JP2001286110A - 永久磁石式リラクタンス型回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型・高出力で広範囲の可変速運転が可能で
あり、その上、信頼性が高く、製造性にも優れた永久磁
石式リラクタンス型回転電機を実現する。 【解決手段】 電機子コイル３を持つ固定子１と、回転
位置により磁気抵抗が異なり、当該磁気抵抗の高い部分
を通る電機子コイルの磁束を打ち消すように永久磁石６
が回転子鉄心に設けられた回転子５とから構成される永
久磁石式リラクタンス型回転電機である。そして永久磁
石６は、回転子５の磁化の容易な方向とは異なる方向に
磁化されていて、その発生する空隙磁束密度の基本波の
振幅値を０．３〜０．６［Ｔ］とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小型、高出力で広範
囲の運転が可能となる永久磁石を複合した永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のリラクタンス型回転電機は回転子
に界磁を形成するコイルが不要であり、図９に示すよう
に回転子５は凹凸のある鉄心６のみで構成できる。この
ためリラクタンス型回転電機は構造が簡素であり、かつ
安価である特徴がある。

【０００３】このリラクタンス型回転電機の出力の発生
原理は、次の通りである。リラクタンス型回転電機は回
転子５に凹凸があることにより、凸部８で磁気抵抗が小
となり、凹部９では磁気抵抗が大となる。すなわち、凸
部８と凹部９上の空隙部分で、電機子コイル３に電流を
流すことにより蓄えられる磁気エネルギーが異なる。こ
の磁率エネルギーの変化により、出力が発生する。ま
た、凸部８と凹部９は幾何的に凹凸する形状のみでな
く、磁気的に凹凸が形成できる形状（つまり、磁気抵
抗、磁束密度分布が回転子の位置により異なる形状）で
あればよい。

【０００４】他の高性能な回転電機として、永久磁石回
転電機がある。この永久磁石回転電機における電機子の
構成はリラクタンス型回転電機と同様であるが、回転子
にはそのほぼ全周にわたって永久磁石が配置されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転電機には、
次のような技術的課題があった。リラクタンス型回転電
機は回転子鉄心の表面の凹凸により回転子の位置で磁気
抵抗が異なり、空隙磁束密度も変化することになる。こ
の変化により磁気エネルギーが変化して出力が得られ
る。

【０００６】しかし、電流が増加するのに伴って磁極と
なる回転子鉄心の凸部（ｄ軸）において局部的な磁気飽
和が拡大する。これにより、磁極間となる鉄心の凹み部
分（ｑ軸）に漏れる磁束が増加して有効な磁束が減少
し、出力が低下する。これを磁気エネルギーの面から見
てみると、回転子鉄心の凸部の磁気飽和で生じる漏れ磁
束によって空隙磁束密度の変化が緩やかになり、磁気エ
ネルギー変化が小となる。このため、電流に対して出力
の増加率が低下し、やがて出力が飽和する。また、ｑ軸
の漏れ磁束は無効な電圧を誘起して力率を低下させる。

【０００７】一方、他の方式の高出力の回転電機として
高磁気エネルギー積の希土類永久磁石を適用した永久磁
石電動機がある。これは、回転子鉄心の表面に高磁気エ
ネルギー積の永久磁石を配置することによって高磁界を
電動機の空隙に形成できるので、小型・高出力が可能な
のである。

【０００８】しかし、永久磁石の磁束は一定であるの
で、電機子コイルに誘導される電圧は回転速度に比例し
て大きくなる。したがって、高速回転までの広範囲の可
変速運転を行う場合、界磁磁束を減らすことができない
ため、電源電圧を一定とすると基底速度の２倍以上の定
出力運転は困難である。

