JPH04138042A - 永久磁石発電機の回転子 - Google Patents

永久磁石発電機の回転子

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JPH04138042A
JPH04138042A JP2259347A JP25934790A JPH04138042A JP H04138042 A JPH04138042 A JP H04138042A JP 2259347 A JP2259347 A JP 2259347A JP 25934790 A JP25934790 A JP 25934790A JP H04138042 A JPH04138042 A JP H04138042A
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JP
Japan
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magnetic
permanent magnets
attached
rotor
rotating shaft
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JP2259347A
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English (en)
Inventor
Kunihiro Shimada
嶋田 邦宏
Katsuhiko Kibe
勝彦 岐部
Yozo Hatano
波多野 庸三
Takahiro Sasamoto
笹本 孝宏
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ADVANCE KOOJIENEREESHIYON SYST GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Original Assignee
ADVANCE KOOJIENEREESHIYON SYST GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、平板状の永久磁石を用いて作られる永久磁
石発電機の回転子に関するものである。
【従来の技術】
第11図は例えば実開昭60−48345号公報に示さ
れた従来の永久磁石発電機の回転子を牙す断面図であり
、図において、1は回転軸、2はこの回転軸1の外周に
、円周方向に所定間隔をおいて設けられた円弧状の永久
磁石、3はこれらの永久磁石2の円周方向の両端部に接
合されて、これらを回転軸1側へ押し付ける押え板、4
はこの押え板3を回転軸1に固定する締付ボルトである
次に動作に9いて説明する。 まず、上記回転子はスロット中にt機子巻線を有する電
機子鉄心内、つまり固定子内に回転自在に支承されてい
る。従って、上記回転子の回転によって、磁極としての
永久磁石2が発生する磁束6を受けて、上記電機子巻線
が電圧を誘起し、これを外部へ出力する。すなわち、永
久磁石発電機の発電が行われる。この場合において、上
記磁束6は永久磁石2の極性に応じて、点線で示す閉ル
ープを構成する。また、発電機の特性は、1極当りの極
低に対する磁極表面極低の割合である極低比に大きく支
配される。
【発明が解決しようとする課題】
従来の永久磁石発電機の回転子は以上のように構成され
ているので、回転子の外径寸法が異なるものごとに、こ
れに適合する円弧状の永久磁石2を用意しなければなら
ず、また、この永久磁石2が回転子の表面に出ているた
め、組付作業などにおいて治具などが衝突して、この永
久磁石2を破壊に至らしめるなどの課題があった。 また、従来の永久磁石発電機の回転子には、負荷変動等
に対する制動効果を得るための手段が何ら施されておら
ず、並列運転時の安定性に問題があるなどの課題があっ
た。 この第1の請求項に係る発明は上記のような課題を解消
するためになされたもので、外径寸法が異なる回転子が
必要になった場合にも、円筒状の磁性板およびこれに連
続する非磁性部材を交換するだけで、同一の板状の永久
磁石を利用できるとともに、治具等の衝突による永久磁
石の破損を防止できる永久磁石発電機の回転子を得るこ
とを目的とする。 また、この第2の請求項に係る発明は、上記目的に加え
て、磁性板を非磁性部によって一体モールド化すること
により、極低比の大きい円筒体を高精度、迅速かつ安価
に得ることができる永久磁石発電機の回転子を得ること
を目的とする。 さらに、この第3の請求項に係る発明は、負荷変動に対
する制動効果が十分に得られ、これを安価に実現するこ
とができる永久磁石発電機の回転子を得ることを目的と
する。 またさらに、この第4の請求項に係る発明は、上記目的
に加えて、制動巻線による制動効果をさらに十分かつ安
価に得ることができる永久磁石発電機の回転子を得るこ
とを目的とする。 さらにまた、この第5の請求項に係る発明は、回転子側
磁極として永久磁石に磁性板を当接するように構成した
