JP2002136012A - 永久磁石式回転電機 - Google Patents
永久磁石式回転電機Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
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- H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
- H02K21/028—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the magnetic circuit within the field or the armature, e.g. by using shunts, by adjusting the magnets position, by vectorial combination of field or armature sections
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Abstract
(57)【要約】
【課題】永久磁石式回転電機を高回転させた際に磁路の
一部を短絡させる。 【解決手段】磁路短絡機構２２は、磁性体からなる可動
部４４と、固定部４６と、該固定部４６に形成された３
つの移動溝４８ａ〜４８ｃ上にそれぞれ載置された３個
の球状の遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃを有する。可動部
４４に形成された環状凹部５２内にはコイルスプリング
５４の一端部が挿入され、該コイルスプリング５４の他
端部はヨーク１８の下端面５６に着座している。回転軸
１６が高回転で回転することにより、前記可動部４４が
前記コイルスプリング５４の弾発力に抗して前記ヨーク
１８に接近当接する。
一部を短絡させる。 【解決手段】磁路短絡機構２２は、磁性体からなる可動
部４４と、固定部４６と、該固定部４６に形成された３
つの移動溝４８ａ〜４８ｃ上にそれぞれ載置された３個
の球状の遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃを有する。可動部
４４に形成された環状凹部５２内にはコイルスプリング
５４の一端部が挿入され、該コイルスプリング５４の他
端部はヨーク１８の下端面５６に着座している。回転軸
１６が高回転で回転することにより、前記可動部４４が
前記コイルスプリング５４の弾発力に抗して前記ヨーク
１８に接近当接する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石式回転電
機に関し、特に、高回転時に永久磁石からの磁束の一部
をバイパスさせてコイルと鎖交する有効磁束を減少させ
る永久磁石式回転電機に関する。
機に関し、特に、高回転時に永久磁石からの磁束の一部
をバイパスさせてコイルと鎖交する有効磁束を減少させ
る永久磁石式回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石式回転電機は、例えば、車両の
バッテリ充電用の発電機として、又はエアコンや冷蔵庫
のコンプレッサ駆動用モータとして利用されている（第
１の従来例）。この第１の従来例に係る永久磁石式回転
電機を発電機として用いるとき、低回転時に高出力を得
たい場合がある。これにより、高回転時には過電圧が発
生し、この過電圧によるバッテリや制御装置などに対す
る過負荷を防止するためにリレー等の電気部品を設ける
必要がある。一方、前記の第１の従来例に係る永久磁石
式回転電機をモータとして用いる場合、低回転時に高ト
ルクを得たいときがある。しかしながら、この場合に
は、高回転域で誘起電圧が大きくなる。この誘起電圧が
永久磁石式回転電機に供給される供給側電源電圧より大
きくなるとモータとして運転できなくなる。結局、全体
として回転レンジを広くとることが困難である。
バッテリ充電用の発電機として、又はエアコンや冷蔵庫
のコンプレッサ駆動用モータとして利用されている（第
１の従来例）。この第１の従来例に係る永久磁石式回転
電機を発電機として用いるとき、低回転時に高出力を得
たい場合がある。これにより、高回転時には過電圧が発
生し、この過電圧によるバッテリや制御装置などに対す
る過負荷を防止するためにリレー等の電気部品を設ける
必要がある。一方、前記の第１の従来例に係る永久磁石
式回転電機をモータとして用いる場合、低回転時に高ト
ルクを得たいときがある。しかしながら、この場合に
は、高回転域で誘起電圧が大きくなる。この誘起電圧が
永久磁石式回転電機に供給される供給側電源電圧より大
きくなるとモータとして運転できなくなる。結局、全体
として回転レンジを広くとることが困難である。
【０００３】さらに、従来技術の一例として、特開平７
−３２２５８４号公報に開示されている永久磁石式回転
電機が挙げられる（第２の従来例）。
−３２２５８４号公報に開示されている永久磁石式回転
電機が挙げられる（第２の従来例）。
【０００４】この第２の従来例に係る永久磁石式回転電
機１は発電機として機能するものであり、図６に示すよ
うに、磁性体からなる回転軸２と、該回転軸２に嵌合さ
れた永久磁石３を有する回転子４と、該回転子４を囲繞
する固定子５を有する。このとき、前記永久磁石３は磁
極が交互に異なるように配設されている。前記回転子４
の上方には該回転子４の周壁を摺動自在なスライダ６が
装着され、該スライダ６の一端部には磁性体からなる皿