【０００９】本発明はかかる従来の技術的課題を解決す
るためになされたもので、小型・高出力で広範囲の可変
速運転が可能であり、その上、信頼性が高く、製造性に
も優れた永久磁石式リラクタンス型回転電機を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の永久磁
石式リラクタンス型回転電機は、電機子コイルを持つ固
定子と、回転位置により磁気抵抗が異なり、当該磁気抵
抗の高い部分を通る前記電機子コイルの磁束を打ち消す
ように永久磁石を設けた回転子とから成り、前記永久磁
石を前記回転子の磁化の容易な方向とは異なる方向に磁
化して、その発生する空隙磁束密度の基本波の振幅値を
０．３〜０．６［Ｔ］にしたものである。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の永久磁石式
リラクタンス型回転電機において、前記固定子が、各固
定子鉄心歯を中心としてコイルを巻きつけた電機子コイ
ルを持つものである。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は２の永久
磁石式リラクタンス型回転電機において、各固定子鉄心
歯を平行な長方形状としたものである。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１〜３の永久磁
石式リラクタンス型回転電機において、前記固定子が、
帯状の電磁鋼板にスロットの穴を多数抜いた抜き板を積
層し、その後、折り曲げて構成した環状の固定子鉄心を
持つものである。

【００１４】請求項５の発明は、請求項１〜４の永久磁
石式リラクタンス型回転電機において、前記固定子が、
帯状の電磁鋼板にスロットの穴を多数抜いた抜き板を積
層した後、導体を巻き付けた絶縁物のボビンを当該帯状
の積層した鉄心に挿入し、その後、当該帯状の積層した
鉄心を折り曲げて構成した環状の固定子鉄心を持つもの
である。

【００１５】請求項６の発明は、請求項１〜５の永久磁
石式リラクタンス型回転電機において、前記回転子が凹
凸の回転子鉄心から成り、当該回転子鉄心の凹部を通る
電機子電流の磁束を打ち消すように磁化した永久磁石を
当該凹部に配置し、前記永久磁石の厚みを前記凹部の深
さよりも薄くして、前記回転子鉄心の凸部の磁気的空隙
長よりも前記凹部の永久磁石から見た磁気的空隙長を長
くしたものである。

【００１６】請求項７の発明は、請求項１〜６の永久磁
石式リラクタンス型回転電機において、前記回転子の永
久磁石の空隙側表面に磁性部材を配置したものである。

【００１７】請求項８の発明は、請求項１〜９の永久磁
石式リラクタンス型回転電機において、前記回転子の永
久磁石を回転子鉄心内に配置し、当該回転子鉄心の凹部
の表層と永久磁石との間に空洞を形成したものである。

【００１８】請求項９の発明は、請求項８の永久磁石式
リラクタンス型回転電機において、前記回転子鉄心の凹
部の幾何的空隙長と凸部の幾何的空隙長を同一としたも
のである。

【００１９】請求項１０の発明は、請求項１〜９の永久
磁石式リラクタンス型回転電機において、前記回転子鉄
心の凸部である磁極鉄心幅を磁極ピッチの０．３から
０．４倍としたものである。

【００２０】請求項１１の発明は、請求項１〜１０の永
久磁石式リラクタンス型回転電機において、前記回転子
鉄心の凹部にある永久磁石の磁化方向をｑ軸中心軸で交
差するように当該永久磁石を回転子鉄心に配置したもの
である。

【００２１】請求項１２の発明は、請求項１〜１１の永
久磁石式リラクタンス型回転電機において、前記回転子
鉄心の凹部に対応する前記電機子コイルに鎖交する磁束
において、負荷時に電流による磁束と前記永久磁石によ
る磁束とが相殺されて零となるようにしたものである。

【００２２】請求項１３の発明は、請求項１〜１２の永
久磁石式リラクタンス型回転電機において、前記回転子
の永久磁石を希土類磁石とフェライト磁石又はアルニコ
磁石とを組み合わせたものとしたものである。

【００２３】請求項１４の発明は、請求項１〜１３の永
久磁石式リラクタンス型回転電機において、前記回転子
に無着磁の永久磁石を取り付けて組立てた後に、前記回
転子鉄心の凹部の空間部又は空洞部に磁性部材を挿入し
て永久磁石を高磁界で着磁し、その後、前記磁性部材を
取り去ることにより回転子を組立てたものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。

