JP4807119B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、界磁磁束を回転子の回転速度に応じて変化させる埋め込み磁石構造の回転子を有する回転電機に関する。

従来の、埋め込み磁石構造の回転子を有する回転電機は、一般的に界磁用磁石が回転子に固定されている。このような回転電機の誘起電圧は、界磁磁束と回転子の回転速度に比例するため、回転速度に対する誘起電圧の関係は図８の直線ａｂで示したような特性となる。そのため、仮に電源の電圧が電圧ｃで制限される電動機を例とすれば、この電動機の最高回転速度は回転速度ｄで制限される狭い運転域となる。
そこで、界磁磁束を回転子の回転速度に応じて変化させる埋め込み磁石構造の回転子を有する回転電機が提案されている（例えば、特許文献1参照）。
図１３は第１従来技術を示す埋め込み磁石構造の回転子を有する回転電機の分解斜視図であって、（Ａ）は低回転、（Ｂ) は高回転の場合である。
図１３における回転電機は、図示しない複数の固定子磁極に回転磁界を発生するための巻線を有する固定子と、複数の固定子磁極に対して回転すると共に、回転軸１００に固定された界磁用磁石１０３、１０４を有する複数の回転子１０１、１０２と、該複数の回転子の合成した磁極の位相を第１回転子１０１の磁極に対して第２回転子１０２の回転に伴い変化させる機構を備え、該機構は第２回転子１０２に設けた長溝１０５と、ガバナ固定板１０６に設けた長穴１０８と、先端がガバナ１０７と弾性部材１１０で接続され、その弾性力で引き合うように長穴１０８および長溝１０５に沿って動く可動側軸１０９より構成されている。具体的には、第１回転子１０１に設置された第１界磁用磁石１０３と、第２回転子１０２に設置された第２界磁用磁石１０４は、回転速度の低い時には図１３（Ａ）に示されているように同じ極性の磁極が軸方向に揃い、回転速度の高い時には図１３（Ｂ）に示されているように、該機構を用いて異なる極性の磁極が軸方向に揃う構造となっている。この技術によれば、回転子の回転速度が高い時に界磁用磁石の磁束が相殺することで誘起電圧を下げ、その分高速運転領域を広げることが可能となる。
一方、上述した埋め込み磁石構造の回転子に対して、表面磁石構造の回転子を有し、界磁磁束を回転子の回転速度に応じて変化させる回転電機も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
図１４は第２従来技術を示す表面磁石構造の回転子を有する回転電機の正面図である。
図１４において、回転軸１２０に取り付けた可動回転子１２１の回転子鉄心１２２の表面には界磁用磁石１２３が固定され、また、図に示すように一対の螺旋状の回動用案内溝１２４が設けられている。溝１２４は１８０度対称に配置され、図１３では径方向外側に向かうにつれて反時計方向に曲がっている。溝１２４にはそれぞれ、ウエイト１２５が軸方向に挿入されており、ウエイト１２５が溝の中を自在に滑動乃至回動することができる。このような構成で、ウェイト１２０とつるまきバネ１２６を用いて、界磁磁束を回転子の回転速度に応じて変化させる。
特開平１１−４６４７１号公報（第９頁、図３） 特開２００４−２４２４６１号公報（第９頁、図３）

