JPH09149572A - Permanent magnet type rotating electric machine - Google Patents

Permanent magnet type rotating electric machine

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JPH09149572A
JPH09149572A JP2694596A JP2694596A JPH09149572A JP H09149572 A JPH09149572 A JP H09149572A JP 2694596 A JP2694596 A JP 2694596A JP 2694596 A JP2694596 A JP 2694596A JP H09149572 A JPH09149572 A JP H09149572A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the loss of eddy currents by higher harmonics so as to enable a wide range of operation by fixing a permanent magnet firmly, suppressing the drop of field magnetic flux interlinked with armature winding. SOLUTION: This rotating electric machine comprises an armature and a field opposed through space to each other, and the above becomes a stator 11, and the above field becomes a rotor 12, and armature winding 16 is wound on an armature iron core 13 to constitute a stator. Main field of permanent magnets 18A and 18B are arranged on the surface of the periphery of the rotor iron core 17 consisting of magnetic material, and a high tension of retaining ring 20 is arranged on the surface of the space side between these permanent magnets 18A and 18B, and further a ring 21 where ring-shaped thin plates are stacked is arranged at the periphery on space side of the retaining ring 20 so as to constitute a rotor.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超高速で回転可能な永久磁石式回転電機に係り、特に回転軸に配設した永久磁石の飛散を防止する保持環を備えた永久磁石式回転電機に関する。 The present invention relates to relates to a rotatable permanent magnet type rotating electrical machine at very high speeds, and more particularly to a permanent magnet type rotating electrical machine provided with a retaining ring for preventing the scattering of permanent magnets arranged on the rotary shaft .

【0002】 [0002]

【従来の技術】図13は従来の一般的な永久磁石式回転電機の径方向の断面図を示している。 BACKGROUND ART FIG. 13 shows a radial cross-sectional view of a conventional permanent magnet type rotating electrical machine. 同図に示す永久磁石式回転電機は、ステータ1とロータ2との組合わせで構成されている。 A permanent magnet type rotating electric machine shown in the figure, is composed of a combination of stator 1 and the rotor 2. ステータ1には電機子鉄心3に形成したスロット4にコイル5が配設され、ロータ2にはロータ鉄心6の外周表面に界磁となる永久磁石7が配設されている。 The stator 1 a coil 5 is disposed in the slot 4 formed in the armature core 3, the permanent magnet 7 serving as a field in the outer peripheral surface of the rotor iron core 6 is disposed on the rotor 2.

【0003】回転電機が20000rpm以上の超高速永久磁石回転電機の場合、回転時にロータに作用する遠心力はかなり大きくなる。 [0003] When the rotary electric machine is more than ultrafast permanent magnet rotating electric machine 20000 rpm, the centrifugal force acting on the rotor during rotation is much larger. 誘導機や一般の回転界磁式の同期機は、ロータにコイルが配設されているため、超高速で回転させるとコイルの強度が遠心力に耐えることができない。 Induction machine and general synchronous machine of the rotating field type of, for coil rotor is disposed, is rotated very fast strength of the coil can not withstand the centrifugal force. また、ロータコイルにより発生した熱によりロータが歪んだり、軸方向に伸びて高速回転が困難となる。 Further, distorted rotor by heat generated by the rotor coil, high-speed rotation becomes difficult extends in the axial direction.

