JPH0851751A

JPH0851751A - 永久磁石式回転電機

Info

Publication number: JPH0851751A
Application number: JP6188429A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Sakai; 和人堺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-08-10
Filing date: 1994-08-10
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、低速から高速回転までの運転が可
能で、且つ高力率・高効率・高安定性を得ることを目的
とする。【構成】ステータ鉄心２にコイル３を巻回して電機子
を構成するステータ１と、ロータ鉄心７の周面に主界磁
用の複数の永久磁石６が周方向に等間隔をおいて配置さ
れ永久磁石６の表面上には磁性部材９がそれぞれ配置さ
れるとともにロータ鉄心７の軸方向両端部に当該ロータ
鉄心７と磁気的に結合し且つ磁性部材９の端部と空隙を
おいて磁性材製のエンドリング１０が設けられたロータ
８とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石による電機子
コイルの鎖交磁束量を効果的に調整することにより低速
から高速回転までの広範囲の運転を可能とし、且つ高力
率・高効率を実現することができる永久磁石式回転電機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に永久磁石界磁方式の回転電機は
図１６に示すような構成となっている。即ち、ステータ
４１は、ステータ鉄心４２にスロット４５があり、スロ
ット４５に電機子コイル４３が配置されている。またロ
ータ４８は、界磁となる永久磁石４６がロータ鉄心４７
の外周表面に配置、固定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】永久磁石式回転電機は
界磁に永久磁石を用いているため界磁磁束は一定であ
る。したがって、電機子コイルと鎖交する磁束量は一定
であり、ロータの回転数に比例して誘起電圧は大とな
り、回転電機の端子電圧も大となる。

【０００４】一方、電気自動車等の電気推進システムや
コンプレッサ等に使用するモータは低速領域は定トルク
運転であるが、高速領域は定出力運転を行う。したがっ
て、定トルク領域では端子電圧は回転数にほぼ比例して
大きくなるが、定出力領域ではトルクは小となるため電
流も少なくてよいことから電圧は一定に近い値となるこ
とが望ましい。

【０００５】しかし、上記のシステム等に永久磁石式回
転電機を適用すると高速回転領域では誘起電圧は回転数
に比例して高くなり、ついには誘起電圧がインバータの
電圧に一致して回転が不可能となる。高速回転を可能と
するには単純にインバータの電圧を大きくすればよい
が、インバータの皮相電力が大きくなり、インバータは
大型化し、また、効率も悪くなる。そこで界磁磁束と逆
方向に作用する電機子反作用のｄ軸成分の電機子電流を
流すことにより電機子コイルと鎖交する界磁磁束を低下
させる技術（弱め界磁）が適用される。しかし、永久磁
石の比透磁率は真空の比透磁率（１．０）に近い値
（１．１）であり、電機子側からロータの界磁をみると
磁気的空隙長は永久磁石厚みと機械的空隙長の和とな
り、非常に大きくなる。したがって、弱め界磁の効果を
得るにはｄ軸の電機子電流をかなり大きくしなければな
らず、効率上及び温度的に問題がある。また、永久磁石
自身にも電機子反作用により反磁界が直接に加わり、特
性が劣化する（減磁）おそれがある。また、耐高速回転
を向上させるため、ロータの表面に固定された永久磁石
が離散するのを防止するために非磁性のリングで永久磁
石を覆う技術がある。しかし、永久磁石からみると、非
磁性リングの厚みと機械的空隙長の和が磁気的空隙長と
なるため、一般の回転電機より磁気的空隙長は大とな
り、空隙磁束密度は低下して回転電機は大型化し、効率
は悪くなる。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、低速から高速回転までの広範囲の運転を可能とし、
且つ高力率・高効率で高い安定性を有する永久磁石式回
転電機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロー
タ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等
間隔をおいて配置され該永久磁石の表面上には磁性部材
がそれぞれ配置されるとともに前記ロータ鉄心の軸方向
両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合し且つ前記磁性
部材の端部と適宜の空隙をおいて磁性材製のエンドリン
グが設けられたロータとを有することを要旨とする。

【０００８】第２に、磁性材のステータ鉄心にコイルを
巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ
鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間
隔をおいて配置され該永久磁石の表面上にはケイ素鋼板
製の磁性部材がそれぞれ配置されるとともに前記ロータ
鉄心の軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合し
且つ前記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて磁性材製
のエンドリングが設けられたロータとを有することを要
旨とする。

【０００９】第３に、磁性材のステータ鉄心にコイルを
巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ
鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間
隔をおいて配置され該永久磁石の表面上にはＦｅＣｏＶ
合金製の磁性部材がそれぞれ配置されるとともに前記ロ
ータ鉄心の軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に結
合し且つ前記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて磁性
材製のエンドリングが設けられたロータとを有すること
を要旨とする。

【００１０】第４に、磁性材のステータ鉄心にコイルを
巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ
鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間
隔をおいて配置され該永久磁石の表面上には磁性のステ
ンレス材製の磁性部材がそれぞれ配置されるとともに前
記ロータ鉄心の軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的
に結合し且つ前記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて
磁性材製のエンドリングが設けられたロータとを有する
ことを要旨とする。

【００１１】第５に、磁性材のステータ鉄心にコイルを
巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ
鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間
隔をおいて配置され該永久磁石の表面上には金属磁性粉
末とその絶縁及び結合を兼ねる樹脂コンパウンドを成形
して得た圧粉磁心材製の磁性部材がそれぞれ配置される
とともに前記ロータ鉄心の軸方向両端部に当該ロータ鉄
心と磁気的に結合し且つ前記磁性部材の端部と適宜の空
隙をおいて磁性材製のエンドリングが設けられたロータ
とを有することを要旨とする。

【００１２】第６に、磁性材のステータ鉄心にコイルを
巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ
鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間
隔をおいて配置され該永久磁石の表面上にはフェライト
製の磁性部材がそれぞれ配置されるとともに前記ロータ
鉄心の軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合し
且つ前記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて磁性材製
のエンドリングが設けられたロータとを有することを要
旨とする。

【００１３】第７に、磁性材のステータ鉄心にコイルを
巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ
鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間
隔をおいて配置され該永久磁石の表面上にはアモルファ
ス磁性材製の磁性部材がそれぞれ配置されるとともに前
記ロータ鉄心の軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的
に結合し且つ前記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて
磁性材製のエンドリングが設けられたロータとを有する
ことを要旨とする。

【００１４】第８に、前記磁性部材は磁性薄板を積層し
て構成してなることを要旨とする。

【００１５】第９に、円盤形状のステータとロータが適
宜の空隙をおいて対向配置されたアキシャルギャップ型
の永久磁石式回転電機であって、磁性材のステータ鉄心
にコイルを巻回して電機子を構成するステータと、磁性
材のロータ鉄心に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に
等間隔おいて配置され前記空隙側の少なくとも前記永久
磁石の表面には磁性部材が配置されるとともに前記ロー
タ鉄心の内、外両周面部に当該ロータ鉄心と磁気的に結
合し且つ前記磁性部材とは適宜の間隙をおいて磁性材製
のエンドリングが設けられたロータとを有することを要
旨とする。

【００１６】第１０に、前記エンドリングはＦｅＣｏＶ
合金製であることを要旨とする。

【００１７】第１１に、前記エンドリングは磁性薄板を
積層して構成してなることを要旨とする。

【００１８】第１２に、前記磁性部材の端部と前記エン
ドリング間の空隙部を非磁性材としてなることを要旨と
する。

【００１９】第１３に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロー
タ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等
間隔をおいて配置され該永久磁石の表面上には磁性部材
がそれぞれ配置されるとともに前記ロータ鉄心の軸方向
両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合し且つ前記磁性
部材の端部に接して磁性材製のエンドリングが設けられ
たロータとを有することを要旨とする。