状の制御盤７が固着され、該スライダ６の他端部にはフ
ライウエイト８が設けられている。さらに、前記固定子
５の先端部と前記制御盤７の縁部との間にコイルスプリ
ング９が介装されている。
機１は発電機として機能するものであり、図６に示すよ
うに、磁性体からなる回転軸２と、該回転軸２に嵌合さ
れた永久磁石３を有する回転子４と、該回転子４を囲繞
する固定子５を有する。このとき、前記永久磁石３は磁
極が交互に異なるように配設されている。前記回転子４
の上方には該回転子４の周壁を摺動自在なスライダ６が
装着され、該スライダ６の一端部には磁性体からなる皿
状の制御盤７が固着され、該スライダ６の他端部にはフ
ライウエイト８が設けられている。さらに、前記固定子
５の先端部と前記制御盤７の縁部との間にコイルスプリ
ング９が介装されている。
【０００５】この永久磁石式回転電機１を作動させた場
合、先ず、低回転時にはフライウエイト８に働く遠心力
が弱いため、該フライウエイト８が作用せず、回転子４
と制御盤７との間に所定の距離が確保される。このた
め、回転する永久磁石３からの磁束は損失なく固定子５
に達し、低回転時でも所定の起電力を得ることができ
る。さらに、永久磁石式回転電機１を高回転で作動させ
た場合、遠心力が大となり、該遠心力の作用によりフラ
イウエイト８の一部が制御盤７を固定子５側に押圧する
ことになる。これにより、制御盤７の縁部がコイルスプ
リング９の弾発力に抗して固定子５の先端部に当接す
る。この場合、永久磁石３からの磁束は大きくなるが、
この磁束の一部は制御盤７及び回転軸２方向にバイパス
されて（図７中、矢印Ｆ方向）、固定子５に達する磁束
が低減される。これにより、高回転時の過大な起電力が
抑制される。
合、先ず、低回転時にはフライウエイト８に働く遠心力
が弱いため、該フライウエイト８が作用せず、回転子４
と制御盤７との間に所定の距離が確保される。このた
め、回転する永久磁石３からの磁束は損失なく固定子５
に達し、低回転時でも所定の起電力を得ることができ
る。さらに、永久磁石式回転電機１を高回転で作動させ
た場合、遠心力が大となり、該遠心力の作用によりフラ
イウエイト８の一部が制御盤７を固定子５側に押圧する
ことになる。これにより、制御盤７の縁部がコイルスプ
リング９の弾発力に抗して固定子５の先端部に当接す
る。この場合、永久磁石３からの磁束は大きくなるが、
この磁束の一部は制御盤７及び回転軸２方向にバイパス
されて（図７中、矢印Ｆ方向）、固定子５に達する磁束
が低減される。これにより、高回転時の過大な起電力が
抑制される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
第１の従来例に係る永久磁石式回転電機においては、高
回転時に発生する過電圧を抑制するためにリレー等の電
気部品を設けなければならず、部品点数が増加するとい
う不具合が生じている。
第１の従来例に係る永久磁石式回転電機においては、高
回転時に発生する過電圧を抑制するためにリレー等の電
気部品を設けなければならず、部品点数が増加するとい
う不具合が生じている。
【０００７】また、前記の第２の従来例に係る永久磁石
式回転電機１においては、高回転時に固定子５の先端部
で磁束をバイパスさせているため、鉄損が大きくなると
いう難点がある。さらに、バイパス経路である制御盤７
は回転軸２の周壁を摺動自在に装着されたスライダ６に
固着されているため、該回転軸２と該スライダ６との間
に異物などが侵入した場合、該スライダ６が該回転軸２
の周壁を摺動することができなくなるおそれがある。こ
れにより、高回転時に固定子５と制御盤７とが当接する
ことができずに、該制御盤７が磁束のバイパス経路とし
て機能しないという懸念が指摘されている。
式回転電機１においては、高回転時に固定子５の先端部
で磁束をバイパスさせているため、鉄損が大きくなると
いう難点がある。さらに、バイパス経路である制御盤７
は回転軸２の周壁を摺動自在に装着されたスライダ６に
固着されているため、該回転軸２と該スライダ６との間
に異物などが侵入した場合、該スライダ６が該回転軸２
の周壁を摺動することができなくなるおそれがある。こ
れにより、高回転時に固定子５と制御盤７とが当接する
ことができずに、該制御盤７が磁束のバイパス経路とし
て機能しないという懸念が指摘されている。
【０００８】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、永久磁石式回転電機を発電機として用い
るとき、低回転時に所定の出力を確保でき、部品点数を
増加させることなく高回転時に磁路の一部を短絡させて
発電出力を抑制できるとともに、鉄損を低減して高効率
化を達成でき、また、永久磁石式回転電機をモータとし
て用いるとき、低回転時に高トルクを確保できるととも
に、高回転時の過大な誘起電圧を抑制して回転レンジを
拡大できる永久磁石式回転電機を提供することを目的と
する。
たものであり、永久磁石式回転電機を発電機として用い
るとき、低回転時に所定の出力を確保でき、部品点数を
増加させることなく高回転時に磁路の一部を短絡させて
発電出力を抑制できるとともに、鉄損を低減して高効率
化を達成でき、また、永久磁石式回転電機をモータとし
て用いるとき、低回転時に高トルクを確保できるととも
に、高回転時の過大な誘起電圧を抑制して回転レンジを
拡大できる永久磁石式回転電機を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸と、該
回転軸に嵌合するとともに、永久磁石が埋め込まれたヨ
ークと、コイルを備えたステータとを有する永久磁石式
