JPH06284610A

JPH06284610A - 永久磁石式回転電機

Info

Publication number: JPH06284610A
Application number: JP5073986A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Sakai; 和人堺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-07

Abstract

(57)【要約】【目的】径方向のステータコイルと鎖交する磁界の磁束
量を僅かな低下に抑え、且つ回転電機の体積を大きくす
ることなく、永久磁石をロータ鉄心に強固に固定するこ
とにある。【構成】磁性材のステータ鉄心１２にステータコイル１
３を巻装してなるステータ１１内にロータ鉄心１５の外
周面に界磁極を形成する複数個の永久磁石１６を配置し
てなるロータ１４を空隙部を存して設ける構成の永久磁
石式回転電機において、磁束密度が０．５〜０．８
（Ｔ）で比透磁率が１００以上あり、且つ磁束密度が
１．６（Ｔ）以上で比透磁率が１００以下の磁気特性を
有する磁性材で構成した保持環１７を永久磁石１６の外
周面に嵌込んで永久磁石１６をロータ鉄心１５に固定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超高速回転、又は高温環
境下で動作する永久磁石式回転電機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】２００００rpm 以上の超高速回転電機で
は、回転時のロータの遠心力はかなり大きくなる。

【０００３】誘導機や一般の回転磁界の同期機は、ロー
タにコイルがあるため、超高速で回転させるとコイルの
強度は遠心力に耐えることはできない。さらに、ロータ
コイルによりロータに熱が発生してロータが歪んだり、
軸方向に伸びて高速回転が困難になる。

【０００４】一方、ロータの界磁に永久磁石を用いた回
転電機の場合、ロータにはコイルがないため熱が発生せ
ず、超高速回転が比較的容易である。しかし、永久磁石
回転電機は、ロータ鉄心の外周面に永久磁石を接着する
構成となっているため、この永久磁石に大きな遠心力が
作用すると永久磁石をロータ鉄心に固定している接着剤
が高速回転時の遠心力の引張り強度に耐えることができ
ず、永久磁石が飛散してしまう虞がある。

【０００５】そこで、従来の超高速回転用の永久磁石式
回転電機としては、図１４及び図１５に示すような構造
が採用されている。即ち、図１４及び図１５に示すよう
にステータ鉄心２のスロットにステータコイル３を納め
たステータ１内に空隙部を存して設けられるロータ４と
して、ロータ鉄心５の外周面に設けられた界磁極を形成
する複数個の永久磁石６の外周面にＳＵＳ３０４、イン
コネル等の非磁性鋼材で肉厚にして作られた保持環７を
嵌込んだり、或いはタングステンワイヤやケプラ繊維等
の線材やエポキシガラステープ等を永久磁石６の外周面
に巻付けてロータ鉄心５に強固に固定し、遠心力に対す
る引張り強度に耐えられるようにしている。

【０００６】また、２００℃以上の高温環境下で使用さ
れる永久磁石式回転電機では、ロータ鉄心５に永久磁石
６を接着剤にて固定すると、接着剤が熱劣化して接着力
がなくなるため、上記の超高速回転機の場合と同様に永
久磁石６の外周面に保持環７を嵌込んで永久磁石６をロ
ータ鉄心５に強固に固定している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に電
気機械のヨークとして使用されるＳ４５Ｃの構造材を磁
性材として保持環を製作し、この保持環を図１５に示す
ように永久磁石６の固定に用いると保持環７と永久磁石
６とロータ鉄心５間で磁気回路が短絡となり、ロータで
発生した界磁磁束の多くがステータコイル３と鎖交せ
ず、回転電機の出力は非常に小さくなる。

【０００８】このため、従来では前述したように永久磁
石６をロータ鉄心５に固定する手段として、ＳＵＳ３０
４、インコネル等の非磁性鋼材で作られた保持環７を永
久磁石６の外周面に嵌込んだり、タングステンワイヤや
ケプラ繊維等の線材やエポキシガラステープ等を永久磁
石６の外周面に巻付けてロータ鉄心５に固定するように
している。

