JP2003510998A - Permanent magnet rotor for electric machines - Google Patents
Permanent magnet rotor for electric machinesInfo
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- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
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- 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]
- H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
- H02K1/2773—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect consisting of tangentially magnetized radial magnets
Abstract
(57)【要約】 【課題】 電気的機械の効率および性能を低下させる磁束漏洩路をなくすこと。 【解決手段】 電気的機械用ロータは交番形体に円周方向に配置された複数の独立極と永久磁石からなり、各永久磁石が１対の連続した独立極の中間に配置される。永久磁石と独立極の配置がロータ外周と、ロータが回転するシャフトを受ける中央開口を画定する。各独立極は中央開口に対向する頂点部分とロータ外周の一部を形成する端部分を画定するほぼ三角形状の断面を有する。各永久磁石は逆台形断面と中央開口に対向する第１端とロータ外周の一部を形成する第２端を有する。各永久磁石は第１端から第２端までテーパが付けられ、それにより、ロータの回転によって発生された遠心力が中央開口から離れる向きに各永久磁石を半径方向に押し付け、遠心力が独立極および永久磁石の形状と協同して、対応する対の連続した独立極間に各永久磁石の拠点を完成することをさらに改善する。 (57) [Problem] To eliminate a magnetic flux leakage path which lowers the efficiency and performance of an electric machine. The rotor for an electric machine includes a plurality of independent poles and permanent magnets arranged in a circumferential direction in an alternating form, and each permanent magnet is arranged in the middle of a pair of continuous independent poles. The arrangement of permanent magnets and independent poles defines a rotor periphery and a central opening for receiving the shaft on which the rotor rotates. Each independent pole has a generally triangular cross-section defining an apex portion facing the central opening and an end portion forming part of the rotor periphery. Each permanent magnet has an inverted trapezoidal cross section, a first end facing the central opening, and a second end forming part of the rotor periphery. Each permanent magnet is tapered from a first end to a second end, whereby the centrifugal force generated by rotation of the rotor pushes each permanent magnet radially away from the central opening, and the centrifugal force is independent of the poles. And, in conjunction with the shape of the permanent magnets, further improve the completion of each permanent magnet site between a corresponding pair of consecutive independent poles.
Description
【０００１】[0001]
本発明は、一般に、付属装置の稼働および電池の充電のために電力を供給する
ように車両に用いられる形式のオルタネータに関する。さらに詳しく言えば、本
発明は、オルタネータおよびその他の電気機械によって使用するための改良され
た永久磁石ロータに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to alternators of the type used in vehicles to provide electrical power for operating auxiliary equipment and charging batteries. More particularly, the present invention relates to improved permanent magnet rotors for use with alternators and other electric machines.
【０００２】[0002]
オルタネータに用いられる代表的なロータ形体は、米国特許第５，６９３，９
９５号、同第５，７１０，４７１号、同第５，７５３，８９８号に開示されてい
る。A typical rotor configuration used in alternators is US Pat. No. 5,693,9.
No. 95, No. 5,710,471 and No. 5,753,898.
【０００３】[0003]
オルタネータにおいて、極間の空間は、磁化を有する永久磁石を受けるように
採寸される。機械的隙間が、製造過程で磁石を挿入するために空間の寸法と磁石
寸法との間に要求される。このような形体の結果として、電気的機械の性能を低
下させる「寄生（ｐａｒａｓｉｔｉｃ）」（機械的）空隙がつくられる。さらに
、使用不能な磁束路または磁束漏洩路がロータ・コアーに発生される。この使用
不能な磁束路は、電気的機械の効率および性能を低下させる顕著な「磁束漏洩路
」を生じる。従来の永久磁石ロータのこの欠点は、本発明の永久磁石ロータによ
って検討されかつ排除される。In an alternator, the space between the poles is sized to receive a permanent magnet with magnetisation. Mechanical clearance is required between the space dimensions and the magnet dimensions for magnet insertion during the manufacturing process. The result of such features is the creation of "parasitic" (mechanical) voids that reduce the performance of the electrical machine. In addition, an unusable flux path or flux leakage path is created in the rotor core. This unusable flux path creates a significant "flux leakage path" that reduces the efficiency and performance of electrical machines. This drawback of conventional permanent magnet rotors is considered and eliminated by the permanent magnet rotor of the present invention.
