JP3170224B2 - リラクタンス型回転電機 - Google Patents
リラクタンス型回転電機Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Brushless Motors (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は新規の界磁構成によ
り小型・高出力で高速回転が可能となる永久磁石を複合
したリラクタンス型回転電機に関する。
り小型・高出力で高速回転が可能となる永久磁石を複合
した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１３に示すよ
うに回転子３は凹凸のある鉄心４のみで構成できる。こ
のためリラクタンス型回転電機は簡素であり、かつ安価
である。
に界磁を形成するコイルが不要であり、図１３に示すよ
うに回転子３は凹凸のある鉄心４のみで構成できる。こ
のためリラクタンス型回転電機は簡素であり、かつ安価
である。
【０００３】つぎに、リラクタンス型回転電機の出力の
発生原理について述べる。リラクタンス型回転電機は回
転子３に凹凸があることにより、凸部５で磁気抵抗が小
となり、凹部６では磁気抵抗が大となる。すなわち、凸
部５と凹部６上の空隙部分で電機子コイル２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
磁気エネルギーの変化により、出力が発生する。また、
凸部５と凹部６は幾何的のみでなく、磁気的に凹凸を形
成できる（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。
発生原理について述べる。リラクタンス型回転電機は回
転子３に凹凸があることにより、凸部５で磁気抵抗が小
となり、凹部６では磁気抵抗が大となる。すなわち、凸
部５と凹部６上の空隙部分で電機子コイル２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
磁気エネルギーの変化により、出力が発生する。また、
凸部５と凹部６は幾何的のみでなく、磁気的に凹凸を形
成できる（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。電機子はリラクタンス型回転電機と同様
であるが、回転子は鉄心と回転子のほぼ全周にわたり永
久磁石が配置されている。
転電機がある。電機子はリラクタンス型回転電機と同様
であるが、回転子は鉄心と回転子のほぼ全周にわたり永
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】つぎに前述の従来機に
おける技術課題について述べる。リラクタンス型回転電
機は回転子鉄心表面の凹凸により回転位置により磁気抵
抗が異なる。この変化により磁気エネルギーも変化して
出力が得られる。
おける技術課題について述べる。リラクタンス型回転電
機は回転子鉄心表面の凹凸により回転位置により磁気抵
抗が異なる。この変化により磁気エネルギーも変化して
出力が得られる。
【０００６】しかし、電流が増加すると伴に鉄心凹部５
において局部的な磁気飽和が拡大する。これにより、磁
極間となる歯の凹部６の部分に漏れる磁束が増加して、
有効な磁束は減少して出力が低下する。
において局部的な磁気飽和が拡大する。これにより、磁
極間となる歯の凹部６の部分に漏れる磁束が増加して、
有効な磁束は減少して出力が低下する。
【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。しかし、回転子鉄心の表面に永久磁石
を配置しているので、使用する永久磁石はかなりの量が
必要となる。そこで、本発明は少ない量の永久磁石を適
用して、小型・高出力が得られるリラクタンス型回転電
機を提供することを目的とする。
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。しかし、回転子鉄心の表面に永久磁石
を配置しているので、使用する永久磁石はかなりの量が
必要となる。そこで、本発明は少ない量の永久磁石を適
用して、小型・高出力が得られるリラクタンス型回転電
機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に対応するリラ
クタンス型回転電機では、固定子は電機子コイルを持
ち、回転子は空隙側表面に凹凸を設けた鉄心から成る。
そして、前記回転子鉄心の磁極となる凸部の側面に永久
磁石を配置している。鉄心凸部の側面に設けた永久磁石
により磁極間の鉄心凹部分と磁極の凸の側面に漏れる磁
束を抑制でき、有効な磁束が増加するので高出力を得る
ことができる。このように永久磁石は直接的に出力を発
生させるためではなく、漏れ磁束を抑制する作用が得ら
れ、この効果により、出力を向上させる。
クタンス型回転電機では、固定子は電機子コイルを持
ち、回転子は空隙側表面に凹凸を設けた鉄心から成る。
そして、前記回転子鉄心の磁極となる凸部の側面に永久
磁石を配置している。鉄心凸部の側面に設けた永久磁石
により磁極間の鉄心凹部分と磁極の凸の側面に漏れる磁
束を抑制でき、有効な磁束が増加するので高出力を得る
ことができる。このように永久磁石は直接的に出力を発
生させるためではなく、漏れ磁束を抑制する作用が得ら
れ、この効果により、出力を向上させる。
【０００９】請求項２に対応するリラクタンス型回転電
機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子は空隙側
表面に凹凸を設けた鉄心から成る。さらに、前記回転子
鉄心の凸部の側面に空洞部を設けて前記空洞部の永久磁
石を配置している。鉄心凸部の側面に設けた永久磁石に
より磁極間の鉄心凹部分と磁極の凸の側面に漏れる磁束
を抑制することにより、有効な磁束を増加して高出力を