【０００９】しかし、ステータ１とロータ４との間の空
隙部に保持環７を構成する非磁性材が配置されると磁気
的な空隙長が長くなるため、この空隙部間で起磁力が大
きく低下する。従って、この空隙部での磁束密度の低下
により、回転電機の出力が低下するという問題がある。

【００１０】また、２００℃以上の高温環境下で使用さ
れる永久磁石式回転電機では、永久磁石６をロータ鉄心
５にタングステンワイヤやケプラ繊維等の線材やエポキ
シガラステープ等を巻付ける構成が採れないため、前述
したように保持環にて永久磁石６をロータ鉄心５に固定
しているが、上記高速回転機の場合と同様の問題があ
る。

【００１１】本発明は上記のような問題を解消するため
になされたもので、径方向のステータコイルと鎖交する
磁界の磁束量を僅かな低下に抑え、且つ回転電機の体積
を大きくすることなく、永久磁石をロータ鉄心に強固に
固定できる永久磁石式回転電機を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により永久磁石式回転電機
を構成するものである。

【００１３】請求項１に対応する発明は、磁性材のステ
ータ鉄心にステータコイルを巻装してなるステータ内に
ロータ鉄心の外周面に界磁極を形成する複数個の永久磁
石を配置してなるロータを空隙部を存して設ける構成の
永久磁石式回転電機において、前記永久磁石の外周面に
飽和磁束密度の低い磁性材で構成された保持環を嵌込ん
で前記永久磁石を前記ロータ鉄心に固定するものであ
る。

【００１４】請求項２に対応する発明は、上記保持環を
磁束密度が０．５〜０．８（Ｔ）で比透磁率が１００以
上あり、且つ磁束密度が１．６（Ｔ）以上で比透磁率が
１００以下の磁気特性を有する磁性材で構成したもので
ある。

【００１５】請求項３に対応する発明は、磁性材のステ
ータ鉄心にステータコイルを巻装してなるステータ内に
ロータ鉄心の外周面に界磁極を形成する複数個の永久磁
石を配置してなるロータを空隙部を存して設ける構成の
永久磁石式回転電機において、永久磁石に対応する部分
が磁性材、Ｎ極とＳ極の極間に対応する部分が非磁性材
となるようにこれら磁性材および非磁性材を熱間等方圧
加圧により環状に接合して構成された保持環を前記永久
磁石の外周面に嵌込んで前記永久磁石を前記ロータ鉄心
に固定するものである。

【００１６】請求項４に対応する発明は、磁性材のステ
ータ鉄心にステータコイルを巻装してなるステータ内に
ロータ鉄心の外周面に界磁極を形成する複数個の永久磁
石を配置してなるロータを空隙部を存して設ける構成の
永久磁石式回転電機において、軸方向に長形な帯状の複
数の磁性材と非磁性材とを交互に並設し、且つこれら磁
性材および非磁性材を熱間等方圧加圧により環状に接合
して構成された保持環を前記永久磁石の外周面に嵌込ん
で前記永久磁石を前記ロータ鉄心に固定するものであ
る。

【００１７】

【作用】上記請求項１および２に対応する発明の永久磁
石式回転電機においては、耐力が３０kgf/mm²以上の磁
性材からなる金属で環状に加工して保持環を構成してい
るので、機械的強度の十分な保持環により永久磁石をロ
ータ鉄心に強固に固定することが可能となり、回転時に
発生する永久磁石の遠心力に十分耐え得ることができ
る。また磁気特性においては、永久磁石が発生する磁束
密度が０．８（Ｔ）近傍で保持環の比透磁率が１００以
上あり、磁極部分の径方向においては保持環が磁気的な
空隙とならないので、保持環による磁束密度の低下も僅
かである。しかも保持環の磁束密度が１．６（Ｔ）以上
で比透磁率が１００以下のため、極間部ではさらに比透
磁率が低下して極間部の磁気抵抗はかなり大きくなるた
め、周方向の磁束の洩れは少量で飽和する。従ってステ
ータと鎖交する界磁の磁束量を僅かな低下に抑えること
ができる。