【０００４】[0004]
１つの考え方においては、本発明は、交番形体に円周方向に配置された複数の
独立極と永久磁石とからなり、各永久磁石が１対の連続したまたは引き続く独立
極の中間に配置された、電気的機械用ロータに向けられている。永久磁石と独立
極の配置が、ロータ外周とおよびロータが回転するシャフトを受ける中央開口と
を画定する。各独立極は、中央開口に対向する頂点部分と、ロータ外周の一部を
形成する端部分とを画定するほぼ三角形状の断面を有する。各永久磁石は、中央
開口に対向する第１端と、ロータ外周の一部を形成する第２端とを有する。各永
久磁石のこの特別の形状は、ここでは「逆台形」と呼ぶ。本発明のロータの重要
な特徴は、ロータの回転によって発生された遠心力が中央開口から離れる向きに
各永久磁石を半径方向に押し付けることである。さらに、上述した遠心力が独立
極および永久磁石の形状と協同して、対応する対の連続した独立極間に各永久磁
石の拠点を完成することをさらに改善する。各対の連続した独立極が、空間内に
定置された対応する永久磁石の形状に対向する形状を有する空間によって分離さ
れる。In one aspect, the invention comprises a plurality of independent poles circumferentially arranged in an alternating configuration and a permanent magnet, each permanent magnet being located intermediate a pair of continuous or successive independent poles. , Directed to electrical machine rotors. The arrangement of permanent magnets and independent poles defines the rotor circumference and a central aperture that receives the shaft about which the rotor rotates. Each independent pole has a generally triangular cross section that defines an apex portion facing the central opening and an end portion forming a portion of the rotor circumference. Each permanent magnet has a first end facing the central opening and a second end forming a part of the outer circumference of the rotor. This particular shape of each permanent magnet is referred to herein as the "inverted trapezoid." An important feature of the rotor of the present invention is that the centrifugal forces generated by the rotation of the rotor push each permanent magnet radially away from the central opening. Further, the centrifugal forces described above cooperate with the shape of the independent poles and permanent magnets to further improve the completion of the base of each permanent magnet between a corresponding pair of consecutive independent poles. Each pair of consecutive independent poles is separated by a space having a shape that opposes the shape of the corresponding permanent magnet located in the space.
【０００５】
本発明のロータは、１対のハブをさらに有する。永久磁石および独立極がハブ
間に配置される。ロータの半径にほぼ直交する方向を有する磁化を誘導するよう
に、独立極の頂点部分間に相互接続がないように、独立極がハブに取り付けられ
る。The rotor of the present invention further comprises a pair of hubs. Permanent magnets and independent poles are located between the hubs. The independent poles are attached to the hub such that there are no interconnections between the apex portions of the independent poles to induce a magnetization having a direction that is generally orthogonal to the rotor radius.
【０００６】
永久磁石は、フェライト、ネオジム、セラミック、およびサマリウム・コバル
トから選ばれた磁性材料から形成される。The permanent magnet is made of a magnetic material selected from ferrite, neodymium, ceramics, and samarium-cobalt.
【０００７】
関連した考え方においては、本発明は、交番形体に配置された少なくとも２つ
の独立極と少なくとも２つの永久磁石とからなり、各永久磁石が１対の連続した
または引き続く独立極の中間に配置された電気的機械用ロータに向けられる。永
久磁石と独立極の配置が、ロータ外周とおよびロータが回転するシャフトを受け
る中央開口とを画定する。各独立極は中央開口に対向する第１端部分と、ロータ
外周の一部を形成する第２端部分とを有する。各独立極の第２端部分はロータ外
周の局部的に形成された曲率に対向する１対のリップを有する。各永久磁石は、
中央開口に対向する第１端と、ロータ外周の一部を形成する第２端とを有する。
各独立極の第２端部分の各リップは、対応する永久磁石の第２端の一部に当接し
、それによりロータの回転によって発生された遠心力が、中央開口から離れる向
きに各永久磁石を半径方向に押し付け、また、遠心力が独立極および永久磁石と
協同して、対応する対の独立極間に各永久磁石の拠点を完成することをさらに改
善する。In a related concept, the invention consists of at least two independent poles and at least two permanent magnets arranged in an alternating configuration, each permanent magnet being in the middle of a pair of consecutive or successive independent poles. Aimed at the arranged electromechanical rotor. The arrangement of permanent magnets and independent poles defines the rotor circumference and a central aperture that receives the shaft about which the rotor rotates. Each independent pole has a first end portion facing the central opening and a second end portion forming a part of the rotor outer circumference. The second end portion of each independent pole has a pair of lips opposite the locally formed curvature of the rotor circumference. Each permanent magnet is
It has a first end facing the central opening and a second end forming part of the outer circumference of the rotor.
Each lip of the second end portion of each independent pole abuts a portion of the second end of the corresponding permanent magnet such that centrifugal force generated by rotation of the rotor is directed away from the central opening. In a radial direction, and centrifugal forces cooperate with the independent poles and permanent magnets to further improve the completion of each permanent magnet location between the corresponding pair of independent poles.
