JP3507653B2 - 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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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
り低インダクタンスとして、高効率を実現する永久磁石
回転電機に関する。
り低インダクタンスとして、高効率を実現する永久磁石
回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の永久磁石回転電機は代表的な物と
して、図16に示すような回転子１の鉄心３に永久磁石２
を貼り付ける表面型の回転電機、図17に示すような永久
磁石２を回転子鉄心３内に埋め込んだ構造の埋め込み型
回転電機、図18で示すような磁性リング６で永久磁石２
を覆った磁性リング型回転電機がある。
して、図16に示すような回転子１の鉄心３に永久磁石２
を貼り付ける表面型の回転電機、図17に示すような永久
磁石２を回転子鉄心３内に埋め込んだ構造の埋め込み型
回転電機、図18で示すような磁性リング６で永久磁石２
を覆った磁性リング型回転電機がある。
【０００３】表面型の回転電機は永久磁石の比透磁率が
ほぼ１であり、空気と同一とみなせるので、ｄ軸、ｑ軸
のインダクタンスは等しくなる。また、永久磁石も磁気
的なエアギャップとなるのでインダクタンスは極めて小
となる。
ほぼ１であり、空気と同一とみなせるので、ｄ軸、ｑ軸
のインダクタンスは等しくなる。また、永久磁石も磁気
的なエアギャップとなるのでインダクタンスは極めて小
となる。
【０００４】埋め込み型の回転電機はｄ軸方向に永久磁
石があるので前記と同様な理由でｄ軸インダクタンスが
小となる。一方、永久磁石の外周表面にポールピースと
同様な磁性材があり、ｑ軸磁束は永久磁石ではなく、前
記ポールピース状の磁性材を横切るのでｑ軸インダクタ
ンスが大となる。
石があるので前記と同様な理由でｄ軸インダクタンスが
小となる。一方、永久磁石の外周表面にポールピースと
同様な磁性材があり、ｑ軸磁束は永久磁石ではなく、前
記ポールピース状の磁性材を横切るのでｑ軸インダクタ
ンスが大となる。
【０００５】磁性リング型回転電機では、永久磁石の表
面に磁性材があるので、電機子コイルが作る磁束がリン
グ６内も通ることになるのでインダクタンスは高くな
る。また、磁性リングは円周状に均一の厚さであるの
で、局部的な磁気飽和を無視するとｄ軸、ｑ軸インダク
タンスは同一となる。
面に磁性材があるので、電機子コイルが作る磁束がリン
グ６内も通ることになるのでインダクタンスは高くな
る。また、磁性リングは円周状に均一の厚さであるの
で、局部的な磁気飽和を無視するとｄ軸、ｑ軸インダク
タンスは同一となる。
【０００６】
【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。永久磁石電動機は高出
力・高効率で運転するため、図19に示すようにｄ軸電流
を零としてｑ軸電流で駆動し、出力Ｔは界磁の鎖交磁束
とｑ軸電流の積（Ｋφｆ・Ｉｑ）で生じる。
おける技術課題について述べる。永久磁石電動機は高出
力・高効率で運転するため、図19に示すようにｄ軸電流
を零としてｑ軸電流で駆動し、出力Ｔは界磁の鎖交磁束
とｑ軸電流の積（Ｋφｆ・Ｉｑ）で生じる。
【０００７】このとき、力率は図19のcos αで表され
る。表面型回転電機はインダクタンス（Ｌｄ＝Ｌｑ）が
誘導電圧Ｅと比較して著しく小であるのでα＝０とな
り、力率はほぼ１となる。埋め込み型は、ｑ軸インダク
タンスが特に大となるのでαが大きくなり、力率はかな
り悪化する。すなわち、ｄ軸電流を零で運転する場合、
低力率により効率はかなり悪くなる。磁性リング方式で
は埋め込み型程ではないが、表面型よりもｑ軸インダク
タンスが大きくなるので、設計によっては力率が悪くな
り、効率が低下する。
る。表面型回転電機はインダクタンス（Ｌｄ＝Ｌｑ）が
誘導電圧Ｅと比較して著しく小であるのでα＝０とな
り、力率はほぼ１となる。埋め込み型は、ｑ軸インダク
タンスが特に大となるのでαが大きくなり、力率はかな
り悪化する。すなわち、ｄ軸電流を零で運転する場合、
低力率により効率はかなり悪くなる。磁性リング方式で
は埋め込み型程ではないが、表面型よりもｑ軸インダク
タンスが大きくなるので、設計によっては力率が悪くな
り、効率が低下する。
【０００８】そこで、本発明は高力率・高効率を得るた
めに、ｑ軸インダクタンスを小とすることができる回転
子構造を持つ永久磁石回転電機を提供することを目的と
する。
めに、ｑ軸インダクタンスを小とすることができる回転
子構造を持つ永久磁石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】請求項１記載の発明は、
電機子コイルを有する固定子と、外周部に磁極を形成す
る永久磁石が配置され、各磁極の中心軸に沿って非磁性
部を設けた鉄心と非磁性の回転軸とを有する回転子とを
備え、前記磁極を複数の永久磁石で構成し、これら永久
磁石の磁極面を前記固定子側に向けてジグザグ状に配置