【００２５】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機の
径方向断面構造を示している。固定子１は電磁鋼板を積
層した固定子鉄心２と電機子コイル３から成る。

【００２６】固定子鉄心２には複数のスロットが設けら
れ、各鉄心歯４を中心に電機子コイル３が巻きつけられ
ている。固定子鉄心２の歯４は平行な長方形状である。

【００２７】回転子５は、次のような構成である。回転
子鉄心６は凹凸を形成することにより、巻線電流による
磁化の容易方向ｄ軸と磁化の困難方向ｑ軸を形成してい
る。

【００２８】図２に詳しいように、回転子５の鉄心６内
には、希土類永久磁石７が各凹部９を挟み込むようにＶ
字状に埋め込まれている。永久磁石７はｑ軸方向の電機
子電流を相殺する方向に磁化されている。永久磁石７の
空隙磁束密度は基本波の振幅値で０．４５［Ｔ］であ
る。また回転子５のｄ軸の磁極鉄心の幅αは、磁極ピッ
チ（隣り合う磁極間の距離、又は凸部８と凹部９とを合
わせた長さ）の０．３〜０．４倍にしてある。

【００２９】次に、第１の実施の形態の永久磁石式リラ
クタンス型回転電機の動作を説明する。

【００３０】＜トルク発生＞回転子５の空隙側表面に凹
凸があることから、磁気抵抗の大きさの変化が回転子形
状により形成される。凸部８では空隙磁束密度が高く、
凹部９では空隙磁束密度が低くなる。この磁束密度変化
によりリラクタンストルクが発生する。さらに、ｑ軸と
なる凹部９の鉄心内に永久磁石７があり、ｑ軸方向に分
布するｑ軸電流による磁束を永久磁石７の磁束で相殺す
るため、凹部９の空隙磁束密度はさらに小となる。

【００３１】これにより、凸部８と凹部９の空隙磁束密
度変化が大となり、リラクタンストルクは大きくなると
共に力率も向上する。このとき、凹部９に対してＶ字状
に永久磁石７が配置されていることから、ｑ軸中心に磁
化方向が集中してｑ軸電流の磁束に対する永久磁石７の
磁化力を高めることができる。

【００３２】電機子コイル３は固定子鉄心２の歯４各々
に１個ずつ巻きつけられている。このような集中巻では
大きなトルクリプルが生じる。一般的に、低電圧回転電
機には、半閉スロットの鉄心が用いられている。集中巻
の固定子と本回転子の組み合わせでは、固定子鉄心２の
歯４が回転子５の凹部９の近傍にきたとき、凹部９の磁
気抵抗が高いために隣り合う固定子歯先のチップ間で多
くの漏れ磁束が生じ、このために回転時に大きなトルク
リプルを生じる。

【００３３】そこで本実施の形態では、固定子鉄心歯４
を平行歯とすることにより、漏れ磁束を減少させてトル
クリプルを減少させている。シミュレーションによれ
ば、本実施の形態のような構造にすることにより、漏れ
磁束を減少させてトルクリプルを１／２に減少させるこ
とができることが検証されている。

【００３４】本実施の形態の永久磁石式リラクタンス型
回転電機では、永久磁石７の空隙磁束密度の基本波の振
幅値を０．３〜０．６［Ｔ］、好ましくは０．４〜０．
５［Ｔ］とする。このとき、定格負荷時にｑ軸電流によ
る磁束と永久磁石７による磁束とが相殺して、ｑ軸の鎖
交磁束は零になる。これにより、少ない磁束で出力を発
生するので力率が高くなり、鉄損も減少する。同時に、
鉄心のコアバックを通る全磁束は少なくなるので、鉄心
コアバックの磁気飽和も緩和されて出力も向上する。