【０００８】
各対の連続したまたは引き続く独立極が、空間内に定置された対応する永久磁
石の形状に対向する形状を有する空間によって分離される。一実施例においては
、各永久磁石は逆台形断面を有している。別の実施例においては、各永久磁石は
ほぼ三角形断面を有している。Each pair of successive or successive independent poles is separated by a space having a shape that opposes the shape of a corresponding permanent magnet located in the space. In one embodiment, each permanent magnet has an inverted trapezoidal cross section. In another embodiment, each permanent magnet has a generally triangular cross section.
【０００９】
本発明の特徴は、新規であると信ずる。図面は説明の目的ためのみのものであ
り、寸法を付けて描かれてはいない。しかし、本発明それ自体は、動作の組織化
および方法に関して、以下の添付図面に関連して採られた詳細な記載を参照する
ことによって最もよく理解されるであろう。The features of the invention are believed to be novel. The drawings are for illustration purposes only and are not drawn to scale. The invention itself, however, will be best understood by reference to the detailed description taken in connection with the following drawings, regarding the organization and method of operation.
【００１０】[0010]
本発明の好適実施例を記載するに当たり、同様な番号が本発明の同様な特徴を
引用する図面の図１−１０についてここでは参照がなされる。In describing the preferred embodiment of the present invention, reference is now made to FIGS. 1-10 of the drawings, in which like numerals refer to like features of the invention.
【００１１】
本発明永久磁石ロータの利点の理解と評価を容易にするために、代表的な従来
の永久磁石ロータが、図１および２を参照してまず記載される。To facilitate an understanding and evaluation of the advantages of the present invention permanent magnet rotor, a typical prior art permanent magnet rotor will first be described with reference to FIGS. 1 and 2.
【００１２】
図１において、従来のロータ集合体１０が示されている。ロータ集合体１０は
主としてハブ１２、ネジ１３、ハブ１４、極構造体１６からなる。ネジ１３は、
極構造体１６の対応開口を通過して配置され、かつ、ハブ１４のネジ穴１７に螺
合される。In FIG. 1, a conventional rotor assembly 10 is shown. The rotor assembly 10 mainly includes a hub 12, screws 13, a hub 14, and a pole structure 16. Screw 13
It is disposed through the corresponding opening of the pole structure 16 and is screwed into the screw hole 17 of the hub 14.
【００１３】
電気的機械に装着されたとき、ロータ集合体１０はステータ（図示せず）に関
して回転する。オルタネータに適用される代表的な形体は、共通して取得された
米国特許第５，６９３，９９５号、同第５，７１０，４７１号、同第５，７５３
，９８９号に記載されている。その開示内容がここでも参照として組み入れられ
る。When mounted on an electric machine, the rotor assembly 10 rotates with respect to a stator (not shown). Typical configurations applied to the alternator are commonly acquired US Pat. Nos. 5,693,995, 5,710,471 and 5,753.
, 989. The disclosure of which is incorporated herein by reference.
【００１４】
図２において、１０個のロータ磁界極１８がロータ・コアー２０から半径方向
に延びている。極構造体１６は、高透磁率を有する材料からつくられる。極構造
体１６は、単独の中実部品または図２に示す断面形状を有する複数の積層体から
構成される。極１８間の空間２２は、正接の磁化を有する永久磁石（図示せず）
を受けるように採寸される。機械的隙間が、製造過程で磁石を挿入するために空
間２２の寸法と磁石寸法との間に要求される。このような形体の結果として、電
気的機械の性能を低下させる「寄生（parasitic）」（機械的）空隙がつくられ
る。さらに、使用不能な磁束路または磁束漏洩路がロータ・コアー２０に発生さ
れる。この使用不能な磁束路は、電気的機械の効率および性能を低下する顕著な
「磁束漏洩路」を生じる。従来の永久磁石ロータのこの欠点は、本発明の永久磁
石ロータによって検討されかつ排除される。In FIG. 2, ten rotor field poles 18 extend radially from the rotor core 20. The pole structure 16 is made of a material having a high magnetic permeability. The pole structure 16 is composed of a single solid part or a plurality of laminated bodies having the cross-sectional shape shown in FIG. The space 22 between the poles 18 is a permanent magnet (not shown) having a tangent magnetization.
To be received. A mechanical clearance is required between the dimensions of the space 22 and the magnet dimensions for inserting the magnet during the manufacturing process. The result of such features is the creation of "parasitic" (mechanical) voids that reduce the performance of the electrical machine. Further, an unusable magnetic flux path or magnetic flux leakage path is generated in the rotor core 20. This unusable flux path creates a significant "flux leakage path" that reduces the efficiency and performance of electrical machines. This drawback of conventional permanent magnet rotors is considered and eliminated by the permanent magnet rotor of the present invention.