【００２０】第１４に、前記エンドリングは前記ロータ
鉄心と非磁性材を介して磁気的に結合するように構成し
てなることを要旨とする。

【００２１】第１５に、前記磁性部材を軸方向に貫通す
るダンパーバーを設け、該ダンパーバーの両端部を前記
ロータ鉄心に取り付けた導電性の短絡リングにそれぞれ
接続してなることを要旨とする。

【００２２】第１６に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロー
タ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配
列され該複数の永久磁石の表面には前記ロータ鉄心の磁
性材よりも飽和磁束密度の低い磁性材製の磁性リングが
設けられたロータとを有することを要旨とする。

【００２３】第１７に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロー
タ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配
列され該複数の永久磁石の表面には磁束密度が０．５〜
０．８（Ｔ）で比透磁率が１００以上であり、且つ磁束
密度が１．６（Ｔ）以上で比透磁率が１００以下の磁気
特性を持つ磁性材製の磁性リングが設けられたロータと
を有することを要旨とする。

【００２４】第１８に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロー
タ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配
列され該複数の永久磁石の表面には金属磁性粉末とその
絶縁及び結合を兼ねる樹脂コンパウンドを成形して得た
圧粉磁心材製の磁性リングが設けられたロータとを有す
ることを要旨とする。

【００２５】第１９に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロー
タ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配
列され該複数の永久磁石の表面にはフェライト製の磁性
リングが設けられたロータとを有することを要旨とす
る。

【００２６】第２０に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロー
タ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配
列され該複数の永久磁石の表面にはアモルファス磁性材
製の磁性リングが設けられたロータとを有することを要
旨とする。

【００２７】第２１に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子が構成され前記ステータ鉄心の内周面
にはケイ素鋼板製の磁性リングが設けられたステータ
と、磁性材のロータ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久
磁石が周方向に配列されたロータとを有することを要旨
とする。

【００２８】第２２に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子が構成され前記ステータ鉄心の内周面
には磁性リングが設けられたステータと、磁性材のロー
タ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配
列されたロータとを有し、前記磁性リングは前記ロータ
鉄心の磁性材よりも飽和磁束密度の低い磁性材で作製し
てなることを要旨とする。

【００２９】第２３に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子が構成され前記ステータ鉄心の内周面
には磁束密度が０．５〜０．８（Ｔ）で比透磁率が１０
０以上であり、且つ磁束密度が１．６（Ｔ）以上で比透
磁率が１００以下の磁気特性を持つ磁性材製の磁性リン
グが設けられたステータと、磁性材のロータ鉄心の周面
に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列されたロー
タとを有することを要旨とする。

【００３０】第２４に、磁性材のステータ鉄心にコイル
を巻回して電機子が構成され前記ステータ鉄心の内周面
には金属磁性粉末とその絶縁及び結合を兼ねる樹脂コン
パウンドを成形して得た圧粉磁心材、フェライト又はア
モルファス磁性材の何れかで作製された磁性リングが設
けられたステータと、磁性材のロータ鉄心の周面に主界
磁用の複数の永久磁石が周方向に配列されたロータとを
有することを要旨とする。

【００３１】第２５に、前記磁性リングは、前記ロータ
の回転軸の方向に長い小片を当該ロータの回転方向に積
層した積層体又は前記ロータの回転軸を中心としたリン
グ形状の薄板を前記回転軸の方向に積層した積層体の何
れかで構成してなることを要旨とする。

【００３２】第２６に、磁性材のステータ鉄心にはスロ
ットと歯が交互に形成され前記スロット内に収容される
ように前記歯にコイルを巻回して電機子が構成され前記
スロットの開口部にはケイ素鋼板製の磁性楔が設けられ
たステータと、磁性材のロータ鉄心の周面に主界磁用の
複数の永久磁石が周方向に配列されたロータとを有する
ことを要旨とする。

【００３３】第２７に、磁性材のステータ鉄心にはスロ
ットと歯が交互に形成され前記スロット内に収容される
ように前記歯にコイルを巻回して電機子が構成され前記
スロットの開口部には磁性楔が設けられたステータと、
磁性材のロータ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石
が周方向に配列されたロータとを有し、前記磁性楔は前
記ロータ鉄心の磁性材よりも飽和磁束密度の低い磁性材
で作製してなることを要旨とする。

【００３４】第２８に、磁性材のステータ鉄心にはスロ
ットと歯が交互に形成され前記スロット内に収容される
ように前記歯にコイルを巻回して電機子が構成され前記
スロットの開口部には磁束密度が０．５〜０．８（Ｔ）
で比透磁率が１００以上であり、且つ磁束密度が１．６
（Ｔ）以上で比透磁率が１００以下の磁気特性を持つ磁
性材製の磁性楔が設けられたステータと、磁性材のロー
タ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配
列されたロータとを有することを要旨とする。

【００３５】第２９に、磁性材のステータ鉄心にはスロ
ットと歯が交互に形成され前記スロット内に収容される
ように前記歯にコイルを巻回して電機子が構成され前記
スロットの開口部には金属磁性粉末とその絶縁及び結合
を兼ねる樹脂コンパウンドを成形して得た圧粉磁心材、
フェライト又はアモルファス磁性材の何れかで作製され
た磁性楔が設けられたステータと、磁性材のロータ鉄心
の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列され
たロータとを有することを要旨とする。

【００３６】第３０に、前記磁性楔は、前記ロータの回
転軸の方向に長い小片を当該ロータの回転方向に積層し
た積層体又は前記ロータの回転方向に長い矩形形状の薄
板を前記回転軸の方向に積層した積層体の何れかで構成
してなることを要旨とする。

【００３７】

【作用】上記構成において、第１に、電機子からロータ
を見たとき、ロータの主界磁用永久磁石の表面には磁性
部材があるので磁気的空隙長は機械的空隙長と等しくな
り、電機子による電機子反作用磁界は強くなる。このた
め、電機子反作用による弱め界磁の効果が大きくなる。
また、高速領域において弱め界磁制御を行ったとき、界
磁の磁気回路は、ロータ鉄心−永久磁石−ステータ鉄心
−永久磁石−ロータ鉄心の通常の磁気回路の他に、ロー
タ鉄心−永久磁石−磁性部材−エンドリング−ロータ鉄
心からなる新たな磁気回路が形成される。このため、電
機子コイルと鎖交する磁束が減少して、この点において
も弱め界磁が効果的に作用する。したがって、高速領域
において弱め界磁制御を行うことにより、回転電機の端
子電圧が低くなって力率・効率の良い運転が可能とな
る。

【００３８】第２に、永久磁石の表面に配置する磁性部
材は、ケイ素鋼板で容易に実現することが可能である。

【００３９】第３に、永久磁石の表面に配置する磁性部
材をＦｅＣｏＶ合金製とすることにより、ＦｅＣｏＶ合
金は２．３［Ｔ］の高飽和磁束密度の磁気特性を持つの
で、ケイ素鋼板の場合よりも弱め界磁用の電機子電流を
大きくすることができる。したがって、弱め界磁を大き
くしたい場合や磁性部材の厚みを小にしたい場合に効果
的となる。