するとともに、各永久磁石を前記鉄心の内部に挿入した
ことを特徴とする。 請求項１記載の発明によると、非
磁性部により鉄心が磁気的に分離され、非磁性部が磁極
中心部に沿って設けられているため、ｄ軸方向のインダ
クタンスは変わらないが、非磁性部を磁束が横断するこ
とになるｑ軸方向のインダクタンスは著しく小さくな
り、また、同一径の回転子において、磁束の発生する磁
石の表面積を大きくとることができ、出力を大きくする
ことができる。
電機子コイルを有する固定子と、外周部に磁極を形成す
る永久磁石が配置され、各磁極の中心軸に沿って非磁性
部を設けた鉄心と非磁性の回転軸とを有する回転子とを
備え、前記磁極を複数の永久磁石で構成し、これら永久
磁石の磁極面を前記固定子側に向けてジグザグ状に配置
するとともに、各永久磁石を前記鉄心の内部に挿入した
ことを特徴とする。 請求項１記載の発明によると、非
磁性部により鉄心が磁気的に分離され、非磁性部が磁極
中心部に沿って設けられているため、ｄ軸方向のインダ
クタンスは変わらないが、非磁性部を磁束が横断するこ
とになるｑ軸方向のインダクタンスは著しく小さくな
り、また、同一径の回転子において、磁束の発生する磁
石の表面積を大きくとることができ、出力を大きくする
ことができる。
【００１０】請求項２記載の発明は、前記永久磁石の磁
極面を前記固定子側に向けてジグザグ状に配置する代わ
りに前記永久磁石の磁極面を前記固定子側に向けて断面
Ｗ字状に配置することを特徴とする。 請求項２記載の
発明によると、磁極端部に磁束が集中せず、エアギャッ
プ磁束を矩形波分布にすることができる。
極面を前記固定子側に向けてジグザグ状に配置する代わ
りに前記永久磁石の磁極面を前記固定子側に向けて断面
Ｗ字状に配置することを特徴とする。 請求項２記載の
発明によると、磁極端部に磁束が集中せず、エアギャッ
プ磁束を矩形波分布にすることができる。
【００１１】請求項３記載の発明は、前記永久磁石の磁
極面を前記固定子側に向けてジグザグ状に配置する代わ
りに前記永久磁石の磁極面を前記固定子側に向けて断面
逆Ｗ字状に配置することを特徴とする。 請求項３記載
の発明によると、磁極中心に磁束が集中して、エアギャ
ップ磁束を正弦波分布にすることができる。
極面を前記固定子側に向けてジグザグ状に配置する代わ
りに前記永久磁石の磁極面を前記固定子側に向けて断面
逆Ｗ字状に配置することを特徴とする。 請求項３記載
の発明によると、磁極中心に磁束が集中して、エアギャ
ップ磁束を正弦波分布にすることができる。
【００１２】請求項４記載の発明は、前記複数の永久磁
石の内、前記磁極の中心部の磁石を磁極端部の極間側の
磁石より高エネルギー積の特性の磁石とし、前記磁極端
部の極間側の磁石を磁極中心部の磁石より温度特性の良
い磁石としたことを特徴とする。 請求項４記載の発明
によると、永久磁石の端部で負荷逆減磁することなく、
出力を増加させることができる。
石の内、前記磁極の中心部の磁石を磁極端部の極間側の
磁石より高エネルギー積の特性の磁石とし、前記磁極端
部の極間側の磁石を磁極中心部の磁石より温度特性の良
い磁石としたことを特徴とする。 請求項４記載の発明
によると、永久磁石の端部で負荷逆減磁することなく、
出力を増加させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】（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回転電機の
回転子11の径方向断面図である。回転子は次の特徴ある
構成から成る。Ｓ45Ｃ、積層した珪素鋼板等の磁性材か
ら成る回転子鉄心13の表面に磁極を構成するＮｄＦｅＢ
永久磁石12を配置し、鉄心13に各磁極の中心軸に沿って
ＳＵＳ304 、アルミニウム等の非磁性材14を挟み込む構
成とする。そしてＳＵＳ304 の非磁性材の回転軸15と鉄
心13が結合されている。非磁性部分により鉄心は磁気的
に分離される。図２はｄ軸の電機子電流が作るｄ軸方向
の磁束を示している。磁極中心軸に沿って非磁性部分が
設けられているが、磁束は非磁性部を中心として対称に
分布するため非磁性部分の影響をほとんどうけることは
ない。したがって、永久磁石12が発生する磁束が減少す
ることはない。また、ｄ軸のインダクタンスは小となら
ないので、非磁性材14を設けても負のｄ軸電流による電
機子反作用による弱め界磁の効果が低下することもな
い。次に、図３はｑ軸の電機子電流が作るｑ軸方向の磁
束を示している。電機子コイルが作るｑ軸方向の磁束は
磁極中心軸に沿って設けられている非磁性材14を横切る
ようになるので、磁束量は小さくなる。すなわち、ｄ軸
のインダクタンスは変わらないが、非磁性材14を磁束が
横断することになるｑ軸方向のインダクタンスは、著し
く小となる。また、非磁性材14の部分は穴として空気で
も同様な効果が得られる。
回転子11の径方向断面図である。回転子は次の特徴ある
構成から成る。Ｓ45Ｃ、積層した珪素鋼板等の磁性材か
ら成る回転子鉄心13の表面に磁極を構成するＮｄＦｅＢ
永久磁石12を配置し、鉄心13に各磁極の中心軸に沿って
ＳＵＳ304 、アルミニウム等の非磁性材14を挟み込む構