【0004】一方、図13に示すように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に熱が発生しないので、超高速回転が比較的容易である。 On the other hand, when the rotary electric machine using the permanent magnet field of the rotor as shown in FIG. 13, the rotor because the heat is not generated because the coil is no ultra high speed rotation is relatively easy. しかし、ロータ鉄心6の表面に配設した永久磁石7に大きな遠心力が作用するので、永久磁石7をロータ鉄心6に固定している接着剤が高速回転時の遠心力の引っ張り強度に耐えることができず永久磁石7が飛散する可能性がある。 However, since a large centrifugal force on the permanent magnet 7 which is disposed on the surface of the rotor iron core 6 is applied, the adhesive that secures the permanent magnet 7 in the rotor iron core 6 is resistant to tensile strength of the centrifugal force during high-speed rotation permanent magnet 7 can not there is a possibility that scattering. したがって、永久磁石7をロータ鉄心6に接着剤よりも強い引っ張り強度が得られる何等かの方法で固定する必要があった。 Therefore, it is necessary to fix what mag ways strong tensile strength than the adhesive of the permanent magnets 7 in the rotor iron core 6 is obtained. 永久磁石7の遠心力による飛散を防止する固定構造として図14に示すような構造が提案されている。 Structure as shown in FIG. 14 has been proposed as a fixed structure to prevent scattering by a centrifugal force of the permanent magnet 7. 同図に示す固定構造は、SUS Fixing structure shown in the figure, SUS
304、インコネル等の非磁性鋼材で作られたかなりの厚さを有する保持環9を永久磁石7の外周面に設けて、 304, is provided a retaining ring 9 having a substantial thickness made of non-magnetic steel such as Inconel on the outer peripheral surface of the permanent magnet 7,
永久磁石7をロータ鉄心6に強固に固定するものである。 In which firmly fix the permanent magnet 7 in the rotor iron core 6. または、タングステンワイヤ、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7に巻き付けてロータ鉄心6に固定する方法が提案されている。 Or, tungsten wire, a method of fixing the rotor iron core 6 by winding a wire material or epoxy glass tapes such as Kepler fiber permanent magnet 7 has been proposed.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述したような非磁性鋼材で作られた保持環で永久磁石7を固定する構造、又は強度の強い線材等を永久磁石7に巻き付けて固定する構造には以下のような解決すべき課題があった。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, the structure for fixing the permanent magnet 7 in the holding ring made of non-magnetic steel as described above, or the intensity of the strongest line material or the like structure for fixing wound around the permanent magnet 7 there was a problem to be solved, such as the following. (1)超高速回転における課題(永久磁石の機械的固定) 上記非磁性鋼材で作られた保持環または金属ワイヤ、ケプラ繊維等の線材やエポキシガラステープ等を、永久磁石の外周に覆い又は巻き付けて固定する構造では、ステータ1とロータ2との空隙部に非磁性材が配置され、磁気的な空隙長が長くなるため空隙部間で起磁力が大きく低下する。 (1) the non-magnetic steel material-made retaining ring or metal wire (mechanical fixing of the permanent magnets) challenge in ultra high-speed rotation, a wire or epoxy glass tapes such as Kepler fiber, covered or wrapped on the outer periphery of the permanent magnet the structure for fixing Te, non-magnetic material is disposed in the gap portion between the stator 1 and the rotor 2, magnetomotive force between air gap for magnetic gap length increases greatly decreases. このことは空隙磁束密度が低下して回転電機の出力が低下することを意味する。 This means that the air-gap flux density is reduced and the output of the rotary electric machine decreases.

【0006】また、上記非磁性鋼材で作られた保持環で永久磁石を覆う固定構造では、永久磁石が保持環内で自由に動かないようにするために寸法誤差がほぼ0の精度で加工すると、組み立て時に保持環をロータに嵌め込む作業が極めて困難になる。 [0006] In the fixing structure for covering the permanent magnet in retaining ring made of the non-magnetic steel, the dimensional error is processed in approximately 0 precision to ensure that the permanent magnet does not move freely within the holding ring , work for fitting the rotor retaining ring during assembly becomes very difficult. 保持環がロータに強固に嵌め込まれていなければ、高速回転時に過大な遠心力が保持環に作用して保持環に周方向の伸びが生じるので、永久磁石が回転中に自由に動きだして破損し又はロータのバランスが崩れて回転が不安定になるなどの不具合が生じる。 If the holding ring has not been fitted firmly to the rotor, since the holding ring excessive centrifugal force during high-speed rotation acts on the retaining ring circumferential direction of elongation occurs, the permanent magnet is broken free to start moving during rotation or issues rotational balance of the rotor is collapsed such unstable results.