ところが、従来技術は以下の問題があった。
第１従来技術の埋め込み磁石構造の回転子を有する回転電機では、図１３の分解斜視図では分かりにくいが、界磁磁束を回転子の回転速度に応じて変化させる機構を回転子鉄心の内側に挿入して組み立てた場合、該機構は完全には回転子鉄心の軸方向の長さには収まらず、回転子鉄心から突出して設けられる構成になるため、回転子全体の軸方向長さが増大し、回転電機の小型化に不利であった。
第２従来技術の表面磁石構造の回転子を有する回転電機では、回転子の回転速度が高い時に界磁用磁石による磁束が回転子鉄心内で短絡しないため、固定子の巻線に鎖交する磁束を相殺し高速運転領域を広げることは可能になるが、固定子に発生する鉄損の低減が不十分である。そのため回転子の回転速度が高くなるほど鉄損の増加で効率は低下し、また回転電機が高温となり定格出力は低下するという問題があった。
また、第1および第２従来技術では、一般的に界磁磁束を回転子の回転速度に応じて変化させる機構を設けたことで、機構固有の周波数による共振現象、いわゆる異常振動が発生し易いという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、回転子の軸方向サイズの増大なしに、界磁磁束を減じて高回転運転領域でも高効率で作動し、異常振動のない埋め込み磁石構造の回転子を有する回転電機を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、回転子を構成する回転子鉄心の内部に設けられ、かつ、径方向内側に凸で略Ｖ字形状の磁石挿入穴に界磁用磁石を有する埋め込み磁石形モータにおいて、前記回転子は、回転軸に固定された固定回転子と、該固定回転子に軸方向に隣接して前記固定回転子に対して相対回動可能に装着された可動回転子と、を備えており、前記各々の回転子鉄心の内周には複数の保持部材がそれぞれ固定されており、前記保持部材の内部には、円周方向に傾斜した複数の案内溝と、該案内溝内に挿設されると共に前記可動回転子の回動により遠心力を受けて該案内溝内を移動する遠心錘と、一端が前記可動回転子の保持部材に設けた案内溝の内側に係止され、かつ、他端が前記回転軸に設けた溝内に係止されると共に、回動方向に反する方向に付勢するスプリングとを有する機構が設けられており、前記案内溝と前記遠心錘は、前記回転子鉄心の磁極の数と同数としたことを特徴としている。
また、請求項２記載の発明は、回転子を構成する回転子鉄心の内部に設けられ、かつ、径方向内側に凸で略Ｖ字形状の磁石挿入穴に界磁用磁石を有する埋め込み磁石形モータにおいて、前記回転子は、回転軸の軸方向に隣接して少なくとも２つ装着された互いに相対回動可能な可動回転子を備えており、前記各々の回転子鉄心の内周には複数の保持部材がそれぞれ固定されており、前記保持部材の内部には、円周方向に傾斜した複数の案内溝と、該案内溝内に挿設されると共に前記可動回転子の回動により遠心力を受けて該案内溝内を移動する遠心錘と、一端が前記可動回転子の保持部材に設けた案内溝の内側に係止され、かつ、他端が前記回転軸に設けた溝内に係止されると共に、回動方向に反する方向に付勢するスプリングとを有する機構が設けられており、前記案内溝と前記遠心錘は、前記回転子鉄心の磁極の数と同数としたことを特徴としている。
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の回転電機において、前記回転電機が電動機の場合であって、前記可動回転子の保持部材に設けた案内溝の円周方向の向きを、前記固定回転子の保持部材に設けた案内溝の円周方向の向きと逆にし、前記可動回転子の遠心力の作用による回動方向が該電動機の回転子の回転方向と逆になるようにしたことを特徴としている。
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の回転電機において、前記回転電機が発電機の場合であって、前記可動回転子の保持部材に設けた案内溝の円周方向の向きを、前記固定回転子の保持部材に設けた案内溝の円周方向の向きと逆にし、前記可動回転子の遠心力の作用による回動方向が該発電機の回転子の回転方向となるようにしたことを特徴としている。
また、請求項５記載の発明は、請求項１または２に記載の回転電機において、前記機構を構成する前記案内溝内の遠心錘とスプリングが配置される取付け部にグリースを充填してあり、前記可動回転子の保持部材に対する前記固定回転子に設けた保持部材の隣接部に嵌合部を設け、該嵌合部に前記グリースの漏れを防止するためのシール部材を設けたことを特徴としている。
また、請求項６記載の発明は、請求項１または２に記載の回転電機において、前記複数の回転子鉄心の異なる磁極が軸方向に揃うことで、界磁用磁石による磁束が回転子鉄心内で短絡することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によると、回転軸の軸方向に固定された固定回転子に隣接して相対的に回動可能な可動回転子の内側に、可動回転子を相対回動させる機構を有するため、回転子の軸方向サイズの増大なしに、固定子の巻線に鎖交する界磁磁束を大きく変化することができる。
また、回転子は、遠心錘が作用する回動方向の力と、回動方向に反する方向に付勢するスプリングの力との釣り合いで、回転子の回転速度に応じた適切な界磁磁束を得ることができる。
また、各々の保持部材内部に案内溝を有するため、各々の案内溝の形状を回動方向に短く設計でき、回転子の限られたスペース内に回転電機を設計できる。
また、回転子鉄心の磁極の数と同数の遠心錘を有するため、必要な相対回動角度を得るとともに、遠心錘の質量を最小限に設計でき、回転子の限られたスペース内に回転電機を設計できる。
請求項２に記載の発明によると、回転軸の軸方向に隣接して少なくとも２つ装着された互いに相対回動可能な可動回転子を相対回動させる機構を有するため、回転子の軸方向サイズの増大なしに、固定子の巻線に鎖交する界磁磁束を大きく変化することができる。
また、回転子は、遠心錘が作用する回動方向の力と、回動方向に反する方向に付勢するスプリングの力との釣り合いで、回転子の回転速度に応じた適切な界磁磁束を得ることができる。
また、各々の保持部材内部に案内溝を有するため、各々の案内溝の形状を回動方向に短く設計でき、回転子の限られたスペース内に回転電機を設計できる。
また、回転子鉄心の磁極の数と同数の遠心錘を有するため、必要な相対回動角度を得るとともに、遠心錘の質量を最小限に設計でき、回転子の限られたスペース内に回転電機を設計できる。
また、請求項３に記載の発明によると、可動回転子の保持部材に設けた案内溝の周方向の向きは、固定回転子の保持部材に設けた案内溝の周方向の向きと逆にし、可動回転子の遠心力の作用による回動方向が電動機の回転子の回転方向と逆になるようにしたため、負荷トルクの増大に応じて、界磁磁束を増大することができ、回転子の回転速度と負荷トルクに対して、適切な界磁磁束を得ることができる。
また、請求項４に記載の発明によると、可動回転子の保持部材に設けた案内溝の周方向の向きは、固定回転子の保持部材に設けた案内溝の周方向の向きと逆にし、可動回転子の遠心力の作用による回動方向が発電機の回転子の回転方向となるようにしたため、負荷トルクの増大に応じて、界磁磁束を増大することができ、回転子の回転速度と負荷トルクに対して、適切な界磁磁束を得ることができる。
また、請求項５に記載の発明によると、遠心錘と前記スプリングの取付け部にグリースを充填するとともに、相対回動する保持部材の隣接部に嵌合部を有し、該嵌合部にグリースのシール部材を設けるため、グリースが保持部材内部に確保され、遠心錘と案内溝の摺動部の耐久性を得られるとともに、グリースのダンパ効果と嵌合部に設けられたシール部材の摩擦抵抗により、異常振動を抑制できる。
また、請求項６に記載の発明によると、複数の回転子鉄心の異なる磁極が軸方向に揃うことで、界磁用磁石による磁束が回転子鉄心内で、軸方向に短絡するため、界磁磁束を減ずると共に、その結果、固定子に発生する鉄損の低減を十分行うことができ、高回転運転領域でも高効率で作動する回転電機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施例を示す回転電機の軸方向断面図、図２は本発明の第３回転子鉄心の保持部材の内部の様子を示した軸方向断面図、図３は回転子の構成部品の分解斜視図である。なお、本実施例は電動機について説明する。
図において、Ｒは回転子、Ｓは固定子、１、２は回転軸の負荷側と反負荷側にそれぞれ固定された固定回転子を構成する第１、第２回転子鉄心、３は可動回転子を構成する第３回転子鉄心、４は回転軸、５は遠心錘、６は負荷側保持部材、６ａは負荷側保持部材の案内溝、６ｂは負荷側保持部材のつば部、６ｃは保持部材の嵌合部、７は反負荷側保持部材、７ａは反負荷側保持部材の案内溝、７ｂは反負荷側保持部材のつば部、７ｃは保持部材の嵌合部、８は回動側保持部材、８ａは回動側保持部材の案内溝、８ｄは回動側保持部材のトーションスプリング取付け穴、９はトーションスプリング、１０は回転位置検出部、１１は負荷側界磁用磁石、１２は反負荷側界磁用磁石、１３は回動側界磁用磁石、１４はＯリング、１５は負荷側軸受、１６は反負荷側軸受である。