回転電機であって、前記ヨークの軸方向の少なくとも一
つの端面側には磁路短絡機構が設けられ、前記磁路短絡
機構は前記端面に接近離間自在な磁性体からなる可動部
を含み、前記回転軸が所定の回転数より低い場合、前記
可動部は前記端面から離間した状態であり、該回転軸が
所定の回転数より高い場合、該可動部は該端面に接近当
接した状態であることを特徴とする。さらに、前記磁路
短絡機構は弾性部材と転動部材を有し、前記可動部は前
記回転軸の周壁を移動自在であるとともに、前記回転軸
が所定の回転数より低い場合、前記弾性部材の弾発力に
より前記可動部は前記端面から離間し、該回転軸が所定
の回転数より高い場合、前記転動部材が遠心力の作用下
に該回転軸から離間する方向に移動することによって前
記弾性部材の弾発力に抗して該可動部は該端面に接近当
接するとよい。
回転軸に嵌合するとともに、永久磁石が埋め込まれたヨ
ークと、コイルを備えたステータとを有する永久磁石式
回転電機であって、前記ヨークの軸方向の少なくとも一
つの端面側には磁路短絡機構が設けられ、前記磁路短絡
機構は前記端面に接近離間自在な磁性体からなる可動部
を含み、前記回転軸が所定の回転数より低い場合、前記
可動部は前記端面から離間した状態であり、該回転軸が
所定の回転数より高い場合、該可動部は該端面に接近当
接した状態であることを特徴とする。さらに、前記磁路
短絡機構は弾性部材と転動部材を有し、前記可動部は前
記回転軸の周壁を移動自在であるとともに、前記回転軸
が所定の回転数より低い場合、前記弾性部材の弾発力に
より前記可動部は前記端面から離間し、該回転軸が所定
の回転数より高い場合、前記転動部材が遠心力の作用下
に該回転軸から離間する方向に移動することによって前
記弾性部材の弾発力に抗して該可動部は該端面に接近当
接するとよい。
【００１０】本発明によれば、高回転時に磁路短絡機構
を構成する可動部が、永久磁石が埋め込まれたヨークの
軸方向の一端面に接近当接する。これにより、回転する
永久磁石からの磁束の一部が可動部にバイパスされる。
すなわち、可動部に磁束が漏れることになり、コイルに
達する有効磁束が減少することになる。従って、永久磁
石式回転電機を発電機として用いるとき、磁路を短絡さ
せるためのリレー等の電気部品を設けることなく、高回
転時に磁路の一部を短絡させて発電出力を抑制すること
ができるとともに、鉄損を低減して高効率化を達成でき
る。しかも、永久磁石式回転電機をモータとして用いる
とき、低回転域でのモータトルクを確実に確保すること
ができるとともに、高回転域での過大な誘起電圧を抑制
して回転レンジを拡大することができる。
を構成する可動部が、永久磁石が埋め込まれたヨークの
軸方向の一端面に接近当接する。これにより、回転する
永久磁石からの磁束の一部が可動部にバイパスされる。
すなわち、可動部に磁束が漏れることになり、コイルに
達する有効磁束が減少することになる。従って、永久磁
石式回転電機を発電機として用いるとき、磁路を短絡さ
せるためのリレー等の電気部品を設けることなく、高回
転時に磁路の一部を短絡させて発電出力を抑制すること
ができるとともに、鉄損を低減して高効率化を達成でき
る。しかも、永久磁石式回転電機をモータとして用いる
とき、低回転域でのモータトルクを確実に確保すること
ができるとともに、高回転域での過大な誘起電圧を抑制
して回転レンジを拡大することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係る永久磁石式回転電機
について好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図５を
参照しながら以下詳細に説明する。なお、この永久磁石
式回転電機は、その用途が限定されるものではないが、
例えば、自動車などのエンジンの出力軸に結合され、広
い回転レンジの対応が必要とされるものに使用される発
電機やステータと発電機とを一体とした機器に用いられ
ると好ましい。
について好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図５を
参照しながら以下詳細に説明する。なお、この永久磁石
式回転電機は、その用途が限定されるものではないが、
例えば、自動車などのエンジンの出力軸に結合され、広
い回転レンジの対応が必要とされるものに使用される発
電機やステータと発電機とを一体とした機器に用いられ
ると好ましい。
【００１２】本発明の第１の実施の形態に係る永久磁石
式回転電機１０は、図１に示すように、大径部１２と小
径部１４とからなる回転軸１６と、該回転軸１６に嵌合
するとともに、該回転軸１６と一体的に回転動作するヨ
ーク１８と、ステータ２０を有する。このヨーク１８は
高透磁率材からなる鋼板（例えば、けい素鋼板）を積層
したものであり、図１におけるその下方には磁路短絡機
構２２が設けられている。この磁路短絡機構２２の構成
については、後で詳述する。
式回転電機１０は、図１に示すように、大径部１２と小
径部１４とからなる回転軸１６と、該回転軸１６に嵌合
するとともに、該回転軸１６と一体的に回転動作するヨ
ーク１８と、ステータ２０を有する。このヨーク１８は
高透磁率材からなる鋼板（例えば、けい素鋼板）を積層
したものであり、図１におけるその下方には磁路短絡機
構２２が設けられている。この磁路短絡機構２２の構成
については、後で詳述する。
【００１３】ヨーク１８には回転軸１６に対して所定角
度離間して複数の孔部２４が該ヨーク１８を貫通するよ
うに形成されており、該孔部２４には磁極の異なる永久