【００１８】また、上記請求項３に対応する発明の永久
磁石式回転電機においては、上記同様に保持環により永
久磁石をロータ鉄心に強固に固定することが可能とな
り、回転時に発生する永久磁石の遠心力に十分耐え得る
ことができる。また磁気特性については、各極の永久磁
石による起磁力が保持環にも加わるが、永久磁石の表面
と接している保持環の部分は磁性材で構成されているた
め、この部分ではほとんど起磁力の低下がなく、空隙磁
束密度を高い密度で維持できる。さらに、永久磁石のＮ
極とＳ極が接する各極間部分には保持環の非磁性材が配
置されるため、永久磁石で発生した磁束が保持環が磁路
となって隣合う磁極間で磁気的に短絡することがないの
で、永久磁石より発生した磁束はステータコイルと鎖交
することになり、保持環を永久磁石とステータ鉄心との
間に設けても、空隙部の磁束密度を高い状態に維持でき
る。

【００１９】さらに、上記請求項４に対応する発明の永
久磁石式回転電機においては、耐遠心力については上記
と同様である。また磁気特性については、保持環は軸方
向に長形な帯状の複数の磁性材と非磁性材とが交互に並
設して環状に形成されているため、保持環に沿った磁路
を考えると、交互に周方向に並んだ非磁性材は大きな磁
気抵抗となり、永久磁石より発生した磁束は各部の磁性
材のみを通ることになる。さらに永久磁石の表面での磁
束密度は約０．８（Ｔ）であるので、帯状の磁性材の幅
を非磁性材の幅より大きくすれば、磁性材の磁束密度は
約１．６（Ｔ）となり、径方向の磁気抵抗はほとんど無
視できる。従って、周方向にほとんど磁束は洩れず、且
つ径方向の磁束を無視できるので、保持環を永久磁石と
ステータ鉄心との間に設けても、空隙部の磁束密度を高
い状態に維持できる。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００２１】図１及び図２は本発明による永久磁石式回
転電機の第１の実施例を示し、図１は回転電機全体の構
成を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ´線に沿う矢視拡
大断面図である。

【００２２】図１及び図２において、ステータ１１はケ
イ素鋼板を積層したステータ鉄心１２のスロットにステ
ータコイル１３を納めて電機子として構成される。ま
た、ロータ１４はＳ４５Ｃの磁性材からなるロータ鉄心
１５の外周面に異極の関係となる２個の永久磁石１６が
配置され、さらにこれら永久磁石１６の外周面に磁性材
の保持環１７が嵌込まれて構成される。

【００２３】この場合、保持環１７は、磁気特性におい
て、磁束密度が０．５〜０．８（Ｔ）で透磁率が１００
以上あり、且つ磁束密度が１．６（Ｔ）以上で比透磁率
が１０以上近くであるＳＵＳ６３０を磁性材として使用
される。従って、かかる材料に用いれば図３に示すよう
な磁気特性の保持環１７が得られる。

【００２４】このような構成の保持環１７を２極構成の
永久磁石１６の外周面に嵌込んで永久磁石１６をロータ
鉄心１５に固定することにより、次のような作用並びに
効果を得ることができる。

【００２５】まず、保持環１７の材料としてはＳＵＳ６
３０を使用しているので、耐力が１００kgf/mm²あり、
強度は非常に大である。

【００２６】従って、回転時に発生する永久磁石１６の
遠心力に十分耐え得るので、永久磁石１６がロータ鉄心
１５の外周面に強固に固定することができる。この場
合、当然のことながら永久磁石１６をロータ鉄心１５に
接着する接着剤が不要となることは言うまでもない。

【００２７】次に本実施例の永久磁石式回転電機の磁気
特性について述べる。

【００２８】回転電機の界磁として永久磁石を使用した
場合、回転電機の小形化、高出力化のため、保持環１７
がないと仮定した状態で永久磁石１６が発生する空隙の
磁束密度を０，８（Ｔ）近傍になるように磁気設計され
る。