固定子Ｓは、図１、図２に示すように、複数の固定子磁極１７と、固定子磁極１７に巻装された回転磁界を発生するための巻線１８とで構成されている。
回転子Ｒは、図１〜図３に示すように、基本的に複数の固定子磁極１７と空隙を介して設けられると共に、回転軸４の軸方向の負荷側と反負荷側に固定された第１回転子鉄心１および第２回転子鉄心２と、第１回転子鉄心１および第２回転子鉄心２の間に隣接して設けられると共に、第１および第２回転子鉄心１、２に対して相対的に回動可能な第３回転子鉄心３と、より構成されている。この各回転子鉄心１、２、３の内部には、径方向内側に設けた凸で略Ｖ字形状の磁石挿入穴に円周方向に沿って順次異なる磁極を有する界磁用磁石１１、１２、１３がそれぞれ埋設されており、また、該回転子鉄心１、２、３の内周には複数の保持部材６、７、８がそれぞれ固定されている。
保持部材６、７、８の内部には、図１に示すように、円周方向に傾斜した案内溝６ａ、７ａ、８ａ、と、案内溝６ａ、７ａ、８ａ内に挿設されると共に回転子の回動により遠心力を受けて該案内溝内を移動する遠心錘５と、一端が第３回転子鉄心３の保持部材に設けた案内溝８ａの内側に係止され、かつ、他端が回転軸４に設けた溝内に係止されると共に、回動方向に反する方向に付勢するトーションスプリング９とを有する機構が設けられている。