【００４０】第４に、永久磁石の表面に配置する磁性部
材は、磁性のステンレス材を用いても容易に実現可能で
ある。

【００４１】第５、第６に、永久磁石の表面に配置する
磁性部材として圧粉磁心材又はフェライト材を用いた場
合、これらの磁性部材は高周波においても磁束密度の低
下（透磁率の低下）が僅かであり、積層化することなく
一体物でも渦電流を低減することが可能となる。したが
って、圧粉磁心材、フェライト材を用いた場合は簡素な
構成で特性の良い回転電機を実現することが可能とな
る。

【００４２】第７に、永久磁石の表面に配置する磁性部
材は、アモルファス磁性材を用いても容易に実現可能で
ある。

【００４３】第８に、一層の高効率が要求される場合、
ロータが高速で回転する場合、多極の回転電機の場合、
又は電機子スロットが開口スロットの場合は、主界磁の
永久磁石表面に配置する磁性部材は薄板を積層した構成
とすることにより渦電流を低減することが可能となる。

【００４４】第９に、円盤形状のステータとロータが適
宜の空隙をおいて対向配置されたアキシャルギャップ型
の永久磁石式回転電機においても、前記空隙側における
少なくとも永久磁石の表面に磁性部材を配置し、ロータ
鉄心の内、外両周面部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合
し且つ磁性部材とは適宜の間隙をおいて磁性材製のエン
ドリングを設けることにより、前記第１の発明と同様
に、低速から高速回転までの広範囲の運転が可能とな
り、且つ高力率・高効率が実現される。

【００４５】第１０に、エンドリングは、永久磁石表面
上の磁性部材と同様に、ＦｅＣｏＶ合金製とすることに
より、弱め界磁を大きくすることが可能となる。

【００４６】第１１に、エンドリングにおいても磁性薄
板を積層した構成とすることにより、渦電流を低減する
ことが可能となる。

【００４７】第１２に、磁性部材の端部とエンドリング
間の空隙部に非磁性材を設けて構造強化を図っても、弱
め界磁を効果的に作用させることが可能である。

【００４８】第１３に、エンドリングを磁性部材の端部
に磁気的な空隙なしに接する構造とすることにより、ロ
ータ周面上の部材が一体化されて強度を強めることが可
能となる。

【００４９】第１４に、ロータ鉄心と磁気的に結合する
エンドリングは、アキシャルギャップ型の回転電機等、
そのロータ構造によっては、ロータ鉄心と非磁性材を介
して磁気的に結合する構造としても、弱め界磁を効果的
に作用させることが可能である。

【００５０】第１５に、永久磁石表面上の磁性部材を軸
方向に貫通するダンパーバーを設け、そのダンパーバー
の両端部をロータ鉄心に取り付けた導電性の短絡リング
にそれぞれ接続することにより、急激な負荷変動が生じ
た場合、ダンパーバーによりロータに制動作用が生じて
回転電機の安定化が可能となる。

【００５１】第１６に、電機子からロータを見たとき、
ロータの主界磁用永久磁石の表面には磁性リングがある
ので磁気的な空隙長は機械的空隙長と等しくなり、電機
子による電機子反作用磁界は強くなる。このため、電機
子反作用による弱め界磁の効果が大きくなる。磁性リン
グは低飽和磁束密度材のため、低速から中速回転の範囲
で弱め界磁制御を行わないときは界磁磁束の殆んどは径
方向に流れて空隙を横切り、電機子コイルと鎖交して有
効利用される。一方、高速領域で弱め界磁制御を行った
ときは、電機子反作用磁界により界磁磁束は反発し、積
極的に磁性リングを磁路として隣極と磁気回路を形成
し、電機子コイルと鎖交する界磁磁束は効果的に減少す
る。したがって高速領域において弱め界磁制御を行うこ
とにより、回転電機の端子電圧が低くなって力率・効率
の良い運転が可能となる。

【００５２】第１７に、低飽和磁束密度の磁性リング
は、磁気特性において、磁束密度が０．５〜０．８
（Ｔ）で比透磁率が１００以上であり、且つ磁束密度が
１．６（Ｔ）以上で比透磁率が１００以下のＳＵＳ６３
０等の磁性材で容易に実現することが可能である。

【００５３】第１８、第１９、第２０に、低飽和磁束密
度の磁性リングは、圧粉磁心材、フェライト又はアモル
ファス磁性材を用いても容易に実現することが可能であ
る。

【００５４】第２１に、磁性リングは、ステータ鉄心の
内周面に設けても、前記第１６の発明とほぼ同様の作用
を得ることができる。そして磁性リングをステータ鉄心
側に設ける場合は、磁性リングはステータ鉄心と磁気的
に短絡されており、且つ磁性リングとロータの永久磁石
間には空隙があるため、界磁磁束の周方向に漏れる磁束
はロータに磁性リングがある場合より少なくなる。この
ため、磁性リングは透磁率の高いケイ素鋼板製とするこ
とが可能となる。

【００５５】第２２、第２３、第２４に、ステータ鉄心
の内周面に設ける磁性リングは、ロータ側に設ける磁性
リングと同様に、低飽和磁束密度磁性材、具体的には、
磁気特性において、磁束密度が０．５〜０．８（Ｔ）で
比透磁率が１００以上であり、且つ磁束密度が１．６
（Ｔ）以上で比透磁率が１００以下の磁性材、圧粉磁心
材、フェライト又はアモルファス磁性材の何れかを用い
ても実現することが可能である。

【００５６】第２５に、ロータ側又はステータ側に設け
る磁性リングは、磁性薄板の積層体とすることにより、
渦電流を低減することが可能となる。

【００５７】第２６に、ステータ鉄心におけるスロット
の開口部に磁性楔を設けた構成とすることにより、第２
１の発明と同様の作用を得ることが可能であり、また、
この磁性楔は、透磁率の高いケイ素鋼板製とすることが
可能となる。

【００５８】第２７、第２８、第２９に、磁性楔は、ス
テータ鉄心の内周面に設ける磁性リングと同様に、低飽
和磁束密度磁性材、具体的には、磁気特性において、磁
束密度が０．５〜０．８（Ｔ）で比透磁率が１００以上
であり、且つ磁束密度が１．６（Ｔ）以上で比透磁率が
１００以下の磁性材、圧粉磁心材、フェライト又はアモ
ルファス磁性材の何れかを用いても実現することが可能
である。

【００５９】第３０に、磁性楔においても、磁性薄板の
積層体とすることにより、渦電流を低減することが可能
となる。

【００６０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１乃至図７は、本発明の第１実施例を示す図で
ある。まず、図１乃至図３を用いて、永久磁石式回転電
機の構成を説明する。ステータ１にはケイ素鋼板を積層
したステータ鉄心２があり、スロット５と歯４が交互に
形成されている。ステータ鉄心２の歯４に電機子コイル
３が巻回されて電機子が構成されている。また、ロータ
８におけるロータ鉄心７はＳ４５Ｃの磁性材製で円筒形
状となっており、その円周表面に異極の関係である４個
のＮｄＦｅＢの希土類永久磁石６が等間隔をおいて配置
されている。永久磁石６は回転電機の主界磁となる。そ
して永久磁石６の空隙側表面に磁性部材９が配置されて
いる。またロータ鉄心７の軸方向両端部に当該ロータ鉄
心７と磁気的に結合し且つ磁性部材９の端部と適宜の空
隙をおいて磁性材製のエンドリング１０が設けられてい
る。磁性部材９の材質としては、ケイ素鋼板、ＦｅＣｏ
Ｖ合金、磁性のステンレス材、アモルファス磁性材、金
属磁性粉末とその絶縁及び結合を兼ねる樹脂コンパウン
ドを成形して得られた圧粉磁心材又はフェライトの何れ
かが用いられる。ケイ素鋼板、ＦｅＣｏＶ合金、磁性の
ステンレス材、アモルファス磁性材等は０．５mm厚程度
の薄い板を積層して構成したものが用いられ、その他は
ソリッドのものが用いられている。また、エンドリング
１０は軟鋼、構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ等）、前記の磁性
部材９と同等の材料（ケイ素鋼板、ＦｅＣｏＶ合金、磁
性のステンレス材、アモルファス材）が使用され、薄い
板の積層又はソリッドの何れでも適用できる。永久磁石
６は接着剤、ボルト等でロータ鉄心７に固定され、磁性
部材９も接着剤、ボルト、軸方向棒等でロータ８に固定
されている。

