JPH09121485A - 回転電機用磁石回転子 - Google Patents
回転電機用磁石回転子Info
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- JPH09121485A JPH09121485A JP7298908A JP29890895A JPH09121485A JP H09121485 A JPH09121485 A JP H09121485A JP 7298908 A JP7298908 A JP 7298908A JP 29890895 A JP29890895 A JP 29890895A JP H09121485 A JPH09121485 A JP H09121485A
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- magnet
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 うず電流損失の低減および洩れ磁束の低減に
より信頼性の向上した回転電機用磁石回転子を提供す
る。 【解決手段】 回転電機用磁石回転子１は、円周方向に
沿って永久磁石２が配設され、その永久磁石２の磁極２
０が回転電機用磁石回転子１の円周方向および回転軸方
向に分割された永久磁石片２ａａ、２ａｂの集合体から
なっている。
より信頼性の向上した回転電機用磁石回転子を提供す
る。 【解決手段】 回転電機用磁石回転子１は、円周方向に
沿って永久磁石２が配設され、その永久磁石２の磁極２
０が回転電機用磁石回転子１の円周方向および回転軸方
向に分割された永久磁石片２ａａ、２ａｂの集合体から
なっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、うず電流損失の低
減および洩れ磁束の低減により信頼性を向上できるよう
にした回転電機用磁石回転子に関する。
減および洩れ磁束の低減により信頼性を向上できるよう
にした回転電機用磁石回転子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１に従来の回転電機用磁石回転子の
例（特開平６ー７０５２０号公報参照）を示す。図１１
において、回転電機用磁石回転子５０はヨーク５１の周
囲に交互に配列された複数の回転子磁極５２およびスペ
ーサ５３を備えている。各スペーサ５３を挟んで隣接す
る回転子磁極５２は表側が交互にＳ極またはＮ極とさ
れ、スペーサ５３は布入りベークライト製の部材とされ
ている。回転子磁極５２は、それぞれ回転子５０の軸方
向に延びる短冊状の永久磁石片５４を、各々表面側が同
じ極性になるように周方向に複数配列して構成されてい
る。そして、この磁石回転子５０は図示されない固定子
を備えた同期電動機に組み込まれて使用される。
例（特開平６ー７０５２０号公報参照）を示す。図１１
において、回転電機用磁石回転子５０はヨーク５１の周
囲に交互に配列された複数の回転子磁極５２およびスペ
ーサ５３を備えている。各スペーサ５３を挟んで隣接す
る回転子磁極５２は表側が交互にＳ極またはＮ極とさ
れ、スペーサ５３は布入りベークライト製の部材とされ
ている。回転子磁極５２は、それぞれ回転子５０の軸方
向に延びる短冊状の永久磁石片５４を、各々表面側が同
じ極性になるように周方向に複数配列して構成されてい
る。そして、この磁石回転子５０は図示されない固定子
を備えた同期電動機に組み込まれて使用される。
【０００３】図１２に従来の回転電機用磁石回転子の別
の例（特開平６ー２４５４１８号公報参照）を示す。図
１２において、ロータコア６１の外周面には、永久磁石
６２と非磁性領域である６２ａとが回転子の回転方向に
交互に形成されている。そして、この永久磁石６２と非
磁性領域である６２ａとの表面には、強磁性のマルテン
サイト組織部分７１と非磁性のオーステナイト組織部分
７２部分とが共存する一体構造物のカバー７が配置され
る。このような強磁性部分と非磁性部分の結晶構造が異
なる同一素材からなるカバー７によってこの回転子と固
定子（図示省略）とのギャップ損失を低減可能としてい
る。
の例（特開平６ー２４５４１８号公報参照）を示す。図
１２において、ロータコア６１の外周面には、永久磁石
６２と非磁性領域である６２ａとが回転子の回転方向に
交互に形成されている。そして、この永久磁石６２と非
磁性領域である６２ａとの表面には、強磁性のマルテン
サイト組織部分７１と非磁性のオーステナイト組織部分
７２部分とが共存する一体構造物のカバー７が配置され
る。このような強磁性部分と非磁性部分の結晶構造が異
なる同一素材からなるカバー７によってこの回転子と固
定子（図示省略）とのギャップ損失を低減可能としてい
る。
【０００４】しかしながら、上記従来の回転電機用磁石
回転子において、汎用モータにもあてはまるが、特に高
出力型（例えば、１ＫＷ以上）のモータを構成した場
合、極論すれば、大寸法の永久磁石を用いて出力が例え
ば８０（ｋＷ）というような高出力型のモータを構成し
た場合、「松岡孝一他：鉄道車両用車輪一体形永久磁石
励磁同期主電動機の開発」（平成７年電気学会全国大会
講演論文集，１９９５，５ー３１〜３２参照）に記載さ
れるように、ギャップ磁束密度の脈動（スロットリプル
と呼ばれる。）によって大寸法の界磁用永久磁石の渦電
流損が非常に大となり、この界磁用永久磁石の温度が大
幅に急上昇して、モータ特性が低下してしまう、という
問題を発生させる。特に、界磁用永久磁石の急激な温度
上昇は、例えば、電気自動車等の高出力型のモータの始
動時において顕著であり、界磁用永久磁石の温度が２０
０℃を越える場合も発生し、界磁用永久磁石の熱減磁が
極めて深刻な問題となっている。
回転子において、汎用モータにもあてはまるが、特に高
出力型（例えば、１ＫＷ以上）のモータを構成した場
合、極論すれば、大寸法の永久磁石を用いて出力が例え