成とする。そしてＳＵＳ304 の非磁性材の回転軸15と鉄
心13が結合されている。非磁性部分により鉄心は磁気的
に分離される。図２はｄ軸の電機子電流が作るｄ軸方向
の磁束を示している。磁極中心軸に沿って非磁性部分が
設けられているが、磁束は非磁性部を中心として対称に
分布するため非磁性部分の影響をほとんどうけることは
ない。したがって、永久磁石12が発生する磁束が減少す
ることはない。また、ｄ軸のインダクタンスは小となら
ないので、非磁性材14を設けても負のｄ軸電流による電
機子反作用による弱め界磁の効果が低下することもな
い。次に、図３はｑ軸の電機子電流が作るｑ軸方向の磁
束を示している。電機子コイルが作るｑ軸方向の磁束は
磁極中心軸に沿って設けられている非磁性材14を横切る
ようになるので、磁束量は小さくなる。すなわち、ｄ軸
のインダクタンスは変わらないが、非磁性材14を磁束が
横断することになるｑ軸方向のインダクタンスは、著し
く小となる。また、非磁性材14の部分は穴として空気で
も同様な効果が得られる。
【００１４】（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態の永久磁石回転電機の
回転子11ａの径方向断面図である。鉄心13ａの表面に磁
極を構成する永久磁石12を配置し、鉄心13ａの外周面に
各磁極の中心軸に沿って溝状の空間を形成するスリット
14ａがあり、このスリット14ａは永久磁石12側で開口と
なり、回転軸15側で閉じた構成である。この鉄心13ａは
非磁性材の回転軸15と結合されて回転子を構成する。
回転子11ａの径方向断面図である。鉄心13ａの表面に磁
極を構成する永久磁石12を配置し、鉄心13ａの外周面に
各磁極の中心軸に沿って溝状の空間を形成するスリット
14ａがあり、このスリット14ａは永久磁石12側で開口と
なり、回転軸15側で閉じた構成である。この鉄心13ａは
非磁性材の回転軸15と結合されて回転子を構成する。
【００１５】このような構成によれば、スリット14ａに
より非磁性部が形成されるのでｑ軸インダクタンスが著
しく小となる。また、スリット14ａ端部の連結部分は漏
れ磁束を抑制するために細くして磁気飽和させている。
本発明では非磁性部がスリット状になって端部でつなが
っているため、鉄心13ａが連結されて一体で作ることが
できる利点がある。
より非磁性部が形成されるのでｑ軸インダクタンスが著
しく小となる。また、スリット14ａ端部の連結部分は漏
れ磁束を抑制するために細くして磁気飽和させている。
本発明では非磁性部がスリット状になって端部でつなが
っているため、鉄心13ａが連結されて一体で作ることが
できる利点がある。
【００１６】（第３の実施の形態）
図５は本発明の第３の実施の形態の永久磁石回転電機の
回転子11ｂの径方向断面図である。鉄心13ｂの表面に磁
極を構成する永久磁石12を配置する。この鉄心13ｂの内
部に各磁極の中心軸に沿って中空状の空間を形成するス
リット14ｂがあり、このスリット14ｂは永久磁石12側と
回転軸15側の両端で閉じた構成である。鉄心13ｂは非磁
性材の回転軸15と結合されて回転子11ｂを構成する。
回転子11ｂの径方向断面図である。鉄心13ｂの表面に磁
極を構成する永久磁石12を配置する。この鉄心13ｂの内
部に各磁極の中心軸に沿って中空状の空間を形成するス
リット14ｂがあり、このスリット14ｂは永久磁石12側と
回転軸15側の両端で閉じた構成である。鉄心13ｂは非磁
性材の回転軸15と結合されて回転子11ｂを構成する。
【００１７】このような構成によれば、スリット14ｂに
より非磁性部分が形成されるのでｑ軸インダクタンスが
著しく小となる。また、スリット14ｂ端部の連結部分は
漏れ磁束を抑制するために細くして磁気飽和させてい
る。本実施形態では非磁性部分が中空状のスリットにな
って両端部でつながっているため、鉄心13ｂを強度的に
堅牢とすることができる。
より非磁性部分が形成されるのでｑ軸インダクタンスが
著しく小となる。また、スリット14ｂ端部の連結部分は
漏れ磁束を抑制するために細くして磁気飽和させてい
る。本実施形態では非磁性部分が中空状のスリットにな
って両端部でつながっているため、鉄心13ｂを強度的に
堅牢とすることができる。
【００１８】（第４の実施の形態）
図６は本発明の第４の実施の形態の永久磁石回転電機の
回転子11ｃの径方向断面図である。回転子11ｃは次の特
徴ある構成から成る。Ｓ45Ｃ、積層した珪素鋼板等の磁
性材から成る回転子鉄心13の表面に磁極を構成するＮｄ
ＦｅＢ永久磁石12を配置し、この鉄心13に各磁極の中心
軸に沿ってＳＵＳ304 、アルミニウム等の非磁性材14が
あり、そして非磁性材14（ＳＵＳ304 ）の回転軸15と鉄
心13が結合されている。さらに永久磁石12の外周部には
高強度で低透磁率の磁性材であるＳＵＳ630 （１．０〜
１．６Ｔ）、または、積層した高張力の珪素鋼板等の磁
性リング16ｃを設けている。高速回転する回転電機、偏
平で外径の大きな回転電機では、回転子11ｃの外周速は
早くなるため高遠心力が作用して永久磁石12が飛散す
る。本実施形態では、磁性リング16ｃで覆うことにより