【００６１】次に、上述のように構成された永久磁石式
回転電機の作用を説明する。本実施例では、電機子から
ロータ８を見たときロータ８の界磁の外周には磁性部材
９があるため磁気的空隙長は機械的空隙長と等しくな
り、電機子による電機子反作用磁界は強くなる。このた
め、電機子反作用による弱め界磁の効果が大きく、高速
回転領域を拡大することが可能となる。以下、この弱め
界磁等の各作用を順に説明する。

【００６２】高速領域で定出力運転を行うには、回転電
機の誘起電圧は高くなるため界磁磁束を減少させる弱め
界磁制御を行うことにより力率・効率の良い運転が可能
となる。本実施例では電機子のｄ軸電流による弱め界磁
を行ったとき、界磁の永久磁石６の磁束はｄ軸電流の電
機子反作用により反発され、界磁磁束は電機子反作用の
磁界が弱い磁性のエンドリング１０側へ磁路を変える。
これによりロータ鉄心７−永久磁石６−ステータ鉄心２
−永久磁石６−ロータ鉄心７からなる通常の磁気回路の
他に、図１に示すようにロータ鉄心７−永久磁石６−磁
性部材９−磁性のエンドリング１０−ロータ鉄心７から
なる新しい磁気回路が形成される。つまり、永久磁石６
の磁束の一部が上記の新しい磁気回路を通ることによ
り、電機子コイル３と鎖交する磁束は減少して弱め界磁
が効果的に作用し、力率・効率が向上する。

【００６３】磁気飽和による弱め界磁への影響の低減を
説明する。磁路となる磁性のリングをステータ鉄心とロ
ータ間に設けるとｄ軸とｑ軸の磁束が通り、電流が大き
いとき磁気飽和が生じ、弱め界磁の効果が弱くなること
もある。一方、本実施例の回転電機においては、エンド
リング１０がステータ鉄心２の外にあるため、トルクを
発生する電流となるｑ軸電流によるｑ軸磁束の殆んどは
エンドリング１０を通らず、ｄ軸電機子反作用によりス
テータ１と鎖交しないように磁路を変えた永久磁石６の
磁束がエンドリング１０を通る。以上より、さらに大き
なｄ軸電流を流すことができる。また、ｑ軸電流による
影響（磁性材の磁気飽和等）が小であり、制御性も向上
する。また図３に示すようにロータ鉄心７の極間が突起
構造でないとき、ｄ軸リアクタンスと比較してｑ軸は極
間部に空隙があり、ｑ軸リアクタンスを小とすることが
できるため、ｑ軸磁束は小であり磁気飽和への影響もさ
らに小となる。

【００６４】永久磁石６の減磁について説明する。本実
施例では、同時に電機子反作用による永久磁石６の減磁
は以下の作用により防ぐことになる。ｄ軸電流による電
機子反作用を受けると、永久磁石６の一部の磁束の磁路
がステータ鉄心２からロータの磁性のエンドリング１０
に移るため、永久磁石６の動作特性を決めるパーミアン
ス係数の大きな低下が抑えられて永久磁石６は磁気的に
安定する。したがって、永久磁石６は電機子反作用によ
る減磁を避けることができる。

【００６５】駆動電源について説明する。図３に示すよ
うにロータ鉄心７の極間が突起構造でないとき、ｄ軸リ
アクタンスと比較してｑ軸は極間部に空隙があり、ｑ軸
リアクタンスを小とすることができる。このため、駆動
電源からの回転電機を見たときのインピーダンスは小と
なり、駆動電源の容量も小となる。

【００６６】上記のような諸作用において、主界磁の永
久磁石６表面に設ける磁性部材９にＦｅＣｏＶ合金を適
用した場合、ＦｅＣｏＶ合金は２．３［Ｔ］の高飽和磁
束密度の磁気特性を有するため、ケイ素鋼板の磁性部材
より大きなｄ軸電流を流すことができる。したがって、
弱め界磁を大きくしたい場合、磁性部材９の厚みを小に
したい場合に効果が大である。

【００６７】高効率が要求される場合、ロータが高速で
回転する場合、多極の回転電機の場合、又は電機子スロ
ットが開口スロットの場合は、主界磁の永久磁石６表面
に設ける磁性部材９は、例えば０．５mm厚のケイ素鋼板
を積層した構成とすることにより渦電流を低減すること
ができる。また、主界磁の永久磁石６表面に設ける磁性
部材９に圧粉磁心材、フェライト材を適用した場合、こ
れらの磁性部材は高周波においても磁束密度の低下（透
磁率の低下）が僅かであり、積層せずに一体物でも渦電
流を低減することができる。したがって、圧粉磁心材、
フェライト材を適用すると簡素な構成で特性の良い回転
電機が得られる。

【００６８】図４には、磁性部材９等に用いた磁性のス
テンレス（ＳＵＳ６３０）とロータ鉄心７、エンドリン
グ１０等に用いた構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）の磁気特性
を示し、図５には、磁性部材９に用いた圧粉磁心材の磁
気特性を示し、図６には、ケイ素鋼板、圧粉磁心材及び
フェライト材の高周波における磁気特性を示し、図７に
は、磁性のアモルファス材の磁気特性を示す。

【００６９】図８には、上記第１実施例の変形例を示
す。この変形例では、主界磁の永久磁石６がロータ鉄心
７ａの表面部に埋め込まれるように設けられている。作
用は、上記第１実施例とほぼ同様であるが、この変形例
によればロータ８を小型に構成することができる。

【００７０】上述したように、本実施例によれば、永久
磁石６による電機子コイルの鎖交磁束量を効果的に調整
することができるため、低速から高速回転までの広範囲
の運転を可能とし、且つ高力率・高効率を実現すること
ができる。

【００７１】図９には、本発明の第２実施例を示す。本
実施例ではエンドリング１０が磁性部材９の端部に磁気
的な空隙無しに接している。この構造では、磁束の漏れ
は大きくなるがロータ８周面上の部材が一体化されて強
度的に強くなる。

【００７２】図１０及び図１１には、本発明の第３実施
例を示す。永久磁石回転電機は急な負荷変動が生じた場
合、駆動電源の制御による安定化を図るしかない。しか
し、良質な電源を必要とする発電機システムにおいては
通常の永久磁石回転電機システムでは電気系統を含めて
安定化を行うのは極めて困難である。本実施例は、これ
を解決するようにしたものであり、磁性部材９に軸方向
に複数の孔を穿設し、これらの孔にダンパーバー１１を
通し、これらダンパーバー１１の両端部をロータ鉄心７
に取り付けた導電性の短絡リング１２にそれぞれ接続し
たものである。ダンパーバー１１によりロータ８に制動
作用が生じ、急激な負荷変動等に対し、永久磁石式回転
電機及び系統の安定化が可能となる。