【００２９】本実施例による保持環１７を用いると、図
４に示すように磁束密度０．８（Ｔ）における比透磁率
は１２０であり、磁極部分の径方向においては保持環１
７が磁気的な空隙とならず、磁束密度の低下も僅かであ
る。

【００３０】一方、周方向磁界では保持環１７により保
持環１７に沿って周方向に磁束が洩れるが、極間部に近
付くにつれて磁石表面より保持環１７を通して洩れた磁
束が集まってくるため、磁束量が増え、磁束密度は磁石
１６の周方向端部付近の保持環１７で１．６（Ｔ）以上
となり、極間部付近の保持環１７では２（Ｔ）以上とな
る。

【００３１】しかし、本実施例による保持環１７は図４
に示すように１．６（Ｔ）以上で比透磁率が１０近くで
あり、極間部の磁気抵抗はかなり大となるため、周方向
の磁束の洩れは少量で飽和する。

【００３２】ここで、上記実施例のように構成された永
久磁石式回転電機の磁界解析結果をもとに磁気特性につ
いて説明する。

【００３３】本実施例では保持環によるロータからの磁
束の洩れを検討するため、ステータのスロットを省き、
コアのみとした。また、磁束分布は磁束の中心で対称で
あるため、１／２極で実施している。

【００３４】図５は本実施例の永久磁石式回転電機で適
用する保持環の材料としてＳＵＳ６３０を用いたときの
磁界解析結果である磁束線図を示し、また図６は保持環
の材料としてＳ４５Ｃを用いたときの磁界解析結果であ
る磁束線図を示し、さらに図７は保持環の材料として非
磁性材を用いたときの磁界解析結果である磁束線図を示
している。

【００３５】上記磁界解析による各回転電機のステータ
鉄心内径面の磁束密度分布は以下のようになる。

【００３６】本実施例のＳＵＳ６３０の保持環を用いた
回転電機の磁束密度値は０．７５（Ｔ）、Ｓ４５Ｃの保
持環を用いた回転電機の磁束密度値は０．６５（Ｔ）、
従来の非磁性材の保持環を用いた回転電機の磁束密度値
は０．５９（Ｔ）である。

【００３７】これらの解析結果による磁束密度分布値か
ら明らかなように、本実施例の回転電機の磁束密度が最
も高く、従来と比較して磁束密度が１．３倍大きくなっ
ていることが分かる。

【００３８】このように本実施例では、保持環１７を磁
束密度が０．５〜０．８（Ｔ）で透磁率が１００以上あ
り、且つ磁束密度が１．６（Ｔ）以上で比透磁率が１０
以上近くであるＳＵＳ６３０で構成することにより、径
方向のステータと鎖交する磁界の磁束量を僅かな低下に
抑えることができるので、回転電機の体積を大きくする
ことなく、永久磁石１６をロータ鉄心１５に機械的に強
固に固定することができる。

【００３９】次に本発明の第２の実施例を図８及び図９
により説明する。

【００４０】図８及び図９は本発明による永久磁石式回
転電機の第２の実施例を示し、図８は回転電機全体の構
成を示す断面図、図９は図１のＢ−Ｂ´線に沿う矢視拡
大断面図であり、図１及び図２と同一部品には同一符号
を付して述べる。

【００４１】図８及び図９に示すように、ステータ鉄心
１２のスロットにステータコイル１３が納められたステ
ータ１１内にロータ１４が間隙を存して設けられる。こ
のロータ１４は、ロータ鉄心１５の外周面に２個の希土
類永久磁石１６ａ，１６ｂが適宜の間隔を存して配置さ
れ、Ｎ極とＳ極の界磁極を形成している。この場合、永
久磁石１６ａ，１６ｂにより形成されるＮ極とＳ極の極
間２０に、非磁性物質を配置するか、または空間として
もよい。さらに、永久磁石１６ａ，１６ｂの外周面には
次のような構成の保持環２１が嵌込まれる。