磁石２６が交互にそれぞれ収容されている。
度離間して複数の孔部２４が該ヨーク１８を貫通するよ
うに形成されており、該孔部２４には磁極の異なる永久
磁石２６が交互にそれぞれ収容されている。
【００１４】ステータ２０はヨーク１８と同様に高透磁
率からなる積層鋼板からなり、該ヨーク１８を囲繞して
いる。このステータ２０には図示しない絶縁部材を介し
て第１〜第９電磁コイル２８ａ〜２８ｉが巻回されてお
り、該ステータ２０に形成されたボルト孔３０を通って
内燃機関ケース３２のボルト穴３４に螺合されたボルト
３６により、該ステータ２０は該内燃機関ケース３２に
固定されている。従って、前記ヨーク１８は、ステータ
２０に巻回された第１〜第９電磁コイル２８ａ〜２８ｉ
により囲繞される。なお、ステータ２０には、第１〜第
９電磁コイル２８ａ〜２８ｉとは別の電磁コイル（図示
せず）が固定されている。この図示しない電磁コイル
は、永久磁石式回転電機１０を発電機として機能させる
際に、誘起電圧を発生させるためのものである。
率からなる積層鋼板からなり、該ヨーク１８を囲繞して
いる。このステータ２０には図示しない絶縁部材を介し
て第１〜第９電磁コイル２８ａ〜２８ｉが巻回されてお
り、該ステータ２０に形成されたボルト孔３０を通って
内燃機関ケース３２のボルト穴３４に螺合されたボルト
３６により、該ステータ２０は該内燃機関ケース３２に
固定されている。従って、前記ヨーク１８は、ステータ
２０に巻回された第１〜第９電磁コイル２８ａ〜２８ｉ
により囲繞される。なお、ステータ２０には、第１〜第
９電磁コイル２８ａ〜２８ｉとは別の電磁コイル（図示
せず）が固定されている。この図示しない電磁コイル
は、永久磁石式回転電機１０を発電機として機能させる
際に、誘起電圧を発生させるためのものである。
【００１５】内燃機関ケース３２の図１における下端部
には回転軸１６の大径部１２を通すための開口部３８が
形成されている。この開口部３８と大径部１２との間
は、シール部材４０によりシールされている。また、前
記内燃機関ケース３２の略中腹部には段部４２が形成さ
れており、この段部４２には上述したボルト穴３４が設
けられる。
には回転軸１６の大径部１２を通すための開口部３８が
形成されている。この開口部３８と大径部１２との間
は、シール部材４０によりシールされている。また、前
記内燃機関ケース３２の略中腹部には段部４２が形成さ
れており、この段部４２には上述したボルト穴３４が設
けられる。
【００１６】磁路短絡機構２２は、図１に示すように、
回転軸１６の小径部１４の周壁を摺動自在で、且つ磁性
体からなる可動部４４と、該小径部１４に嵌合するとと
もに、大径部１２と該小径部１４の境界部位に形成され
た該大径部１２の端面に固着される略円盤状の固定部４
６と、該固定部４６に形成された３つの移動溝４８ａ〜
４８ｃ上にそれぞれ載置された３個の球状の遠心ウエイ
ト５０ａ〜５０ｃを有する。
回転軸１６の小径部１４の周壁を摺動自在で、且つ磁性
体からなる可動部４４と、該小径部１４に嵌合するとと
もに、大径部１２と該小径部１４の境界部位に形成され
た該大径部１２の端面に固着される略円盤状の固定部４
６と、該固定部４６に形成された３つの移動溝４８ａ〜
４８ｃ上にそれぞれ載置された３個の球状の遠心ウエイ
ト５０ａ〜５０ｃを有する。
【００１７】可動部４４における前記小径部１４の近傍
には環状凹部５２が形成されるとともに、該環状凹部５
２内にはコイルスプリング５４の一端部が挿入される。
前記コイルスプリング５４の他端部はヨーク１８の下端
面５６に着座している。従って、前記コイルスプリング
５４は、前記環状凹部５２の底面と前記下端面５６との
間に介装され両者間に弾発力を付与する。
には環状凹部５２が形成されるとともに、該環状凹部５
２内にはコイルスプリング５４の一端部が挿入される。
前記コイルスプリング５４の他端部はヨーク１８の下端
面５６に着座している。従って、前記コイルスプリング
５４は、前記環状凹部５２の底面と前記下端面５６との
間に介装され両者間に弾発力を付与する。
【００１８】さらに、前記可動部４４には、該可動部４
４の半径方向外方に向かうにつれて前記遠心ウエイト５
０ａ〜５０ｃの周面に合う曲率で外方に向かって下方へ
と傾斜する３つの切欠溝５８ａ〜５８ｃが形成されてお
り、該遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃはこの切欠溝５８ａ
〜５８ｃをそれぞれ移動可能に配置されている。
４の半径方向外方に向かうにつれて前記遠心ウエイト５
０ａ〜５０ｃの周面に合う曲率で外方に向かって下方へ
と傾斜する３つの切欠溝５８ａ〜５８ｃが形成されてお
り、該遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃはこの切欠溝５８ａ
〜５８ｃをそれぞれ移動可能に配置されている。
【００１９】また、前記可動部４４には、３つの貫通孔
６０ａ〜６０ｃが形成されており、該貫通孔６０ａ〜６
０ｃにはそれぞれ止めピン６２ａ〜６２ｃが貫通すると
ともに、該止めピン６２ａ〜６２ｃは、ヨーク１８に形
成された凹部６４ａ〜６４ｃにそれぞれ圧入される。従
って、ヨーク１８と可動部４４とは、一体的に回転動作
できるように構成されている。
６０ａ〜６０ｃが形成されており、該貫通孔６０ａ〜６
０ｃにはそれぞれ止めピン６２ａ〜６２ｃが貫通すると
ともに、該止めピン６２ａ〜６２ｃは、ヨーク１８に形
成された凹部６４ａ〜６４ｃにそれぞれ圧入される。従
って、ヨーク１８と可動部４４とは、一体的に回転動作
できるように構成されている。