回転子を相対的に回動させる機構に設けた案内溝と遠心錘５について説明する。
各保持部材に設けた案内溝は、回転子鉄心の磁極の数と同数としている。まず、回動側保持部材８に設けた案内溝８ａの円周方向の向きは、負荷側保持部材の案内溝６ａと反負荷側保持部材の案内溝７ａの円周方向の向きと逆になるようにし、可動回転子の遠心力の作用による回動方向が電動機の回転子の回転方向と逆になるようにしている。
次に、遠心錘５については、図３に示すように、案内溝と同様に、各回転子鉄心１、２、３の磁極数（８個）と同数としている。そのため必要な相対回動角度を得るとともに、必要な回動力を得るための遠心錘の質量を分散でき、最小限に設計することを容易にしている。また、遠心錘５は、軸径が均一な棒形状であるため、必要な質量に対し最小限のサイズに設計でき、回転子の限られたスペース内に、必要な回動力を有する機構を設けることを容易にしている。また、形状が単純であるため安価なコストで製作でき、ニードル軸受けのニードルピン等高精度で耐磨耗性の高い既存部品を流用し、開発コストを省くことができるようになっている。

また、案内溝に設けられた遠心錘５とトーションスプリング９の取付け部にはグリースを充填しており、回転軸と各保持部材間に挿設されるトーションスプリングの潤滑を良好にしている。