【００７３】図１２には、本発明の第４実施例を示す。
本実施例は、円盤形状のステータとロータが所要の空隙
をおいて対向配置されたアキシャルギャップ型の回転電
機に適用したものである。円盤形状のステータにおける
ステータ鉄心に電機子コイル１３が巻回されて電機子が
構成されている。同様に円盤形状のロータ１８における
ロータ鉄心１７には主界磁用の複数の永久磁石１６が周
方向に等間隔をおいて配置され、その永久磁石１６の空
隙側表面には磁性部材１９が取り付けられている。また
ロータ鉄心１７の内、外両周面部に当該ロータ鉄心１７
と非磁性材１４を介して磁気的に結合し、且つ磁性部材
１９の端部とはその非磁性材１４により所要の間隙に保
持された磁性材製のエンドリング２０が設けられてい
る。作用、効果は、第１実施例である前述のラジアルギ
ャップタイプの永久磁石式回転電機とほぼ同様である。

【００７４】図１３には、本発明の第５実施例を示す。
ロータ２８におけるロータ鉄心２７はＳ４５Ｃの磁性材
からなり、ロータ鉄心２７の円周表面に異極の関係であ
る４個の永久磁石２６が周方向に配置されている。そし
て永久磁石２６の表面に磁性材製の磁性リング２９が、
これらの永久磁石２６を覆うように設けられている。磁
性リング２９の材質としては、磁気特性において、磁束
密度が０．５〜０．８（Ｔ）で比透磁率が１００以上で
あり、且つ、磁束密度が１．６（Ｔ）以上で比透磁率が
１０近くであるＳＵＳ６３０（図４参照）、Ｔｉ系カッ
プリング材で表面処理された６９μｍ粒子径のＦｅ−Ｓ
ｉの合金粉とその絶縁および結合を兼ねる樹脂コンパウ
ンドを成形して得られた圧粉磁心材（図６参照）、フェ
ライトの磁性材又は１０〜３０μｍのＣｏ基アモルファ
スをスパイラル状に１００層程度巻いて積層したもの
（図７参照）等、飽和磁束密度の低い磁性材が用いられ
る。

【００７５】次に、作用を説明する。本実施例の回転電
機においては、電機子からロータ２８を見たときロータ
２８の外周には磁性リング２９があるため磁気的空隙長
は機械的空隙長と等しくなり、電機子による電機子反作
用磁界は強くなる。また、電機子反作用磁界により永久
磁石２６からの磁束は反発し、積極的に磁性リング２９
を磁路として隣極と磁気回路を形成し、電機子コイル３
と鎖交する界磁磁束は効果的に減少する。図４、図５、
図７に示すように磁性リング２９は低飽和磁束密度材の
ため磁束が増加すると比透磁率は小となり、磁性リング
２９の周方向から径方向に漏れようとするが、電機子反
作用の影響で積極的に磁束は周方向に流れる。したがっ
て、ｄ軸電流による電機子反作用の大きさを調整するこ
とにより、電機子コイル３と鎖交する界磁磁束量を効果
的に調整することができる。

【００７６】例として次のように調整される。低速から
中速回転の範囲では弱め界磁は行われないため、ｄ軸電
流は零とし、トルクを発生するｑ軸電流のみを流してブ
ラシレスＤＣモータを駆動する。高速回転領域では任意
のｄ軸電流を流して界磁磁束を減少させ、モータの端子
電圧を低下させる。

【００７７】磁性リング２９の低飽和磁束密度材として
の作用はｄ軸電流による電機子反作用が無いとき、界磁
磁束を有効に利用するため磁束がコイル３と鎖交するよ
うにする。磁性リング２９を周方向に通る磁束はＮ極と
Ｓ極の極間に近くなる程磁束が増えて透磁率は低下し、
低飽和磁束密度材のため磁束による透磁率の変化は大き
く、透磁率の絶対値も鉄と比較してかなり小となる。こ
のため、殆んどの界磁磁束は径方向に流れ、空隙を横切
り、電機子コイル３と鎖交する。

【００７８】一方、永久磁石２６の電機子反作用による
減磁は以下の作用により防ぐことができる。ｄ軸電流に
よる電機子反作用を受けると、永久磁石２６の磁束はス
テータ鉄心２から磁性リング２９の磁路を変えることが
でき、磁気回路がオープンにならず、パーミアンス係数
の大きな低下を抑えることができる。したがって、永久
磁石２６は電機子反作用による減磁を避けることができ
る。

【００７９】ロータ２８が高速で回転する場合、多極の
回転電機の場合は、磁性リング２９に渦電流が発生して
損失が生じる。これに対し、磁性リング２９を、ロータ
２８の回転軸の方向に長い小片を当該ロータ２８の回転
方向に積層した積層体又はロータ２８の回転軸を中心と
したリング形状の薄板を回転軸の方向に積層した積層体
の何れかで構成することにより渦電流を低減することが
できる。積層方法としては、電子ビーム溶接、レーザ溶
接、接着剤、樹脂による一体モールド法がある。なお、
図６に示すように、圧粉磁心材、フェライト材は高周波
においても磁束密度の低下（透磁率の低下）が僅かであ
り、積層せずに一体物でも渦電流を低減することができ
る。したがって、前記第１実施例と同様に、圧粉磁心
材、フェライト材を本実施例に適用すると簡素な構成で
特性の良い回転電機が得られる。

【００８０】図１４には、本発明の第６実施例を示す。
本実施例では、ステータ鉄心２の内周面に磁性リング３
０が設けられている。磁性リング３０の材質としては、
前記第５実施例における磁性リング２９と同様の材質に
加え極薄ケイ素鋼板も用いられている。また、磁性リン
グ３０は、第５実施例の磁性リング２９と同様に積層体
とすることもできる。

【００８１】作用は、前記第５実施例とほぼ同様である
が、本実施例のように、ステータ１側に磁性リング３０
を設ける場合は、磁性リング３０はステータ鉄心２と磁
気的に短絡されており、且つ、磁性リング３０とロータ
２８の永久磁石２６間には空隙があるため、界磁磁束の
周方向に漏れる磁束はロータ２８に磁性リングがある場
合より少なくなる。したがって、上記したように、透磁
率の高い磁性材（ケイ素鋼板）等も適用できる。ただ
し、断面積は小さくする必要がある。

【００８２】図１５には、本発明の第７実施例を示す。
本実施例では、ステータ１におけるスロット５の開口部
に、それぞれ磁性楔３１が設けられている。磁性楔３１
の材質としては、第６実施例の磁性リング３０と同様の
ものが用いられる。ケイ素鋼板は１〜２mm厚程度のもの
が用いられる。磁性楔３１を積層体とするときは、ロー
タ２８の回転軸の方向に長い小片を当該ロータ２８の回
転方向に積層するか又はロータ２８の回転方向に長い矩
形形状の薄板を回転軸の方向に積層する。

【００８３】磁性楔３１の作用は、第６実施例の磁性リ
ング３０とほぼ同様である。

【００８４】第５〜第７実施例の磁性リング２９，３
０、磁性楔３１を設けた場合の付属的な作用、効果とし
て、ステータのスロット５と歯４の磁気抵抗の差により
発生するコギングトルクを低減できる。これは、ステー
タ鉄心２にはスロット５と歯４が交互に形成されている
ため、空隙のパーミアンスが変化する。空隙磁束は歯４
と対向する部分に集中し、磁束密度分布は歯４とスロッ
ト５間で急激に変化する。上記各実施例では空隙部分の
磁性リング２９，３０又はスロット５に磁性楔３１があ
るため、歯４を通る磁束は磁性リング２９，３０、磁性
楔３１により滑らかに分布する。これにより、磁気エネ
ルギの変化率は小となり、コギングトルクは小となる。