得ることができる。さらに、鉄心で囲まれた空洞部に永
久磁石を埋め込むことにより永久磁石を固定できるの
で、高速回転時、接着剤で固定が困難な高温・低温にお
いても、永久磁石を強固に固定することができる。
機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子は空隙側
表面に凹凸を設けた鉄心から成る。さらに、前記回転子
鉄心の凸部の側面に空洞部を設けて前記空洞部の永久磁
石を配置している。鉄心凸部の側面に設けた永久磁石に
より磁極間の鉄心凹部分と磁極の凸の側面に漏れる磁束
を抑制することにより、有効な磁束を増加して高出力を
得ることができる。さらに、鉄心で囲まれた空洞部に永
久磁石を埋め込むことにより永久磁石を固定できるの
で、高速回転時、接着剤で固定が困難な高温・低温にお
いても、永久磁石を強固に固定することができる。
【００１０】請求項３，４に対応するリラクタンス型回
転電機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子は空
隙側表面に凹凸を設けた鉄心から成る。さらに、隣り合
う凸部分は外周を磁性材のブリッジで結合されている。
そして、前記凸部の側面、または、凸部の側面近傍に設
けた空洞部に永久磁石を配置している。鉄心凸部の側面
に設けた永久磁石により磁極間の鉄心凹部分と磁極の凸
の側面に漏れる磁束を抑制することができる。これによ
り、有効な磁束を増加して高出力を得ることができる。
さらに、鉄心で囲まれた空洞部に永久磁石を埋め込むこ
とにより永久磁石を固定できるので、高速回転時、接着
剤で固定が困難な高温・低温においても、永久磁石を強
固に固定することができる。
転電機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子は空
隙側表面に凹凸を設けた鉄心から成る。さらに、隣り合
う凸部分は外周を磁性材のブリッジで結合されている。
そして、前記凸部の側面、または、凸部の側面近傍に設
けた空洞部に永久磁石を配置している。鉄心凸部の側面
に設けた永久磁石により磁極間の鉄心凹部分と磁極の凸
の側面に漏れる磁束を抑制することができる。これによ
り、有効な磁束を増加して高出力を得ることができる。
さらに、鉄心で囲まれた空洞部に永久磁石を埋め込むこ
とにより永久磁石を固定できるので、高速回転時、接着
剤で固定が困難な高温・低温においても、永久磁石を強
固に固定することができる。
【００１１】請求項５，６に対応するリラクタンス型回
転電機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子は円
筒の鉄心からなる。そして、回転子鉄心において、隣り
合う磁極部の間には空隙側表面近傍に多数の空洞部分を
設けている。さらに、前記磁極の側面の空洞部には永久
磁石を配置している。磁極の側面に設けた永久磁石によ
り磁極間の鉄心部分と磁極の側面に漏れる磁束を抑制す
ることができ、有効な磁束を増加して高出力を得ること
ができる。同時に、鉄心で囲まれた空洞部に永久磁石を
埋め込むことにより永久磁石を固定できるので、高速回
転、接着剤で固定が困難な高温・低温においても、磁石
を強固に固定することができる。
転電機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子は円
筒の鉄心からなる。そして、回転子鉄心において、隣り
合う磁極部の間には空隙側表面近傍に多数の空洞部分を
設けている。さらに、前記磁極の側面の空洞部には永久
磁石を配置している。磁極の側面に設けた永久磁石によ
り磁極間の鉄心部分と磁極の側面に漏れる磁束を抑制す
ることができ、有効な磁束を増加して高出力を得ること
ができる。同時に、鉄心で囲まれた空洞部に永久磁石を
埋め込むことにより永久磁石を固定できるので、高速回
転、接着剤で固定が困難な高温・低温においても、磁石
を強固に固定することができる。
【００１２】請求項７，８に対応するリラクタンス型回
転電機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子は円
筒の鉄心からなる。そして、回転子鉄心において磁極と
なる鉄心部分の側面に沿って空洞部を設け、磁極間で空
洞部がＶ字状になるように配置し、空洞部内に永久磁石
を挿入して構成する。磁極間に設けた永久磁石により磁
極間の鉄心部分と磁極の側面に漏れる磁束を抑制するこ
とができ、有効な磁束を増加して高出力を得ることがで
きる。同時に、鉄心で囲まれた空洞部に永久磁石を埋め
込むことにより永久磁石を固定できるので、高速回転、
接着剤で固定が困難な高温・低温においても、磁石を強
固に固定することができる。さらに、請求項８ではＶ字
磁石に挟まれる磁極間の鉄心の中央部分に空洞部を設け
て構成することにより、磁気抵抗が高くなり、磁極間で
漏れる磁束は全体的に小となる。
転電機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子は円
筒の鉄心からなる。そして、回転子鉄心において磁極と
なる鉄心部分の側面に沿って空洞部を設け、磁極間で空
洞部がＶ字状になるように配置し、空洞部内に永久磁石
を挿入して構成する。磁極間に設けた永久磁石により磁
極間の鉄心部分と磁極の側面に漏れる磁束を抑制するこ
とができ、有効な磁束を増加して高出力を得ることがで
きる。同時に、鉄心で囲まれた空洞部に永久磁石を埋め
込むことにより永久磁石を固定できるので、高速回転、
接着剤で固定が困難な高温・低温においても、磁石を強
固に固定することができる。さらに、請求項８ではＶ字
磁石に挟まれる磁極間の鉄心の中央部分に空洞部を設け
て構成することにより、磁気抵抗が高くなり、磁極間で
漏れる磁束は全体的に小となる。
【００１３】請求項９に対応するリラクタンス型回転電