【0007】なお、保持環を焼き嵌めしてロータに挿入することにより、永久磁石の外径より小さな内径の保持環を高温状態にして伸びがある状態で挿入して常温時に縮んで永久磁石を締付けて強固に固定できる。 [0007] Incidentally, by inserting the rotor by shrink fitting the retaining ring, the permanent magnet shrinks at normal temperature by inserting in a state in which the holding ring of smaller inner diameter than the outer diameter of the permanent magnet is extended in the high temperature state It can be firmly fixed tightened. しかし、 But,
永久磁石は高温状態にすると特性が劣化することが知られている。 Permanent magnets are known to degrade the characteristics when a high temperature condition. 特に、永久磁石で構成される磁気回路の磁気抵抗が高い状態で高温にさらされると不可逆減磁を起こす。 In particular, when the magnetic resistance of the magnetic circuit including a permanent magnet is exposed to a high temperature in a high state causes the irreversible demagnetization. ロータを組み立てる時は閉磁気回路の磁路となるステータが無いため、焼き嵌め時に高温の保持環に永久磁石が接すると不可逆減磁をおこすので、回転電機の出力は大幅に低下させる要因となる。 Since there is no stator to be a magnetic path of the closed magnetic circuit when assembling the rotor, so causing the irreversible demagnetization when the permanent magnet to a high temperature of the holding ring during shrink-fitting contact, the output of the rotary electric machine is a factor that significantly lowered . 特に、Nd−Fe−B In particular, Nd-Fe-B
系の永久磁石は高いエネルギ積であり機器の小型、高出力化に有効であるが、高温特性が悪い欠点があり、焼き嵌めによる組み立て方法を採用することはできなかった。 Permanent magnets are high energy product smaller devices of the system, is effective for high output, there are high temperature properties is poor drawbacks, it was not possible to adopt the assembling method according to shrink fitting. (2)高調波による損失 永久磁石式回転電機は、電機子鉄心3に歯8とスロット4とが円周方向に交互に形成されているので、界磁(永久磁石7)中心が電機子鉄心3の歯8に対向する位置とスロット5に対向する位置(各ロータの回転位置)とで空隙パーミアンスが変化し、空隙中に空間高調波が生じる。 (2) loss due to harmonics permanent magnet rotating electric machine, since the dogs 8 and slots 4 in the armature core 3 are formed alternately in the circumferential direction, field (the permanent magnet 7) centered armature core gap permeance out with a position opposed to the position and the slot 5 opposite to the teeth 8 of the 3 (rotational position of each rotor) changes spatial harmonics occurs during gap. このため、ロータが高速回転したとき高調波により永久磁石表面に渦電流が発生して加熱され磁気特性が低下する。 Therefore, the rotor magnetic properties eddy current is heated to generate a permanent magnet surface is reduced by the harmonic upon high-speed rotation. 特に、Nd−Fe−B系永久磁石は、図9の減磁曲線に示すように100℃以上で特性が大きく低下する。 In particular, Nd-Fe-B based permanent magnet, characteristics 100 ° C. or higher, as shown in demagnetization curve of FIG. 9 is significantly reduced. このことは回転電機の出力が低下することを意味する。 This means that the output of the rotary electric machine is reduced. さらに各磁石表面を局部的にみると、スロット4と歯8との位置により永久磁石7の動作点が大きく変化する。 When locally See the magnet surface further operating point of the permanent magnet 7 is greatly changed according to the position of the slot 4 and the teeth 8. そのため、永久磁石7はヒステリシス損が発生し、 Therefore, the permanent magnet 7 hysteresis loss occurs,
磁石自身が加熱して上記のように特性が低下する。 Magnet itself is heated characteristics deteriorate as described above. また、永久磁石式回転電機にインバータ電源を接続して電動機として駆動した場合、インバータ電源の出力電圧に含まれる高調波によっても永久磁石に渦電流が発生し加熱されることになる。 Further, when driven as a motor by connecting the inverter power supply to the permanent magnet type rotating electrical machine, so that the eddy currents are heated occurred in the permanent magnet by harmonics of the output voltage of the inverter power supply. 特に、回転電機が大容量の場合は、この渦電流は無視できない量となる。 In particular, the rotary electric machine is in the case of large capacity, the eddy current becomes non-negligible amounts. (3)広範囲の可変速特性 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。 (3) a wide range of variable speed characteristic permanent magnet rotating electrical machine, magnetic flux field due to the use of permanent magnet field is constant. 従って、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。 Therefore, the armature coils and magnetic flux interlinking amount is constant, the induced voltage in proportion to the rotational speed of the rotor becomes large, and the terminal voltage of the rotating electrical machine also large.

【0008】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。 On the other hand, the motor used for the electric propulsion system and compressors such as electric vehicles is the low-speed region is a constant torque operation, a high speed region performs the constant power operation. 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さく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。 Therefore, in the constant torque region is the terminal voltage increases approximately in proportion to the rotational speed, voltage since may for current even fewer torque becomes small in the constant output region should be a value close to constant.

【0009】しかし、このシステム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。 [0009] However, applying the permanent magnet rotating electric machine in this system, the induced voltage in the high-speed rotation region becomes higher in proportion to the rotational speed, finally impossible the rotation induced voltage matches the voltage of the inverter Become. 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、 To enable high-speed rotation can be simply increasing the voltage of the inverter is,
インバータ電圧を上げるとインバータの皮相電力が大きくなり、インバータかが大型化し、また、効率も悪くなる。 Increasing the inverter voltage apparent power of the inverter is increased, the size of either inverter, also efficiency deteriorates.

【0010】このようなことから、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)が考えられている。 [0010] For this reason, a technique of reducing the magnetic flux field interlinked armature coil and strands by passing the armature current of the d-axis component of the armature reaction acting on the field magnetic flux in the opposite direction (field weakening magnetic) has been considered. 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. However, the relative magnetic permeability is close to a vacuum of relative permeability (1.0) the value of the permanent magnet (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。 Is 1), the magnetic gap length Looking field of the rotor from the armature side becomes the sum of the permanent magnet thickness and mechanical gap length, it becomes extremely large. 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、効率的、温度的に実用上問題がある。 Therefore, to obtain the effect of field weakening must be quite large armature current of d-axis, efficient, temperatures to problems in practical use. 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加わり、特性が劣化する(減磁)おそれがある。 Moreover, applied demagnetization field directly by the armature reaction to the permanent magnet itself, there are characteristics deteriorate (demagnetization) fear.