【００２０】第１の実施の形態に係る永久磁石式回転電
機１０は、基本的には以上のように構成されるものであ
り、次にその作用及び効果について説明する。
機１０は、基本的には以上のように構成されるものであ
り、次にその作用及び効果について説明する。
【００２１】先ず、回転軸１６が低速で回転動作する場
合には、図１に示すように、各遠心ウエイト５０ａ〜５
０ｃが受ける遠心力よりも磁路短絡機構２２を構成する
コイルスプリング５４の弾発力が大きい。従って、可動
部４４がコイルスプリング５４により弾発付勢され、ヨ
ーク１８と可動部４４とが離間した状態となる。この場
合、ステータ２０の第１〜第９電磁コイル２８ａ〜２８
ｉのうち任意のコイルが、例えば、バッテリ（図示せ
ず）などの電力供給源に電気的に接続され、該電力供給
源から第１〜第９電磁コイル２８ａ〜２８ｉに電流が供
給されて永久磁石式回転電機１０が、モータとして機能
することになる。
合には、図１に示すように、各遠心ウエイト５０ａ〜５
０ｃが受ける遠心力よりも磁路短絡機構２２を構成する
コイルスプリング５４の弾発力が大きい。従って、可動
部４４がコイルスプリング５４により弾発付勢され、ヨ
ーク１８と可動部４４とが離間した状態となる。この場
合、ステータ２０の第１〜第９電磁コイル２８ａ〜２８
ｉのうち任意のコイルが、例えば、バッテリ（図示せ
ず）などの電力供給源に電気的に接続され、該電力供給
源から第１〜第９電磁コイル２８ａ〜２８ｉに電流が供
給されて永久磁石式回転電機１０が、モータとして機能
することになる。
【００２２】そして、回転軸１６が高速で回転動作する
ようになると、各遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃが受ける
遠心力における該回転軸１６の長手方向に沿う成分がコ
イルスプリング５４の弾発力よりも大きくなる。このた
め、遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃは、可動部４４に形成
された切欠溝５８ａ〜５８ｃ及び固定部４６に形成され
た移動溝４８ａ〜４８ｃ内を転動または滑動し、該可動
部４４の半径方向外方の端部に至る。これに伴い、図３
に示すように、遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃにより可動
部４４が押圧されて上昇し、その結果、ヨーク１８の下
端面５６と該可動部４４の上端面６６とが当接すること
になる。
ようになると、各遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃが受ける
遠心力における該回転軸１６の長手方向に沿う成分がコ
イルスプリング５４の弾発力よりも大きくなる。このた
め、遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃは、可動部４４に形成
された切欠溝５８ａ〜５８ｃ及び固定部４６に形成され
た移動溝４８ａ〜４８ｃ内を転動または滑動し、該可動
部４４の半径方向外方の端部に至る。これに伴い、図３
に示すように、遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃにより可動
部４４が押圧されて上昇し、その結果、ヨーク１８の下
端面５６と該可動部４４の上端面６６とが当接すること
になる。
【００２３】この場合、ヨーク１８が回転動作している
ので、該ヨーク１８に保持された永久磁石２６により、
第１〜第９電磁コイル２８ａ〜２８ｉとは別の図示しな
い電磁コイルに誘起電圧が発生する。すなわち、永久磁
石式回転電機１０は、発電機として機能することにな
る。その際、ヨーク１８と可動部４４とが当接している
ため、回転する永久磁石２６からの磁束の一部が、図３
中、矢印Ａ方向にバイパスする、すなわち漏れ磁束が発
生する。これにより、図示しない前記電磁コイルに達す
る有効磁束が減少して、高回転時に発生する誘起電圧を
抑制することができる。
ので、該ヨーク１８に保持された永久磁石２６により、
第１〜第９電磁コイル２８ａ〜２８ｉとは別の図示しな
い電磁コイルに誘起電圧が発生する。すなわち、永久磁
石式回転電機１０は、発電機として機能することにな
る。その際、ヨーク１８と可動部４４とが当接している
ため、回転する永久磁石２６からの磁束の一部が、図３
中、矢印Ａ方向にバイパスする、すなわち漏れ磁束が発
生する。これにより、図示しない前記電磁コイルに達す
る有効磁束が減少して、高回転時に発生する誘起電圧を
抑制することができる。
【００２４】なお、第１の実施の形態において、磁路短
絡機構２２を図１においてヨーク１８の下方に配設した
が、該磁路短絡機構２２を図１においてヨーク１８の上
方に配設してもよく、或いはヨーク１８の上方と下方の
両方に該磁路短絡機構２２を配設してもよい。
絡機構２２を図１においてヨーク１８の下方に配設した
が、該磁路短絡機構２２を図１においてヨーク１８の上
方に配設してもよく、或いはヨーク１８の上方と下方の
両方に該磁路短絡機構２２を配設してもよい。
【００２５】次に、本発明の第２の実施の形態に係る永
久磁石式回転電機１００について、図４及び図５を参照
しながら説明する。この第２の実施の形態に係る永久磁
石式回転電機１００において、第１の実施の形態に係る
永久磁石式回転電機１０における構成要素と同一の構成
要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略
する。
久磁石式回転電機１００について、図４及び図５を参照