ば８０（ｋＷ）というような高出力型のモータを構成し
た場合、「松岡孝一他：鉄道車両用車輪一体形永久磁石
励磁同期主電動機の開発」（平成７年電気学会全国大会
講演論文集，１９９５，５ー３１〜３２参照）に記載さ
れるように、ギャップ磁束密度の脈動（スロットリプル
と呼ばれる。）によって大寸法の界磁用永久磁石の渦電
流損が非常に大となり、この界磁用永久磁石の温度が大
幅に急上昇して、モータ特性が低下してしまう、という
問題を発生させる。特に、界磁用永久磁石の急激な温度
上昇は、例えば、電気自動車等の高出力型のモータの始
動時において顕著であり、界磁用永久磁石の温度が２０
０℃を越える場合も発生し、界磁用永久磁石の熱減磁が
極めて深刻な問題となっている。
【０００５】さらに、通常、界磁用永久磁石には４〜１
００極程度の磁極パターンが付与されて回転電機用磁石
回転子が構成されるが、この磁石回転子の磁極境界部近
傍において隣接磁極間での磁束の短絡が生じ、漏れ磁束
（漏れ磁束は短絡磁束であって、エアギャップを貫通し
て固定子側の電機子コイルと鎖交する領域まで到達し得
ない磁束であるため、モータ出力に寄与しない無効磁束
成分である。）を発生させ、モータ効率を低下させると
いった問題を併有している。
００極程度の磁極パターンが付与されて回転電機用磁石
回転子が構成されるが、この磁石回転子の磁極境界部近
傍において隣接磁極間での磁束の短絡が生じ、漏れ磁束
（漏れ磁束は短絡磁束であって、エアギャップを貫通し
て固定子側の電機子コイルと鎖交する領域まで到達し得
ない磁束であるため、モータ出力に寄与しない無効磁束
成分である。）を発生させ、モータ効率を低下させると
いった問題を併有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、うず電流損失の低減および洩れ磁束の低減により信
頼性の向上した回転電機用磁石回転子を提供することを
目的とする。
は、うず電流損失の低減および洩れ磁束の低減により信
頼性の向上した回転電機用磁石回転子を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記従来の問題を解決す
るために、本発明における第１の発明においては、円周
方向に沿って永久磁石が配設された回転電機用磁石回転
子であって、前記永久磁石の磁極が前記磁石回転子の円
周方向および回転軸方向に分割された永久磁石片の集合
体からなるように回転電機用磁石回転子を構成した。こ
の構成によって、前記磁極が前記磁石回転子の円周方向
だけでなくその回転軸方向にも分割された永久磁石片の
集合体からなるため、うず電流損失が大幅に低減され
る。前記永久磁石片の表面に、前記磁石回転子の回転軸
方向および／または円周方向に分割されたカバーを配設
することが好ましい。この構成によって、前記永久磁石
のうず電流損失の低減化に加えて、カバーの分割による
うず電流損失の低減化が達成される。さらに、カバーの
配置によって回転電機用磁石回転子の洩れ磁束が大幅に
少なくなり、すなわち回転電機用磁石回転子の有効磁束
が増大する。またカバーは、強磁性部分と非磁性部分と
が共存するとともに強磁性部分と非磁性部分の結晶構造
が異なる同一素材から形成することが、洩れ磁束を低減
するために好ましい。
るために、本発明における第１の発明においては、円周
方向に沿って永久磁石が配設された回転電機用磁石回転
子であって、前記永久磁石の磁極が前記磁石回転子の円
周方向および回転軸方向に分割された永久磁石片の集合
体からなるように回転電機用磁石回転子を構成した。こ
の構成によって、前記磁極が前記磁石回転子の円周方向
だけでなくその回転軸方向にも分割された永久磁石片の
集合体からなるため、うず電流損失が大幅に低減され
る。前記永久磁石片の表面に、前記磁石回転子の回転軸
方向および／または円周方向に分割されたカバーを配設
することが好ましい。この構成によって、前記永久磁石
のうず電流損失の低減化に加えて、カバーの分割による
うず電流損失の低減化が達成される。さらに、カバーの
配置によって回転電機用磁石回転子の洩れ磁束が大幅に
少なくなり、すなわち回転電機用磁石回転子の有効磁束
が増大する。またカバーは、強磁性部分と非磁性部分と
が共存するとともに強磁性部分と非磁性部分の結晶構造
が異なる同一素材から形成することが、洩れ磁束を低減
するために好ましい。
【０００８】次に、本発明における第２の発明において
は、円周方向に沿って永久磁石が配設された回転電機用
磁石回転子であって、前記磁石回転子の回転軸方向およ
び／または円周方向に分割されたカバーを前記永久磁石
の表面に配設する構成にした。この構成によって前記カ
バーによるうず電流損失の低減化が達成される。カバー
は、強磁性部分と非磁性部分とが共存するとともに強磁
性部分と非磁性部分の結晶構造が異なる同一素材から形
成することが、上記のうず電流損失の低減化に加えて洩
れ磁束を低減するために好ましい。また本発明では、前
記磁石回転子の回転軸方向に分割されたカバーの直径
（Ｄ）および回転軸方向寸法（ｌ）が、（ｌ／Ｄ）＝
０．００１〜０．５０の範囲にあることが好ましい。ｌ
／Ｄの値を前記の範囲にしたのは、その範囲でうず電流
損失の低減化をより確実なものとできるからである。
は、円周方向に沿って永久磁石が配設された回転電機用
磁石回転子であって、前記磁石回転子の回転軸方向およ
び／または円周方向に分割されたカバーを前記永久磁石
の表面に配設する構成にした。この構成によって前記カ
バーによるうず電流損失の低減化が達成される。カバー
は、強磁性部分と非磁性部分とが共存するとともに強磁
性部分と非磁性部分の結晶構造が異なる同一素材から形
成することが、上記のうず電流損失の低減化に加えて洩
れ磁束を低減するために好ましい。また本発明では、前
記磁石回転子の回転軸方向に分割されたカバーの直径
（Ｄ）および回転軸方向寸法（ｌ）が、（ｌ／Ｄ）＝