【0011】本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、径方向の電機子コイルと鎖交する界磁の磁束量を僅かな低下に抑え、装置自体を大型化すること無く、かつ永久磁石の特性を劣化させること無く永久磁石をロータ鉄心に機械的に強固に固定でき、製作も容易な永久磁石式回転電機を提供することを目的とする。 [0011] The present invention has been made in view of the above circumstances, reducing the amount of magnetic flux that magnetic field interlinking the armature coils and the chain of radially slight decrease, without increasing the size of the device itself and a permanent magnet without degrading the characteristics of the permanent magnets can be mechanically firmly fixed to the rotor iron core, and to provide easy permanent magnet type rotating electrical machine is also produced.

【0012】また、本発明はスロットとインバータ電源による高調波により発生する渦電流等の損失を抑制し、 Further, the present invention suppresses a loss of eddy current or the like generated by the harmonics due to the slot and the inverter power supply,
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ができ低速から高速回転までの広範囲の運転を可能とする永久磁石式回転電機を提供することを目的とする。 And to provide a permanent magnet type rotary electric machine from a low speed can be adjusted linkage flux amount of the armature coil by the permanent magnet effectively allows a wide range of operation to a high-speed rotation.

【0013】 [0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために以下のような手段を講じた。 The present invention SUMMARY OF] has taken the following means in order to achieve the above object. 請求項1〜5 Claims 1 to 5
に対応する本発明は、互いに空隙を介して対向する電機子及び界磁からなり、電機子鉄心に電機子巻線を巻いて構成したステータと、ロータ鉄心の円周表面に界磁の永久磁石を配置し、かつ該永久磁石の空隙側表面に磁気回路を形成可能な材料でできた保持環を配置して構成したロータとを備える。 Corresponding to the present invention consists of the armature and the field to face each other with a gap to each other, a stator constituted by winding an armature winding in the armature core, the permanent magnets of the field on the circumferential surface of the rotor core It was placed, and comprising a rotor which is constructed by arranging a retaining ring made of a magnetic circuit can be formed material in the gap-side surface of the permanent magnet.

【0014】保持環は、磁気回路を形成可能な材料として、金属、磁性材、低透磁率の磁性材、SUS630のいずれか一つの材料、又はそれらから形成されたリング状の薄板を積層してなる積層リングで構成される。 [0014] holding ring, as materials capable of forming a magnetic circuit, a metal, magnetic material, magnetic material low magnetic permeability, any one material of SUS630, or by laminating ring-shaped thin plate formed therefrom consisting of consisting of laminated ring.

【0015】本発明の永久磁石式回転電機によれば、ロータ鉄心の外周面に配置された永久磁石の特性を劣化させること無く保持環をロータ鉄心に焼嵌めできる。 According to the permanent magnet rotating electrical machine of the present invention, without any holding ring degrading the characteristics of the deployed permanent magnets on the outer peripheral surface of the rotor core can be shrink-fitted to the rotor core. 保持環を金属、磁性材、低透磁率の磁性材、SUS630のいずれかで構成することから、耐力が約100kgf/ Retaining ring metal, magnetic material, magnetic material low magnetic permeability, since it composed of any of SUS630, yield strength of about 100 kgf /
mm 2以上の金属で加工することができ、十分な強度を確保できる。 can be processed in mm 2 or more metals, it is possible to ensure a sufficient strength.

【0016】永久磁石は保持環によりロータ鉄心に強固に固定されるので、永久磁石をロータ鉄心表面に固定するのに接着剤を使用する必要がなく、接着剤の使用不可能な高温環境においても使用でき、耐高温の永久磁石回転電機を実現できる。 [0016] Since the permanent magnet is firmly fixed to the rotor iron core by a retaining ring, it is not necessary to use an adhesive to secure the permanent magnets on the rotor core surface, even unusable high temperature environment of the adhesive available, it is possible to realize a high temperature of the permanent magnet rotating electric machine.

【0017】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・高出力のため、保持環が無いと仮定した状態で永久磁石が発生する空隙の磁束密度を0.8%〜1(T)近傍になるよう磁気設計される。 [0017] When using a permanent magnet as a field of the rotary electric machine, for small, high-output rotating electrical machine, 0.8% the flux density of the air gap a permanent magnet is generated in a state in which assumed a retaining ring is not - 1 (T) is magnetic designed to be in the vicinity.