機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子は円筒の
鉄心と回転子鉄心のＶ字状に配置した永久磁石からな
る。さらに、前記永久磁石は、磁石の両端に鉄心部分が
できるような長さとする。これにより、永久磁石の磁束
が両端の鉄心を磁路として回転子鉄心の外周部と中心部
に短絡して流れ、永久磁石のほとんどの磁束は回転子内
で閉じる。短絡されるので永久磁石から見た外部磁気抵
抗は極めて小となり、永久磁石にかかる反磁界は小とな
り、減磁界に対して強くなる。
機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子は円筒の
鉄心と回転子鉄心のＶ字状に配置した永久磁石からな
る。さらに、前記永久磁石は、磁石の両端に鉄心部分が
できるような長さとする。これにより、永久磁石の磁束
が両端の鉄心を磁路として回転子鉄心の外周部と中心部
に短絡して流れ、永久磁石のほとんどの磁束は回転子内
で閉じる。短絡されるので永久磁石から見た外部磁気抵
抗は極めて小となり、永久磁石にかかる反磁界は小とな
り、減磁界に対して強くなる。
【００１４】請求項１０に対応するリラクタンス型回転
電機では、請求項７，８の発明と同様な構造であり、効
果も同様である。ただし、回転子鉄心の配置した永久磁
石が逆Ｖ字状に配置されているので、永久磁石が発生す
る磁束は回転子鉄心内で閉じた回路を作ることができ
る。すなわち、永久磁石から見た外部磁気抵抗は極めて
小となり、永久磁石にかかる反磁界は小となり、減磁界
に対して強くなる。
電機では、請求項７，８の発明と同様な構造であり、効
果も同様である。ただし、回転子鉄心の配置した永久磁
石が逆Ｖ字状に配置されているので、永久磁石が発生す
る磁束は回転子鉄心内で閉じた回路を作ることができ
る。すなわち、永久磁石から見た外部磁気抵抗は極めて
小となり、永久磁石にかかる反磁界は小となり、減磁界
に対して強くなる。
【００１５】請求項１１に対応するリラクタンス型回転
電機では、請求項１〜１０の発明と同様な構造であり、
効果も同様である。ただし、回転子鉄心が電磁鋼板を積
層したものからなるため、鉄心で生じる渦電流を低減で
きる。
電機では、請求項１〜１０の発明と同様な構造であり、
効果も同様である。ただし、回転子鉄心が電磁鋼板を積
層したものからなるため、鉄心で生じる渦電流を低減で
きる。
【００１６】請求項１２に対応するリラクタンス型回転
電機では、回転子鉄心内で永久磁石が配置されていない
空洞部分に非磁性材を配置しているので、強度上強くな
る。請求項１３に対応するリラクタンス型回転電機で
は、回転子鉄心内で永久磁石が配置されていない空洞部
分に導電性の非磁性材が配置されているので、過渡的に
非同期となったときに導電性材料に渦電流が流れ、安定
して回転する。また、電機子コイルに流れる高調波電流
を抑制するような電流が導電性材料に流れて高調波の影
響を低減できる。
電機では、回転子鉄心内で永久磁石が配置されていない
空洞部分に非磁性材を配置しているので、強度上強くな
る。請求項１３に対応するリラクタンス型回転電機で
は、回転子鉄心内で永久磁石が配置されていない空洞部
分に導電性の非磁性材が配置されているので、過渡的に
非同期となったときに導電性材料に渦電流が流れ、安定
して回転する。また、電機子コイルに流れる高調波電流
を抑制するような電流が導電性材料に流れて高調波の影
響を低減できる。
【００１７】請求項１４に対応するリラクタンス型回転
電機では、請求項１〜１３の発明と同様な構造であり、
効果も同様である。ただし、電機子コイルとパワー素子
を接続して一体化したものを一組として、複数組を回転
電機に設けて構成することにより、大容量のパワー素子
は不要となり、多数の汎用の小容量パワー素子で代用す
ることができる。
電機では、請求項１〜１３の発明と同様な構造であり、
効果も同様である。ただし、電機子コイルとパワー素子
を接続して一体化したものを一組として、複数組を回転
電機に設けて構成することにより、大容量のパワー素子
は不要となり、多数の汎用の小容量パワー素子で代用す
ることができる。
【００１８】
（第１の実施の形態）（請求項１対応） 図１は本発明の第１の実施の形態のリラクタンス型回転
電機の回転子の径方向断面図である。固定子１は電機子
コイル２を持つ、回転子３は次の特徴ある構成から成
る。回転子３は空隙側表面に凹凸を設けた鉄心４から成
り、Ｓ４５Ｃ、または、積層した珪素鋼板等の磁性材か
ら成る。そして、回転子鉄心３の磁極となる凸部５の側
面にＮｄＦｅＢ永久磁石７を配置している。図２に本発
明の回転電機の磁束の分布を示している。鉄心凸部５の
側面に設けた永久磁石７は周方向に磁化されており、永
久磁石７の近傍の回転子鉄心（凸の磁極部）と固定子鉄
心１を磁石の磁束（実線）が流れる磁路を形成する。固
定子の電機子コイルの磁束（破線）が回転子３の磁極間
の鉄心凹部６と磁極の凸部５の側面に漏れようとするこ
とを永久磁石７の磁束（実線）が抑制する。すなわち、
漏れ磁束を抑制することにより、有効な磁束を増加して
高出力を得ることができる。
電機の回転子の径方向断面図である。固定子１は電機子
コイル２を持つ、回転子３は次の特徴ある構成から成
る。回転子３は空隙側表面に凹凸を設けた鉄心４から成
り、Ｓ４５Ｃ、または、積層した珪素鋼板等の磁性材か
ら成る。そして、回転子鉄心３の磁極となる凸部５の側
面にＮｄＦｅＢ永久磁石７を配置している。図２に本発
明の回転電機の磁束の分布を示している。鉄心凸部５の
側面に設けた永久磁石７は周方向に磁化されており、永
久磁石７の近傍の回転子鉄心（凸の磁極部）と固定子鉄
心１を磁石の磁束（実線）が流れる磁路を形成する。固
定子の電機子コイルの磁束（破線）が回転子３の磁極間
の鉄心凹部６と磁極の凸部５の側面に漏れようとするこ
とを永久磁石７の磁束（実線）が抑制する。すなわち、