【００４２】即ち、上記保持環２１は熱間等方圧加圧
（ＨＩＰ）接合により磁性材２１ａと非磁性材２１ｂと
を接合して環状に構成したものであり、この保持環２１
の非磁性材２１ｂはＮ極とＳ極の極間２０に対応し、且
つ接するようにＨＩＰにて接合されている。

【００４３】この場合、保持環２１を構成する磁性材２
１ａとしてはニッケル・クロム・モリブデン鋼を使用
し、また非磁性材２１ｂとしてはインコネルを使用す
る。この磁性材２１ａと非磁性材２１ｂのＨＩＰによる
拡散結合は、高圧のＡｒガス（圧力：１０００kgf/c
m²）中で、温度を１２００℃の雰囲気で約２時間保持
して実施される。

【００４４】このような構成の保持環２１を２極構成の
永久磁石１６ａ，１６ｂの外周面に嵌込んで永久磁石１
６ａ，１６ｂをロータ鉄心１５に固定することにより、
次のような作用並びに効果を得ることができる。

【００４５】まず、保持環２１は磁性材２１ａ部分と非
磁性材２１ｂ部分とをＨＩＰにより接合して構成してい
るので、十分な接合強度がある。本例の保持環２１の場
合の接合強度は約８５kgf/cm²である。

【００４６】従って、回転時に発生する永久磁石１６の
遠心力に十分耐え得るので、永久磁石１６ａ，１６ｂが
ロータ鉄心１５の外周面に強固に固定することができ
る。この場合、当然のことながら永久磁石１６ａ，１６
ｂをロータ鉄心１５に接着する接着剤が不要となること
は言うまでもない。

【００４７】次に上記の構成された永久磁石式回転電機
の磁気特性について述べる。

【００４８】本実施例の回転電機において、各極の永久
磁石１６ａ，１６ｂによる起磁力は保持環２１にも加わ
るが、この保持環２１が永久磁石１６ａ，１６ｂと接し
ている部分は磁性材２１ａで構成されているので、保持
環２１の磁性材２１ａ部分での起磁力の低下はほとんど
なく、空隙磁束密度は高い密度で維持される。

【００４９】また、保持環２１が永久磁石１６ａ，１６
ｂにより形成されるＮ極とＳ極の各極間部に接する部分
は非磁性材２１ｂで構成されているので、永久磁石１６
ａ，１６ｂで発生した磁束は、保持環２１が磁路となっ
て隣合う磁石１６ａ，１６ｂ間で磁気的に短絡すること
がなく（ロータのみで磁束のループができる）、永久磁
石１６ａ，１６ｂで発生した磁束はステータコイル１３
と鎖交する。

【００５０】ここで、本実施例による永久磁石式回転電
機の磁界解析結果をもとに磁気特性について説明する。

【００５１】図１０は磁性材のみの保持環により永久磁
石を固定した永久磁石式回転電機の磁界解析結果の磁束
線図を示し、図１１は本実施例の保持環により永久磁石
を固定した永久磁石式回転電機の磁界解析結果の磁束線
図を示している。但し、解析はロータでの磁束分布を知
ることが重要なため、解析対象の回転電機のステータは
ステータ鉄心のティースの部分を取除いてコアのみとし
ている。また、磁束分布は磁極中心で対称に分布するた
め、解析領域は１／２極分としている。

【００５２】これらの解析結果である磁束線図から分か
るように、磁性材のみの保持環を用いた場合には、図１
０に示すように保持環により磁気的に短絡されるため永
久磁石で発生した磁束はほとんど保持環を通り、ステー
タ鉄心側へは僅かしか流れない。また、本実施例の保持
環を用いた場合には保持環を磁路として洩れる磁束はほ
とんどなく、磁束はステータ鉄心に流れている。

【００５３】従って、保持環を永久磁石とステータ鉄心
の内径側に設けても、空隙の磁束密度は高い状態に維持
でき、小形、高出力の永久磁石式回転電機が得られる。

【００５４】なお、上記実施例では非磁性材２１ｂが対
応する永久磁石１６ａ，１６ｂの極間２０部の円弧をＮ
極とＳ極の端部が接するまで広げるようにしても上記同
様の作用効果が得られる。