【００１５】
図３において、本発明の永久磁石ロータ５０の分解斜視図が示されている。永
久磁石ロータ５０は、ハブ５２および５４、永久磁石５６、独立極５８、保持ボ
ルト６０および６２からなる。各極５８は、対応するボルト６０を受けるように
採寸されたネジ付き開口６４を有する。ハブ５２および５４は、ボルト６２を受
けるネジ付き開口６４を有する。ハブ５２および５４は、非磁性（低透磁率）材
料からつくられる。独立極５８および保持ボルト６０は、高透磁率磁性材料から
つくられる。In FIG. 3, an exploded perspective view of the permanent magnet rotor 50 of the present invention is shown. The permanent magnet rotor 50 includes hubs 52 and 54, permanent magnets 56, independent poles 58, and holding bolts 60 and 62. Each pole 58 has a threaded aperture 64 sized to receive a corresponding bolt 60. Hubs 52 and 54 have threaded openings 64 that receive bolts 62. Hubs 52 and 54 are made from a non-magnetic (low magnetic permeability) material. The independent pole 58 and the retaining bolt 60 are made of a high permeability magnetic material.
【００１６】
図３、４−７、８を参照すれば、好適実施例において、永久磁石５６は「逆台
形」としてここでは引用する格別な形状および向きを有する。各対の引き続くま
たは連続した極５８間の空間は、各対の引き続くまたは連続した極５８間の空間
内に定置された対応する永久磁石５６の形状に対向する形状を有する。各磁石５
６は、幅Ｗ１を有する端６６と、幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２を有する端６８とを
もつ。磁石５６はさらに１対の側面を含み、その一方が７０で示され、他方は示
されていない。図８において、本発明の重要な特徴は、極５８の格別な形状およ
び配置、ならびに極５８間の空間内の各磁石５６配置にある。図９および９ａに
おいて、各極５８は、ディスク・セクタとして成形され、ほぼ三角形断面を有し
ている。各極５８の頂点７１は、ロータ５０が回転するロータの中心またはシャ
フト（図示せず）に向けられる。各極５８の形状および他の極５８に関する各極
５８の配置は、台形形状にほぼ対向する各対の隣接極５８間に空間を与える。各
磁石５６は、各対の連続したまたは引き続く極５８間の対応する空間内に挿入さ
れる。このようにして、各磁石の端６８は、ロータ５０の外径または周囲のほぼ
上にある。図３、４−７、８に示す磁石および極の１つの重要な特徴は、図２に
示す従来のロータ構造体に対比して、内径レベルにおいて三角形状極５８の頂点
７１の相互接続がないことである。本発明の磁石および極形体の結果として、矢
印７２（図４）で示す磁化方向は、ロータ５０に実質的に直交する。換言すれば
、磁石５６および極５８の構造および配置は、ロータとステータ（図示せず）間
にある能動空隙に向かって収束されるように磁束を強制する。その結果の磁束路
が図９に示され、７４で表されている。Referring to FIGS. 3, 4-7 and 8, in the preferred embodiment, the permanent magnet 56 has a particular shape and orientation, referred to herein as an “inverted trapezoid”. The space between the successive or successive poles 58 of each pair has a shape that opposes the shape of the corresponding permanent magnet 56 located in the space between the successive or successive poles 58 of each pair. Each magnet 5
6 has an end 66 having a width W1 and an end 68 having a width W2 smaller than the width W1. Magnet 56 further includes a pair of sides, one of which is shown at 70 and the other not shown. In FIG. 8, an important feature of the present invention is the particular shape and placement of the poles 58 and the placement of each magnet 56 in the space between the poles 58. In Figures 9 and 9a, each pole 58 is shaped as a disk sector and has a generally triangular cross section. The apex 71 of each pole 58 is oriented at the center or shaft (not shown) of the rotor about which the rotor 50 rotates. The shape of each pole 58 and the placement of each pole 58 with respect to the other poles 58 provides space between each pair of adjacent poles 58 that are substantially opposed to the trapezoidal shape. Each magnet 56 is inserted in a corresponding space between each pair of consecutive or successive poles 58. In this way, the end 68 of each magnet is approximately above the outer diameter or circumference of the rotor 50. One important feature of the magnets and poles shown in FIGS. 3, 4-7, and 8 is the lack of interconnection of the apex 71 of the triangular pole 58 at the inner diameter level as compared to the conventional rotor structure shown in FIG. That is. As a result of the magnets and pole bodies of the present invention, the magnetization direction shown by arrow 72 (FIG. 4) is substantially orthogonal to rotor 50. In other words, the structure and arrangement of magnets 56 and poles 58 force the magnetic flux to be focused towards the active air gap between the rotor and stator (not shown). The resulting flux path is shown in FIG. 9 and designated 74.