漏れ磁束を抑制することにより、有効な磁束を増加して
高出力を得ることができる。
【００１９】（第２の実施の形態）（請求項２対応） 図３は本発明の第２の実施の形態のリラクタンス型回転
電機の回転子の径方向断面図である。請求項２に対応す
るリラクタンス型回転電機では、請求項１と同様に固定
子は電機子コイルを持ち、回転子３は空隙側表面に凹凸
を設けた鉄心４から成る。さらに、回転子鉄心４の凸部
５の側面に四角の空洞部９を設ける。この空洞部９に永
久磁石７を配置している。そして、請求項１の作用を説
明する図２の磁束分布と同様になり、鉄心凸部５の側面
に設けた永久磁石７により磁極間の鉄心凹部分と磁極の
凸の側面に漏れる磁束を抑制する。これより、有効な磁
束を増加して高出力を得ることができる。ここでは、さ
らに鉄心で囲まれた空洞部９に永久磁石７を埋め込むこ
とにより永久磁石７を固定できるので、高速回転、接着
剤で固定が困難な高温・低温においても、磁石を強固に
固定することができる。 （第３，第４の実施の形態）
（請求項３，４対応）図４は本発明の第３の実施の形態
のリラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図、図
５は本発明の第４の実施の形態のリラクタンス型回転電
機の回転子の径方向断面図である。このリラクタンス型
回転電機では、第１の実施の形態と同様に固定子は電機
子コイルを持ち、回転子３は空隙側表面に凹凸を設けた
鉄心４から成る。さらに、隣り合う凸部５は外周を細い
ブリッジ１０で結合されている。本実施例では珪素鋼板
に円周方向に長い穴を打ち抜くことにより、凹部６とブ
リッジ部１０を一体で加工して製作する。図５では、磁
石を挿入する四角の空洞部も別途設けるが、前述の鉄心
の打ち抜き加工で同時に打ち抜く。そして、凸部５の側
面、または、凸部５の側面近傍に設けた空洞部９に永久
磁石７を配置している。鉄心凸部５の側面に設けた永久
磁石７により磁極間の鉄心凹部分と磁極の凸の側面に漏
れる磁束を抑制することにより、有効な磁束を増加して
高出力を得ることができる。鉄心で囲まれた空洞部９に
永久磁石７を埋め込むことにより永久磁石７を固定でき
るので、高速回転、接着剤で固定が困難な高温・低温に
おいても、磁石を強固に固定することができる。
電機の回転子の径方向断面図である。請求項２に対応す
るリラクタンス型回転電機では、請求項１と同様に固定
子は電機子コイルを持ち、回転子３は空隙側表面に凹凸
を設けた鉄心４から成る。さらに、回転子鉄心４の凸部
５の側面に四角の空洞部９を設ける。この空洞部９に永
久磁石７を配置している。そして、請求項１の作用を説
明する図２の磁束分布と同様になり、鉄心凸部５の側面
に設けた永久磁石７により磁極間の鉄心凹部分と磁極の
凸の側面に漏れる磁束を抑制する。これより、有効な磁
束を増加して高出力を得ることができる。ここでは、さ
らに鉄心で囲まれた空洞部９に永久磁石７を埋め込むこ
とにより永久磁石７を固定できるので、高速回転、接着
剤で固定が困難な高温・低温においても、磁石を強固に
固定することができる。 （第３，第４の実施の形態）
（請求項３，４対応）図４は本発明の第３の実施の形態
のリラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図、図
５は本発明の第４の実施の形態のリラクタンス型回転電
機の回転子の径方向断面図である。このリラクタンス型
回転電機では、第１の実施の形態と同様に固定子は電機
子コイルを持ち、回転子３は空隙側表面に凹凸を設けた
鉄心４から成る。さらに、隣り合う凸部５は外周を細い
ブリッジ１０で結合されている。本実施例では珪素鋼板
に円周方向に長い穴を打ち抜くことにより、凹部６とブ
リッジ部１０を一体で加工して製作する。図５では、磁
石を挿入する四角の空洞部も別途設けるが、前述の鉄心
の打ち抜き加工で同時に打ち抜く。そして、凸部５の側
面、または、凸部５の側面近傍に設けた空洞部９に永久
磁石７を配置している。鉄心凸部５の側面に設けた永久
磁石７により磁極間の鉄心凹部分と磁極の凸の側面に漏
れる磁束を抑制することにより、有効な磁束を増加して
高出力を得ることができる。鉄心で囲まれた空洞部９に
永久磁石７を埋め込むことにより永久磁石７を固定でき
るので、高速回転、接着剤で固定が困難な高温・低温に
おいても、磁石を強固に固定することができる。
【００２０】（第５，６の実施の形態）（請求項５，６
対応） 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
電機の回転子の径方向断面図、図７は本発明の第６の実
施の形態のリラクタンス型回転電機の回転子の径方向断
面図である。請求項５，６に対応するリラクタンス型回
転電機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子３は
円筒の鉄心４からなる。そして、回転子鉄心４におい
て、隣り合う磁極部（凸部５に相当）の間には空隙側表
面近傍に多数の四角の空洞部分９を設けている。さら
に、前記磁極の側面の空洞部９には永久磁石７を配置し
ている。本実施例では回転子鉄心４は積層した珪素鋼板
から成る。珪素鋼板は円周方向に多数の四角の穴を打ち
抜くことにより、多数の空洞部分を一体で加工して製作
できる。尚、永久磁石７が配置されない空洞部９は、永
久磁石７が配置される空洞部９より大きいものとするこ
とができる。
対応） 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
電機の回転子の径方向断面図、図７は本発明の第６の実
施の形態のリラクタンス型回転電機の回転子の径方向断
面図である。請求項５，６に対応するリラクタンス型回
転電機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子３は