０．００１〜０．５０の範囲にあることが好ましい。ｌ
／Ｄの値を前記の範囲にしたのは、その範囲でうず電流
損失の低減化をより確実なものとできるからである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の回転電機用磁石回
転子１を搭載した電気自動車の一実施例を示す要部断面
図である。図１において、本発明の略円筒形の回転電機
用磁石回転子１は、その内周側に、各磁極がこの磁石回
転子１の円周方向および回転軸方向に分割された永久磁
石片の集合体からなる大寸法（この磁石回転子１の回転
軸３３の方向の長さが２５０ｍｍ×外径５００ｍｍ×内
径４７０ｍｍ）の永久磁石２を配置するとともに、永久
磁石２の外周側には強磁性のフレーム３（例えば、ＳＳ
４００等の炭素鋼。）が配置されて、回転電機用磁石回
転子１が構成されている。永久磁石２はフレーム３にエ
ポキシ系接着剤（例えば、アラルダイトＡＶ１３８
等。）で強固に固着されている。さらに、フレーム３に
リム７が接続されるとともにこのリム７にタイヤ８が配
設され、リム７の半径方向内周側に設けたフランジ７ａ
が支軸９ａにベアリング９を介して回転可能に保持され
て電気自動車の駆動系が構成されている。また、円筒形
の永久磁石２の内周側に、エアギャップを介して電機子
コイル５と電機子鉄心６等を具備する電機子４が配置さ
れ、その電機子４は固定状態の支軸にフレームを介して
固定されている。そして、電機子４のコイル５により形
成される回転磁界が磁石回転子１の回転子磁極に作用す
ることで、磁石回転子１が支軸９ａの回りにベアリング
９を介して回転するようになっている。
施の形態を説明する。図１は本発明の回転電機用磁石回
転子１を搭載した電気自動車の一実施例を示す要部断面
図である。図１において、本発明の略円筒形の回転電機
用磁石回転子１は、その内周側に、各磁極がこの磁石回
転子１の円周方向および回転軸方向に分割された永久磁
石片の集合体からなる大寸法（この磁石回転子１の回転
軸３３の方向の長さが２５０ｍｍ×外径５００ｍｍ×内
径４７０ｍｍ）の永久磁石２を配置するとともに、永久
磁石２の外周側には強磁性のフレーム３（例えば、ＳＳ
４００等の炭素鋼。）が配置されて、回転電機用磁石回
転子１が構成されている。永久磁石２はフレーム３にエ
ポキシ系接着剤（例えば、アラルダイトＡＶ１３８
等。）で強固に固着されている。さらに、フレーム３に
リム７が接続されるとともにこのリム７にタイヤ８が配
設され、リム７の半径方向内周側に設けたフランジ７ａ
が支軸９ａにベアリング９を介して回転可能に保持され
て電気自動車の駆動系が構成されている。また、円筒形
の永久磁石２の内周側に、エアギャップを介して電機子
コイル５と電機子鉄心６等を具備する電機子４が配置さ
れ、その電機子４は固定状態の支軸にフレームを介して
固定されている。そして、電機子４のコイル５により形
成される回転磁界が磁石回転子１の回転子磁極に作用す
ることで、磁石回転子１が支軸９ａの回りにベアリング
９を介して回転するようになっている。
【００１０】ここで、図１における永久磁石２としては
公知のものを用い得るが、高磁気特性が得られる点か
ら、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の異方性永久磁石が好ま
しく、本実施例においては、日立金属（株）製の異方性
焼結磁石（ＨＳー３０ＥＨ；残留磁束密度Ｂｒ≧１０．
８（ｋＧ），固有保磁力ｉＨｃ≧２５（ｋＯｅ））を使
用し、この永久磁石２の表面に、順次、耐酸化被膜とし
てＣｕメッキ（平均膜厚２〜３０μｍが好ましく、５μ
ｍに形成。）、Ｎｉメッキ（平均膜厚２〜１００μｍが
好ましく、５０μｍに形成。）、電着エポキシ樹脂コー
ト（平均膜厚２〜１００μｍが好ましく、５０μｍに形
成。）からなる多層膜を有するものを用いている。
公知のものを用い得るが、高磁気特性が得られる点か
ら、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の異方性永久磁石が好ま
しく、本実施例においては、日立金属（株）製の異方性
焼結磁石（ＨＳー３０ＥＨ；残留磁束密度Ｂｒ≧１０．
８（ｋＧ），固有保磁力ｉＨｃ≧２５（ｋＯｅ））を使
用し、この永久磁石２の表面に、順次、耐酸化被膜とし
てＣｕメッキ（平均膜厚２〜３０μｍが好ましく、５μ
ｍに形成。）、Ｎｉメッキ（平均膜厚２〜１００μｍが
好ましく、５０μｍに形成。）、電着エポキシ樹脂コー
ト（平均膜厚２〜１００μｍが好ましく、５０μｍに形
成。）からなる多層膜を有するものを用いている。
【００１１】次に、図１における永久磁石２の要部斜視
図を図２に示す。図２において、永久磁石２の任意の１
磁極２０は、永久磁石２の回転軸方向および円周方向に
分割された永久磁石片２ａａ，２ａｂ，２ａｂ，２ａａ
等で構成され、各永久磁石片はそれぞれが略角柱状にな
っている。また、これらの永久磁石片２ａａ、２ａｂ，
２ａｂ，２ａａは、リング形に形成されている永久磁石
２の半径方向に磁気異方性を有するとともに、適宜の着
磁手段によって磁極２０を単位として同極性に着磁さ
れ、永久磁石２の内周側に交互に磁極Ｎ，Ｓが形成され
て合計８磁極が付与されている。また、各磁極２０，２
０間にはそれぞれ空隙１０が形成されて、全体で円筒形
の永久磁石２に形成されている。尚、空隙１０の代わり
に非磁性スペーサー（例えば、布入りベークライト製
等。）を配置してもよい。また円筒形の永久磁石２は、
表面の磁力分布を調整するために表面が少し凹凸状とな
るようにして略円筒形に形成してもよい。
図を図２に示す。図２において、永久磁石２の任意の１
磁極２０は、永久磁石２の回転軸方向および円周方向に
分割された永久磁石片２ａａ，２ａｂ，２ａｂ，２ａａ
等で構成され、各永久磁石片はそれぞれが略角柱状にな
っている。また、これらの永久磁石片２ａａ、２ａｂ，
２ａｂ，２ａａは、リング形に形成されている永久磁石