【００１７】
磁石５６および極５８の形状は、磁石５６が極５８間の空間から追い出される
ことを防止するように協同する。ロータ５０の回転中、遠心力が磁石５６および
ウエッジに加えられ、ロータ５０の直径を鎖錠する。したがって、図２に示す従
来ロータ構造体において極１８の相互接続に発生される使用不能磁束路に関連し
た問題および不利益が、本発明ロータ５０の永久磁石５６および極５８の格別な
構造および配置によって排除される。このようにして、「寄生」空隙がほとんど
排除される。図１０を参照すれば、好適実施例においては、各極５８は、磁石５
６をさらに固定しかつロータ５０とステータ（図示せず）間の能動空隙内への各
磁石５６の外方半径方向移動を排除するために、リップ７５および７６を含む。
別の実施例においては、接着フィルムが各磁石５６と隣接極５８との間の接触面
に付着される。The shapes of magnet 56 and pole 58 cooperate to prevent magnet 56 from being expelled from the space between poles 58. During rotation of the rotor 50, centrifugal force is applied to the magnet 56 and the wedge, locking the diameter of the rotor 50. Therefore, the problems and disadvantages associated with the unusable flux paths created in the interconnection of poles 18 in the conventional rotor structure shown in FIG. Eliminated by In this way, most "parasitic" voids are eliminated. Referring to FIG. 10, in the preferred embodiment, each pole 58 has a magnet 5
Lips 75 and 76 are included to further secure 6 and eliminate outward radial movement of each magnet 56 into the active air gap between rotor 50 and stator (not shown).
In another embodiment, an adhesive film is attached to the contact surface between each magnet 56 and the adjacent pole 58.
【００１８】
別の実施例においては、長方形磁石が磁石５６に代えて用いられてもよい。こ
のような形体においては、各対の引き続くまたは連続した独立極間の空間がほぼ
長方形形状にされ、独立極が長方形磁石を半径方向に収容するリップ（リップ７
５および７６に類似する）を有する。接着フィルムが、長方形磁石と極５８との
間の接触面に付着される。In another embodiment, a rectangular magnet may be used in place of magnet 56. In such a configuration, the space between each pair of successive or consecutive independent poles is substantially rectangular in shape, with the independent poles radially accommodating rectangular magnets (lip 7).
(Similar to 5 and 76). An adhesive film is attached to the contact surface between the rectangular magnet and the pole 58.
【００１９】
ロータ５０の組立過程における好適工程は、ロータ５０の平衡化前に遠心力が
磁石５６を半径方向に押し付けるようにロータ５０を回転させることである。A preferred step in the assembly process of the rotor 50 is to rotate the rotor 50 so that centrifugal forces push the magnets 56 radially before the rotor 50 is equilibrated.
【００２０】
図１１を参照すれば、Φ対ｍｍｆ（磁束対起磁力）のグラフと、磁石５６およ
び極５８の構造および配置によって発生された磁束路の特性を表す等価回路が示
されている。等価回路に示されている記号は下記の意味を有している。
Ｒｇａｐ：機械空隙磁気抵抗
Ｒｐｇａｐ：各磁石５６と極５８との間の寄生空隙磁気抵抗
Ｒｌｋ：磁石の端に存在する漏洩磁気抵抗
Ｒｍｇｏ：磁石厚みによって画定された内部磁石磁気抵抗
Φｒ：理想電流源として磁気回路に類似された内部磁石磁束（Φｒ＝ＢｒＡｍｇ
は、永久磁石の残留磁束密度と磁化方向に垂直な表面との積を表す）
Φｍ：磁石によって発生された磁束
Φｇａｐ：機械空隙の磁束Referring to FIG. 11, there is shown a graph of Φ vs. mmf (magnetic flux vs. magnetomotive force) and an equivalent circuit representing characteristics of the magnetic flux path generated by the structure and arrangement of the magnet 56 and the pole 58. The symbols shown in the equivalent circuit have the following meanings. R gap : Mechanical air gap reluctance R pgap : Parasitic air gap reluctance between each magnet 56 and pole 58 R lk : Leakage reluctance present at the end of the magnet R mgo : Inner magnet reluctance Φ defined by magnet thickness r : Internal magnet magnetic flux similar to a magnetic circuit as an ideal current source (Φ r = B r A mg represents the product of the residual magnetic flux density of a permanent magnet and the surface perpendicular to the magnetization direction) Φ m : Generated by the magnet Magnetic flux Φ gap : Magnetic flux of mechanical air gap
【００２１】
図１１を参照すれば、各永久磁石５６は遠心力によって半径方向に押され、そ
れにより寄生空隙が最小化されて値Ｒｐｇａｐをゼロに近づける。これは、荷重
線を磁束線に向けて動かすことによってΦ対ｍｍｆグラフに反映される。その結
果、間隙磁束は高くなる。このようにして、独立極５８の使用および短絡路を見
付けるさいの磁束の防止が実質的に漏洩磁束を最小にする。Referring to FIG. 11, each permanent magnet 56 is radially pushed by centrifugal force, which minimizes the parasitic air gap and brings the value R pgap closer to zero. This is reflected in the Φ vs. mmf graph by moving the load lines towards the flux lines. As a result, the gap magnetic flux becomes high. In this way, the use of independent poles 58 and the prevention of magnetic flux in finding the short circuit path substantially minimizes leakage flux.