リング16が磁気的なエアギャップにならないので、出力
を低下させずに永久磁石12を保持できる。しかし、磁性
リング16内を電機子コイルの作る磁束が通るため漏れイ
ンダクタンスは大きくなる。本実施形態では、非磁性部
分が磁極中心軸に沿って設けられているため、ｄ軸方向
のインダクタンスは変わらないが、非磁性部分を磁束が
横断することになるｑ軸方向のインダクタンスは、著し
く小となる。したがって、永久磁石12を強固に保持で
き、かつ、全体のインダクタンスの増加を抑制すること
ができる。
回転子11ｃの径方向断面図である。回転子11ｃは次の特
徴ある構成から成る。Ｓ45Ｃ、積層した珪素鋼板等の磁
性材から成る回転子鉄心13の表面に磁極を構成するＮｄ
ＦｅＢ永久磁石12を配置し、この鉄心13に各磁極の中心
軸に沿ってＳＵＳ304 、アルミニウム等の非磁性材14が
あり、そして非磁性材14（ＳＵＳ304 ）の回転軸15と鉄
心13が結合されている。さらに永久磁石12の外周部には
高強度で低透磁率の磁性材であるＳＵＳ630 （１．０〜
１．６Ｔ）、または、積層した高張力の珪素鋼板等の磁
性リング16ｃを設けている。高速回転する回転電機、偏
平で外径の大きな回転電機では、回転子11ｃの外周速は
早くなるため高遠心力が作用して永久磁石12が飛散す
る。本実施形態では、磁性リング16ｃで覆うことにより
リング16が磁気的なエアギャップにならないので、出力
を低下させずに永久磁石12を保持できる。しかし、磁性
リング16内を電機子コイルの作る磁束が通るため漏れイ
ンダクタンスは大きくなる。本実施形態では、非磁性部
分が磁極中心軸に沿って設けられているため、ｄ軸方向
のインダクタンスは変わらないが、非磁性部分を磁束が
横断することになるｑ軸方向のインダクタンスは、著し
く小となる。したがって、永久磁石12を強固に保持で
き、かつ、全体のインダクタンスの増加を抑制すること
ができる。
【００１９】本実施形態では、非磁性部としてアルミニ
ウム等の非磁性材14を各磁極の中心軸に沿って設けてい
るが、図７に示すように、鉄心の外周面に各磁極の中心
軸に沿ってスリット14ａを設けるようにしても良いし、
図８に示すように、鉄心の内部に各磁極の中心軸に沿っ
て中空状のスリット14ｂを設けるようにしても良い。
ウム等の非磁性材14を各磁極の中心軸に沿って設けてい
るが、図７に示すように、鉄心の外周面に各磁極の中心
軸に沿ってスリット14ａを設けるようにしても良いし、
図８に示すように、鉄心の内部に各磁極の中心軸に沿っ
て中空状のスリット14ｂを設けるようにしても良い。
【００２０】（第５の実施の形態）
図９は本発明の第５の実施の形態の永久磁石回転電機の
回転子11ｄの径方向断面図である。回転子11ｄは次の特
徴ある構成からなる。回転子の鉄心13ｄを構成する珪素
鋼板は、磁極となる永久磁石12ｄとほぼ同一の形状の穴
を磁極数だけ設け、さらに各磁極の中心軸に沿って鉄心
13ｄにスリット14ｄを設ける。また、鉄心13ｄには、永
久磁石12ｄで構成された各磁極端部17間に、穴18（スリ
ット）が設けられる。この珪素鋼板を軸方向に積層す
る。積層した珪素鋼板の鉄心13ｄの穴に各磁極のＮｄＦ
ｅＢ永久磁石12ｄを挿入する。そして、この鉄心13ｄと
非磁性材の回転軸15は結合されて回転子11ｄを形成す
る。一体となった鉄心内に永久磁石12ｄを配置するため
構造が簡素となり、製作が容易となり、永久磁石12ｄの
固定も同時に可能となる。さらに、問題となるインダク
タンスについては次のようになる。ｄ軸の電機子電流が
作るｄ軸方向の磁束を図10に示す。磁極中心軸に沿って
スリット14ｄの非磁性部分が設けられているが、磁束は
非磁性部を中心として対称に分布するため非磁性部分の
影響をほとんど設けることはない。次に図11はｑ軸の電
機子電流が作るｑ軸方向の磁束を示している。電機子コ
イルが作るｑ軸方向の磁束は磁極中心軸に沿って設けら
れている非磁性部分を横切るようになるので、磁束量は
小さくなる。すなわち、ｄ軸のインダクタンスは変わら
ないが、非磁性部分を磁束が横断することになるｑ軸方
向のインダクタンスは、著しく小となる。また、磁石の
幅が狭い場合は、図に示すように穴18を設けているの
で、磁極間の漏れ磁束を低減できる。
回転子11ｄの径方向断面図である。回転子11ｄは次の特
徴ある構成からなる。回転子の鉄心13ｄを構成する珪素
鋼板は、磁極となる永久磁石12ｄとほぼ同一の形状の穴
を磁極数だけ設け、さらに各磁極の中心軸に沿って鉄心
13ｄにスリット14ｄを設ける。また、鉄心13ｄには、永
久磁石12ｄで構成された各磁極端部17間に、穴18（スリ
ット）が設けられる。この珪素鋼板を軸方向に積層す
る。積層した珪素鋼板の鉄心13ｄの穴に各磁極のＮｄＦ
ｅＢ永久磁石12ｄを挿入する。そして、この鉄心13ｄと
非磁性材の回転軸15は結合されて回転子11ｄを形成す
る。一体となった鉄心内に永久磁石12ｄを配置するため
構造が簡素となり、製作が容易となり、永久磁石12ｄの
固定も同時に可能となる。さらに、問題となるインダク
タンスについては次のようになる。ｄ軸の電機子電流が
作るｄ軸方向の磁束を図10に示す。磁極中心軸に沿って