【００３５】さらに本実施の形態の場合、図２に示すよ
うにｄ軸の磁極鉄心の幅αを磁極ピッチの０．３〜０．
４倍としたことにより、ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸
インダクタンスＬｑとの差（Ｌｄ−Ｌｑ）が大となり、
リラクタンストルクを大きくすることができる。

【００３６】＜可変速運転と効率＞一般的な永久磁石モ
ータ、埋め込み型永久磁石モータ（ＩＰＭ）では、永久
磁石の空隙磁束密度は約１［Ｔ］程度と高く、誘起電圧
も高くなる。また、鉄損も大である。

【００３７】これに対して、本実施の形態の永久磁石式
リラクタンス型回転電機は、永久磁石の鎖交磁束は０．
４［Ｔ］程度であり、永久磁石モータの磁束の１／３〜
１／２でも大きな出力が得られるため、次のような利点
がある。

【００３８】（１）高速回転で過大な誘起電圧を発生し
ないため、過電圧で電源であるインバータのパワー素子
やコンデンサを破損することがない。

【００３９】（２）本回転電機では、ｄ軸電流が主に磁
界を形成する励磁電流であり、ｑ軸電流はトルク電流と
なる。したがって、高速回転になるにつれて励磁電流で
あるｄ軸電流を小さくすれば、一定電圧で高速回転まで
容易に運転できる。またこのために、永久磁石モータの
ように永久磁石の磁束による過大な誘起電圧を打ち消す
ような弱め磁束のために大きな電流を流す必要がない。
さらに、弱め磁束で生じる高周波鉄損も僅かである。

【００４０】（３）運転状態に応じてｄ軸の励磁電流と
ｑ軸のトルク電流とを変化させることができ、最適な状
態で運転できるので、軽負荷から高負荷、低速から高速
回転まで広範囲で効率が向上する。例えば、軽負荷時は
励磁電流は小さくできるので、ｄ軸の磁束量が減少して
鉄損が減少するのである。

【００４１】＜信頼性＞本実施の形態の永久磁石式リラ
クタンス型回転電機では、回転子５の永久磁石７は、そ
の周囲を磁性の回転子鉄心６で覆われているために永久
磁石内の反磁界は小であり、パーミアンス係数の高い領
域で永久磁石が動作する。そのため、電流による大きな
減磁界が作用しても減磁しにくい。さらに、１５０〜２
００℃の高温でもＮｄＦｅＢ磁石を不可逆減磁すること
なく適用できる。

【００４２】また、永久磁石７による電機子コイルの鎖
交磁束は少ないので、コイルが電気的に短絡した状態で
回転しても過大な短絡電流が流れることがなく、コイル
を焼損させることがない。さらに電気自動車、電車等の
駆動モータに適用した場合でも、短絡故障時に急ブレー
キが作用することがなく、また、回転時のブレーキ力は
僅かであるので、車両を牽引することができる。

【００４３】加えて、仮に永久磁石７が不可逆減磁して
も、本回転電機ではリラクタンストルクが主であるの
で、出力は低下するが、純粋なリラクタンスモータとし
て駆動することができる。

【００４４】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
の形態は、図１及び図２に示した第１の実施の形態と同
様の構造にして、回転子鉄心６の凹部９に対応する電機
子コイル３に鎖交する磁束において、負荷時に電流によ
る磁束と永久磁石７による磁束とが相殺されて零となる
ようにしたことを特徴とする。

【００４５】本実施の形態の回転電機のトルクＴを式で
表現すると次のようになる。

【００４６】

【数１】Ｔ＝ｐ×（Ｌｄ・Ｉｄ・Ｉｑ−（Ｌｑ・Ｉｑ−
ψｍ）・Ｉｄ） ここで、Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ軸，ｑ軸のインダクタンス、Ｉ
ｄ，Ｉｑ：ｄ軸，ｑ軸の電流、ψｍ：永久磁石の鎖交磁
束である。