円筒の鉄心４からなる。そして、回転子鉄心４におい
て、隣り合う磁極部（凸部５に相当）の間には空隙側表
面近傍に多数の四角の空洞部分９を設けている。さら
に、前記磁極の側面の空洞部９には永久磁石７を配置し
ている。本実施例では回転子鉄心４は積層した珪素鋼板
から成る。珪素鋼板は円周方向に多数の四角の穴を打ち
抜くことにより、多数の空洞部分を一体で加工して製作
できる。尚、永久磁石７が配置されない空洞部９は、永
久磁石７が配置される空洞部９より大きいものとするこ
とができる。
【００２１】磁極の側面に設けた永久磁石７により磁極
間の鉄心部分と磁極の側面に漏れる磁束を抑制すること
ができ、有効な磁束を増加して高出力を得ることができ
る。同時に、鉄心で囲まれた空洞部９に永久磁石７を埋
め込むことにより永久磁石７を固定できるので、高速回
転、接着剤で固定が困難な高温・低温においても、磁石
を強固に固定することができる。特に大きな空洞部を作
るのでなく、多数の穴で作るため鉄心は強度的に強くで
きる。
間の鉄心部分と磁極の側面に漏れる磁束を抑制すること
ができ、有効な磁束を増加して高出力を得ることができ
る。同時に、鉄心で囲まれた空洞部９に永久磁石７を埋
め込むことにより永久磁石７を固定できるので、高速回
転、接着剤で固定が困難な高温・低温においても、磁石
を強固に固定することができる。特に大きな空洞部を作
るのでなく、多数の穴で作るため鉄心は強度的に強くで
きる。
【００２２】（第７，８の実施の形態）（請求項７，８
対応） 図８は本発明の第７の実施の形態のリラクタンス型回転
電機の回転子の径方向断面図、図９は本発明の第８の実
施の形態のリラクタンス型回転電機の回転子の径方向断
面図である。請求項７，８に対応するリラクタンス型回
転電機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子３は
円筒の鉄心４からなる。鉄心４は珪素鋼板を積層して製
作する。そして、回転子鉄心４において磁極５ａとなる
鉄心部分の側面に沿って径方向に細長い空洞部９を設
け、磁極５ａ間で空洞部９がＶ字状になるように配置
し、空洞部９内に永久磁石７を挿入して構成する。これ
らの空洞部９は珪素鋼板を打ち抜いて加工する。
対応） 図８は本発明の第７の実施の形態のリラクタンス型回転
電機の回転子の径方向断面図、図９は本発明の第８の実
施の形態のリラクタンス型回転電機の回転子の径方向断
面図である。請求項７，８に対応するリラクタンス型回
転電機では、固定子は電機子コイルを持ち、回転子３は
円筒の鉄心４からなる。鉄心４は珪素鋼板を積層して製
作する。そして、回転子鉄心４において磁極５ａとなる
鉄心部分の側面に沿って径方向に細長い空洞部９を設
け、磁極５ａ間で空洞部９がＶ字状になるように配置
し、空洞部９内に永久磁石７を挿入して構成する。これ
らの空洞部９は珪素鋼板を打ち抜いて加工する。
【００２３】磁極５ａ間に設けた永久磁石７はほぼ周方
向に磁化されており、磁極５ａ間の鉄心部分と磁極５ａ
の側面に漏れる磁束を抑制することができ、有効な磁束
を増加して高出力を得ることができる。同時に、鉄心４
で囲まれた空洞部９に永久磁石７を埋め込むことにより
永久磁石７を固定できるので、高速回転、接着剤で固定
が困難な高温・低温においても、磁石を強固に固定する
ことができる。さらに、第８の実施の形態ではＶ字磁石
に挟まれる磁極５ａ間の鉄心４の中央部分に扇状の空洞
部９ａを設けて構成することにより、磁気抵抗が高くな
り、磁極間で漏れる磁束は全体的に小となる。
向に磁化されており、磁極５ａ間の鉄心部分と磁極５ａ
の側面に漏れる磁束を抑制することができ、有効な磁束
を増加して高出力を得ることができる。同時に、鉄心４
で囲まれた空洞部９に永久磁石７を埋め込むことにより
永久磁石７を固定できるので、高速回転、接着剤で固定
が困難な高温・低温においても、磁石を強固に固定する
ことができる。さらに、第８の実施の形態ではＶ字磁石
に挟まれる磁極５ａ間の鉄心４の中央部分に扇状の空洞
部９ａを設けて構成することにより、磁気抵抗が高くな
り、磁極間で漏れる磁束は全体的に小となる。
【００２４】（第９の実施の形態）（請求項９対応） 図１０は本発明の第９の実施の形態のリラクタンス型回
転電機の回転子の径方向断面図である。請求項９に対応
するリラクタンス型回転電機では、固定子は電機子コイ
ルを持ち、回転子３は円筒の鉄心４と回転子鉄心４のＶ
字状に配置した永久磁石７からなる。さらに、永久磁石
７は磁石の両端に鉄心部分ができるように回転子半径の
長さより短くする。これより、永久磁石７の磁束が磁石
の両端の鉄心４を磁路として回転子鉄心４の外周部と中
心部に短絡して流れ、磁石の磁束は回転子鉄心内でほぼ
閉じた磁路を構成できる。短絡されるので永久磁石７か
ら見た外部磁気抵抗は極めて小となり、永久磁石７にか
かる反磁界は小となり、減磁界に対しても強くなる。
転電機の回転子の径方向断面図である。請求項９に対応
するリラクタンス型回転電機では、固定子は電機子コイ
ルを持ち、回転子３は円筒の鉄心４と回転子鉄心４のＶ
字状に配置した永久磁石７からなる。さらに、永久磁石
７は磁石の両端に鉄心部分ができるように回転子半径の
長さより短くする。これより、永久磁石７の磁束が磁石
の両端の鉄心４を磁路として回転子鉄心４の外周部と中
心部に短絡して流れ、磁石の磁束は回転子鉄心内でほぼ
閉じた磁路を構成できる。短絡されるので永久磁石７か
ら見た外部磁気抵抗は極めて小となり、永久磁石７にか
かる反磁界は小となり、減磁界に対しても強くなる。
【００２５】（第１０の実施の形態）（請求項１０対
応） 図１１は本発明の第１０の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図である。請求項１０に
対応するリラクタンス型回転電機では、第７，８の実施