スリット14ｄの非磁性部分が設けられているが、磁束は
非磁性部を中心として対称に分布するため非磁性部分の
影響をほとんど設けることはない。次に図11はｑ軸の電
機子電流が作るｑ軸方向の磁束を示している。電機子コ
イルが作るｑ軸方向の磁束は磁極中心軸に沿って設けら
れている非磁性部分を横切るようになるので、磁束量は
小さくなる。すなわち、ｄ軸のインダクタンスは変わら
ないが、非磁性部分を磁束が横断することになるｑ軸方
向のインダクタンスは、著しく小となる。また、磁石の
幅が狭い場合は、図に示すように穴18を設けているの
で、磁極間の漏れ磁束を低減できる。
【００２１】（第６の実施の形態）
図12は本発明の第６の実施の形態の永久磁石回転電機の
回転子の径方向断面図である。回転子１は次の特徴ある
構成からなる。回転子11ｅの磁極となる永久磁石19は、
その磁極間を固定子側に向けてジクザク状に配置された
複数の磁石19ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄで一つの磁極を構成
する。実施例では４個のＮｄＦｅＢ永久磁石19ａ，19
ｂ，19ｃ，19ｄを回転軸15から見て断面Ｗ状に配置して
一極を形成する。回転子11ｅの鉄心13ｅを構成する珪素
鋼板は、これらの磁石19ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄを埋め込
めるように磁石19ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄとほぼ同一の形
状の穴を形成する。さらに、各磁極の中心軸に沿ってス
リット14ｅも形成する。そして、前記鉄心13ｅは非磁性
材の回転軸15と結合された回転子11ｅからなる。一つの
磁極を構成する複数の磁石19ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄをＷ
状に配置することにより、同一径の回転子において、磁
束の発生する永久磁石19の表面積を大きく取ることがで
きる。すなわち、出力を大きくできる。さらに、図14に
示すように各磁極の中心軸のスリット14ｅを横断するよ
うにｑ軸の磁束が通るため、ｑ軸のインダクタンスは小
となる。ｄ軸の磁束は図13に示すようにスリット14ｅに
沿って対称に分布するためｄ軸インダクタンスはスリッ
ト14ｅの影響をほとんど受けない。従って、本発明では
高出力、高力率、高効率を実現できる。また、磁石を断
面Ｗ字状に配置することにより、磁極の周辺端部に磁束
が集中して、エアギャップ磁束を矩形波分布にすること
ができる。
回転子の径方向断面図である。回転子１は次の特徴ある
構成からなる。回転子11ｅの磁極となる永久磁石19は、
その磁極間を固定子側に向けてジクザク状に配置された
複数の磁石19ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄで一つの磁極を構成
する。実施例では４個のＮｄＦｅＢ永久磁石19ａ，19
ｂ，19ｃ，19ｄを回転軸15から見て断面Ｗ状に配置して
一極を形成する。回転子11ｅの鉄心13ｅを構成する珪素
鋼板は、これらの磁石19ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄを埋め込
めるように磁石19ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄとほぼ同一の形
状の穴を形成する。さらに、各磁極の中心軸に沿ってス
リット14ｅも形成する。そして、前記鉄心13ｅは非磁性
材の回転軸15と結合された回転子11ｅからなる。一つの
磁極を構成する複数の磁石19ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄをＷ
状に配置することにより、同一径の回転子において、磁
束の発生する永久磁石19の表面積を大きく取ることがで
きる。すなわち、出力を大きくできる。さらに、図14に
示すように各磁極の中心軸のスリット14ｅを横断するよ
うにｑ軸の磁束が通るため、ｑ軸のインダクタンスは小
となる。ｄ軸の磁束は図13に示すようにスリット14ｅに
沿って対称に分布するためｄ軸インダクタンスはスリッ
ト14ｅの影響をほとんど受けない。従って、本発明では
高出力、高力率、高効率を実現できる。また、磁石を断
面Ｗ字状に配置することにより、磁極の周辺端部に磁束
が集中して、エアギャップ磁束を矩形波分布にすること
ができる。
【００２２】（第７の実施の形態）
図15は本発明の第７の実施の形態の永久磁石回転電機の
回転子11ｆの径方向断面図である。本実施形態では、第
６の実施の形態の永久磁石19の配置を次のように変更す
る。４個の永久磁石20ａ，20ｂ，20ｃ，20ｄで一極を形
成し、図15に示すように永久磁石20ａ，20ｂ，20ｃ，20
ｄを回転軸15から見て逆のＷに配置する。これにより磁
極の中心部に磁束を集中することになるので、エアギャ
ップを正弦波分布にすることができる。インダクタンス
は各磁極の中心軸のスリット14ｅを横断するようにｑ軸
の磁束が通るためｑ軸のインダクタンスは小となる。