この回転子を組み立てる際には、まず、外周に第２回転子鉄心２を備えた反負荷側保持部材７を回転軸４に圧入固定し、反負荷側保持部材のつば部７ｂと反対側の回転軸４との間にある隙間にトーションスプリング９を挿設する。次に、外周に第３回転子鉄心３を備えた回動側保持部材８を反負荷側保持部材７、トーションスプリング９に隣接するように回転軸４に挿入する。そして、外周に第１回転子鉄心１を備えた負荷側保持部材６を回動側保持部材８、トーションスプリング９に隣接するように回転軸４に挿入する。

このような各回転子鉄心の保持部材に設けた遠心錘５は、回転速度が低い時にトーションスプリング９の付勢により回転軸側に位置するが、回転子の回転速度が大きくなると、遠心錘５に作用する遠心力がトーションスプリング９の付勢力を上回り、遠心錘５は回転子の外周に向かって移動し、回転子鉄心を相対回動させる。つまり、該機構は、回転子の回転速度の変化に伴い、３個の回転子鉄心を相対回動させるものとなっている。

図９は、駆動トルクが遠心錘に作用する力の説明図である。
図において、８ａは可動側保持部材の案内溝を示し、７ａは反負荷側保持部材の案内溝を示し、５は遠心錘を示している。
図は、ある回転速度における遠心錘の、遠心錘に作用する図示しない遠心力とトーションスプリング９の付勢力による釣り合い状態に、負荷トルクが生じた様子を示す。負荷トルクの反作用として、可動側保持部材には回転子の回転方向に駆動トルクが生じる。駆動トルクは可動側保持部材の案内溝８ａより遠心錘を径方向の内側に押し戻す力として作用し、その結果、可動側保持部材は遠心力の作用による回動方向と逆になるように回動する。そのため、負荷トルクの増大に応じて界磁磁束は増大する。この作用は、回転子の回転速度と負荷トルクに対し適切な界磁磁束を得ること可能にする。一般的に、電動機をベクトル制御を用いて高回転で駆動する場合、低負荷時には最大効率制御を行い、高負荷時には最大出力制御を行うことが多い。負荷トルクの増大に応じて界磁磁束を増大させることは、最大効率制御でのより高効率化と最大出力制御でのより大きな最大出力化を成し得る。

図示しないが、保持部材の一方が回転子の回転軸に対し相対回動する発電機である場合、可動回転子の保持部材に設けた案内溝の円周方向の向きを、固定回転子の保持部材に設けた案内溝の円周方向の向きと逆にし、可動回転子の遠心力の作用による回動方向が発電機の回転子の回転方向となるようにしている。負荷トルクと駆動トルクの関係が電動機の場合と逆になり、電動機の場合と同様、負荷トルクの増大に応じて界磁磁束は増大する。この作用は、回転子の回転速度と負荷トルクに対し適切な界磁磁束を得ること可能にする。

図１において、遠心錘５とトーションスプリング９の取付け部にグリースを充填するとともに、第３回転子鉄心３の保持部材に対する第１回転子鉄心１および第２回転子鉄心２に設けた保持部材の隣接部に嵌合部６ｃ、７ｃを有し、該嵌合部にグリースの漏れを防止するためのシール部材であるＯリング１４を設けている。
そのため、グリースが保持部材内部に確保され、前記遠心錘と前記案内溝の摺動部の耐久性を得られるとともに、グリースのダンパ効果と前記嵌合部に設けられたＯリングの摩擦抵抗により、界磁磁束を回転子の回転速度に応じて変化させる機構を設けたことによる異常振動を抑制できる。
また、図において、保持部材６と反負荷側の保持部材７は、負荷側保持部材のつば部６ｂと反負荷側保持部材のつば部７ｂで、負荷側軸受１５と反負荷側軸受１６の軸方向の位置を固定する機能も持つ。

図４は、低回転時の回転子の状態を説明する図であって、（ａ）は回転子の斜視図、（ｂ) は（ａ）の正面図で案内溝、遠心錘の部位を模式的に示したものである。
回転子の回転速度が低い時には、前記複数の回転子鉄心１、２、３の同じ磁極が軸方向に揃うことで、界磁磁束は最大の状態である。