２の半径方向に磁気異方性を有するとともに、適宜の着
磁手段によって磁極２０を単位として同極性に着磁さ
れ、永久磁石２の内周側に交互に磁極Ｎ，Ｓが形成され
て合計８磁極が付与されている。また、各磁極２０，２
０間にはそれぞれ空隙１０が形成されて、全体で円筒形
の永久磁石２に形成されている。尚、空隙１０の代わり
に非磁性スペーサー（例えば、布入りベークライト製
等。）を配置してもよい。また円筒形の永久磁石２は、
表面の磁力分布を調整するために表面が少し凹凸状とな
るようにして略円筒形に形成してもよい。
【００１２】上述した通り、本発明の第１の発明におけ
る特徴点は、１磁極を構成する永久磁石が磁石回転子の
円周方向および回転軸方向にわたって分割された永久磁
石片の集合体からなることである。この点に関し、図３
〜図６により、詳細に説明する。図３は図２における永
久磁石２の径方向端面図であり、空隙を有する円筒形状
の永久磁石２の半径方向における任意の１磁極２０の分
割状態を示している。図３において、磁極２０は４つの
永久磁石片２ａａ，２ａｂ，２ａｂ，２ａａから構成さ
れるとともに、各永久磁石片２ａａ，２ａｂ，２ａｂ，
２ａａは、図４に示すように回転軸方向に磁石分割体が
５個連続配置され、それらは例えば、エポキシ系の接着
剤（アラルダイトＡＶ１３８等。）を介して強固に接着
されている。なお、上記３つの永久磁石片２ａａ，２ａ
ｂ，２ａｂ，２ａａの各々が上述の異方性焼結磁石ＨＳ
ー３０ＥＨからなり、その半径方向にそれぞれ磁気異方
性を有する。
る特徴点は、１磁極を構成する永久磁石が磁石回転子の
円周方向および回転軸方向にわたって分割された永久磁
石片の集合体からなることである。この点に関し、図３
〜図６により、詳細に説明する。図３は図２における永
久磁石２の径方向端面図であり、空隙を有する円筒形状
の永久磁石２の半径方向における任意の１磁極２０の分
割状態を示している。図３において、磁極２０は４つの
永久磁石片２ａａ，２ａｂ，２ａｂ，２ａａから構成さ
れるとともに、各永久磁石片２ａａ，２ａｂ，２ａｂ，
２ａａは、図４に示すように回転軸方向に磁石分割体が
５個連続配置され、それらは例えば、エポキシ系の接着
剤（アラルダイトＡＶ１３８等。）を介して強固に接着
されている。なお、上記３つの永久磁石片２ａａ，２ａ
ｂ，２ａｂ，２ａａの各々が上述の異方性焼結磁石ＨＳ
ー３０ＥＨからなり、その半径方向にそれぞれ磁気異方
性を有する。
【００１３】図４は、図２の永久磁石２における内周側
（すなわち、電機子４に対向する側）の任意の１磁極２
０に関する側面図を示している。図４において、磁極２
０を構成する各２列の永久磁石片２ａａおよび２ａｂは
分割された各々等寸法の１０個ずつからなっている。２
ａａはＮｏ．１〜５およびＮｏ．１６〜２０の計１０
個、２ａｂはＮｏ．６〜１５の計１０個である。そし
て、個々の分割された永久磁石片は相互に、例えば、エ
ポキシ系の接着剤（アラルダイトＡＶ１３８等。）で分
割体境界２５を介して強固に固着されているため、各永
久磁石片の分割単位で電気的に絶縁された状態に保持さ
れる。したがって磁極２０は小分割されているため、う
ず電流損失の発生が大幅に低減され、磁石回転子１の温
度上昇が抑制される。上記エポキシ系接着剤は絶縁性を
有し、分割体境界２５に介在するため、界磁用の永久磁
石２の電気（体積）抵抗率を高める絶縁層の作用を奏す
る。永久磁石２は、磁極２０がリング状に８個それぞれ
空隙１０を介して貼合わされることにより形成されるた
め、元来、その素材固有の電気抵抗率が低い上記Ｎｄ−
Ｆｅ−Ｂ系の異方性永久磁石により形成された永久磁石
２の体積固有抵抗を１．５×１０ー4Ω・ｃｍ以上、より
好ましくは１．０×１０ー3Ω・ｃｍ、特に好ましくは
１．０×１０ー2Ω・ｃｍ以上にでき、うず電流が非常に
発生しにくくなるのである。なお、各永久磁石片２ａ
ａ、２ａｂの各々をノーメックス紙等の絶縁シートを挟
んで上記のように接着剤で接合することにより確実に絶
縁することができる。
（すなわち、電機子４に対向する側）の任意の１磁極２
０に関する側面図を示している。図４において、磁極２
０を構成する各２列の永久磁石片２ａａおよび２ａｂは
分割された各々等寸法の１０個ずつからなっている。２
ａａはＮｏ．１〜５およびＮｏ．１６〜２０の計１０
個、２ａｂはＮｏ．６〜１５の計１０個である。そし
て、個々の分割された永久磁石片は相互に、例えば、エ
ポキシ系の接着剤（アラルダイトＡＶ１３８等。）で分
割体境界２５を介して強固に固着されているため、各永
久磁石片の分割単位で電気的に絶縁された状態に保持さ
れる。したがって磁極２０は小分割されているため、う
ず電流損失の発生が大幅に低減され、磁石回転子１の温
度上昇が抑制される。上記エポキシ系接着剤は絶縁性を
有し、分割体境界２５に介在するため、界磁用の永久磁
石２の電気（体積）抵抗率を高める絶縁層の作用を奏す
る。永久磁石２は、磁極２０がリング状に８個それぞれ
空隙１０を介して貼合わされることにより形成されるた
め、元来、その素材固有の電気抵抗率が低い上記Ｎｄ−
Ｆｅ−Ｂ系の異方性永久磁石により形成された永久磁石
２の体積固有抵抗を１．５×１０ー4Ω・ｃｍ以上、より
好ましくは１．０×１０ー3Ω・ｃｍ、特に好ましくは
１．０×１０ー2Ω・ｃｍ以上にでき、うず電流が非常に
発生しにくくなるのである。なお、各永久磁石片２ａ
ａ、２ａｂの各々をノーメックス紙等の絶縁シートを挟
んで上記のように接着剤で接合することにより確実に絶
縁することができる。
【００１４】ここで、本発明における分割された永久磁
石片の集合体からなる磁極の構成を有効に適用し得る寸
法範囲としては限定されるものではないが、例えば、図
４における回転軸方向の長さｌ＝３５ｍｍ以上、幅ｗ＝
５０ｍｍ以上の大寸法の磁極２０の場合（永久磁石２の
寸法で、外直径５０ｍｍ以上、磁石回転子１の回転軸方