しながら説明する。この第２の実施の形態に係る永久磁
石式回転電機１００において、第１の実施の形態に係る
永久磁石式回転電機１０における構成要素と同一の構成
要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略
する。
【００２６】この第２の実施の形態に係る永久磁石式回
転電機１００は、前記第１の実施の形態に係る永久磁石
式回転電機１０と略同様の構成を有するが、磁路短絡機
構２２の可動部４４と固定部４６の形状が異なってい
る。
転電機１００は、前記第１の実施の形態に係る永久磁石
式回転電機１０と略同様の構成を有するが、磁路短絡機
構２２の可動部４４と固定部４６の形状が異なってい
る。
【００２７】前記第２の実施の形態に係る永久磁石埋式
回転電機１００の可動部４４は、図４に示すように、環
状凹部５２から半径方向外方に円盤状に形成されてい
る。一方、固定部４６は半径方向外方に向かうにつれて
回転軸１６の軸方向に沿って上方に膨出する山形状に形
成される。従って、移動溝４８ａ〜４８ｃは遠心ウエイ
ト５０ａ〜５０ｃの周面に合う曲率で外方に向かって上
方へと傾斜して形成される。
回転電機１００の可動部４４は、図４に示すように、環
状凹部５２から半径方向外方に円盤状に形成されてい
る。一方、固定部４６は半径方向外方に向かうにつれて
回転軸１６の軸方向に沿って上方に膨出する山形状に形
成される。従って、移動溝４８ａ〜４８ｃは遠心ウエイ
ト５０ａ〜５０ｃの周面に合う曲率で外方に向かって上
方へと傾斜して形成される。
【００２８】前記永久磁石式回転電機１００の回転軸１
６を高速で回転動作させた場合、図５に示すように、各
遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃは、切欠溝５８ａ〜５８ｃ
及び移動溝４８ａ〜４８ｃ内を転動または滑動し、該可
動部４４の半径方向外方の端部に至る。その際、前記遠
心ウエイト５０ａ〜５０ｃは、前記移動溝４８ａ〜４８
ｃを上方に向かって転動または滑動することになる。こ
れにより、前記遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃによって可
動部４４が押圧されて上昇し、ヨーク１８の下端面５６
と該可動部４４の上端面６６とが当接することになる。
従って、上記した第１の実施の形態に係る永久磁石式回
転電機１０と同様に、回転する永久磁石２６からの磁束
の一部が、図５中、矢印Ｂ方向にバイパスする、すなわ
ち漏れ磁束が発生する。これにより、図示しない電磁コ
イルに達する有効磁束が減少して、高回転時に発生する
誘起電圧を抑制することができる。
６を高速で回転動作させた場合、図５に示すように、各
遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃは、切欠溝５８ａ〜５８ｃ
及び移動溝４８ａ〜４８ｃ内を転動または滑動し、該可
動部４４の半径方向外方の端部に至る。その際、前記遠
心ウエイト５０ａ〜５０ｃは、前記移動溝４８ａ〜４８
ｃを上方に向かって転動または滑動することになる。こ
れにより、前記遠心ウエイト５０ａ〜５０ｃによって可
動部４４が押圧されて上昇し、ヨーク１８の下端面５６
と該可動部４４の上端面６６とが当接することになる。
従って、上記した第１の実施の形態に係る永久磁石式回
転電機１０と同様に、回転する永久磁石２６からの磁束
の一部が、図５中、矢印Ｂ方向にバイパスする、すなわ
ち漏れ磁束が発生する。これにより、図示しない電磁コ
イルに達する有効磁束が減少して、高回転時に発生する
誘起電圧を抑制することができる。
【００２９】しかも、この第２の実施の形態に係る永久
磁石式回転電機１００においては、可動部４４に設けら
れた環状凹部５２の外側が半径方向外方に円盤状に形成
されているため、貫通孔６０ａ〜６０ｃの長さを可及的
に短くすることができる。従って、止めピン６２ａ〜６
２ｃの長さを可及的に短尺化できるため、該止めピン６
２ａ〜６２ｃを容易に前記貫通孔６０ａ〜６０ｃに圧入
することが可能となる。
磁石式回転電機１００においては、可動部４４に設けら
れた環状凹部５２の外側が半径方向外方に円盤状に形成
されているため、貫通孔６０ａ〜６０ｃの長さを可及的
に短くすることができる。従って、止めピン６２ａ〜６
２ｃの長さを可及的に短尺化できるため、該止めピン６
２ａ〜６２ｃを容易に前記貫通孔６０ａ〜６０ｃに圧入
することが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高回転
時に磁路短絡機構を構成する可動部が、永久磁石が埋め
込まれたヨークの軸方向の一端面に接近当接する。これ
により、回転する永久磁石からの磁束の一部が可動部に
バイパスされる。すなわち、可動部に磁束が漏れること
になり、コイルに達する有効磁束が減少することにな
る。従って、永久磁石式回転電機を発電機として用いる
とき、磁路を短絡させるためのリレー等の電気部品を設
けることなく、高回転時に磁路の一部を短絡させて発電
出力を抑制することができるとともに、鉄損を低減して
高効率化を達成できる。しかも、永久磁石式回転電機を
モータとして用いるとき、低回転域でのモータトルクを
確実に確保することができるとともに、高回転域での過
大な誘起電圧を抑制して回転レンジを拡大することがで
きるという特有の効果が得られる。
時に磁路短絡機構を構成する可動部が、永久磁石が埋め
込まれたヨークの軸方向の一端面に接近当接する。これ
により、回転する永久磁石からの磁束の一部が可動部に