図５は、回転上昇時の回転子の状態を説明する図であって、（ａ）は回転子の斜視図、（ｂ) は（ａ）の正面図で案内溝、遠心錘の部位を模式的に示したものである。
回転速度が増大すると、遠心錘５に働く遠心力が増加し、回動側回転子鉄心３が固定された第１および第２回転子鉄心１、２に対し相対回動する。

図６は、高回転時の回転子の状態を説明する図であって、（ａ）は回転子の斜視図、（ｂ) は（ａ）の正面図で案内溝、遠心錘の部位を模式的に示したものである。
回転子の回転速度が高い時には、前記複数の回転子鉄心１、２、３の異なる磁極が軸方向に揃うことで、界磁用磁石による磁束が回転子鉄心内で短絡し、界磁磁束が減ずる。
その結果、固定子に発生する鉄損の低減を十分行うことができ、高回転運転領域でも高効率で作動する回転電機を提供することができる。

図７は、前記複数の回転子鉄心の相対回動電気角に対する合成起磁力説明図、（ａ）は低回転時、（ｂ) は高回転時の場合である。
比較的低回転時には、同じ磁極が軸方向におおよそ揃うことで、おのおのの回転子鉄心の界磁用磁石の起磁力に対し、合成された起磁力比は大きい。比較的高回転時には、異なる磁極が軸方向におおよそ揃うことで、合成された起磁力比は小さい。この合成起磁力の変化に対応して、界磁磁束は変化する。

図１０は、本発明の第２の実施例を示す回転電機の回転子の説明図であって、（ａ）はその斜視図、（ｂ) は（ａ）の正面図で案内溝、遠心錘の部位を模式的に示したものである。
図は、高回転時の回転子を示し、回転子の構成部品とその働きは第１実施例と同様である。この第２実施例で示した電動機では、第１実施例と異なる点は、回転子鉄心の案内溝７ａ、８ａ、図示しない６ａの形状を第１実施例よりも若干小さくなるように変更すると共に、相対回動角の最大値を制限し、３個の回転子鉄心の異なる磁極が軸方向に完全に揃うまで回転できないようにすることで、界磁磁束の最小値を規制した点である。これは、電圧飽和を利用し、電動機の最大回転数を制限する場合に有効である。
また、図示しないが、低回転時の界磁磁束が最大の状態おいて、回転子鉄心１、２、３の同じ磁極を軸方向に完全に揃わせないこともある。これは、低回転時のコギングトルク対策として、回転子鉄心の磁極を適正量ずらした状態を相対回動角０とする場合である。

図１１は、本発明の第３の実施例を示す回転電機の回転子の説明図である。
図１１において、２１は第１回動回転子鉄心、２２は第２回動回転子鉄心、２３は第３回動回転子鉄心、２４は回転軸、２５は遠心錘、２６は負荷側プレート、２６ａは負荷側プレートの遠心錘案内溝、２７は反負荷側プレート、２７ａは反負荷側プレートの遠心錘案内溝、２８は中央の回動保持部材、２８ａは中央の回動保持部材の斜面溝、２９は負荷側の回動保持部材、２９ａは負荷側の回動保持部材の斜面溝、３０は反負荷側の回動保持部材、３０ａは反負荷側の回動保持部材の斜面溝、３１はトーションスプリング、３２はＯリングである。
第１の実施例および第２の実施例では、回転子が回転軸に固定された固定回転子と、該固定回転子に軸方向に隣接して該固定回転子に対して相対回動可能に装着された可動回転子と、を備える構造としたのに対して、第３の実施例では、回転子が回転軸の軸方向に隣接して少なくとも２つ装着された互いに相対回動可能な可動回転子を備える構造とした点である（本実施例では可動回転子は３つ）。すなわち、第１回動回転子鉄心２１、第２回動回転子鉄心２２、第３回動回転子鉄心２３何れも可動回転子を構成する。
負荷側プレート２６と反負荷側プレート２７は、回転子の回転軸２４に圧入固定し、相対回動する３個の保持部材２８、２９、３０が回転子の回転軸に対し相対回動する。相対回動する３個の保持部材２８、２９、３０は、遠心錘２５により相対回動の位置を規制する。遠心錘２５の端部は、前記負荷側プレート２６と反負荷側プレート２７の遠心錘案内溝２６ａ、２７ａに装着し、回転子鉄心のトルクを回転軸に伝達する。
図１１は、前記遠心錘２５を装着する案内溝及び遠心錘案内溝の形状説明図である。図に示すように、相対回動する３個の保持部材に設けられた遠心錘に作用する遠心力を回動方向の力に変換する案内溝２８ａ、２９ａ、３０ａに対し、前記遠心錘案内溝２６ａ、２７ａは、遠心錘が径方向にのみ移動できる形状となっている。本実施例は、前記相対回動に対して、回転子の磁極が回動方向に移動しないことが望まれる場合、有効である。