【００８５】なお、上述の各実施例では永久磁石式回転
界磁の回転電機について述べたが、直流モータに代表さ
れるステータ側を永久磁石界磁とし、ロータを回転電機
子としても上記とほぼ同様の作用、効果が得られる。ま
た、実施例では永久磁石式回転電機について述べたが永
久磁石式のリニアモータでも同様に可能である。さら
に、界磁極表面と電機子表面間の磁束漏れによる出力低
下よりも、トルク脈動の低減を優先する場合は、一般の
巻線形界磁の同期機にも適用可能である。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、各請求項記載の発
明によれば、それぞれ次のような効果を奏する。

【００８７】請求項１記載の発明によれば、磁性材のス
テータ鉄心にコイルを巻回して電機子を構成するステー
タと、磁性材のロータ鉄心の周面に主界磁用の複数の永
久磁石が周方向に等間隔をおいて配置され該永久磁石の
表面上には磁性部材がそれぞれ配置されるとともに前記
ロータ鉄心の軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に
結合し且つ前記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて磁
性材製のエンドリングが設けられたロータとを具備させ
たため、電機子からロータを見たときの磁気的空隙長が
機械的空隙長と等しくなり電機子による電機子反作用磁
界が強くなって電機子反作用により弱め界磁の効果を大
きくすることができる。また高速領域において弱め界磁
制御を行ったとき、電機子コイルと鎖交する磁束を減少
させて、この点においても弱め界磁を効果的に作用させ
ることができる。したがって、高速領域において弱め界
磁制御を行うことにより、回転電機の端子電圧が低くな
って高力率・高効率を実現することができる。

【００８８】請求項２記載の発明によれば、永久磁石の
表面に配置する磁性部材を具体的にケイ素鋼板製とした
ため、上記請求項１記載の発明の効果を容易、確実に実
現することができる。

【００８９】請求項３記載の発明によれば、永久磁石の
表面に配置する磁性部材を具体的にＦｅＣｏＶ合金製と
したため、ＦｅＣｏＶ合金は高飽和磁束密度の磁気特性
を持つことから、ケイ素鋼板等の場合よりも弱め界磁用
の電機子電流を大きくすることができて弱め界磁を大き
くしたい場合や磁性部材の厚みを小さくしたい場合に一
層優れた効果を奏する。

【００９０】請求項４記載の発明によれば、永久磁石の
表面に配置する磁性部材を具体的に磁性のステンレス材
製としたため、前記請求項１記載の発明の効果を容易、
確実に実現することができる。

【００９１】請求項５記載の発明によれば、永久磁石の
表面に配置する磁性部材を具体的に圧粉磁心材製とした
ため、圧粉磁心材は高周波においても磁束密度の低下
（透磁率の低下）が僅かであり、積層化することなく一
体物でも渦電流を低減することができるので、簡素な構
成で特性の良い永久磁石式回転電機を実現することがで
きる。

【００９２】請求項６記載の発明によれば、永久磁石の
表面に配置する磁性部材を具体的にフェライト製とした
ため、上記請求項５記載の発明の効果と同様の効果が得
られる。

【００９３】請求項７記載の発明によれば、永久磁石の
表面に配置する磁性部材を具体的にアモルファス磁性材
製としたため、前記請求項１記載の発明の効果を容易、
確実に実現することができる。

【００９４】請求項８記載の発明によれば、永久磁石の
表面に配置する磁性部材は薄板を積層した構成としたた
め、渦電流を低減することができて一層の高効率が要求
される場合、ロータが高速で回転する場合、多極の回転
電機の場合、又は電機子スロットが開口スロット等の場
合において良好な特性の永久磁石式回転電機を実現する
ことができる。

【００９５】請求項９記載の発明によれば、円盤形状の
ステータとロータが適宜の空隙をおいて対向配置された
アキシャルギャップ型の永久磁石式回転電機であって、
磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回して電機子を構成
するステータと、磁性材のロータ鉄心に主界磁用の複数
の永久磁石が周方向に等間隔おいて配置され前記空隙側
の少なくとも前記永久磁石の表面には磁性部材が配置さ
れるとともに前記ロータ鉄心の内、外両周面部に当該ロ
ータ鉄心と磁気的に結合し且つ前記磁性部材とは適宜の
間隙をおいて磁性材製のエンドリングが設けられたロー
タとを具備させたため、アキシャルギャップ型の永久磁
石式回転電機においても、前記請求項１記載の発明の効
果とほぼ同様の効果が得られる。

【００９６】請求項１０記載の発明によれば、エンドリ
ングを具体的にＦｅＣｏＶ合金製としたため、弱め界磁
を確実に大きくすることができる。

【００９７】請求項１１記載の発明によれば、エンドリ
ングは磁性薄板を積層して構成したため、前記請求項８
記載の発明の効果とほぼ同様の効果が得られる。

【００９８】請求項１２記載の発明によれば、磁性部材
の端部とエンドリング間の空隙部を非磁性材としたた
め、弱め界磁を効果的に作用させることができるととも
にロータ周面上の構造強化を図ることができる。

【００９９】請求項１３記載の発明によれば、エンドリ
ングを磁性部材の端部と磁気的な空隙なしに接する構造
としたため、弱め界磁を効果的に作用させることができ
るとともにロータ周面上の部材の一体化により構造強化
を図ることができる。

【０１００】請求項１４記載の発明によれば、ロータ鉄
心と磁気的に結合するエンドリングは、アキシャルギャ
ップ型の回転電機等、そのロータ構造によっては、ロー
タ鉄心と非磁性材を介して磁気的に結合する構成として
も、弱め界磁を効果的に作用させることができる。

【０１０１】請求項１５記載の発明によれば、永久磁石
表面上の磁性部材を軸方向に貫通するダンパーバーを設
け、該ダンパーバーの両端部をロータ鉄心に取り付けた
導電性の短絡リングにそれぞれ接続したため、急激な負
荷変動が生じたとき、ロータに制動作用が生じて高い安
定性を得ることができる。

【０１０２】請求項１６記載の発明によれば、磁性材の
ステータ鉄心にコイルを巻回して電機子を構成するステ
ータと、磁性材のロータ鉄心の周面に主界磁用の複数の
永久磁石が周方向に配列され該複数の永久磁石の表面に
は前記ロータ鉄心の磁性材よりも飽和磁束密度の低い磁
性材製の磁性リングが設けられたロータとを具備させた
ため、電機子からロータを見たときの磁気的空隙長が機
械的空隙長と等しくなり電機子による電機子反作用磁界
が強くなって電機子反作用による弱め界磁の効果を大き
くすることができる。磁性リングは低飽和磁束密度のた
め、低速から中速回転の範囲で弱め界磁制御を行わない
ときは界磁磁束の殆んどは径方向に流れて電機子コイル
と鎖交し効率が高められる。これに対し、高速領域で弱
め界磁制御を行ったときは、電機子反作用磁界により界
磁磁束は反発し、積極的に磁性リングを磁路として隣極
と磁気回路を形成し、電機子コイルと鎖交する界磁磁束
は減少する。したがって高速領域で弱め界磁制御を行う
ことにより、回転電機の端子電圧が低くなって高力率・
高効率を実現することができる。