回転子11ｆの径方向断面図である。本実施形態では、第
６の実施の形態の永久磁石19の配置を次のように変更す
る。４個の永久磁石20ａ，20ｂ，20ｃ，20ｄで一極を形
成し、図15に示すように永久磁石20ａ，20ｂ，20ｃ，20
ｄを回転軸15から見て逆のＷに配置する。これにより磁
極の中心部に磁束を集中することになるので、エアギャ
ップを正弦波分布にすることができる。インダクタンス
は各磁極の中心軸のスリット14ｅを横断するようにｑ軸
の磁束が通るためｑ軸のインダクタンスは小となる。
【００２３】（第８の実施の形態）
第８の実施の形態の永久磁石回転電機では、図15に示す
一極を形成する複数の分割磁石20ａ，20ｂ，20ｃ，20ｄ
で、磁極中心部の磁石20ｂ，20ｃは温度特性は悪いが高
エネルギー積の特性のＮｄＦｅＢ磁石とし、磁極の端の
極間側の磁石20ａ，20ｄはエネルギー積は低下するが温
度特性の良好なＳｍ２Ｃｏ17磁石を配置する。これによ
り、次の作用がある。高エネルギー積であるＮｄＦｅＢ
磁石は高温で減磁界が作用すると不可逆減磁する。一
方、エネルギー積の低いＳｍ２Ｃｏ17磁石は高温でも減
磁界に対して特性は劣化しない特徴がある。コイルにｑ
軸電流を流したときに生じる電機子反作用は、永久磁石
の端部で大きな減磁界を発生するが、本発明では端部に
は減磁界に強い磁石を配置しているので不可逆減磁する
ことはなく、また、磁極中心には高エネルギー積のＮｄ
ＦｅＢ磁石20ｂ，20ｃが配置されているので回転電機の
出力が増加する。
一極を形成する複数の分割磁石20ａ，20ｂ，20ｃ，20ｄ
で、磁極中心部の磁石20ｂ，20ｃは温度特性は悪いが高
エネルギー積の特性のＮｄＦｅＢ磁石とし、磁極の端の
極間側の磁石20ａ，20ｄはエネルギー積は低下するが温
度特性の良好なＳｍ２Ｃｏ17磁石を配置する。これによ
り、次の作用がある。高エネルギー積であるＮｄＦｅＢ
磁石は高温で減磁界が作用すると不可逆減磁する。一
方、エネルギー積の低いＳｍ２Ｃｏ17磁石は高温でも減
磁界に対して特性は劣化しない特徴がある。コイルにｑ
軸電流を流したときに生じる電機子反作用は、永久磁石
の端部で大きな減磁界を発生するが、本発明では端部に
は減磁界に強い磁石を配置しているので不可逆減磁する
ことはなく、また、磁極中心には高エネルギー積のＮｄ
ＦｅＢ磁石20ｂ，20ｃが配置されているので回転電機の
出力が増加する。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、出力となる永久磁石の
主磁束の低下を防ぐとともに、ｑ軸インダクタンスを小
さくすることができるので、高力率・高効率を実現でき
る永久磁石回転電機を提供することができる。
主磁束の低下を防ぐとともに、ｑ軸インダクタンスを小
さくすることができるので、高力率・高効率を実現でき
る永久磁石回転電機を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の永久磁石回転電機
の回転子の径方向断面図。
の回転子の径方向断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の永久磁石回転電機
の回転子において、ｄ軸の電機子の磁束の流れを示した
径方向断面図。
の回転子において、ｄ軸の電機子の磁束の流れを示した
径方向断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の永久磁石回転電機
の回転子において、ｄ軸の電機子の磁束の流れを示した
径方向断面図。
の回転子において、ｄ軸の電機子の磁束の流れを示した
径方向断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の永久磁石回転電機
の回転子の径方向断面図。
の回転子の径方向断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の永久磁石回転電機
の回転子の径方向断面図。
の回転子の径方向断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の永久磁石回転電機
の回転子の径方向断面図。
の回転子の径方向断面図。
【図７】本発明の第４の実施の形態の永久磁石回転電機
の回転子の径方向断面図。
の回転子の径方向断面図。
【図８】本発明の第４の実施の形態の永久磁石回転電機
の回転子の径方向断面図。
の回転子の径方向断面図。
【図９】本発明の第５の実施の形態の永久磁石回転電機
の回転子の径方向断面図。
の回転子の径方向断面図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の永久磁石回転電
機の回転子において、ｄ軸の電機子の磁束の流れを示し
た径方向断面図。
機の回転子において、ｄ軸の電機子の磁束の流れを示し
た径方向断面図。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の永久磁石回転電
機の回転子において、ｑ軸の電機子の磁束の流れを示し
た径方向断面図。
機の回転子において、ｑ軸の電機子の磁束の流れを示し