向の長さｌ＝３５ｍｍ以上の場合）に特に有効である。
石片の集合体からなる磁極の構成を有効に適用し得る寸
法範囲としては限定されるものではないが、例えば、図
４における回転軸方向の長さｌ＝３５ｍｍ以上、幅ｗ＝
５０ｍｍ以上の大寸法の磁極２０の場合（永久磁石２の
寸法で、外直径５０ｍｍ以上、磁石回転子１の回転軸方
向の長さｌ＝３５ｍｍ以上の場合）に特に有効である。
【００１５】図５は、図２における永久磁石２の径方向
断面図の別の実施例を示している。図５において、磁極
２０は２つの永久磁石片２ａｃ，２ａｃからなるととも
に、これら２ａｃ，２ａｃは、例えば、エポキシ系の接
着剤（アラルダイトＡＶ１３８等。）で分割体境界２５
を介して左右対称となるように強固に固着されている。
図６は、図５に対応する永久磁石２の内周側の任意の１
磁極２０に関する分割パターンを示す図である。図６は
磁極２０が、Ｎｏ．１〜１０の計１０個の等寸法の磁石
分割体２ａｃからなる場合である。なお、図４と同様に
各磁石分割体２ａｃは永久磁石２の径方向に磁気異方性
を有する。
断面図の別の実施例を示している。図５において、磁極
２０は２つの永久磁石片２ａｃ，２ａｃからなるととも
に、これら２ａｃ，２ａｃは、例えば、エポキシ系の接
着剤（アラルダイトＡＶ１３８等。）で分割体境界２５
を介して左右対称となるように強固に固着されている。
図６は、図５に対応する永久磁石２の内周側の任意の１
磁極２０に関する分割パターンを示す図である。図６は
磁極２０が、Ｎｏ．１〜１０の計１０個の等寸法の磁石
分割体２ａｃからなる場合である。なお、図４と同様に
各磁石分割体２ａｃは永久磁石２の径方向に磁気異方性
を有する。
【００１６】次に図７に、図１の永久磁石２の内周側に
カバー３０を配置した場合の本発明の回転電機用磁石回
転子１の別の実施例を示す。なおカバー３０は、円筒状
のフレーム３（例えば、ＳＵＳ４０３等）に沿って配置
した永久磁石２をこのフレーム３に強固に保持するため
のものである。また、図７の永久磁石２からカバー３０
に至るＡ−Ａ線断面図を図８に示す。図８において、複
数の磁極２０をフレーム３に沿って配置固定するため
に、各磁極２０を内周側から密着保護するとともに強固
にフレーム３に固定されるようにカバー３０が配置され
ている。カバー３０は強磁性の内周部３０ａと、非磁性
で半径方向の境界部３０ｂと、非磁性で外周側の係止部
３０ｃとからなるとともに、このカバー３０の両端係止
部３０ｃによってフレーム３にネジ止め等により固定さ
れる。この固定手段としてはこの他リベットによる固定
等の他、公知の固定手段を用い得る。このように、磁極
２０毎にカバー３０でもって内周側からフレーム３に固
定されるため、汎用寸法のみならず大寸法の回転電機用
磁石回転子とした場合でも回転耐久強度が実用に十分耐
え得る状態に確保されるため極めて好ましい。さらに、
カバー３０の強磁性の内周部３０ａが磁極２０の内周側
に密着配置されるとともに、磁極２０の両端部にカバー
３０の非磁性の境界部３０ｂが密着配置される。この構
成によって空隙１０を介して隣接する磁極２０、２０間
の洩れ磁束ｆ’の発生が抑制される。なお、図８中に抑
制される洩れ磁束ｆ’を概念的に示している。ここで、
カバー３０は強磁性の内周部３０ａと、非磁性の境界部
３０ｂ及び係止部３０ｃとが共存するとともに、強磁性
の内周部３０ａと、非磁性の境界部３０ｂ及び係止部３
０ｃとの結晶構造が異なる同一素材（例えば、重量で
０．６％Ｃ−１３％ＣｒーＦｅ，ｂａｌ．および不可避
不純物を含むフェライト系ステンレス鋼製のもの等。）
で作製されている。
カバー３０を配置した場合の本発明の回転電機用磁石回
転子１の別の実施例を示す。なおカバー３０は、円筒状
のフレーム３（例えば、ＳＵＳ４０３等）に沿って配置
した永久磁石２をこのフレーム３に強固に保持するため
のものである。また、図７の永久磁石２からカバー３０
に至るＡ−Ａ線断面図を図８に示す。図８において、複
数の磁極２０をフレーム３に沿って配置固定するため
に、各磁極２０を内周側から密着保護するとともに強固
にフレーム３に固定されるようにカバー３０が配置され
ている。カバー３０は強磁性の内周部３０ａと、非磁性
で半径方向の境界部３０ｂと、非磁性で外周側の係止部
３０ｃとからなるとともに、このカバー３０の両端係止
部３０ｃによってフレーム３にネジ止め等により固定さ
れる。この固定手段としてはこの他リベットによる固定
等の他、公知の固定手段を用い得る。このように、磁極
２０毎にカバー３０でもって内周側からフレーム３に固
定されるため、汎用寸法のみならず大寸法の回転電機用
磁石回転子とした場合でも回転耐久強度が実用に十分耐
え得る状態に確保されるため極めて好ましい。さらに、
カバー３０の強磁性の内周部３０ａが磁極２０の内周側
に密着配置されるとともに、磁極２０の両端部にカバー
３０の非磁性の境界部３０ｂが密着配置される。この構
成によって空隙１０を介して隣接する磁極２０、２０間
の洩れ磁束ｆ’の発生が抑制される。なお、図８中に抑
制される洩れ磁束ｆ’を概念的に示している。ここで、
カバー３０は強磁性の内周部３０ａと、非磁性の境界部
３０ｂ及び係止部３０ｃとが共存するとともに、強磁性
の内周部３０ａと、非磁性の境界部３０ｂ及び係止部３
０ｃとの結晶構造が異なる同一素材（例えば、重量で
０．６％Ｃ−１３％ＣｒーＦｅ，ｂａｌ．および不可避
不純物を含むフェライト系ステンレス鋼製のもの等。）
で作製されている。
【００１７】図８の実施例では、カバー３０は円周方向
分割溝３２を有する円周方向に分割された回転軸方向に
長い断面略弧状に形成されていたが、この円周方向分割
溝３２に加えてさらに図９に示すようにカバー３０を回
転軸方向にも分割された軸方向分割溝３１を有するリン
グ形に形成し、その複数個を軸方向に連続配置して磁極
２０をこの回転軸方向および円周方向に分割されたカバ
ー３０でもって固定してもよい。この場合、図８と同様