【００５５】次に本発明の第３の実施例を図１２により
説明する。

【００５６】図１２は本実施例におけるロータの径方向
の断面図を示すもので、図２と同一部品には同一符号を
付して述べる。

【００５７】第３の実施例では、図１２に示すようにロ
ータ鉄心１５の外周面に２個の希土類永久磁石１６を配
置してＮ極とＳ極の界磁極が形成され、この永久磁石１
６の外周には保持環３１が嵌込まれ、永久磁石１６をロ
ータ鉄心１５に固定している。この保持環３１は、軸方
向に長形な帯状の多数の磁性材３１ａと非磁性材３１ｂ
とを交互に並設して環状に形成し、これら磁性材３１ａ
と非磁性材３１ｂを熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）により接
合して一体的に構成される。また、この保持環３１を永
久磁石１６の外周に嵌込む際には、非磁性材３１ｂが永
久磁石１６の極間部に対応する位置となるように配設さ
れる。

【００５８】ここで、保持環３１を構成する磁性材３１
ａとしてはニッケル・クロム・モリブデン鋼を使用し、
また非磁性材３１ｂとしてはインコネルを使用する。こ
の磁性材３１ａと非磁性材３１ｂのＨＩＰによる拡散結
合は、高圧のＡｒガス（圧力：１０００kgf/cm²）中
で、温度を１２００℃の雰囲気で約２時間保持して実施
される。

【００５９】このような構成の保持環３１を２極構成の
永久磁石１６の外周に嵌込んで永久磁石１６をロータ鉄
心１５に固定することにより、次のような作用並びに効
果を得ることができる。

【００６０】回転時に発生する永久磁石１６の遠心力に
ついては前述した実施例と同様なのでその説明を省略
し、ここでは永久磁石式回転電機の磁気特性についての
み述べる。

【００６１】本実施例での保持環３１は、軸方向に長形
な帯状の多数の磁性材３１ａと非磁性材３１ｂとを交互
に並設して環状に形成されているため、保持環３１に沿
った磁路を考えると、非磁性材３１ｂは大きな磁気抵抗
となり、永久磁石１６より発生した磁束は各部の各部の
磁性材３１ａのみを通る。さらに、保持環３１は性材３
１ａと非磁性材３１ｂとが交互に並設され、磁気的に細
分化されているため、保持環３１における周方向に洩れ
る磁束成分はほとんどなく、第２の実施例よりも構成が
複雑になるが、有効磁束量は増加する。

【００６２】また、永久磁石表面での磁束密度は、約
０．８（Ｔ）なので、帯状の磁性材３１ａの幅を非磁性
材３１ｂの幅より大きくすれば、磁性材３１ａの磁束密
度は約１．６（Ｔ）となり、径方向の磁気抵抗はほとん
ど無視できる。

【００６３】従って、周方向にほとんど磁束は洩れず、
且つ径方向の磁気抵抗は無視できるので、保持環３１を
永久磁石１６とステータ鉄心の内径間に設けても、空隙
の磁束密度は高い状態に維持できるので、小形、高出力
の永久磁石式回転電機が得られる。

【００６４】なお、前述した第１乃至第３の各実施例で
は、ロータが２極構成の永久磁石式回転電機について述
べたが、多極構成の永久磁石式回転電機においても同様
に実施することができる。

【００６５】また、本発明は回転電機のロータのみだけ
でなく、図１３に示すような磁気カップリング式の回転
機に適用することができる。即ち、図１３においては、
駆動モータ４１により回転する外転ヨーク４２の内周面
に取付けられた永久磁石４３およびこの永久磁石４３の
内側空間部に設けられた内回ロータ４４の外周面に取付
けられた永久磁石４５の固定手段として前述した各実施
例の何ずれかの保持環４６を用いることができる。