バイパスされる。すなわち、可動部に磁束が漏れること
になり、コイルに達する有効磁束が減少することにな
る。従って、永久磁石式回転電機を発電機として用いる
とき、磁路を短絡させるためのリレー等の電気部品を設
けることなく、高回転時に磁路の一部を短絡させて発電
出力を抑制することができるとともに、鉄損を低減して
高効率化を達成できる。しかも、永久磁石式回転電機を
モータとして用いるとき、低回転域でのモータトルクを
確実に確保することができるとともに、高回転域での過
大な誘起電圧を抑制して回転レンジを拡大することがで
きるという特有の効果が得られる。
【図１】第１の実施の形態に係る永久磁石式回転電機の
要部を示す一部省略縦断面概略構成図である。
要部を示す一部省略縦断面概略構成図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線からみた矢視説明図
である。
である。
【図３】図１の永久磁石式回転電機が備える磁路短絡機
構の可動部がヨークに当接した状態を示す一部省略縦断
面説明図である。
構の可動部がヨークに当接した状態を示す一部省略縦断
面説明図である。
【図４】第２の実施の形態に係る永久磁石式回転電機の
要部を示す一部省略縦断面概略構成図である。
要部を示す一部省略縦断面概略構成図である。
【図５】図４の永久磁石式回転電機が備える磁路短絡機
構の可動部がヨークに当接した状態を示す一部省略縦断
面説明図である。
構の可動部がヨークに当接した状態を示す一部省略縦断
面説明図である。
【図６】第２の従来例に係る永久磁石式回転電機を示す
縦断面説明図である。
縦断面説明図である。
【図７】図６の永久磁石式回転電機の固定子と制御盤と
が当接した状態を示す縦断面説明図である。
が当接した状態を示す縦断面説明図である。
１０、１００…永久磁石式回転電機 １６…回転軸 １８…ヨーク ２０…ステータ ２２…磁路短絡機構 ２６…永久磁石 ２８ａ〜２８ｉ…第１〜第９電磁コイル ４４…可動部 ５０ａ〜５０ｃ…
遠心ウエイト ５４…コイルスプリング ５６…下端面
遠心ウエイト ５４…コイルスプリング ５６…下端面
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/22 Ｈ０２Ｋ 1/22 Ｚ 19/10 19/10 Ａ 21/14 21/14 Ｇ Ｍ
Claims (2)
- 【請求項１】回転軸と、該回転軸に嵌合するとともに、
永久磁石が埋め込まれたヨークと、コイルを備えたステ
ータとを有する永久磁石式回転電機であって、 前記ヨークの軸方向の少なくとも一つの端面側には磁路
短絡機構が設けられ、 前記磁路短絡機構は前記端面に接近離間自在な磁性体か
らなる可動部を含み、 前記回転軸が所定の回転数より低い場合、前記可動部は
前記端面から離間した状態であり、該回転軸が所定の回
転数より高い場合、該可動部は該端面に接近当接した状
態であることを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 【請求項２】請求項１記載の永久磁石式回転電機におい
て、 前記磁路短絡機構は弾性部材と転動部材を有し、 前記可動部は前記回転軸の周壁を移動自在であるととも
に、前記回転軸が所定の回転数より低い場合、前記弾性
部材の弾発力により前記可動部は前記端面から離間し、
該回転軸が所定の回転数より高い場合、前記転動部材が
遠心力の作用下に該回転軸から離間する方向に移動する
ことによって前記弾性部材の弾発力に抗して該可動部が
該端面に接近当接することを特徴とする永久磁石式回転
電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326913A JP4494615B2 (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 永久磁石式回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326913A JP4494615B2 (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 永久磁石式回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002136012A true JP2002136012A (ja) | 2002-05-10 |
| JP4494615B2 JP4494615B2 (ja) | 2010-06-30 |
Family
ID=18804026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000326913A Expired - Fee Related JP4494615B2 (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 永久磁石式回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4494615B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221881A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機 |
| JP2008079453A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Honda Motor Co Ltd | 電動機 |