【0018】本発明では、磁束密度0.8(T)近傍では保持環の比透磁率を100以上にすることができ、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ず保持環による磁束密度の低下も僅かに抑えることができる。 In the present invention, in the magnetic flux density 0.8 (T) near can be the relative permeability of the retaining ring 100 described above, in the radial direction of the pole portion not retaining ring is a magnetic gap maintaining reduction of the magnetic flux density by ring can be suppressed slightly.

【0019】一方、周方向磁界では磁性材の保持環により保持環に沿って周方向に磁束が漏れるが、極間部に近づくにつれて磁石表面より保持環を通して漏れた磁束が集まってくるため、磁束量が増え、磁束密度は磁石の周方向端部付近の保持環で1.6(T)以上となり、極間部付近の保持環では2(T)以上となる。 Meanwhile, although the magnetic flux leakage in the circumferential direction along the retaining ring by a retaining ring of magnetic material in the circumferential direction magnetic field, since the gather the magnetic flux that leaks through the retaining ring from the magnet surface toward the interpolar portions, the magnetic flux It increases the amount, the magnetic flux density becomes a retention ring around the circumferential ends of the magnet 1.6 (T) or more, and 2 (T) or is a retaining ring around the pole the inter.

【0020】本発明では、保持環は磁束密度1.6 In the present invention, the holding ring is the magnetic flux density 1.6
(T)以上で比透磁率が100以下にすることができ、 (T) or higher relative permeability can be 100 or less,
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となるため、周方向の磁束の漏れは小量で飽和する。 Reduced further relative permeability in a machining gap portion, since the magnetic resistance between the poles unit becomes considerably large, leakage of the circumferential direction of the magnetic flux is saturated with a little.

【0021】また、ヒステリシス損失及びコギングトルクに関しては、界磁の永久磁石表面に厚みのある磁性材等の保持環があるため、電機子鉄心の歯を通る磁束は保持環内でなめらかに分布する。 [0021] With respect to the hysteresis losses and cogging torque, because of the holding ring of magnetic material such as a thick permanent magnet surface of the field, the magnetic flux passing through the teeth of the armature core are distributed smoothly in the retaining ring . これより、回転に伴うパーミアンス変化も小となり、回転に伴う永久磁石の磁気特性曲線(B−H特性)上の動作点の変化は小となりヒステリシス損失が低減される。 From this, next small even permeance change accompanying the rotation, changes in the operating point on the magnetic characteristic curve of the permanent magnets caused by the rotation (B-H characteristic) small becomes hysteresis loss is reduced. 同時に空隙パーミアンス変化により生じるコギングトルクも低減される。 Also it reduced the cogging torque generated by simultaneously gap permeance variation.

【0022】請求項6〜9に対応する発明は、互いに空隙を介して対向する電機子及び界磁からなり、電機子鉄心に電機子巻線を巻いて構成したステータと、ロータ鉄心の円周表面に界磁の永久磁石を配置し、かつ該永久磁石の空隙側表面に保持環を配置して構成したロータと、 [0022] corresponding to claim 6-9 invention comprises an armature and the field to face each other with a gap to each other, a stator constituted by winding an armature winding in the armature core, the circumference of the rotor core a rotor arranged permanent magnets of the field, and was constructed by placing the retaining ring in the air gap surface of the permanent magnets on the surface,
前記保持環の空隙側外周に配置され軸方向に電気抵抗を形成する高抵抗リングとを備える。 And a high resistance ring to form an electrical resistance disposed axially gap side outer periphery of the retaining ring. 高抵抗リングは、金属、磁性材、電磁鋼板、マレージング鋼、又は珪素鋼板のいずれか一つの材料から形成されたリング状の薄板を積層してなる積層リングで構成する。 High resistance ring is metallic, magnetic material, composed of magnetic steel sheets, maraging steel, or a laminated ring obtained by laminating ring-shaped thin plate which is formed from any one material of silicon steel plate.

【0023】本発明の永久磁石式回転電機によれば、ロータの空隙表面に設けられた高抵抗リングにより、軸方向に大きな電気抵抗が形成されるので高調波による渦電流を抑制することができ、これにより永久磁石の加熱を抑制できる。 According to the permanent magnet rotating electrical machine of the invention, the high resistance ring provided on the gap surface of the rotor, it is possible to suppress an eddy current due to harmonics since a large electric resistance is formed in the axial direction , thereby suppressing heating of the permanent magnets.

【0024】また、電機子からロータをみたときロータの外周には磁性体からなる保持環と高抵抗リング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。 Further, the magnetic gap length for the outer circumference of the rotor there is a holding ring and the high resistance ring made of a magnetic material when viewed rotor from the armature becomes equal to the mechanical gap length, the armature reaction magnetic field by an armature It becomes strong.