【００４７】そして本実施の形態の回転電機では、ｑ軸
電流Ｉｑによる磁束を永久磁石７の磁束で相殺して零と
する。つまり、λｑ＝Ｌｑ・Ｉｑ−ψｍ＝０とするので
ある。

【００４８】こうしてｑ軸磁束λｑを０とするので、負
荷時の電圧はｄ軸電圧のみとなり、力率を向上できる。
同時に、上記のトルク式Ｔから分かるように、ｑ軸磁束
λｑは負のトルクを発生しており、凹部９に漏れる磁束
であるλｑの磁束を減少させることにより、λｑによる
負のトルクを減少させてトルクも増加する。

【００４９】このとき、本実施の形態の構造は図１及び
図２に示したものなので、永久磁石７の周囲が回転子鉄
心６という磁性材で覆われ、積極的に磁気的な短絡が形
成できる形状の磁気回路となっており、永久磁石７の反
磁界は小となり、ｑ軸の鎖交磁束を零にしても回転子鉄
心６内には永久磁石７の磁束が分布することになる。し
たがって、本回転電機では、永久磁石７の磁気特性上は
安定な点で動作することになり、不可逆減磁することは
ない。

【００５０】［第３の実施の形態］第３の実施の形態
は、回転子５の磁極部分の構造に特徴を有する。図３は
本発明の第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５の磁極部分を示している。なお、固
定子１側の構造は、図１に示した第１の実施の形態と同
様である。

【００５１】本実施の形態では、回転子鉄心６は凹凸が
形成された電磁鋼板を積層して構成する。回転子鉄心６
の凹部９を通る電機子コイル３の磁束を打ち消すように
磁化された永久磁石７が回転子鉄心５の凹部９内に配置
されている。永久磁石７の厚みは凹部９の深さよりも薄
くして、回転子鉄心５の凸部８の磁気的空隙長よりも凹
部９の永久磁石７から見た磁気的空隙長を長くしてあ
る。また、永久磁石７が発生する空隙磁束密度の基本波
の振幅値は０．４５［Ｔ］としている。

【００５２】このような構造にすることにより、基本的
作用は第１の実施の形態と同じであるが、回転子５を中
空にできる部分が広く取れるために低慣性にできる利点
がある。

【００５３】［第４の実施の形態］図４は本発明の第４
の実施の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機にお
ける回転子５の磁極部分を示している。なお、固定子１
の構造は、図１に示した第１の実施の形態と同様であ
る。

【００５４】本実施の形態では、回転子鉄心６は凹凸が
形成された電磁鋼板を積層して構成する。回転子鉄心６
の凹部９から鉄心中に入った部分に永久磁石７を挿入す
る穴１０がＶ字状をなすように設けられ、凹部９を通る
電機子コイル３の磁束を打ち消すように磁化された永久
磁石７がその穴内に配置されている。永久磁石７が発生
する空隙磁束密度の基本波の振幅値は、０．４５［Ｔ］
とする。

【００５５】本実施の形態ではさらに、回転子鉄心６に
おけるＶ字状配置の永久磁石７と凹部９の底部とで囲ま
れる三角部分に空洞１０が形成されている。これにより
ｑ軸の磁気抵抗はさらに高くできる。

【００５６】第４の実施の形態の永久磁石式リラクタン
ス型回転電機の基本的作用は第１の実施の形態と同じで
ある。また、第３の実施の形態の回転電機と比較して、
永久磁石７は磁性材の鉄心６で囲まれており、さらに磁
気的に短絡磁路ができるので、高温・減磁界でも永久磁
石７が磁気的に安定した動作点で適用できる。

【００５７】なお、本実施の形態の場合、回転子５を図
５に示す構造にすることもできる。この図５に示す回転
子５の構造は、Ｖ字状配置の永久磁石７と鉄心６の表層
とで囲まれる三角部分に空洞１０を形成することによ
り、図４に示した回転子５のように鉄心６そのもののに
凹んだ部分（凹部）と突き出した（突部）が設けられて
いるわけではなく、凹部と凸部は幾何的には均一である
が、磁気的に凹凸を設けているのである。