にカバー３０の内周面あるいは外周面に空隙１０のため
の境界部３０ｂを介して磁極２０を保持することがで
き、前記同様にカバー３０の内周部は強磁性体に形成
し、カバー３０の内周部以外は非磁性体に形成する。ま
た、カバー３０は、図８に対応する空隙１０において両
端係止部３０ｃが、ネジなどにより固定される。
分割溝３２を有する円周方向に分割された回転軸方向に
長い断面略弧状に形成されていたが、この円周方向分割
溝３２に加えてさらに図９に示すようにカバー３０を回
転軸方向にも分割された軸方向分割溝３１を有するリン
グ形に形成し、その複数個を軸方向に連続配置して磁極
２０をこの回転軸方向および円周方向に分割されたカバ
ー３０でもって固定してもよい。この場合、図８と同様
にカバー３０の内周面あるいは外周面に空隙１０のため
の境界部３０ｂを介して磁極２０を保持することがで
き、前記同様にカバー３０の内周部は強磁性体に形成
し、カバー３０の内周部以外は非磁性体に形成する。ま
た、カバー３０は、図８に対応する空隙１０において両
端係止部３０ｃが、ネジなどにより固定される。
【００１８】次に図１０に、図７の永久磁石２からカバ
ー３０に至るＡ−Ａ線断面図の別の例を示す。なお、図
１０において図８と同一参照符号のものは図８と同一の
構成部分を表わす。図１０は、カバー３０が円周方向に
一体的に配置された状態に形成された例を示している。
そして、この場合のカバー３０は図９に示す通りの軸方
向分割溝３１を形成している。このようにカバー３０が
回転電機用磁石回転子１の回転軸方向にのみ分割された
場合においてもうず電流損失の低減化を達成することが
できる。
ー３０に至るＡ−Ａ線断面図の別の例を示す。なお、図
１０において図８と同一参照符号のものは図８と同一の
構成部分を表わす。図１０は、カバー３０が円周方向に
一体的に配置された状態に形成された例を示している。
そして、この場合のカバー３０は図９に示す通りの軸方
向分割溝３１を形成している。このようにカバー３０が
回転電機用磁石回転子１の回転軸方向にのみ分割された
場合においてもうず電流損失の低減化を達成することが
できる。
【００１９】上記の各カバー３０は、例えば、次のよう
にして製作できる。まず、前記組成のフェライト系ステ
ンレス鋼製素材によりカバー３０の形状に加工したの
ち、５００℃で応力除去焼鈍を行いフェライト相とカー
バイド相からなる強磁性組織とする。次に、カバー３０
の境界部３０ｂと係止部３０ｃに該当する部分のみをレ
ーザ照射（例えば、ＣＯ2 レーザ等の公知のレーザを用
い得る。）して非磁性化すべき部分のみをこの素材のオ
ーステナイト変態温度以上（例えば、１２００℃程度）
に加熱後、空気中放冷することで、内周部３０ａをフェ
ライト相とカーバイド相からなる磁性体に、また境界部
３０ｂと係止部３０ｃをオーステナイト相からなる非磁
性体に形成できる。なお、非磁性化すべき部分を主に加
熱溶融後、冷却凝固させてもよい。この内周部３０ａ
は、２０℃での４０００（Ａ／ｍ）の磁界中における磁
束密度Ｂ4000＝１．２（Ｔ），保磁力Ｈｃ＝１２００
（Ａ／ｍ）というすぐれた強磁性特性を示した。また、
境界部３０ｂと係止部３０ｃは、２０℃での最大比透磁
率μ≦２、（μ＝１．２）という良好な非磁性特性を示
した。
にして製作できる。まず、前記組成のフェライト系ステ
ンレス鋼製素材によりカバー３０の形状に加工したの
ち、５００℃で応力除去焼鈍を行いフェライト相とカー
バイド相からなる強磁性組織とする。次に、カバー３０
の境界部３０ｂと係止部３０ｃに該当する部分のみをレ
ーザ照射（例えば、ＣＯ2 レーザ等の公知のレーザを用
い得る。）して非磁性化すべき部分のみをこの素材のオ
ーステナイト変態温度以上（例えば、１２００℃程度）
に加熱後、空気中放冷することで、内周部３０ａをフェ
ライト相とカーバイド相からなる磁性体に、また境界部
３０ｂと係止部３０ｃをオーステナイト相からなる非磁
性体に形成できる。なお、非磁性化すべき部分を主に加
熱溶融後、冷却凝固させてもよい。この内周部３０ａ
は、２０℃での４０００（Ａ／ｍ）の磁界中における磁
束密度Ｂ4000＝１．２（Ｔ），保磁力Ｈｃ＝１２００
（Ａ／ｍ）というすぐれた強磁性特性を示した。また、
境界部３０ｂと係止部３０ｃは、２０℃での最大比透磁
率μ≦２、（μ＝１．２）という良好な非磁性特性を示
した。
【００２０】また、上記の各実施例のカバー３０は実用
性の点から少なくとも回転電機用磁石回転子１の回転軸
方向に小さく分割されることがうず電流損失の低減化の
点から好ましく、カバー３０の外直径（Ｄ）および回転
軸方向の長さ（ｌ）が（ｌ／Ｄ）＝０．００１〜０．５
０にあることがより好ましく、０．００１〜０．２０に
あることがより好ましい。ｌ／Ｄの値がこのような値を
とると、うず電流損失が例えば（ｌ／Ｄ）が１．０の場
合より、約３％以上低減できる。なお本発明の磁石回転
子は、磁極数が２〜１００極、好ましくは４〜３２極の
場合に極めて有用のものである。また、本発明の磁石回
転子は出力が汎用型から高出力型まで適用可能である
が、好ましくは１ＫＷ以上、特に好ましくは３０ｋＷ以
上の高出力の回転電機用として極めて有効である。ま
た、本発明のカバーは上記実施例のものに限定されず、
例えばチタン合金、ステンレス鋼、ケイ素鋼、炭化ケイ
素繊維、炭素繊維、ガラス繊維等の公知のものを用い得
るが、この場合はカバーによる磁極の保護固定作用と、
カバーの分割によるうず電流損失の低減化作用とが達成
される。
性の点から少なくとも回転電機用磁石回転子１の回転軸
方向に小さく分割されることがうず電流損失の低減化の
点から好ましく、カバー３０の外直径（Ｄ）および回転
軸方向の長さ（ｌ）が（ｌ／Ｄ）＝０．００１〜０．５
０にあることがより好ましく、０．００１〜０．２０に
あることがより好ましい。ｌ／Ｄの値がこのような値を
とると、うず電流損失が例えば（ｌ／Ｄ）が１．０の場