【００６６】さらに、本発明はリニアモータやその他の
永久磁石を使用した回転機においても同様に適用実施す
ることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、径方
向のステータコイルと鎖交する磁界の磁束量を僅かな低
下に抑え、且つ全体の体積を大きくすることなく、永久
磁石をロータ鉄心に強固に固定できる超高速回転運転や
高温環境下で使用可能な永久磁石式回転電機を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による永久磁石回転電機の第１の実施例
を示す回転機全体の断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ´線に沿う矢視拡大断面図。

【図３】同実施例で使用される保持環の磁気特性図。

【図４】同実施例で使用されるＳＵＳ６３０材の保持環
と一般的に使用されるＳ４５Ｃ材の保持環の透磁率と磁
束密度の関係を示す図。

【図５】同実施例でＳＵＳ６３０材の保持環を使用とき
の永久磁石回転電機の磁界解析結果を示す磁束線図。

【図６】Ｓ４５Ｃ材の保持環を使用ときの永久磁石回転
電機の磁界解析結果を示す磁束線図。

【図７】非磁性材の保持環を使用ときの永久磁石回転電
機の磁界解析結果を示す磁束線図。

【図８】本発明の第２の実施例を示す回転機全体の断面
図。

【図９】図８のＢ−Ｂ´線に沿う矢視拡大断面図。

【図１０】磁性材のみの保持環を使用ときの永久磁石回
転電機の磁界解析結果を示す磁束線図。

【図１１】第２の実施例における保持環を使用ときの永
久磁石回転電機の磁界解析結果を示す磁束線図。

【図１２】本発明の第３の実施例におけるロータ部分の
径方向断面図。

【図１３】本発明を永久磁石式磁気カップリング装置に
適用した場合の構成例を示す断面図。

【図１４】従来の永久磁石回転電機を示す径方向断面
図。

【図１５】同永久磁石回転電機のロータの上半部を示す
径方向断面図。

【符号の説明】

１１……ステータ、１２……ステータ鉄心、１３……ス
テータコイル、１４ー…ロータ、１５……ロータ鉄心、
１６，１６ａ，１６ｂ……永久磁石、１７，２１，３１
……保持環、２１ａ，３１ａ……磁性材，２１ｂ，３１
ｂ……非磁性材２０……極間。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性材のステータ鉄心にステータコイル
を巻装してなるステータ内にロータ鉄心の外周面に界磁
極を形成する複数個の永久磁石を配置してなるロータを
空隙部を存して設ける構成の永久磁石式回転電機におい
て、前記永久磁石の外周面に飽和磁束密度の低い磁性材
で構成された保持環を嵌込んで前記永久磁石を前記ロー
タ鉄心に固定することを特徴とする永久磁石式回転電
機。
【請求項２】保持環を磁束密度が０．５〜０．８
（Ｔ）で比透磁率が１００以上あり、且つ磁束密度が
１．６（Ｔ）以上で比透磁率が１００以下の磁気特性を
有する磁性材で構成したことを特徴とする請求項１に記
載の永久磁石式回転電機。
【請求項３】磁性材のステータ鉄心にステータコイル
を巻装してなるステータ内にロータ鉄心の外周面に界磁
極を形成する複数個の永久磁石を配置してなるロータを
空隙部を存して設ける構成の永久磁石式回転電機におい
て、永久磁石に対応する部分が磁性材、Ｎ極とＳ極の極
間に対応する部分が非磁性材となるようにこれら磁性材
および非磁性材を熱間等方圧加圧により環状に接合して
構成された保持環を前記永久磁石の外周面に嵌込んで前
記永久磁石を前記ロータ鉄心に固定することを特徴とす
る永久磁石式回転電機。
【請求項４】磁性材のステータ鉄心にステータコイル
を巻装してなるステータ内にロータ鉄心の外周面に界磁
極を形成する複数個の永久磁石を配置してなるロータを
空隙部を存して設ける構成の永久磁石式回転電機におい
て、軸方向に長形な帯状の複数の磁性材と非磁性材とを
交互に並設し、且つこれら磁性材および非磁性材を熱間
等方圧加圧により環状に接合して構成された保持環を前
記永久磁石の外周面に嵌込んで前記永久磁石を前記ロー
タ鉄心に固定することを特徴とする永久磁石式回転電
機。