【００２２】
内径レベルにおける独立極５８間に接続がないので、従来の磁石ロータに比較
して主な漏洩路が排除された。逆台形形状の磁石５６が用いられている形体にお
いては、これらの磁石は、従来の長方形磁石を対応する長方形空間に挿入すると
きに（組立公差のために）要求される寄生空隙を実質的に排除する。これは、ロ
ータ５０が回転している間に独立極５８がハブ５２、５４によって半径方向定位
置に保持され、永久磁石５６が遠心力によって半径方向に押されている間にボル
ト６０、６２を保持する。このようにして、寄生空隙が実質的に排除される。Since there is no connection between the independent poles 58 at the inner diameter level, the main leakage path is eliminated compared to conventional magnet rotors. In configurations where inverted trapezoidal magnets 56 are used, these magnets substantially eliminate the parasitic voids required (due to assembly tolerances) when inserting conventional rectangular magnets into the corresponding rectangular spaces. Exclude. This is because the independent pole 58 is held in place by the hubs 52, 54 in a radial position while the rotor 50 is rotating, and the bolts 60, 62 are removed while the permanent magnet 56 is being pushed radially by centrifugal force. Hold. In this way, parasitic voids are substantially eliminated.
【００２３】
上述した記載から鑑みて、ロータ５０は、従来のロータ構造よりも構成の点で
比較的に複雑ではない。さらに、ロータ５０がオルタネータまたはハイブリッド
・オルタネータに用いられることに関して記載されてきたが、ロータ５０は永久
磁石を使用する任意の電気的機械に用いられうることを理解されたい。In view of the above description, rotor 50 is relatively less complex in construction than conventional rotor structures. Further, although the rotor 50 has been described as being used in an alternator or a hybrid alternator, it should be understood that the rotor 50 may be used in any electrical machine that uses permanent magnets.
【００２４】
本発明の動作の原理的な好適実施例およびモードが、上述した明細書に記載さ
れてきた。ここで保護されることを意図された発明は、限定と言うよりはむしろ
説明として、開示された格別の形体に限定されるようには構成されていない。様
々な変更が、本発明の精神から逸脱せずに当業者によってなされうる。したがっ
て、上述した記載は、本質的には例示として考慮されるべきものであって、添付
した特許請求の範囲に述べた本発明の範囲および精神に限定されるべきでない。The principle preferred embodiments and modes of operation of the present invention have been described in the above specification. The invention intended to be protected herein is not constructed to be limited to the particular features disclosed, as an illustration rather than as a limitation. Various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. Therefore, the above description should be considered as exemplary in nature and not to be limited to the scope and spirit of the invention as set forth in the appended claims.
【図１】 従来の永久磁石ロータの分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of a conventional permanent magnet rotor.
【図２】 図１に示す極の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the pole shown in FIG.
【図３】 本発明の永久磁石ロータの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of a permanent magnet rotor of the present invention.
【図４】 図３に示す永久磁石の側面図である。FIG. 4 is a side view of the permanent magnet shown in FIG.
【図５】 図４の５−５線から見た図面である。5 is a view taken along line 5-5 of FIG. 4. FIG.
【図６】 図４の６−６線から見た図面である。FIG. 6 is a view taken along line 6-6 of FIG.
【図７】 図４の永久磁石の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of the permanent magnet of FIG.
【図８】 本発明の永久磁石ロータの斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a permanent magnet rotor of the present invention.
【図９】 図８に示す永久磁石ロータの一部分およびロータの一部分を通る
磁束路を示す。9 shows a portion of the permanent magnet rotor shown in FIG. 8 and a magnetic flux path through a portion of the rotor.
【図１０】 図３、８、９に示す極の上面図である。10 is a top view of the poles shown in FIGS. 3, 8 and 9. FIG.