合より、約３％以上低減できる。なお本発明の磁石回転
子は、磁極数が２〜１００極、好ましくは４〜３２極の
場合に極めて有用のものである。また、本発明の磁石回
転子は出力が汎用型から高出力型まで適用可能である
が、好ましくは１ＫＷ以上、特に好ましくは３０ｋＷ以
上の高出力の回転電機用として極めて有効である。ま
た、本発明のカバーは上記実施例のものに限定されず、
例えばチタン合金、ステンレス鋼、ケイ素鋼、炭化ケイ
素繊維、炭素繊維、ガラス繊維等の公知のものを用い得
るが、この場合はカバーによる磁極の保護固定作用と、
カバーの分割によるうず電流損失の低減化作用とが達成
される。
【００２１】
（１）永久磁石の磁極が磁石回転子の円周方向および回
転軸方向に分割された永久磁石片の集合体からなるた
め、うず電流損失を低減できる。 （２）カバーの分割によって、うず電流損失の低減化が
達成され、かつうず電流による永久磁石の加熱が抑制さ
れる結果、回転電機用磁石回転子の信頼性を大幅に向上
できる。 （３）カバーは、強磁性部分と非磁性部分とが共存する
とともに強磁性部分と非磁性部分の結晶構造が異なる同
一素材からなり、かつ磁石回転子の回転軸方向および／
または円周方向に分割されており、そのカバーを永久磁
石の表面に配設するため、カバー単独でうず電流損失と
洩れ磁束の低減化を同時に図ることができる。このた
め、カバーは、永久磁石が分割されていない場合でも永
久磁石の表面に設けることにより、うず電流損失を低減
させることができる。
転軸方向に分割された永久磁石片の集合体からなるた
め、うず電流損失を低減できる。 （２）カバーの分割によって、うず電流損失の低減化が
達成され、かつうず電流による永久磁石の加熱が抑制さ
れる結果、回転電機用磁石回転子の信頼性を大幅に向上
できる。 （３）カバーは、強磁性部分と非磁性部分とが共存する
とともに強磁性部分と非磁性部分の結晶構造が異なる同
一素材からなり、かつ磁石回転子の回転軸方向および／
または円周方向に分割されており、そのカバーを永久磁
石の表面に配設するため、カバー単独でうず電流損失と
洩れ磁束の低減化を同時に図ることができる。このた
め、カバーは、永久磁石が分割されていない場合でも永
久磁石の表面に設けることにより、うず電流損失を低減
させることができる。
【図１】本発明の回転電機用磁石回転子を用いた一例を
示す要部断面図である。
示す要部断面図である。
【図２】本発明の回転電機用磁石回転子における永久磁
石の斜視図である。
石の斜視図である。
【図３】本発明における磁極の分割パターンの一実施例
を示す端面図である。
を示す端面図である。
【図４】図３の磁極の分割パターンの周面を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明における磁極の分割パターンの別実施例
を示す端面図である。
を示す端面図である。
【図６】図５の磁極の分割パターンの周面を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明の回転電機用磁石回転子を用いた他の例
を示す要部断面図である。
を示す要部断面図である。
【図８】図７における永久磁石２からカバー３０に至る
Ａ−Ａ線断面図である。
Ａ−Ａ線断面図である。
【図９】カバー３０の異なる実施例の分割パターンを示
す図である。
す図である。
【図１０】図７における永久磁石２からカバー３０に至
るＡ−Ａ線断面図の別の例の断面図である。
るＡ−Ａ線断面図の別の例の断面図である。
【図１１】従来の回転電機用磁石回転子の一例を示す一
部破断斜視図である。
部破断斜視図である。
【図１２】従来の回転電機用磁石回転子の他の例を示す
要部断面図である。
要部断面図である。
１ 磁石回転子 ２ 永久磁石 ３ フレーム ４ 電機子 １０ 空隙 ２０ 磁極 ３０ カバー
Claims (6)
- 【請求項１】 円周方向に沿って永久磁石が配設された
回転電機用磁石回転子であって、 前記永久磁石の磁極が前記磁石回転子の円周方向および
回転軸方向に分割された永久磁石片の集合体からなるこ
とを特徴とする回転電機用磁石回転子。 - 【請求項２】 前記磁石回転子の回転軸方向および／ま
たは円周方向に分割されたカバーを、前記永久磁石片の
表面に配設したことを特徴とする請求項１記載の回転電
機用磁石回転子。 - 【請求項３】 カバーは、強磁性部分と非磁性部分とが
共存するとともに強磁性部分と非磁性部分の結晶構造が
異なる同一素材からなることを特徴とする請求項２記載
の回転電機用磁石回転子。 - 【請求項４】 円周方向に沿って永久磁石が配設された
回転電機用磁石回転子であって、 前記磁石回転子の回転軸方向および／または円周方向に
分割されたカバーを、前記永久磁石の表面に配設したこ
とを特徴とする回転電機用磁石回転子。 - 【請求項５】 カバーは、強磁性部分と非磁性部分とが
共存するとともに強磁性部分と非磁性部分の結晶構造が
異なる同一素材からなることを特徴とする請求項４記載
の回転電機用磁石回転子。 - 【請求項６】 前記磁石回転子の回転軸方向に分割され
たカバーの直径（Ｄ）および回転軸方向寸法（ｌ）が、
（ｌ／Ｄ）＝０．００１〜０．５０の範囲にあることを
特徴とする請求項２乃至５のいずれか１つの回転電機用
磁石回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7298908A JPH09121485A (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 回転電機用磁石回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7298908A JPH09121485A (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 回転電機用磁石回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09121485A true JPH09121485A (ja) | 1997-05-06 |