【０１０３】請求項１７記載の発明によれば、低飽和磁
束密度の磁性リングは、磁気特性において、磁束密度が
０．５〜０．８（Ｔ）で比透磁率が１００以上であり、
且つ磁束密度が１．６（Ｔ）以上で比透磁率が１００以
下の磁気特性を持つ磁性材としたため、上記請求項１６
記載の発明の効果を容易、確実に実現することができ
る。

【０１０４】請求項１８，１９又は２０記載の発明によ
れば、低飽和磁束密度の磁性リングは、圧粉磁心材、フ
ェライト又はアモルファス磁性材としたため、上記請求
項１６記載の発明の効果を容易、確実に実現することが
できる。

【０１０５】請求項２１記載の発明によれば、磁性材の
ステータ鉄心にコイルを巻回して電機子が構成され前記
ステータ鉄心の内周面にはケイ素鋼板製の磁性リングが
設けられたステータと、磁性材のロータ鉄心の周面に主
界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列されたロータと
を具備させたため、磁性リングをステータ鉄心側に設け
る場合は、磁性リングはステータ鉄心と磁気的に短絡さ
れ、且つ磁性リングとロータの永久磁石間には空隙があ
ることから、界磁磁束の周方向に漏れる磁束分はロータ
の永久磁石上に磁性リングがある場合よりも少なくな
る。このため、磁性リングは透磁率の高いケイ素鋼板製
としても、前記請求項１６記載の発明の効果とほぼ同様
の効果が得られる。

【０１０６】請求項２２，２３又は２４記載の発明によ
れば、ステータ鉄心の内周面に設ける磁性リングは、ロ
ータの永久磁石上の磁性リングと同様に、低飽和磁束密
度磁性材、磁気特性において磁束密度が０．５〜０．８
（Ｔ）で比透磁率が１００以上であり、且つ磁束密度が
１．６（Ｔ）以上で比透磁率が１００以下の磁性材、圧
粉磁心材、フェライト又はアモルファス磁性材の何れか
を用いても、前記請求項１６記載の発明の効果とほぼ同
様の効果を得ることができる。

【０１０７】請求項２５記載の発明によれば、前記磁性
リングは、前記ロータの回転軸の方向に長い小片を当該
ロータの回転方向に積層した積層体又は前記ロータの回
転軸を中心としたリング形状の薄板を前記回転軸の方向
に積層した積層体の何れかで構成したため、前記請求項
８記載の発明の効果とほぼ同様の効果を得ることができ
る。

【０１０８】請求項２６記載の発明によれば、磁性材の
ステータ鉄心にはスロットと歯が交互に形成され前記ス
ロット内に収容されるように前記歯にコイルを巻回して
電機子が構成され前記スロットの開口部にはケイ素鋼板
製の磁性楔が設けられたステータと、磁性材のロータ鉄
心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列さ
れたロータとを具備させたため、前記請求項２１記載の
発明の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。

【０１０９】請求項２７，２８又は２９記載の発明によ
れば、磁性楔は、ステータ鉄心の内周面に設ける磁性リ
ングと同様に、低飽和磁束密度磁性材、磁気特性におい
て磁束密度が０．５〜０．８（Ｔ）で比透磁率が１００
以上であり、且つ磁束密度が１．６（Ｔ）以上で比透磁
率が１００以下の磁性材、圧粉磁心材、フェライト又は
アモルファス磁性材の何れかを用いても、前記請求項２
１記載の発明の効果とほぼ同様の効果を得ることができ
る。

【０１１０】請求項３０記載の発明によれば、前記磁性
楔は、前記ロータの回転軸の方向に長い小片を当該ロー
タの回転方向に積層した積層体又は前記ロータの回転方
向に長い矩形形状の薄板を前記回転軸の方向に積層した
積層体の何れかで構成したため、前記請求項８記載の発
明の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る永久磁石式回転電機の第１実施例
を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ方向から見たロータ部分の図である。