【0025】また、図4に示すように電機子反作用磁界により永久磁石が発生する磁束の一部は反発し、積極的に保持環と高抵抗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。 Further, a part of the magnetic flux generated by the permanent magnet is generated by the armature reaction magnetic field as shown in FIG. 4 is repelled, positively retaining ring and a high resistance ring to form a next pole and a magnetic circuit as a magnetic path , flux field interlinked armature coils and chains are effectively reduced.

【0026】また、永久磁石の円周表面に配置された保持環と該保持環の空隙側に配置された前記高抵抗リングとの間に隙間を設けたので、保持環とリングとの間に僅かな隙間があるため遠心力により保持環に作用した応力の一部が高抵抗リングに直接作用するのを軽減できる。 Further, since a gap is provided between the high resistance ring disposed in the gap side of the holding ring and the holding ring disposed in the circumferential surface of the permanent magnet, between the retaining ring and the ring It can alleviate some of the stresses acting on the retaining ring from acting directly on the high resistance ring by centrifugal force because of the slight gap.

【0027】保持環をSUS630で構成し、高抵抗リングを珪素鋼板(例えば50HST70T)で構成すれば、保持環は1175N/mm 2の耐力があるり、高抵抗リングを構成する珪素鋼板は637N/mm 2の耐力があるので、高抵抗リングは自分自身に作用する遠心力のみに耐えれば良く、十分に耐えられる。 [0027] The retaining ring is composed of SUS630, when constituting the high resistance ring silicon steel (e.g. 50HST70T), retaining ring Arli the strength of 1175N / mm 2, a silicon steel plate constituting the high resistance ring 637N / since there is strength of mm 2, the high resistance ring may be Taere only the centrifugal force acting on itself, well tolerated. 高抵抗リングをマレージング鋼で構成すれば、1500N/mm 2の耐力を持たせることができる。 By configuring the high resistance ring maraging steel can have a yield strength of 1500 N / mm 2.

【0028】請求項10に対応する本発明は、主磁束を作る界磁の永久磁石の極間に補助的な補助永久磁石を配置し、この極間に配置した補助永久磁石の磁化方向が主界磁の永久磁石とほぼ直交する方向に磁化されている永久磁石式回転電機である。 [0028] The present invention corresponding to claim 10, the auxiliary auxiliary permanent magnets arranged between the poles of the permanent magnets of the field to make the main magnetic flux, the magnetization directions of the auxiliary permanent magnets disposed between the pole main a permanent magnet type rotary electric machine which is magnetized in a direction substantially perpendicular to the permanent magnet field.

【0029】この永久磁石式回転電機によれば、保持環及び又は高抵抗リングについては上記作用効果を奏し、 According to the permanent magnet type rotating electrical machine, the retaining ring and or high resistance rings exhibit the above action effect,
さらに永久磁石について次のような作用効果を奏する。 Furthermore, for the permanent magnet exhibits the following effects.
すなわち、極間部の永久磁石の磁束は永久磁石の端部側面へ磁束が向いているため、保持環に沿った永久磁石の漏れ磁束は補助永久磁石の磁束と逆方向となる。 That is, since the magnetic flux of the permanent magnet between the poles portions flux is oriented to the side surface of the permanent magnet, the leakage magnetic flux of the permanent magnets along the holding ring is the magnetic flux in the opposite direction of the auxiliary permanent magnet. したがって、漏れようとする磁束は、補助永久磁石に反発され、空隙を通り電機子巻線と鎖交し、有効磁束量がさらに増加する。 Therefore, the magnetic flux to be to leak is repelled auxiliary permanent magnet, interlinked through the armature winding and the chain gap, effective magnetic flux is further increased.

【0030】請求項11〜14に対応する本発明は、主磁束を作る界磁の永久磁石が多数の分割された磁石で一つの極を構成している永久磁石式回転電機である。 [0030] The present invention corresponding to claim 11 to 14, a permanent magnet type electric rotating machine permanent magnet field making the main magnetic flux constitutes one pole in a number of divided magnet. この永久磁石式回転電機によれば、保持環及び又は高抵抗リングについては上記作用効果を奏し、さらに永久磁石について次のような作用効果を奏する。 According to the permanent magnet type rotating electrical machine, the holding exhibit the ring and or the operational effect for the high resistance ring, for further permanent magnet exhibits the following effects. すなわち、主磁束を作る界磁の永久磁石が多数の分割された磁石で一つの極を構成することにより、分割磁石の配置の組み合わせをかえるのみで極数の異なる界磁ができる。 That is, the permanent magnets of the field to make the main magnetic flux by forming a large number of the divided one in the magnet poles, it is a combination different field of pole only changing the arrangement of the magnet piece. したがって、一つの永久磁石の型で極数の異なる回転電機の界磁を作ることができる。 Therefore, it is possible to make a field of the rotary electric machine having a different number of poles in the form of one permanent magnet.