| US7567006B2 (en) | 2007-07-26 | 2009-07-28 | Kura Laboratory Corporation | Field controllable rotating electric machine system with flux shunt control |
| CN101795031A (zh) * | 2010-03-23 | 2010-08-04 | 杨荷 | 一种用于电动车的永磁无刷变速电机及方法 |
| US7999432B2 (en) | 2007-08-17 | 2011-08-16 | Kura Laboratory Corporation | Field controllable rotating electric machine system with magnetic excitation part |
| JP2013046430A (ja) * | 2011-08-22 | 2013-03-04 | Toyota Motor Corp | 回転電機のロータ構造 |
| US10263500B2 (en) | 2015-07-09 | 2019-04-16 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Electrical machine including a magnetic flux weakening apparatus |
| EP3490120A1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotary electric machine equipped with magnetic flux variable mechanism |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS338718B1 (ja) * | 1955-02-17 | 1958-09-30 | ||
| JPH07236260A (ja) * | 1994-02-23 | 1995-09-05 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | 高出力交流発電機 |
| JPH07322584A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | 永久磁石式発電機 |
-
2000
- 2000-10-26 JP JP2000326913A patent/JP4494615B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US7567006B2 (en) | 2007-07-26 | 2009-07-28 | Kura Laboratory Corporation | Field controllable rotating electric machine system with flux shunt control |
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| CN101795031A (zh) * | 2010-03-23 | 2010-08-04 | 杨荷 | 一种用于电动车的永磁无刷变速电机及方法 |
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| US10263500B2 (en) | 2015-07-09 | 2019-04-16 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Electrical machine including a magnetic flux weakening apparatus |
| EP3490120A1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-05-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotary electric machine equipped with magnetic flux variable mechanism |
| CN109842255A (zh) * | 2017-11-27 | 2019-06-04 | 丰田自动车株式会社 | 带有磁通可变机构的旋转电机 |
| JP2019097359A (ja) * | 2017-11-27 | 2019-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | 磁束可変機構付の回転電機 |
| US11056957B2 (en) | 2017-11-27 | 2021-07-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotary electric machine equipped with magnetic flux variable mechanism |
| CN109842255B (zh) * | 2017-11-27 | 2021-11-26 | 丰田自动车株式会社 | 带有磁通可变机构的旋转电机 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4494615B2 (ja) | 2010-06-30 |
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