【００５８】このような構造にしても、図４の場合と同
様の効果を奏することができる。

【００５９】［第５の実施の形態］図６は本発明の第５
の実施の形態のリラクタンス型回転電機における回転子
５の磁極部分を示している。なお、固定子１の構造は図
１に示した第１の実施の形態と同様である。

【００６０】本実施の形態の回転電機は、回転子５の永
久磁石７の構造に特徴を有する。すなわち、永久磁石７
は、上層を４ＭＧＯｅの磁気エネルギー積を持つフェラ
イト磁石１１、下層を３５ＭＧＯｅの磁気エネルギー積
を持つＮｄＦｅＢ磁石１２とする構造である。

【００６１】これにより、全体をフェライト磁石とする
永久磁石よりも高い磁界を形成でき、保磁力も高く、電
流による減磁界に強い回転電機を構成でき、安価なフェ
ライト磁石を適用していながらも、小型・高出力が可能
とである。

【００６２】さらに、永久磁石７の空隙側の表面側はＮ
ｄＦｅＢ磁石１２と比較して１００倍程度高い電気抵抗
を持つフェライト磁石１１があるので、電流による高調
波磁界で生じる渦電流を低減でき、永久磁石７の温度上
昇を抑制できると共に高温減磁も起こり難くなる。

【００６３】［第６の実施の形態］図７は本発明の第６
の実施の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機に採
用されている固定子１の製造方法を示している。本実施
の形態の固定子１は次の方法で製造する。

【００６４】まず帯状の電磁鋼板にスロット形状の穴１
３を多数抜き、その抜き板を積層した後、導体を巻き付
けた絶縁物のボビン１４を帯状の積層した鉄心２′の鉄
心歯４に次々に挿入する。その後、帯状鉄心２′を折り
曲げて環状とし、固定子１を構成するのである。

【００６５】ここで、環状の鉄心２にしたときのスロッ
ト１３のスペースを導体が全て埋め尽くすようにするた
め、ボビン１４には外周側が広がって台形状になるまで
銅線が巻かれている。この銅線はボビン１４を回転させ
て巻くので高い引っ張り力をかけて巻くことができ、銅
線の占積率を高くできる。また、固定子鉄心歯４が平行
歯の形状なので、ボビン１４を２分割することなく、銅
線を巻いた状態で固定子歯４に挿入できる。さらに、内
周側が狭く外周側の広いスロットとなる環状の固定子鉄
心２には台形状のボビン１４を挿入することはできない
が、本製造法では、帯状でスロットを抜いた鉄心２′の
状態でボビン１４を挿入するので、開口側のスロットの
幅は環状となった時の外周側スロット幅とほぼ同寸法で
ある。これにより、導体が巻かれた台形状のボビン１４
を挿入することができるのである。

【００６６】［第７の実施の形態］次に、本発明の第７
の実施の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機につ
いて説明する。第７の実施の形態は、回転子５内の永久
磁石７の着磁方法に特徴を有する。

【００６７】図８は回転子５の永久磁石７に着磁を行う
ときの断面を示している。回転子鉄心６に無着磁の永久
磁石７′を取り付けて組立てた後に、凹部９の空間及び
空洞部１０に鉄、又はＦｅＣｏＶ合金の磁性部材の治具
１３を挿入する。この挿入した状態で永久磁石７′を高
磁界で着磁し、その後、磁性部材の治具１３を取り去る
ことにより、図５に示すような着磁された永久磁石７を
持つ回転子５を完成させる。

【００６８】着磁された永久磁石７を回転子鉄心６の穴
に挿入する作業は、磁気吸引力が作用するので量産時に
時間を要する工程となる。そこで、回転子鉄心６に無着
磁の永久磁石７′を挿入してから高磁界をかけるが、通
常では、回転子５の凹部９や空洞部１０の磁気抵抗が大
きいために永久磁石７′の着磁に十分な磁界を発生させ
るのが困難である。