【0031】主磁束を作る界磁の永久磁石が多数の分割された磁石で一つの極を構成し、磁極中心部の分割磁石よりも大きな磁気エネルギ積である分割磁石を磁極端部に配置する。 The permanent magnets of the field to make the main magnetic flux form one pole in a number of divided magnets, placing the magnet pieces are large magnetic energy product than the magnet piece of the magnetic pole center portion in the pole tip portion . このようにすれば、磁極端部の分割磁石の磁気エネルギ積は中央の分割磁石よりも大であるので、 Thus, the magnetic energy product of magnet pieces of magnetic pole tip is the larger than the central magnet piece,
漏れによる落ち込み分を補うことができ、トルクリプルを小さくするのに好適な矩形波が得られる。 It is possible to compensate a drop caused by the leakage, a preferred square wave is obtained to reduce the torque ripple.

【0032】主磁束を作る界磁の永久磁石が多数の分割された磁石で一つの極を構成し、磁極中心部に温度特性の良い分割磁石を配置し、磁極の端部側に温度特性が低下するが磁気エネルギ積が大である分割磁石を配置する。 [0032] constitute a permanent magnet field to make the main magnetic flux numerous split one pole in the magnet, good magnet pieces temperature characteristics disposed to the magnetic pole center, the temperature characteristic on the end side of the pole reduced to Although placing a split magnet magnetic energy product is large. このようにすれば、減磁界の強い磁極の中央部には保磁力が高く温度特性の良い分割磁石を配置し、磁極の端部側では高エネルギ積であるが温度特性が比較的悪い分割磁石を用いることにより、高温状態でも特性の良い永久磁石回転電機を実現できる。 Thus, the central portion of a strong magnetic pole of the demagnetizing field to place the good split magnet having higher temperature characteristic coercive force, the magnetic pole end split the temperature characteristic is a high energy product are relatively poor in side magnets the use of can also realize a permanent magnet rotating electric machine characteristics in a high temperature state.

【0033】請求項15及び16に対応する本発明は、 The invention corresponding to claim 15 and 16,
前記永久磁石、該永久磁石の外周面に巻かれた保持環が、又はさらに保持環の外周面に巻かれた高抵抗リング、が軸方向に多数分割されている永久磁石式回転電機である。 The permanent magnet, retaining ring wound on the outer peripheral surface of the permanent magnet, or high resistance ring further wound around the outer peripheral surface of the retaining ring, but is a permanent magnet type rotating electrical machine that is a number divided in the axial direction.

【0034】この永久磁石式回転電機によれば、金属又は磁性材からなる保持環が軸方向に分割されるので保持環をロータ鉄心に嵌め込む際に作用する磁気吸引力が小さなものとなり作業性が向上する。 According to the permanent magnet type rotating electrical machine, the workability becomes magnetic attractive force acting when fitting the retaining ring in the rotor core so the retaining ring made of a metal or a magnetic material is divided axially smaller ones There is improved.

【0035】請求項17に対応する本発明は、保持環をロータに焼嵌め方法により嵌込んだ永久磁石式回転電機である。 The present invention corresponding to claim 17 is a crowded fitted by way shrink the retaining ring in the rotor permanent magnet type rotating electrical machine. 本発明によれば、保持環が金属、磁性材、低透磁率の磁性材、SUS630のいずれか一つの材料、又はそれらから形成されたリング状の薄板を積層してなる積層リングで構成されるので、焼嵌め作業時に保持環を介して磁路が形成され、永久磁石が高温にさらされた際に生じる不可逆減磁を防止できる。 According to the present invention, the holding ring is metallic, magnetic material, magnetic material low magnetic permeability, and either one material or laminated ring obtained by laminating ring-like sheet formed from their SUS630 because, the magnetic path through the holding ring at the shrink-fitting operation is formed, it can be prevented irreversible demagnetization which occurs when the permanent magnet is exposed to high temperatures. したがって、ロータ鉄心の外周面に配置された永久磁石の特性を劣化させること無く保持環をロータ鉄心に焼嵌めできる。 Thus, without any holding ring degrading the characteristics of the deployed permanent magnets on the outer peripheral surface of the rotor core can be shrink-fitted to the rotor core.

【0036】請求項18に対応する本発明は、高抵抗リングが保持環に熱間静水圧加工(Hot Isostatic Pressi The present invention corresponding to claim 18, hot isostatic processing the high resistance ring retaining ring (Hot Isostatic Pressi
ng)で接合されている永久磁石式回転電機である。 A permanent magnet type rotating electrical machine are joined by ng). 保持環はSUS630で構成することができ、高抵抗リングは珪素鋼板を積層した積層リングで構成することができる。 Retaining ring may be constituted by SUS630, high resistance ring may comprise a laminated ring obtained by laminating silicon steel plates.