場合に、電機子鉄心との間の磁束分布を正弦波に近づけ
ることにより電圧波形の良好な永久磁石発電機の回転子
を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
この第1の請求項の発明に係る永久磁石発電機の回転子
は、回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複数の板
状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて磁極を
構成する複数の磁性板とを備え、該磁性板と交互に円周
方向に接合されて円筒体を形成する複数の非磁性板を、
上記回転軸の外周に固定したものである。 また、この第2の請求項に係る永久磁石発電機の回転子
は、回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複数の板
状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて磁極を
構成する複数の磁性板とを備え、該磁性板の周辺部を一
体モールド化して円筒体を形成する非磁性モールド部を
、上記回転軸の外周に固定したものである。 さらに、この第3の請求項に係る永久磁石発電機の回転
子は、回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複数の
板状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて磁極
を構成する複数の磁性板と、該磁性板と交互に円周方向
に配置されて円筒体を形成し、かつ上記回転軸の外周に
固定された非磁性部材とを備えて、上記円筒体の表面に
制動リングを形成したものである。 またさらに、この第4の請求項に係る永久磁石発電機の
回転子は、回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複
数の板状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて
磁極を構成する複数の磁性板と、該磁性板と交互に円周
方向に配置されて円筒体を形成し、かつ上記回転軸の外
周に固定された非磁性部材と、該非磁性部材の内部を軸
方向に貫通する複数の導電性のバーとを備えて、該バー
の一端および他端をそれぞれ独立して短絡リングに結合
するようにしたものである。 さらにまた、・この第5の請求項に係る永久磁石発電機
の回転子は、回転軸の外周に円周方向に取り付けられた
複数の板状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられ
て磁極を構成する複数の磁性板と、該磁性板と交互に円
周方向に配置されて円筒体を形成し、かつ上記回転軸の
外周に固定された非磁性部材とを備えて、上記磁性板の
円周方向の外端部に傾斜部を設けて、これが徐々に肉薄
となるようにしたものである。
【作用】
この第1の請求項の発明における磁性板は、回転子の外
径寸法に応じて任意にその形状、サイズを変えるだけで
、小形、大形の回転子に共通の板状の永久磁石を利用可
能にし、かっこの永久磁石を外側から被って、治具等の
衝突による割れなどを防止するように機能する。 また、この第2の請求項の発明における非磁性モールド
部は、磁性板を一体に固定しているので、永久磁石の周
りに取り付ける円筒体を簡単な構成で強固なものとする
ことができ、かつ永久磁石の周りへの取り付けを容易化
する。 さらに、この第3の請求項の発明における制動リングは
、円筒体の表面を被って制動リングを構成し、鎖交磁束
の変動によるうず電流の発生により制動トルクを発生し
負荷変動等に伴う回転数の動揺を抑制して、回転中の回
転子に制動効果が得られるようにする。 さらにまた、この第4の請求項の発明における複数のバ
ーは、一対の短絡リング間に接続され、鎖交磁束の変動
により発生する電流をこれらのバーおよび短絡リングに
制動回路電流として流し、その負荷変動に伴う回転数の
動揺を抑制させるように機能、し、これにより回転子に
制動効果が得られるようにする。 またさらに、この第5の請求項の発明における傾斜部は
、磁性板の円周方向の外端部を徐々に肉薄として形成さ
れ、電機子との相対関係において、磁束分布を正弦波に
できるだけ近づけて電圧波形くろい率を小さくする。
【発明の実施例】
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、■は回転軸、2はこの回転軸1の円周方向
に取り付けられた複数の板状の永久磁石、5はこの永久
磁石上に取り付けられて磁極を構成する複数の磁性板、
3は非磁性部材で、上記磁性板5と円周方向に接合され
て円筒体を形成し、上記回転軸1の外周に締付ボルト4
により取り付けられている。 次に動作について説明する。 まず、上記回転子はスロット中に電機子巻線を有する電
機子鉄心内、つまり固定子内に回転自在に支承されてい
る。従って、上記回転子の回転によって、磁極としての