の形態と同様な構造であり、効果も同様である。ただ
し、回転子鉄心の配置した永久磁石７が逆Ｖ字状に配置
されているので、永久磁石７が発生する磁束は回転子鉄
心４内で閉じた回路を作ることができる。すなわち、永
久磁石７から見た外部磁気抵抗は極めて小となり、永久
磁石７にかかる反磁界は小となり、減磁界に対して強く
なる。
応） 図１１は本発明の第１０の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図である。請求項１０に
対応するリラクタンス型回転電機では、第７，８の実施
の形態と同様な構造であり、効果も同様である。ただ
し、回転子鉄心の配置した永久磁石７が逆Ｖ字状に配置
されているので、永久磁石７が発生する磁束は回転子鉄
心４内で閉じた回路を作ることができる。すなわち、永
久磁石７から見た外部磁気抵抗は極めて小となり、永久
磁石７にかかる反磁界は小となり、減磁界に対して強く
なる。
【００２６】（第１１の実施の形態）（請求項１１対
応） 第１１の実施の形態のリラクタンス型回転電機では、前
述の実施の形態と同様な構造であり、効果も同様であ
る。ただし、回転子鉄心が電磁鋼板を積層したものから
なるため、鉄心で生じる渦電流を低減できる。
応） 第１１の実施の形態のリラクタンス型回転電機では、前
述の実施の形態と同様な構造であり、効果も同様であ
る。ただし、回転子鉄心が電磁鋼板を積層したものから
なるため、鉄心で生じる渦電流を低減できる。
【００２７】（第１２の実施の形態）（請求項１２対
応） 第１２の実施の形態のリラクタンス型回転電機では、前
述の実施の形態と同様な構造であり、効果も同様であ
る。ただし、回転子鉄心内で永久磁石が配置されていな
い空洞部分に非磁性材のステンレス（ＳＵＳ３０４）を
配置しているので、強度上強くなる。
応） 第１２の実施の形態のリラクタンス型回転電機では、前
述の実施の形態と同様な構造であり、効果も同様であ
る。ただし、回転子鉄心内で永久磁石が配置されていな
い空洞部分に非磁性材のステンレス（ＳＵＳ３０４）を
配置しているので、強度上強くなる。
【００２８】（第１３の実施の形態）（請求項１３対
応） 第１３の実施の形態のリラクタンス型回転電機では、前
述の実施の形態と同様な構造であり、効果も同様であ
る。ただし、回転子鉄心内で永久磁石が配置されていな
い空洞部分に導電性の非磁性材である銅、またはアルミ
ニウムが配置されているので、過渡的に非同期となった
ときに導電性材料に渦電流が流れ、安定して回転する。
また、電機子コイルに流れる高調波電流を抑制するよう
な電流が導電性材料に流れて高調波の影響を低減でき
る。
応） 第１３の実施の形態のリラクタンス型回転電機では、前
述の実施の形態と同様な構造であり、効果も同様であ
る。ただし、回転子鉄心内で永久磁石が配置されていな
い空洞部分に導電性の非磁性材である銅、またはアルミ
ニウムが配置されているので、過渡的に非同期となった
ときに導電性材料に渦電流が流れ、安定して回転する。
また、電機子コイルに流れる高調波電流を抑制するよう
な電流が導電性材料に流れて高調波の影響を低減でき
る。
【００２９】（第１４の実施の形態）（請求項１４対
応） 図１２は本発明の第１４の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図である。請求項１４に
対応するリラクタンス型回転電機では、前述の実施の形
態と同様な構造であり、効果も同様である。ただし、電
機子コイルとパワー素子（電力用半導体デバイスとして
のサイリスタやパワートランジスタなど）を接続して一
体化したユニット１１を複数組モータ内に設けて構成す
ることにより、大容量のパワー素子は不要となり、多数
の汎用の小容量パワー素子で代用することができる。
応） 図１２は本発明の第１４の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図である。請求項１４に
対応するリラクタンス型回転電機では、前述の実施の形
態と同様な構造であり、効果も同様である。ただし、電
機子コイルとパワー素子（電力用半導体デバイスとして
のサイリスタやパワートランジスタなど）を接続して一
体化したユニット１１を複数組モータ内に設けて構成す
ることにより、大容量のパワー素子は不要となり、多数
の汎用の小容量パワー素子で代用することができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、回転子鉄心の凸部の磁
極の側面に設けた永久磁石により、回転子鉄心の凹部と
凸部の磁極の側面に漏れる電機子の磁束を効果的に抑制
され、有効磁束が増加するので、少ない量の永久磁石で
小型・高出力を実現できるリラクタンス型回転電機を提
供することができる。さらに、本発明の回転電機では、
永久磁石の機械的な固定が容易であり、永久磁石の耐減
磁も向上させることができる。
極の側面に設けた永久磁石により、回転子鉄心の凹部と
凸部の磁極の側面に漏れる電機子の磁束を効果的に抑制
され、有効磁束が増加するので、少ない量の永久磁石で
小型・高出力を実現できるリラクタンス型回転電機を提
供することができる。さらに、本発明の回転電機では、
永久磁石の機械的な固定が容易であり、永久磁石の耐減
磁も向上させることができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の径方向断面図。
回転電機の径方向断面図。
【図２】 本発明の第１の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の磁束の流れの一部を示した径方向断面図。
回転電機の磁束の流れの一部を示した径方向断面図。
【図３】 本発明の第２の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図。