Family
ID=17865731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7298908A Pending JPH09121485A (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 回転電機用磁石回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09121485A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001028072A1 (fr) * | 1999-10-13 | 2001-04-19 | Daikin Industries, Ltd. | Compresseur |
| WO2001065661A1 (de) * | 2000-03-02 | 2001-09-07 | Motorenfabrik Hatz Gmbh & Co. Kg | Stromerzeugereinheit aus generator und hubkolbenverbrennungsmotor als antrieb |
| JP2013102668A (ja) * | 2011-07-25 | 2013-05-23 | Asmo Co Ltd | モータ |
| WO2013175575A1 (ja) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石埋込型回転電機 |
| CN114006488A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-02-01 | 苏州保邦电气有限公司 | 一种转子结构及超低振动噪声永磁电机 |
| EP4138283A1 (en) * | 2021-08-20 | 2023-02-22 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L. | Permanent magnet module for a permanent magnet machine |
-
1995
- 1995-10-24 JP JP7298908A patent/JPH09121485A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001028072A1 (fr) * | 1999-10-13 | 2001-04-19 | Daikin Industries, Ltd. | Compresseur |
| WO2001065661A1 (de) * | 2000-03-02 | 2001-09-07 | Motorenfabrik Hatz Gmbh & Co. Kg | Stromerzeugereinheit aus generator und hubkolbenverbrennungsmotor als antrieb |
| US6710494B2 (en) | 2000-03-02 | 2004-03-23 | Motorenfabrik Hatz Gmbh & Co. Kg | Power generating installation that comprises a generator and a reciprocating internal combustion engine as drive |
| JP2013102668A (ja) * | 2011-07-25 | 2013-05-23 | Asmo Co Ltd | モータ |
| WO2013175575A1 (ja) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石埋込型回転電機 |
| JP5791794B2 (ja) * | 2012-05-22 | 2015-10-07 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石埋込型回転電機 |
| JPWO2013175575A1 (ja) * | 2012-05-22 | 2016-01-12 | 三菱電機株式会社 | 永久磁石埋込型回転電機 |
| US9735631B2 (en) | 2012-05-22 | 2017-08-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Embedded permanent magnet rotary electric machine |
| EP4138283A1 (en) * | 2021-08-20 | 2023-02-22 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L. | Permanent magnet module for a permanent magnet machine |
| US20230054433A1 (en) * | 2021-08-20 | 2023-02-23 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L. | Permanent magnet module for a permanent magnet machine |
| CN114006488A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-02-01 | 苏州保邦电气有限公司 | 一种转子结构及超低振动噪声永磁电机 |
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