本発明を産業用電動機に利用することによって、従来と同じサイズのまま、従来よりも高回転まで高効率で駆動することができるようになり、作業性が向上する。
また、本発明を風力や車両用発電機として利用することによって、回転速度に依存せず常に所望の電圧を高効率で発電することができる。

本発明の第１実施例を示す回転電機の軸方向断面図、 本発明の第３回転子鉄心の保持部材の内部の様子を示した軸方向断面図、 回転子の構成部品の分解斜視図である。 低回転時の回転子の状態を説明する図であって、（ａ）は回転子の斜視図、（ｂ)は（ａ）の正面図で案内溝、遠心錘の部位を模式的に示したもの 回転上昇時の回転子の状態を説明する図であって、（ａ）は回転子の斜視図、（ｂ) は（ａ）の正面図で案内溝、遠心錘の部位を模式的に示したもの 高回転時の回転子の状態を説明する図であって、（ａ）は回転子の斜視図、（ｂ) は（ａ）の正面図で案内溝、遠心錘の部位を模式的に示したもの 回転子鉄心の相対回動電気角に対する合成起磁力説明図であって、（ａ）は低回転時、（ｂ) は高回転時の場合 回転速度に対する誘起電圧の関係を示すグラフ 駆動トルクが遠心錘に作用する力の説明図 本発明の第２実施例を示す回転電機の回転子であって、（ａ）はその斜視図、（ｂ) は（ａ）の正面図で案内溝、遠心錘の部位を模式的に示したもの 本発明の第３実施例を示す回転電機の回転子の軸方向断面図 案内溝及び遠心錘案内溝の形状説明図 第１従来技術を示す埋め込み磁石構造の回転子を有する回転電機の分解斜視図でであって、（Ａ）は低回転、（Ｂ) は高回転の場合である。 第２従来技術を示す表面磁石構造の回転子を有する回転電機の正面図である。

Ｒ 回転子
Ｓ 固定子
１ 第１回転子鉄心（負荷側）
２ 第２回転子鉄心（反負荷側）
３ 第３回転子鉄心（回動側）
４ 回転軸
５ 遠心錘
６ 負荷側保持部材
６ａ 負荷側保持部材の案内溝
６ｂ 負荷側保持部材のつば部
６ｃ 保持部材の嵌合部
７ 反負荷側保持部材
７ａ 反負荷側保持部材の案内溝
７ｂ 反負荷側保持部材のつば部
７ｃ 保持部材の嵌合部
８ 回動側保持部材
８ａ 回動側保持部材の案内溝
８ｄ 回動側保持部材のトーションスプリング取付け穴
９ トーションスプリング
１０ 回転位置検出部
１１ 負荷側界磁用磁石
１２ 反負荷側界磁用磁石
１３ 回動側界磁用磁石
１４ Ｏリング
１５ 負荷側軸受
１６ 反負荷側軸受
１７ 固定子磁極
１８ 巻線
２１ 負荷側の回動回転子鉄心
２２ 反負荷側の回動回転子鉄心
２３ 中央の回動回転子鉄心
２４ 回転軸
２５ 遠心錘
２６ 負荷側プレート
２６ａ 負荷側プレートの遠心錘案内溝
２７ 反負荷側プレート
２７ａ 反負荷側プレートの遠心錘案内溝
２８ 中央の回動保持部材
２８ａ 中央の回動保持部材の案内溝
２９ 負荷側の回動保持部材
２９ａ 負荷側の回動保持部材の案内溝
３０ 反負荷側の回動保持部材
３０ａ 反負荷側の回動保持部材の案内溝
３１ トーションスプリング
３２ Ｏリング

