６
［Ｔ］の範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷
時における磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容
易方向の自己インダクタンスとの比が０．１〜０．５の
範囲となるように構成されたことを特徴とし、請求項１
２の発明は、導体は、その抵抗率が定常運転時において
アルミニウムを１００％とした場合に略１４０％の値で
あり、永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生
する磁束密度の平均値が０．３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の
範囲にあり、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時におけ
る磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の
自己インダクタンスとの比が０．ｌ〜０．５の範囲とな
るように構成されたことを特徴とし、請求項１３の発明
は、導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１５０％の値であり、永
久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生する磁束
密度の平均値が０．３［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲にあ
り、回転子鉄心は、磁性部が定格負荷時における磁化困
難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己イン
ダクタンスとの比が０．ｌ〜０．４の範囲となるように
構成されたことを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明による永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機の回転子の一実施の形態を図１な
いし図６を参照して詳細に説明する。
ラクタンス型回転電機の回転子の一実施の形態を図１な
いし図６を参照して詳細に説明する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】この第１の実施の形態における永久磁石式
リラクタンス型回転電機の回転子の動作を図２ないし図
４を参照して更に説明する。なお、図２以下では説明
上、回転子鉄心３１の外周部に配置された始動用の導体
（導体バー）３３の表示を省略した。
リラクタンス型回転電機の回転子の動作を図２ないし図
４を参照して更に説明する。なお、図２以下では説明
上、回転子鉄心３１の外周部に配置された始動用の導体
（導体バー）３３の表示を省略した。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５５】すなわち、本実施の形態の永久磁石式リラ
クタンス型回転電機の回転子は、無励磁時に永久磁石３
２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において０．
１［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲となるように、磁極３ａ
部と磁極間３ｂ部との間で、かつ永久磁石３２端部と回
転子鉄心３１外周との間に磁性部３１ｂを設け、永久磁
石磁束、及び磁極幅Ｗ１をそれぞれ変えることにより、
より適切なリラクタンスの値が得られるように構成し
た。
クタンス型回転電機の回転子は、無励磁時に永久磁石３
２の発生する磁束密度の平均値が、空隙２において０．
１［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲となるように、磁極３ａ
部と磁極間３ｂ部との間で、かつ永久磁石３２端部と回
転子鉄心３１外周との間に磁性部３１ｂを設け、永久磁
石磁束、及び磁極幅Ｗ１をそれぞれ変えることにより、
より適切なリラクタンスの値が得られるように構成し
た。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５９】次に、本発明の第２の実施の形態の永久磁
石式リラクタンス型回転電機の回転子について説明す
る。なお、以下の各実施の形態において第１の実施の形
態と同一構成となる部分については、詳細な説明を省略
する。
石式リラクタンス型回転電機の回転子について説明す
る。なお、以下の各実施の形態において第１の実施の形
態と同一構成となる部分については、詳細な説明を省略
する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６０】すなわち、この第２の実施の形態による永
久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子は、回転子の
周波数の３乗に略比例する負荷を接続した場合であり、
その第１例はまず回転子３の外周部に設けられた始動用
の導体３３の抵抗率がアルミニウムの抵抗率と略同等と
なるように構成した。
久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子は、回転子の
周波数の３乗に略比例する負荷を接続した場合であり、
その第１例はまず回転子３の外周部に設けられた始動用
の導体３３の抵抗率がアルミニウムの抵抗率と略同等と
なるように構成した。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６７】次に、第３の実施の形態の永久磁石式リラ
クタンス型回転電機の回転子は、運転時の負荷として、
始動から同期までは無負荷すなわちほぼ零で運転し、定
格回転数に到達した後は、電源周波数の３乗に略比例す
る負荷を接続した。
クタンス型回転電機の回転子は、運転時の負荷として、
始動から同期までは無負荷すなわちほぼ零で運転し、定
格回転数に到達した後は、電源周波数の３乗に略比例す
る負荷を接続した。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７６】次に図５は、本発明による永久磁石式リラ
クタンス型回転電機の回転子の第４の実施の形態を示す
径方向断面図である。回転子鉄心４の外周部に、周方向
に、図示のように断面の一辺の長さが他辺の長さに比し
て十分に長い長方形状の始動用の導体（導体バー）３３
を、長い辺が回転子半径方向に沿うように回転子中心軸
を中心として放射状に配置した。
クタンス型回転電機の回転子の第４の実施の形態を示す
径方向断面図である。回転子鉄心４の外周部に、周方向
に、図示のように断面の一辺の長さが他辺の長さに比し
て十分に長い長方形状の始動用の導体（導体バー）３３
を、長い辺が回転子半径方向に沿うように回転子中心軸
を中心として放射状に配置した。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８０】次に、図６は本発明による永久磁石式リラ
クタンス型回転電機の第５の実施の形態を示す径方向断
面図である。
クタンス型回転電機の第５の実施の形態を示す径方向断
面図である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８４】以上に説明したように、本発明による永久
磁石式リラクタンス型回転電機の回転子によれば、磁極
幅や、永久磁石端部と電機子鉄心における磁性部等を調
整し、永久磁石磁束や磁化困難方向の自己インダクタン
スと磁化容易方向のインダクタンスとの比を適切な値に
設定し、回転電機の円滑な同期引入れを可能としたもの
であり、実用に際して大きな効果を得ることができる。
磁石式リラクタンス型回転電機の回転子によれば、磁極
幅や、永久磁石端部と電機子鉄心における磁性部等を調
整し、永久磁石磁束や磁化困難方向の自己インダクタン
スと磁化容易方向のインダクタンスとの比を適切な値に
設定し、回転電機の円滑な同期引入れを可能としたもの
であり、実用に際して大きな効果を得ることができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８５】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項１ないし
請求項１３の発明によれば、磁極幅や、永久磁石端部と
回転子外径との間の磁性部等の調整により、永久磁石磁
束や磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向
のインダクタンスとの比等を適切な値に設定したので、
始動時には誘導機として作動し、定格運転時には同期機
として確実に動作するリラクタンス型回転電機を提供で
きる。
請求項１３の発明によれば、磁極幅や、永久磁石端部と
回転子外径との間の磁性部等の調整により、永久磁石磁
束や磁化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向
のインダクタンスとの比等を適切な値に設定したので、
始動時には誘導機として作動し、定格運転時には同期機
として確実に動作するリラクタンス型回転電機を提供で
きる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】削除
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による永久磁石式リラクタンス型回転電
機の回転子の第１ないし第３の実施の形態を説明する径
方向断面図である。
機の回転子の第１ないし第３の実施の形態を説明する径
方向断面図である。
【図２】図１に示す回転子の電機子電流の磁極軸方向成
分の磁束の流れを説明する径方向断面図である。
分の磁束の流れを説明する径方向断面図である。
【図３】図１に示す回転子の電機子電流の磁極間の中心
軸方向成分の磁束の流れを示した径方向断面図である。
軸方向成分の磁束の流れを示した径方向断面図である。
【図４】図１に示す回転子の永久磁石による磁束の流れ
を示した径方向断面図である。
を示した径方向断面図である。
【図５】本発明による永久磁石式リラクタンス型回転電
機の回転子の第４の実施の形態を説明する径方向断面図
である。
機の回転子の第４の実施の形態を説明する径方向断面図
である。
【図６】本発明による永久磁石式リラクタンス型回転電
機の回転子の第５の実施の形態を説明する径方向断面図
である。
機の回転子の第５の実施の形態を説明する径方向断面図
である。
【符号の説明】 １ 固定子 １１ 電機子コイル ２ 空隙（ギャップ） ３ 回転子 ３１ 回転子鉄心 ３１ａ 空洞 ３１ｂ 磁性部 ３１ｃ 空洞部（非磁性部） ３２ 永久磁石 ３３ 導体（始動用の導体バー）