【図３】上記第１実施例の要部横断面図である。

【図４】上記第１実施例における磁性のステンレスと構
造用炭素鋼の磁気特性を示す図である。

【図５】上記第１実施例における圧粉磁心材の磁気特性
を示す図である。

【図６】上記第１実施例におけるケイ素鋼板、圧粉磁心
材、フェライトの周波数に対する磁気特性を示す図であ
る。

【図７】上記第１実施例における磁性アモルファス材の
磁気特性を示す図である。

【図８】上記第１実施例の変形例を示す要部横断面図で
ある。

【図９】本発明の第２実施例を示す要部縦断面図であ
る。

【図１０】本発明の第３実施例を示す要部縦断面図であ
る。

【図１１】上記第３実施例の要部斜視図である。

【図１２】本発明の第４実施例を一部切欠いて示す要部
斜視図である。

【図１３】本発明の第５実施例を示す部分横断面図であ
る。

【図１４】本発明の第６実施例を示す部分横断面図であ
る。

【図１５】本発明の第７実施例を示す部分横断面図であ
る。

【図１６】従来の永久磁石式回転電機の部分横断面図で
ある。

【符号の説明】

１ステータ２ステータ鉄心３電機子コイル４歯５スロット６，１６，２６主界磁の永久磁石７，７ａ，１７，２７ロータ鉄心８，１８，２８ロータ９，１９磁性部材１０，２０エンドリング１１ダンパーバー１２短絡リング１４非磁性材２９，３０磁性リング３１磁性楔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回し
て電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心の
周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間隔をお
いて配置され該永久磁石の表面上には磁性部材がそれぞ
れ配置されるとともに前記ロータ鉄心の軸方向両端部に
当該ロータ鉄心と磁気的に結合し且つ前記磁性部材の端
部と適宜の空隙をおいて磁性材製のエンドリングが設け
られたロータとを有することを特徴とする永久磁石式回
転電機。
【請求項２】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回し
て電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心の
周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間隔をお
いて配置され該永久磁石の表面上にはケイ素鋼板製の磁
性部材がそれぞれ配置されるとともに前記ロータ鉄心の
軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合し且つ前
記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて磁性材製のエン
ドリングが設けられたロータとを有することを特徴とす
る永久磁石式回転電機。
【請求項３】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回し
て電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心の
周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間隔をお
いて配置され該永久磁石の表面上にはＦｅＣｏＶ合金製
の磁性部材がそれぞれ配置されるとともに前記ロータ鉄
心の軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合し且
つ前記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて磁性材製の
エンドリングが設けられたロータとを有することを特徴
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コイルを巻回し
て電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心の
周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間隔をお
いて配置され該永久磁石の表面上には磁性のステンレス
材製の磁性部材がそれぞれ配置されるとともに前記ロー
タ鉄心の軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合
し且つ前記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて磁性材
製のエンドリングが設けられたロータとを有することを
特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項５】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回し
て電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心の
周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間隔をお
いて配置され該永久磁石の表面上には金属磁性粉末とそ
の絶縁及び結合を兼ねる樹脂コンパウンドを成形して得
た圧粉磁心材製の磁性部材がそれぞれ配置されるととも
に前記ロータ鉄心の軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁
気的に結合し且つ前記磁性部材の端部と適宜の空隙をお
いて磁性材製のエンドリングが設けられたロータとを有
することを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項６】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回し
て電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心の
周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間隔をお
いて配置され該永久磁石の表面上にはフェライト製の磁
性部材がそれぞれ配置されるとともに前記ロータ鉄心の
軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合し且つ前
記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて磁性材製のエン
ドリングが設けられたロータとを有することを特徴とす
る永久磁石式回転電機。
【請求項７】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回し
て電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心の
周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間隔をお
いて配置され該永久磁石の表面上にはアモルファス磁性
材製の磁性部材がそれぞれ配置されるとともに前記ロー
タ鉄心の軸方向両端部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合
し且つ前記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて磁性材
製のエンドリングが設けられたロータとを有することを
特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項８】前記磁性部材は磁性薄板を積層して構成
してなることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記
載の永久磁石式回転電機。
【請求項９】円盤形状のステータとロータが適宜の空
隙をおいて対向配置されたアキシャルギャップ型の永久
磁石式回転電機であって、磁性材のステータ鉄心にコイ
ルを巻回して電機子を構成するステータと、磁性材のロ
ータ鉄心に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間隔
おいて配置され前記空隙側の少なくとも前記永久磁石の
表面には磁性部材が配置されるとともに前記ロータ鉄心
の内、外両周面部に当該ロータ鉄心と磁気的に結合し且
つ前記磁性部材とは適宜の間隙をおいて磁性材製のエン
ドリングが設けられたロータとを有することを特徴とす
る永久磁石式回転電機。
【請求項１０】前記エンドリングはＦｅＣｏＶ合金製
であることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載
の永久磁石式回転電機。
【請求項１１】前記エンドリングは磁性薄板を積層し
て構成してなることを特徴とする請求項１乃至１０の何
れかに記載の永久磁石式回転電機。
【請求項１２】前記磁性部材の端部と前記エンドリン
グ間の空隙部を非磁性材としてなることを特徴とする請
求項１乃至１１の何れかに記載の永久磁石式回転電機。
【請求項１３】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回
して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心
の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に等間隔を
おいて配置され該永久磁石の表面上には磁性部材がそれ
ぞれ配置されるとともに前記ロータ鉄心の軸方向両端部
に当該ロータ鉄心と磁気的に結合し且つ前記磁性部材の
端部に接して磁性材製のエンドリングが設けられたロー
タとを有することを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１４】前記エンドリングは前記ロータ鉄心と
非磁性材を介して磁気的に結合するように構成してなる
ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の永
久磁石式回転電機。
【請求項１５】前記磁性部材を軸方向に貫通するダン
パーバーを設け、該ダンパーバーの両端部を前記ロータ
鉄心に取り付けた導電性の短絡リングにそれぞれ接続し
てなることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，
６，７，８，１０，１１，１２，１３又は１４記載の永
久磁石式回転電機。
【請求項１６】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回
して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心
の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列され
該複数の永久磁石の表面には前記ロータ鉄心の磁性材よ
りも飽和磁束密度の低い磁性材製の磁性リングが設けら
れたロータとを有することを特徴とする永久磁石式回転
電機。
【請求項１７】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回
して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心
の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列され
該複数の永久磁石の表面には磁束密度が０．５〜０．８
（Ｔ）で比透磁率が１００以上であり、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
持つ磁性材製の磁性リングが設けられたロータとを有す
ることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１８】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回
して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心
の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列され
該複数の永久磁石の表面には金属磁性粉末とその絶縁及
び結合を兼ねる樹脂コンパウンドを成形して得た圧粉磁
心材製の磁性リングが設けられたロータとを有すること
を特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１９】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回
して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心
の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列され
該複数の永久磁石の表面にはフェライト製の磁性リング
が設けられたロータとを有することを特徴とする永久磁
石式回転電機。
【請求項２０】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回
して電機子を構成するステータと、磁性材のロータ鉄心
の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列され
該複数の永久磁石の表面にはアモルファス磁性材製の磁
性リングが設けられたロータとを有することを特徴とす
る永久磁石式回転電機。
【請求項２１】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回
して電機子が構成され前記ステータ鉄心の内周面にはケ
イ素鋼板製の磁性リングが設けられたステータと、磁性
材のロータ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周
方向に配列されたロータとを有することを特徴とする永
久磁石式回転電機。
【請求項２２】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回
して電機子が構成され前記ステータ鉄心の内周面には磁
性リングが設けられたステータと、磁性材のロータ鉄心
の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列され
たロータとを有し、前記磁性リングは前記ロータ鉄心の
磁性材よりも飽和磁束密度の低い磁性材で作製してなる
ことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２３】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回
して電機子が構成され前記ステータ鉄心の内周面には磁
束密度が０．５〜０．８（Ｔ）で比透磁率が１００以上
であり、且つ磁束密度が１．６（Ｔ）以上で比透磁率が
１００以下の磁気特性を持つ磁性材製の磁性リングが設
けられたステータと、磁性材のロータ鉄心の周面に主界
磁用の複数の永久磁石が周方向に配列されたロータとを
有することを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２４】磁性材のステータ鉄心にコイルを巻回
して電機子が構成され前記ステータ鉄心の内周面には金
属磁性粉末とその絶縁及び結合を兼ねる樹脂コンパウン
ドを成形して得た圧粉磁心材、フェライト又はアモルフ
ァス磁性材の何れかで作製された磁性リングが設けられ
たステータと、磁性材のロータ鉄心の周面に主界磁用の
複数の永久磁石が周方向に配列されたロータとを有する
ことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２５】前記磁性リングは、前記ロータの回転
軸の方向に長い小片を当該ロータの回転方向に積層した
積層体又は前記ロータの回転軸を中心としたリング形状
の薄板を前記回転軸の方向に積層した積層体の何れかで
構成してなることを特徴とする請求項１６乃至２４の何
れかに記載の永久磁石式回転電機。
【請求項２６】磁性材のステータ鉄心にはスロットと
歯が交互に形成され前記スロット内に収容されるように
前記歯にコイルを巻回して電機子が構成され前記スロッ
トの開口部にはケイ素鋼板製の磁性楔が設けられたステ
ータと、磁性材のロータ鉄心の周面に主界磁用の複数の
永久磁石が周方向に配列されたロータとを有することを
特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２７】磁性材のステータ鉄心にはスロットと
歯が交互に形成され前記スロット内に収容されるように
前記歯にコイルを巻回して電機子が構成され前記スロッ
トの開口部には磁性楔が設けられたステータと、磁性材
のロータ鉄心の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方
向に配列されたロータとを有し、前記磁性楔は前記ロー
タ鉄心の磁性材よりも飽和磁束密度の低い磁性材で作製
してなることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２８】磁性材のステータ鉄心にはスロットと
歯が交互に形成され前記スロット内に収容されるように
前記歯にコイルを巻回して電機子が構成され前記スロッ
トの開口部には磁束密度が０．５〜０．８（Ｔ）で比透
磁率が１００以上であり、且つ磁束密度が１．６（Ｔ）
以上で比透磁率が１００以下の磁気特性を持つ磁性材製
の磁性楔が設けられたステータと、磁性材のロータ鉄心
の周面に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列され
たロータとを有することを特徴とする永久磁石式回転電
機。
【請求項２９】磁性材のステータ鉄心にはスロットと
歯が交互に形成され前記スロット内に収容されるように
前記歯にコイルを巻回して電機子が構成され前記スロッ
トの開口部には金属磁性粉末とその絶縁及び結合を兼ね
る樹脂コンパウンドを成形して得た圧粉磁心材、フェラ
イト又はアモルファス磁性材の何れかで作製された磁性
楔が設けられたステータと、磁性材のロータ鉄心の周面
に主界磁用の複数の永久磁石が周方向に配列されたロー
タとを有することを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項３０】前記磁性楔は、前記ロータの回転軸の
方向に長い小片を当該ロータの回転方向に積層した積層
体又は前記ロータの回転方向に長い矩形形状の薄板を前
記回転軸の方向に積層した積層体の何れかで構成してな
ることを特徴とする請求項２６乃至２９の何れかに記載
の永久磁石式回転電機。