た径方向断面図。
【図１２】本発明の第６の実施の形態の永久磁石回転電
機の回転子の径方向断面図。
機の回転子の径方向断面図。
【図１３】本発明の第６の実施の形態の永久磁石回転電
機の回転子において、ｄ軸の電機子の磁束の流れを示し
た径方向断面図。
機の回転子において、ｄ軸の電機子の磁束の流れを示し
た径方向断面図。
【図１４】本発明の第５の実施の形態の永久磁石回転電
機の回転子において、ｑ軸の電機子の磁束の流れを示し
た径方向断面図。
機の回転子において、ｑ軸の電機子の磁束の流れを示し
た径方向断面図。
【図１５】本発明の第７の実施の形態の永久磁石回転電
機の回転子の径方向断面図。
機の回転子の径方向断面図。
【図１６】従来の表面貼り付け型の永久磁石回転電機の
回転子の径方向断面図。
回転子の径方向断面図。
【図１７】従来の埋め込み型の永久磁石回転電機の回転
子の径方向断面図。
子の径方向断面図。
【図１８】従来の磁性リングの永久磁石回転電機の回転
子の径方向断面図。
子の径方向断面図。
【図１９】永久磁石電動機のベクトル図。
11…回転子、12…永久磁石、13…鉄心、14…非磁性材、
14ａ…スリット、15…回転軸、16ｃ…磁性リング、19
ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄ…永久磁石。
14ａ…スリット、15…回転軸、16ｃ…磁性リング、19
ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄ…永久磁石。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−96162（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−148214（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−340651（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−242567（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−223832（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−322539（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−284610（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−285445（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−47360（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 1/27
Claims (4)
- 【請求項１】 電機子コイルを有する固定子と、外周部
に磁極を形成する永久磁石が配置され、各磁極の中心軸
に沿って非磁性部を設けた鉄心と非磁性の回転軸とを有
する回転子とを備え、前記磁極を複数の永久磁石で構成
し、これら永久磁石の磁極面を前記固定子側に向けてジ
グザグ状に配置するとともに、各永久磁石を前記鉄心の
内部に挿入したことを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 【請求項２】 前記永久磁石の磁極面を前記固定子側に
向けてジグザグ状に配置する代わりに前記永久磁石の磁
極面を前記固定子側に向けて断面Ｗ字状に配置したこと
を特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転電機。 - 【請求項３】 前記永久磁石の磁極面を前記固定子側に
向けてジグザグ状に配置する代わりに前記永久磁石の磁
極面を前記固定子側に向けて断面逆Ｗ字状に配置したこ
とを特徴とする請求項１記載の永久磁石式回転電機。 - 【請求項４】 前記複数の永久磁石の内、前記磁極の中
心部の磁石を磁極端部の極間側の磁石より高エネルギー
積の特性の磁石とし、前記磁極端部の極間側の磁石を磁
極中心部の磁石より温度特性の良い磁石としたことを特
徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の永
久磁石式回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07517697A JP3507653B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 永久磁石式回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07517697A JP3507653B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 永久磁石式回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10271727A