永久磁石2が発生する磁束6を磁性板5を介して受けて
、上記電機子巻線が電圧を誘起し、これを外部へ出力す
る。すなわち、永久磁石発電機の発電が行われる。この
場合において、上記磁束6は永久磁石2の磁性に応じて
、点線で示す閉ループを構成する。また、発電機の特性
は、l極光りの極低に対する磁極表面極低の割合である
極低比に大きく支配される。 また、このような回転子構造では、回転子の外径寸法を
大きくしたり小さくしたりする必要がある場合には、永
久磁石2の形状やサイズはそのまま、または同一のもの
を用い、磁性板5および非磁性部材3の形状やサイズの
みを変更すればよい。 このとき、上記極低比を適当に選択することで、発電機
特性を任意に設定することができる。さらに、磁性板5
はこれらの内側にある脆弱な永久磁石を、他の物品によ
る衝突などから保護する。そして、これらの磁性板5お
よび非磁性部材3を交互に接合してリング体とすること
により、永久磁石2を取り付けた回転軸1への組付けを
迅速、容易に、または自動化して行うことができる。ま
た、永久磁石2として、第2図に示すように、円弧状の
永久磁石2aを用いることができるが、安価で容易に得
られる平板状のものを利用すれば、回転子自体のローコ
スト化が可能になる。 第3図はこの発明の他の実施例を示す。これは、上記の
ような磁性板5および非磁性部材3を上記のように交互
に接合してリング体とする作業を簡素化し、かつ構造を
強化するため、磁性板5の周辺を非磁性モールド部3a
で導体モールド化しである。このようにすれば、磁性板
5と非磁性部材3の一体化により、これら相互の間隔、
サイズなどが高精度に保たれ、永久磁石2を有する回転
軸1への取付けも容易化し、平板状の永久磁石2を使用
することと合わせて、回転子自体のローコスト化を更に
進めることができる。また、第4図に示すように、磁性
板5は非磁性部材内に周辺が埋められて隙間を生じるこ
とがなく、しかも表面が均等となって、回転子の電気的
1機械的劣化を防止でき、小形化を容易にする。 第5図はこの発明のさらに他の実施例を示す。 これは第1図に示すような磁性板5と非磁性部材3とか
らなる円筒体の表面に、制動リング7を設けたものであ
る。この制動リング7は導電率の良好な材料からなる導
電膜などから構成され、例えば、第6図に示すような磁
性板5と非磁性部材3とからなる円筒体Cを回転装置8
上に載せ、その周辺に設置した溶射装置9から導電率の
良好な材料10を、ゆっくり回転する上記円筒体の表面
に吹き付けることによって得られる。また、このような
材料10の吹き付けによって制動リング7が設けられた
円筒体Cはこれの凹欠部11に、回転軸1上の永久磁石
2を嵌め合わされて、第5図に示すような回転子となる
。 そして、このような回転子では、制動リング7内部に鎖
交磁束の変動によるうず電流を発生することにより、う
ず電流による制動トルクを発生させ、回転子の制動効果
を得られるようにしている。 すなわち、負荷変動等に対する制動効果を、容易に形成
できる制動リングの設置によって確実に、しかもローコ
ストに得ることができる。 第7図はこの発明のさらに他の実施例を示す。 これは、各磁性板5の肉厚内に複数本ずつの導電製のバ
ー12を貫通するように設け、各磁性板5および非磁性
部材3の両端面に第8図に示すように当接した短絡リン
グ13.14に、これらの各バー12端を固定したもの
である。この短絡リングは制動巻線として機能し、負荷
変動等による鎖交磁束の変動により制動巻線に発生する
電流により制動トルクを発生させ回転子の回転を安定化
する。この場合において、バー12は磁性板5から脱落
しないよう取り付ける必要があるため、孔内に貫通させ
ているが、第9図に示すようにバーエ2aを樹形断面と
し、これを磁性板5の樹形の孔に嵌入することで、上記
同様に脱落が防止でき、その嵌入状態を目で確認しなが
ら組立作業を行えるという利点がある。 第10図はこの発明のまた他の実施例を示す。 これは磁性板5の円周方向の外端部を、徐々に肉薄とな
るような傾斜部15としたものである。電機子導体の電
圧誘起に役立つのは、電機子表面に対し直角方向の磁束
分布であるが、電機子鉄心と回転子の隙が一様であると
磁束分布が台・形波形となり正弦波よりも大きく歪んだ
波形となる。つまり、電圧波形くろい率が大きくなる。 そこで、上記のような磁性板5の外端部に傾斜部を設け
ることで、上記磁束分布を正弦波に近づけて、波形くる
い率を低減できる。
【発明の効果】
以上のように、この第1の請求項に係る発明によれば板
状の永久磁石の上に、非磁性部材とともに円筒体を形成
する磁性体を設けるように構成したので、回転子の外径
寸法に拘わらず、共通の永久磁石を使用して簡単に磁極
を構成できるとともに、その脆弱な永久磁石が物に触れ
て破損するのを未然に防止できるものが得られる効果が
ある。 また、この第2の請求項に係る発明によれば、各磁性板
の周辺を非磁性モールド部で被覆し、円筒体を導体モー
ルドで得られるように構成したので、回転子の組立作業