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堺 和人 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 橋場 豊 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 高橋 則雄 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 大石 浩司 三重県三重郡朝日町大字縄生2121 株式会 社東芝三重工場内 (72)発明者 雨森 史郎 三重県三重郡朝日町大字縄生2121 株式会 社東芝三重工場内 Ｆターム(参考） 5H002 AA05 AA09 AB07 AC06 AD04 AE08 5H621 AA01 AA03 GA01 GA04 GA11 HH01 HH07 HH10 JK05 5H622 AA01 AA03 CA02 CA05 CA13 CB03 CB05 CB06 PP03 PP10 PP11
Claims (15)
- 【請求項１】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を
形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁
極間を通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように設
けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設け
られ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生さ
せる導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記永久磁石は、前記電機子コイルの非励磁時に、回転
子と固定子との間の空隙に発生させる磁束密度の平均値
が０．１［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部の定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンス（Ｌｑ）と磁化容易方
向の自己インダクタンス（Ｌｄ）との比（Ｌｑ／Ｌｄ）
が０．１〜０．８の範囲となるように構成されたことを
特徴とする永久磁石式回転電機の回転子。 - 【請求項２】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を
形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁
極間を通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように設
けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設け
られ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生さ
せる導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、電源周波数の３乗
に略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムの抵抗率と略等しく、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生さ
せる磁束密度の平均値が０．１［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の
範囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．１〜０．８の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項３】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を
形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁
極間を通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように設
けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設け
られ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生さ
せる導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、電源周波数の３乗
に略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムの抵抗率を１００％とした場合に略１１０％であ
り、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生さ
せる磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の
範囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．１〜０．７の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項４】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を
形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁
極間を通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように設
けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設け
られ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生さ
せる導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、電源周波数の３乗
に略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１２０％であり、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範
囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．１〜０．６の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項５】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を
形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁
極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設けら
れた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、電源周波数の３乗
に略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１３０％であり、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範
囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．１〜０．５の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項６】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を
形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁
極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設けら
れた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、電源周波数の３乗
に略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１４０％であり、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範
囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．１〜０．５の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項７】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を
形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁
極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設けら
れた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、電源周波数の３乗
に略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１５０％であり、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．３［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範
囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．１〜０．４の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項８】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を
形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁
極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設けら
れた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、定格回転数以下で
はほぼ零であり、定格回転数に達すると電源周波数の３
乗に略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムの抵抗率と略等しく、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．１［Ｔ］〜０．５［Ｔ］の範
囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．１〜０．８の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項９】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸を
形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う磁
極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設けら
れた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、定格回転数以下で
はほぼ零であり、定格回転数に達すると電源周波数の３