【００６９】しかしながら、本製造方法を用いれば、着
磁時には回転子５の凹部９及び空洞部１０に強磁性材が
あるために磁気抵抗が小さくなり、高磁界となるので容
易に無着磁の永久磁石７′を完全に着磁することができ
る。

【００７０】

【発明の効果】本発明の永久磁石式リラクタンス型回転
電機では、回転子位置によりインダクタンスの差が大き
な回転電機が得られ、さらにｑ軸電流による磁束を永久
磁石で相殺してほぼ零にすることにより、高出力、高力
率が可能となる。

【００７１】本発明の永久磁石式リラクタンス型回転電
機ではまた、永久磁石の磁束量が少なくても高出力が得
られ、励磁電流成分により回転電機内の磁束量を調整で
きるため、負荷に合わせた最適な状態で駆動でき、軽負
荷から高負荷、低速から高速までの広範囲で効率の良い
運転ができる。

【００７２】本発明の永久磁石式リラクタンス型回転電
機ではさらに、永久磁石の減磁を抑えることができ、永
久磁石の誘起電圧により電源であるインバータの破損す
る恐れがなく、また電機子巻線の短絡故障時に急ブレー
キが作用することもなく、さらには永久磁石が減磁状態
になっても駆動が可能である等の多々の面で信頼性が高
い。

【００７３】本発明の永久磁石式リラクタンス型回転電
機ではさらに、電機子コイルとして台形状のボビンを挿
入することにより固定子を組み立てることができるの
で、高出力と共に製造性も容易になる。

【００７４】本発明の永久磁石式リラクタンス型回転電
機ではさらに、高磁界の永久磁石を持つ回転子を容易に
構成することができ、製造がしやすい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の永久磁石式リラク
タンス型回転電機の径方向断面図。

【図２】上記の実施の形態における回転子の一部の径方
向の拡大断面図。

【図３】本発明の第３の実施の形態の永久磁石式リラク
タンス型回転電機における回転子の一部の径方向断面
図。

【図４】本発明の第４の実施の形態の永久磁石式リラク
タンス型回転電機における回転子の一部の径方向断面
図。

【図５】上記の第４の実施の形態における別の回転子の
一部の径方向断面図。

【図６】本発明の第５の実施の形態の永久磁石式リラク
タンス型回転電機における回転子の一部の径方向断面
図。

【図７】本発明の第６の実施の形態の永久磁石式リラク
タンス型回転電機における固定子の製造方法を示す説明
図。

【図８】本発明の第７の実施の形態の永久磁石式リラク
タンス型回転電機における回転子内の永久磁石に対する
着磁方法を示す説明図。

【図９】従来例のリラクタンス型回転電機の径方向断面
図。

【符号の説明】 １…固定子 ２…固定子鉄心 ２′…帯状の固定子鉄心 ３…電機子コイル ４…固定子鉄心歯 ５…回転子 ６…回転子鉄心 ７…永久磁石 ７′…無着磁の永久磁石 ８…凸部 ９…凹部 １０…空洞 １１…フェライト磁石 １２…ＮｄＦｅＢ磁石 １３…スロット １４…ボビン １６…治具

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｍ (72)発明者 服部 伴之 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 Ｆターム(参考） 5H002 AA07 AB07 AE01 AE06 AE08 5H619 AA01 BB01 BB06 BB24 PP01 PP02 PP04 PP05 PP08 PP14 PP17 5H621 AA03 GA01 GA04 GA12 GA15 HH01 HH09 JK05 5H622 AA03 CA02 CA05 CB02 CB04 CB05 CB06 DD01 DD02 DD03 PP10 PP11 QB05