および構成の簡素化を図ることができ、加えて構造の強
化並びにローコスト化を図れるものが得られる効果があ
る。 さらに、この第3の請求項に係る発明によれば、磁性板
と非磁性部材とからなる円筒体の表面に導電膜などから
なる制動リングを設けるように構成したので、これに発
生するうず電流による制動トルクにより負荷変動等に伴
う回転数の動揺を吸収して、回転子の制動効果を付与で
きるものが得られる効果がある。 さらにまた、この第4の請求項に係る発明によれば、磁
性部材の内部に軸方向に複数のバーを貫通させ、これら
のバーの両端を短絡リングに結合するように構成したの
で、負荷変動等による制動巻線電流をこれらのバーおよ
び短絡リングに流して制動トルクを発生させ、回転子の
制動効果を付与できるものが得られる効果がある。 またさらに、この第5の請求項に係る発明によれば、磁
性板の円周方向の外端に傾斜部を形成するように構成し
たので、電機子の磁気回路との相対関係において、磁束
分布の波形歪を補正することができ、波形くるい率を抑
えられるものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による永久磁石発電機の回
転子を示す断面図、第2図および第3図はこの発明の永
久磁石発電機の回転子の、他の実施例を示す断面図、第
4図は第3図の永久磁石発電機の回転子を示す斜視図、
第5図はこの発明の永久磁石発電機の回転子の、また他
の実施例を示す断面図、第6図は第5図における円筒体
への制動リング形成方法を示す説明図、第7図はこの発
明のさらに他の実施例を示す永久磁石発電機の回転子の
断面図、第8図は第7図の回転子を示す斜視図、第9図
および第10図はこの発明の永久磁石発電機の、さらに
他の実施例を示す斜視図、第11図は従来の永久磁石発
電機の回転子を示す断面図である。 1は回転軸、2は永久磁石、3は非磁性部材、3aは非
磁性モールド部、5は磁性板、7は制動リング、12,
12aはバー 13.14は短絡リング、15は傾斜部
。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複数の
    板状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて磁極
    を構成する複数の磁性板と、該磁性板と交互に円周方向
    に接合されて円筒体を形成し、かつ上記回転軸の外周に
    固定された複数の非磁性部材とを備えた永久磁石発電機
    の回転子。
  2. (2)回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複数の
    板状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて磁極
    を構成する複数の磁性板と、該磁性板の周辺部を一体モ
    ールド化して円筒体を形成し、かつ上記回転軸の外周に
    固定された非磁性モールド部とを備えた永久磁石発電機
    の回転子。
  3. (3)回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複数の
    板状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて磁極
    を構成する複数の磁性板と、該磁性板と交互に円周方向
    に配置されて円筒体を形成し、かつ上記回転軸の外周に
    固定された非磁性部材と、上記円筒体の表面に形成され
    た制動リングとを備えた永久磁石発電機の回転子。
  4. (4)回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複数の
    板状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて磁極
    を構成する複数の磁性板と、該磁性板と交互に円周方向
    に配置されて円筒体を形成し、かつ上記回転軸の外周に
    固定された非磁性部材と、上記磁性板の内部を軸方向に
    貫通する複数の導電性のバーと、該バーの一端および他
    端をそれぞれ独立して結合する短絡リングとを備えた永
    久磁石発電機の回転子。
  5. (5)回転軸の外周に円周方向に取り付けられた複数の
    板状の永久磁石と、該永久磁石上に取り付けられて磁極
    を構成する複数の磁性板と、該磁性板と交互に円周方向
    に配置されて円筒体を形成し、かつ上記回転軸の外周に
    固定された非磁性部材と、上記磁性板の円周方向の外端
    部に徐々に肉薄となるように形成された傾斜部とを備え
    た永久磁石発電機の回転子。
JP2259347A 1990-09-26 1990-09-26 永久磁石発電機の回転子 Pending JPH04138042A (ja)

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