回転電機の回転子の径方向断面図。
【図４】 本発明の第３の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図。
回転電機の回転子の径方向断面図。
【図５】 本発明の第４の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図。
回転電機の回転子の径方向断面図。
【図６】 本発明の第５の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図。
回転電機の回転子の径方向断面図。
【図７】 本発明の第６の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図。
回転電機の回転子の径方向断面図。
【図８】 本発明の第７の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図。
回転電機の回転子の径方向断面図。
【図９】 本発明の第８の実施の形態のリラクタンス型
回転電機の回転子の径方向断面図。
回転電機の回転子の径方向断面図。
【図１０】 本発明の第９の実施の形態のリラクタンス
型回転電機の回転子の径方向断面図。
型回転電機の回転子の径方向断面図。
【図１１】 本発明の第１０の実施の形態のリラクタン
ス型回転電機の回転子の径方向断面図。
ス型回転電機の回転子の径方向断面図。
【図１２】 本発明の第１４の実施の形態のリラクタン
ス型回転電機の回転子の径方向断面図。
ス型回転電機の回転子の径方向断面図。
【図１３】 従来のリラクタンス型回転電機の回転子の
径方向断面図。
径方向断面図。
１…固定子鉄心、２…電機子コイル、３…回転子、４…
回転子鉄心 ５…回転子凸部（磁極）、６…回転子凹部（磁極間）、
７…永久磁石 ８…回転軸、９…空洞部、１０…鉄心ブリッジ部 １１…パワー素子回路のユニット。
回転子鉄心 ５…回転子凸部（磁極）、６…回転子凹部（磁極間）、
７…永久磁石 ８…回転軸、９…空洞部、１０…鉄心ブリッジ部 １１…パワー素子回路のユニット。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 19/10 H02K 1/27 501 H02K 21/00 H02K 29/00
Claims (14)
- 【請求項１】 電機子コイルを持つ固定子と、回転子鉄
心の空隙側表面に凹凸を設けて、前記凸部の側面に永久
磁石を配置して構成した回転子とを備えたことを特徴と
するリラクタンス型回転電機。 - 【請求項２】 電機子コイルを持つ固定子と、回転子鉄
心の空隙側表面に凹凸を設けて、前記凸部の側面に空洞
部を設けて前記空洞部に永久磁石を配置して構成した回
転子とを備えたことを特徴とするリラクタンス型回転電
機。 - 【請求項３】 電機子コイルを持つ固定子と、回転子鉄
心の空隙側表面に凹凸を設けて、隣り合う凸部分は外周
を磁性材のブリッジで結合し、前記凸部の側面に永久磁
石を配置して構成した回転子とを備えたことを特徴とす
るリラクタンス型回転電機。 - 【請求項４】 電機子コイルを持つ固定子と、回転子鉄
心の空隙側表面に凹凸を設けて、隣り合う凸部分は外周
を磁性材のブリッジで結合し、前記凸部の側面に空洞部
を設けて前記空洞部に永久磁石を配置して構成した回転
子とを備えたことを特徴とするリラクタンス型回転電
機。 - 【請求項５】 電機子コイルを持つ固定子と、回転子鉄
心において空隙側表面近傍に多数の空洞部分を設けて磁
極を形成し、磁極側の空洞部に永久磁石を配置して構成
した回転子とを備えたことを特徴とするリラクタンス型
回転電機。 - 【請求項６】 電機子コイルを持つ固定子と、回転子鉄
心において磁極鉄心間の中央部に空洞部を設けて磁極側
に前記空洞部より小さな空洞部を設け、前記小さな空洞
部内に永久磁石を配置して構成した回転子とを備えたこ
とを特徴とするリラクタンス型回転電機。 - 【請求項７】 電機子コイルを持つ固定子と、回転子鉄
心において磁極となる鉄心部分の側面に沿って空洞部を
設け、磁極間で空洞部がＶ字状になるように配置し、空
洞部内に永久磁石を挿入して構成した回転子とを備えた
ことを特徴とするリラクタンス型回転電機。 - 【請求項８】 電機子コイルを持つ固定子と、回転子鉄
心において磁極となる鉄心部分の側面に沿って空洞部を
設け、磁極間で空洞部がＶ字状になるように配置し、空
洞部内に永久磁石を挿入して構成し、さらにＶ字磁石に
挟まれる磁極間の鉄心の中央部分に空洞部を設けて構成
した回転子とを備えたことを特徴とするリラクタンス型
回転電機。 - 【請求項９】 前記回転子鉄心のＶ字状に配置した永久
磁石の両端部に、磁束が流れる回転子鉄心のスペースを
形成したことを特徴とする請求項７又は８記載のリラク
タンス型回転電機。 - 【請求項１０】 前記回転子鉄心に配置された永久磁石
を逆Ｖ字状に配置したことを特徴とする請求項７乃至９
にいずれかに記載のリラクタンス型回転電機。 - 【請求項１１】 前記回転子鉄心が電磁鋼板を積層した
ものからなることを特徴とする請求項１乃至１０のいず
れかに記載のリラクタンス型回転電機。 - 【請求項１２】 前記回転子鉄心内で永久磁石が配置さ
れていない空洞部分に非磁性材を配置したことを特徴と
する請求項４，５，６又は８に記載のリラクタンス型回
転電機。 - 【請求項１３】 前記回転子鉄心内で永久磁石が配置さ
れていない空洞部分に導電性の非磁性材を配置したこと
を特徴とする請求項４，５，６又は８に記載のリラクタ
ンス型回転電機。 - 【請求項１４】 前記電機子コイルとパワー素子を接続
して一体化したものを一組とし、複数組を回転電機に設
けて構成したことを特徴とする請求項１乃至１３のいず