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機子コイルを持つ固定子と、回転位置
   により磁気抵抗が異なり、当該磁気抵抗の高い部分を通
   る前記電機子コイルの磁束を打ち消すように永久磁石を
   設けた回転子とから成り、 前記永久磁石は、前記回転子の磁化の容易な方向とは異
   なる方向に磁化して、その発生する空隙磁束密度の基本
   波の振幅値を０．３〜０．６［Ｔ］にしたことを特徴と
   する永久磁石式リラクタンス型回転電機。
2. 【請求項２】 前記固定子は、各固定子鉄心歯を中心と
   してコイルを巻きつけた電機子コイルを持つことを特徴
   とする請求項１に記載の永久磁石式リラクタンス型回転
   電機。
3. 【請求項３】 各固定子鉄心歯を平行な長方形状にした
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石式リ
   ラクタンス型回転電機。
4. 【請求項４】 前記固定子は、帯状の電磁鋼板にスロッ
   トの穴を多数抜いた抜き板を積層し、その後、折り曲げ
   て構成した環状の固定子鉄心を持つことを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかに記載の永久磁石式リラクタンス
   型回転電機。
5. 【請求項５】 前記固定子は、帯状の電磁鋼板にスロッ
   トの穴を多数抜いた抜き板を積層した後、導体を巻き付
   けた絶縁物のボビンを当該帯状の積層した鉄心に挿入
   し、その後、当該帯状の積層した鉄心を折り曲げて構成
   した環状の固定子鉄心を持つことを特徴とする請求項１
   〜４のいずれかに記載の永久磁石式リラクタンス型回転
   電機。
6. 【請求項６】 前記回転子は、凹凸の回転子鉄心から成
   り、当該回転子鉄心の凹部を通る電機子電流の磁束を打
   ち消すように磁化した永久磁石を当該凹部に配置し、前
   記永久磁石の厚みは前記凹部の深さよりも薄くして、前
   記回転子鉄心の凸部の磁気的空隙長よりも前記凹部の永
   久磁石から見た磁気的空隙長を長くしたことを特徴とす
   る請求項１〜５のいずれかに記載の永久磁石式リラクタ
   ンス型回転電機。
7. 【請求項７】 前記回転子の永久磁石の空隙側表面に磁
   性部材を配置したことを特徴とする請求項１〜６のいず
   れかに記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機。
8. 【請求項８】 前記回転子の永久磁石を回転子鉄心内に
   配置し、当該回転子鉄心の凹部の表層と永久磁石との間
   に空洞を形成したことを特徴とする請求項１〜７のいず
   れかに記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機。
9. 【請求項９】 前記回転子鉄心の凹部の幾何的空隙長と
   凸部の幾何的空隙長を同一としたことを特徴とする請求
   項８に記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機。
10. 【請求項１０】 前記回転子鉄心の凸部である磁極鉄心
    幅を磁極ピッチの０．３から０．４倍としたことを特徴
    とする請求項１〜９のいずれかに記載の永久磁石式リラ
    クタンス型回転電機。
11. 【請求項１１】 前記回転子鉄心の凹部にある永久磁石
    の磁化方向をｑ軸中心軸で交差するように当該永久磁石
    を回転子鉄心に配置したことを特徴とする請求項１〜１
    ０のいずれかに記載の永久磁石式リラクタンス型回転電
    機。
12. 【請求項１２】 前記回転子鉄心の凹部に対応する前記
    電機子コイルに鎖交する磁束において、負荷時に電流に
    よる磁束と前記永久磁石による磁束とが相殺されて零と
    なるようにしたことを特徴とする請求項１〜１１のいず
    れかに記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機。
13. 【請求項１３】 前記回転子の永久磁石は、希土類磁石
    とフェライト磁石又はアルニコ磁石とを組み合わせたも
    のであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに
    記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機。
14. 【請求項１４】 前記回転子に無着磁の永久磁石を取り
    付けて組立てた後に、前記回転子鉄心の凹部の空間部又
    は空洞部に磁性部材を挿入して永久磁石を高磁界で着磁
    し、その後、前記磁性部材を取り去ることにより回転子
    を組立てたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか
    に記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機。