【図１１】 本発明の永久磁石ロータの構造から生じた集束磁束路の特性を
示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing characteristics of a focused magnetic flux path generated from the structure of the permanent magnet rotor of the present invention.
５０ 永久磁石ロータ ５２、５４ ハブ ５６ 永久磁石 ５８ 独立極 ６０、６２ 保持ボルト ７１ 頂点 ７４ 磁束路 50 Permanent magnet rotor 52, 54 Hub 56 Permanent magnet 58 Independent pole 60, 62 Holding bolt 71 Vertex 74 magnetic flux path
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書[Procedure for Amendment] Submission for translation of Article 34 Amendment of Patent Cooperation Treaty
【提出日】平成１３年８月１７日（２００１．８．１７）[Submission date] August 17, 2001 (2001.17)
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正の内容】[Contents of correction]
【特許請求の範囲】[Claims]
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図９[Correction target item name] Figure 9
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正の内容】[Contents of correction]
【図９】 [Figure 9]
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図１０[Name of item to be corrected] Fig. 10
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正の内容】[Contents of correction]
【図１０】 [Figure 10]
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図１１[Name of item to be corrected] Fig. 11
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正の内容】[Contents of correction]
【図１１】 FIG. 11
Claims (17)
れた複数の独立極と永久磁石とからなり、各永久磁石が１対の連続した独立極の
中間に配置され、永久磁石と独立極の配置がロータ外周とおよびロータが回転す
るシャフトを受ける中央開口とを画定し、各独立極は前記中央開口に対向する頂
点部分と、ロータ外周の一部を形成する端部分とを画定するほぼ三角形状の断面
を有し、各永久磁石は逆台形断面と、前記中央開口に対向する第１端と、前記ロ
ータ外周の一部を形成する第２端とを有し、各永久磁石が前記第１端から前記第
２端までテーパを付けられ、それにより前記ロータの回転によって発生された遠
心力が前記中央開口から離れる向きに各永久磁石を半径方向に押し付け、また、
遠心力が独立極および永久磁石の形状と協同して、対応する対の連続した独立極
間に各永久磁石の拠点を完成することをさらに改善する、電気的機械用ロータ。1. A rotor for an electric machine, comprising a plurality of independent poles circumferentially arranged in an alternating shape and a permanent magnet, each permanent magnet being arranged in the middle of a pair of continuous independent poles. The arrangement of the permanent magnets and the independent poles defines a rotor outer circumference and a central opening that receives the shaft on which the rotor rotates, each independent pole forming an apex portion facing the central opening and a portion of the rotor outer circumference. Each permanent magnet has an inverted trapezoidal cross section, a first end facing the central opening, and a second end forming a portion of the rotor circumference. And each permanent magnet is tapered from the first end to the second end such that the centrifugal force generated by the rotation of the rotor urges each permanent magnet radially away from the central opening, Also,
An electromechanical rotor in which centrifugal forces cooperate with the shape of the independent poles and permanent magnets to further improve the completion of each permanent magnet location between corresponding pairs of successive independent poles.
ハブ間に配置され、前記ロータの半径にほぼ直交する方向を有する磁化を誘導す
るように、前記独立極の頂点部分間に相互接続がないように前記独立極が前記ハ
ブに取り付けられた、請求項１に記載のロータ。2. A pair of hubs, the permanent magnets and the independent poles being disposed between the hubs to induce magnetization having a direction substantially orthogonal to a radius of the rotor. The rotor of claim 1, wherein the independent poles are attached to the hub such that there are no interconnections between the apex portions.
に対向する１対のリップを画定し、各リップが対応する永久磁石に当接する、請
求項１に記載のロータ。3. The end portion of each independent pole defines a pair of lips opposite a locally formed curved surface of the rotor circumference, each lip abutting a corresponding permanent magnet. Rotor.
びる穴を有する、請求項１に記載のロータ磁石ロータ。4. The rotor magnet rotor of claim 1, wherein each independent pole has an axially extending hole dimensioned to receive a retaining bolt.
くられている、請求項４に記載の永久磁石ロータ。5. The permanent magnet rotor of claim 4, wherein the independent poles and retaining bolts are made of a relatively high permeability material.
ウム・コバルトから選ばれた磁性材料から形成されている、請求項１に記載の永
久磁石ロータ。6. The permanent magnet rotor according to claim 1, wherein each magnet is formed of a magnetic material selected from ferrite, neodymium, ceramics, and samarium-cobalt.
向する形状を有する空間によって分離される、請求項１に記載の永久磁石ロータ
。7. The permanent magnet rotor according to claim 1, wherein the independent poles are separated by a space having a shape that opposes the shape of the corresponding permanent magnet located in the space.