れかに記載のリラクタンス型回転電機。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17538397A JP3170224B2 (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | リラクタンス型回転電機 |
| US09/094,700 US6087751A (en) | 1997-07-01 | 1998-06-15 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
| EP98111068A EP0889574B1 (en) | 1997-07-01 | 1998-06-17 | Reluctance type rotating machine with permanent magnets |
| DE69808994T DE69808994T2 (de) | 1997-07-01 | 1998-06-17 | Reluktanz-typ rotierende Maschine mit Permanentmagneten |
| CN98115558A CN1078970C (zh) | 1997-07-01 | 1998-06-30 | 带有永久磁铁的磁阻式转动机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17538397A JP3170224B2 (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | リラクタンス型回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1127913A JPH1127913A (ja) | 1999-01-29 |
| JP3170224B2 true JP3170224B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=15995158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17538397A Expired - Lifetime JP3170224B2 (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | リラクタンス型回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3170224B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7705503B2 (en) | 2005-09-07 | 2010-04-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotating electrical machine |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000055961A1 (fr) * | 1999-03-17 | 2000-09-21 | Aisin Aw Co., Ltd. | Moteur a reluctance |
| JP4449035B2 (ja) | 2004-03-10 | 2010-04-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電動車両用の永久磁石回転電機 |
| JP5085071B2 (ja) | 2006-08-11 | 2012-11-28 | 株式会社東芝 | 永久磁石式回転電機の回転子 |
| EP2061132B1 (en) | 2006-08-23 | 2023-07-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Permanent magnetic type electric motor |
| JP5134846B2 (ja) | 2007-03-26 | 2013-01-30 | 株式会社東芝 | 永久磁石電動機ドライブシステム |
| JP2009201259A (ja) | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Toshiba Corp | 永久磁石式回転電機、永久磁石式回転電機の組立方法、永久磁石式回転電機の分解方法及び永久磁石電動機ドライブシステム |
| JP5161612B2 (ja) | 2008-02-22 | 2013-03-13 | 株式会社東芝 | 永久磁石式回転電機、永久磁石式回転電機の組立方法及び永久磁石式回転電機の分解方法 |
| JP6330425B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2018-05-30 | ダイキン工業株式会社 | 回転電気機械 |
| JP2017034899A (ja) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | トヨタ自動車株式会社 | リラクタンスモータ |
-
1997
- 1997-07-01 JP JP17538397A patent/JP3170224B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7705503B2 (en) | 2005-09-07 | 2010-04-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotating electrical machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1127913A (ja) | 1999-01-29 |
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