乗に略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１１０％の値であり、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範
囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．１〜０．７の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項１０】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸
を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う
磁極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設け
られた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、定格回転数以下で
はほぼ零であり、定格回転数に達すると電源周波数の３
乗に略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１２０％の値であり、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範
囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．１〜０．６の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項１１】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸
を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣の合う
磁極間を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように設け
られた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設けら
れ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させ
る導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であっ
て、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、定格回転数以下で
はほぼ零であり、定格回転数に達すると電源周波数の３
乗に略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１３０％の値であり、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．２［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範
囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．１〜０．５の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項１２】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸
を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う
磁極間を通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように
設けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設
けられ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生
させる導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であ
って、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、定格回転数以下で
はほぼ零であり、定格回転数に達すると周波数の３乗に
略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１４０％の値であり、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．３［Ｔ］〜０．６［Ｔ］の範
囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．ｌ〜０．５の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項１３】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸
を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う
磁極間を通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように
設けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設
けられ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生
させる導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であ
って、 前記回転子鉄心に接続される負荷は、定格回転数以下で
はほぼ零であり、定格回転数に達すると周波数の３乗に
略比例し、 前記導体は、その抵抗率が定常運転時においてアルミニ
ウムを１００％とした場合に略１５０％の値であり、 前記永久磁石は、回転子と固定子との間の空隙に発生す
る磁束密度の平均値が０．３［Ｔ］〜０．７［Ｔ］の範
囲にあり、 前記回転子鉄心は、前記磁性部が定格負荷時における磁
化困難方向の自己インダクタンスと磁化容易方向の自己
インダクタンスとの比が０．ｌ〜０．４の範囲となるよ
うに構成されたことを特徴とする永久磁石式回転電機の
回転子。 - 【請求項１４】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸
を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う
磁極間を通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように
設けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設
けられ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生
させる導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であ
って、 前記導体は、その断面が長方形状をなし、そのうち長い
辺は前記回転子鉄心の半径方向に沿うように回転子鉄心
の回転中心軸を中心として放射状に配置されたことを特
徴とする永久磁石式回転電機の回転子。 - 【請求項１５】 磁性部を有して周方向に磁気的な凹凸
を形成した回転子鉄心と、この回転子鉄心内に隣り合う
磁極間を通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように
設けられた永久磁石と、前記回転子鉄心の外周部分に設
けられ、起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生
させる導体とを有する永久磁石式回転電機の回転子であ
って、 前記導体は、その断面が二等辺三角形状をなし、そのう
ち底辺は前記回転子鉄心の外周側に、またその頂点は回
転子鉄心の中心軸側に向け、回転子鉄心の回転中心軸を
中心として放射状に配置されたことを特徴とする永久磁
石式回転電機の回転子。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP11089928A JP2000287395A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子 |
| US09/537,408 US6268677B1 (en) | 1999-03-30 | 2000-03-29 | Rotor for permanent magnet type rotating machine |
| EP00106081A EP1043827A3 (en) | 1999-03-30 | 2000-03-30 | Rotor for permanent magnet type rotating machine |
| KR1020000016480A KR100362905B1 (ko) | 1999-03-30 | 2000-03-30 | 영구 자석식 회전 전기 기계의 회전자 |
| CNB001048392A CN1183645C (zh) | 1999-03-30 | 2000-03-30 | 永久磁铁式旋转电机的转子 |
| DE60024626T DE60024626T2 (de) | 1999-03-30 | 2000-03-30 | Rotor für Permanentmagnet-Typ drehende Maschine |
| EP01129297A EP1191664B1 (en) | 1999-03-30 | 2000-03-30 | Rotor for permanent magnet type rotating machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11089928A JP2000287395A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000287395A true JP2000287395A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13984373
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|---|---|---|---|
| JP11089928A Pending JP2000287395A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子 |
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| EP (2) | EP1191664B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000287395A (ja) |
| KR (1) | KR100362905B1 (ja) |
| CN (1) | CN1183645C (ja) |
| DE (1) | DE60024626T2 (ja) |
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