と、少なくとも２つの永久磁石とを有する永久磁石ロータに使用するための独立
極であって、該独立極は前記中央開口に対向する頂点部分を画定するほぼ三角形
断面を有している、独立極。8. An independent pole for use in a permanent magnet rotor having a central opening in which the rotor receives a rotating shaft, a rotor outer circumference, and at least two permanent magnets, the independent pole in said central opening. An independent pole having a generally triangular cross section that defines opposing apex portions.
に対向する１対のリップを画定し、各リップが対応する永久磁石に当接する、請
求項８に記載の独立極。9. The end portion of each independent pole defines a pair of lips opposite a locally formed curved surface of the rotor circumference, each lip abutting a corresponding permanent magnet. Independent pole.
延びる穴を有する、請求項８に記載の独立極。10. The independent pole of claim 8 wherein each independent pole has an axially extending hole dimensioned to receive a retaining bolt.
求項８に記載の独立極。11. The independent pole of claim 8, wherein each independent pole is made of a relatively high magnetic permeability material.
れた永久磁石であって、各独立極がほぼ三角形断面を有し、ロータが、それが回
転するシャフトを受ける中央開口とロータ外周とを有し、前記永久磁石が逆台形
断面と、前記中央開口に対向する第１端と、前記ロータ外周の一部を形成する第
２端とを有し、前記永久磁石が前記第１端から前記第２端までテーパを付けられ
ている、永久磁石。12. A permanent magnet formed for placement between a pair of consecutive independent poles of a rotor, each independent pole having a generally triangular cross section, the rotor receiving a shaft about which it rotates. The permanent magnet having a central opening and a rotor outer circumference, the permanent magnet having an inverted trapezoidal cross section, a first end facing the central opening, and a second end forming a part of the rotor outer circumference; A permanent magnet tapered from the first end to the second end.
びサマリウム・コバルトから選ばれた磁性材料から形成されている、請求項１２
に記載の永久磁石。13. The permanent magnet is formed of a magnetic material selected from ferrite, neodymium, ceramics, and samarium-cobalt.
The permanent magnet described in.
くとも２つの独立極と少なくとも２つの永久磁石とからなり、各永久磁石が１対
の連続した独立極の中間に配置され、前記永久磁石と独立極の配置がロータ外周
とおよびロータが回転するシャフトを受ける中央開口とを画定し、各独立極は前
記中央開口に対向する第１端部分と、前記ロータ外周の一部を形成する第２端部
分とを有し、各独立極の前記第２端部分は前記ロータ外周の局部的に形成された
曲率に対向する１対のリップを有し、各永久磁石は前記中央開口に対向する第１
端と、前記ロータ外周の一部を形成する第２端とを有し、各独立極の第２端部分
の各リップは対応する永久磁石の前記第２端の一部に当接し、それにより前記ロ
ータの回転によって発生された遠心力が前記中央開口から離れる向きに各永久磁
石を半径方向に押し付け、また、遠心力が独立極および永久磁石と協同して、対
応する対の独立極間に各永久磁石の拠点を完成することをさらに改善する、電気
的機械用ロータ。14. An electromechanical rotor comprising at least two independent poles and at least two permanent magnets arranged in an alternating configuration, each permanent magnet being located intermediate a pair of continuous independent poles. And the arrangement of the permanent magnets and the independent poles defines a rotor outer circumference and a central opening for receiving a shaft on which the rotor rotates, each independent pole having a first end portion facing the central opening and one of the rotor outer circumferences. A second end portion forming a portion, the second end portion of each independent pole having a pair of lips opposed to a locally formed curvature of the rotor circumference, each permanent magnet being First facing the central opening
An end and a second end forming a portion of the rotor circumference, each lip of the second end portion of each independent pole abutting a portion of the second end of the corresponding permanent magnet, thereby The centrifugal force generated by the rotation of the rotor presses each permanent magnet radially in a direction away from the central opening, and the centrifugal force cooperates with the independent pole and the permanent magnet between the corresponding pair of independent poles. A rotor for electric machines that further improves the completion of each permanent magnet base.
久磁石の形状に対向する形状を有する空間によって分離される、請求項１４に記
載の永久磁石ロータ。15. The permanent magnet rotor of claim 14, wherein each pair of consecutive independent poles is separated by a space having a shape that opposes the shape of a corresponding permanent magnet located in the space.
の永久磁石。16. The permanent magnet of claim 15, wherein each permanent magnet has an inverted trapezoidal cross section.
記載の永久磁石。17. The permanent magnet of claim 15, wherein each permanent magnet has a generally triangular cross section.
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