Claims (6)

1. 回転子を構成する回転子鉄心の内部に設けられ、かつ、径方向内側に凸で略Ｖ字形状の磁石挿入穴に界磁用磁石を有する埋め込み磁石形モータにおいて、
   前記回転子は、回転軸に固定された固定回転子と、該固定回転子に軸方向に隣接して前記固定回転子に対して相対回動可能に装着された可動回転子と、を備えており、
   前記各々の回転子鉄心の内周には複数の保持部材がそれぞれ固定されており、
   前記保持部材の内部には、円周方向に傾斜した複数の案内溝と、該案内溝内に挿設されると共に前記可動回転子の回動により遠心力を受けて該案内溝内を移動する遠心錘と、一端が前記可動回転子の保持部材に設けた案内溝の内側に係止され、かつ、他端が前記回転軸に設けた溝内に係止されると共に、回動方向に反する方向に付勢するスプリングとを有する機構が設けられており、
   前記案内溝と前記遠心錘は、前記回転子鉄心の磁極の数と同数としたことを特徴とする回転電機。
2. 回転子を構成する回転子鉄心の内部に設けられ、かつ、径方向内側に凸で略Ｖ字形状の磁石挿入穴に界磁用磁石を有する埋め込み磁石形モータにおいて、
   前記回転子は、回転軸の軸方向に隣接して少なくとも２つ装着された互いに相対回動可能な可動回転子を備えており、
   前記各々の回転子鉄心の内周には複数の保持部材がそれぞれ固定されており、
   前記保持部材の内部には、円周方向に傾斜した複数の案内溝と、該案内溝内に挿設されると共に前記可動回転子の回動により遠心力を受けて該案内溝内を移動する遠心錘と、一端が前記可動回転子の保持部材に設けた案内溝の内側に係止され、かつ、他端が前記回転軸に設けた溝内に係止されると共に、回動方向に反する方向に付勢するスプリングとを有する機構が設けられており、
   前記案内溝と前記遠心錘は、前記回転子鉄心の磁極の数と同数としたことを特徴とする回転電機。
3. 前記回転電機が電動機の場合であって、前記可動回転子の保持部材に設けた案内溝の円周方向の向きを、前記固定回転子の保持部材に設けた案内溝の円周方向の向きと逆にし、前記可動回転子の遠心力の作用による回動方向が該電動機の回転子の回転方向と逆になるようにしたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
4. 前記回転電機が発電機の場合であって、前記可動回転子の保持部材に設けた案内溝の円周方向の向きを、前記固定回転子の保持部材に設けた案内溝の円周方向の向きと逆にし、前記可動回転子の遠心力の作用による回動方向が該発電機の回転子の回転方向となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
5. 前記機構を構成する前記案内溝内の遠心錘とスプリングが配置される取付け部にグリースを充填してあり、
   前記可動回転子の保持部材に対する前記固定回転子に設けた保持部材の隣接部に嵌合部を設け、該嵌合部に前記グリースの漏れを防止するためのシール部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
6. 前記複数の回転子鉄心の異なる磁極が軸方向に揃うことで、界磁用磁石による磁束が回転子鉄心内で短絡することを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。