JPH10271727A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3507653B2 true JP3507653B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=13568646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07517697A Expired - Fee Related JP3507653B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 永久磁石式回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507653B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2709239A3 (en) * | 2012-09-13 | 2017-04-26 | Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. | Containment band for permanent magnet generator |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4377325B2 (ja) * | 2002-07-10 | 2009-12-02 | 株式会社日立製作所 | 永久磁石式回転電機、空気圧縮機及びタービン発電機 |
| JP4527998B2 (ja) * | 2004-02-20 | 2010-08-18 | 三菱電機株式会社 | 電動機及び密閉型圧縮機及びファンモータ |
| JP5061207B2 (ja) * | 2010-03-05 | 2012-10-31 | 株式会社日立産機システム | 永久磁石同期機 |
| JP5066214B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2012-11-07 | 株式会社日立産機システム | 永久磁石同期機、及びこれを用いたプレス機または射出成形機 |
| JP2020205725A (ja) * | 2019-06-19 | 2020-12-24 | 本田技研工業株式会社 | 回転電機 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54148214A (en) * | 1978-05-13 | 1979-11-20 | Hitachi Ltd | Permanent-magnet-type synchronous motor |
| JPS6096162A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-29 | Hitachi Ltd | 永久磁石回転子 |
| JPH0447360U (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-22 | ||
| JPH04285445A (ja) * | 1991-03-13 | 1992-10-09 | Seiko Epson Corp | 永久磁石回転子 |
| JPH06284610A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-07 | Toshiba Corp | 永久磁石式回転電機 |
| JP2777331B2 (ja) * | 1994-05-20 | 1998-07-16 | 株式会社東芝 | 永久磁石形回転電機 |
| JP3619885B2 (ja) * | 1995-02-15 | 2005-02-16 | 株式会社日立製作所 | 永久磁石回転子 |
| JPH08242567A (ja) * | 1995-03-02 | 1996-09-17 | Daido Steel Co Ltd | 同期電動機 |
| JPH08340651A (ja) * | 1995-06-12 | 1996-12-24 | Toshiba Corp | 永久磁石及び永久磁石形回転電機 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP07517697A patent/JP3507653B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2709239A3 (en) * | 2012-09-13 | 2017-04-26 | Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. | Containment band for permanent magnet generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10271727A (ja) | 1998-10-09 |
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