【0037】この永久磁石式回転電機によれば、空隙側で上層部の高抵抗リングの部分では高抵抗であるので渦電流を抑制でき、下層部では高強度の金属等で構成された保持環により強度を向上でき、回転電機の高速化、低損失化が実現される。 [0037] According to the permanent magnet type rotating electrical machine, in a portion of the high resistance ring of the upper layer portion in the gap side can be suppressed eddy currents because it is high resistance, the retaining ring in the lower part, which is made of high strength metal or the like strength can be improved by speeding the rotary electric machine, low loss is realized.

【0038】 [0038]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter will be described an embodiment of the present invention. (第1の実施形態)図1は第1の実施形態となる永久磁石式回転電機の径方向断面を示している。 (First Embodiment) FIG. 1 shows a radial cross-section of the permanent magnet type rotating electric machine serving as the first embodiment.

【0039】この永久磁石式回転電機は、所定の鉄心厚を有する円筒状の電機子11と、この電機子11の内部空間に空隙を介して同心状に配置された円柱状の界磁1 [0039] The permanent magnet type rotating electric machine includes a cylindrical armature 11 having a predetermined core thickness, cylindrical field 1 arranged coaxially with a gap in the inner space of the armature 11
2とを組合わせて構成されている。 It is constructed by combining and 2. 以下、電機子11をステータ、界磁12をロータとして説明する。 Hereinafter will be described the armature 11 stator, the field 12 as a rotor.

【0040】ステータ11はケイ素鋼板を積層した電機子鉄心13を備えている。 [0040] The stator 11 includes an armature core 13 formed by laminating silicon steel plates. 電機子鉄心13の内周面に周方向に連続してスロット14と歯15とが交互に形成され、電機子鉄心13の歯15にコイル16を巻いて電機子を構成している。 And slots 14 and teeth 15 continuously to the inner peripheral surface in the circumferential direction of the armature core 13 is formed alternately to constitute an armature by winding a coil 16 on the teeth 15 of the armature core 13.

【0041】ロータ12は中心軸となるロータ鉄心17 The rotor 12 is the central axis rotor core 17
の円周表面に異極の関係である2個のNdFeBからなる主界磁永久磁石18A,18Bが配置されている。 The main field permanent magnets 18A comprising two NdFeB is the relationship opposite poles in the circumferential surface, 18B are arranged in. ロータ鉄心17はS45Cまたは高強度の3.5Ni−M The rotor iron core 17 of S45C or high strength 3.5Ni-M
o−Vの磁性材で構成することができる。 It can be made of a magnetic material of o-V. 主界磁永久磁石18A,18Bの両端の極間部に補助永久磁石19 The main field permanent magnets 18A, auxiliary to the machining gap portions at both ends of 18B permanent magnet 19
A,19Bがそれぞれ配置されている。 A, 19B are disposed respectively. 主界磁永久磁石18A,18Bと補助永久磁石19A,19Bとを区別しないときは単に「永久磁石18」と呼ぶこととする。 The main field permanent magnets 18A, 18B and the auxiliary permanent magnets 19A, when no distinction between 19B simply referred to as a "permanent magnet 18 '.
永久磁石18の外周を囲むようにして高張力で低透磁率の磁性材であるSUS630からなる保持環20が配置され、保持環20の外周に高張力のケイ素鋼板である5 Disposed retaining ring 20 made of SUS630, which is a magnetic material of low magnetic permeability so as to surround the outer periphery of the permanent magnet 18 at a high tension, a high-tensile silicon steel sheet on the outer periphery of the retaining ring 20 5
0HST70Tの電磁鋼板を積層した積層リング21が配置されている。 Laminated ring 21 which electromagnetic steel plates are laminated in 0HST70T are arranged.

【0042】ここでは、保持環20を焼嵌めしてロータに取り付けている。 [0042] Here, it is attached to the rotor retaining ring 20 and shrink fitting. 保持環20を高温状態にして伸びがある状態で挿入して常温時に縮んで強固に固定されるものとなる。 It becomes to be firmly fixed shrinks at normal temperature the retaining ring 20 is inserted in a state in which there is extending in the hot state.

【0043】ここで、保持環20を構成している磁性材であるSUS630の磁気特性は、磁束密度が0.5〜 [0043] Here, the magnetic properties of a magnetic material forming the holding ring 20 SUS630 is the magnetic flux density is 0.5
0.8(T)で比透磁率が100以上であり、かつ、磁束密度が1.6(T)以上で比透磁率が10近くである。 Relative permeability at 0.8 (T) is not less than 100, and relative permeability at a magnetic flux density of 1.6 (T) above is 10 close. また、SUS630の材料強度を示す耐力は117 Further, yield strength indicating the material strength of SUS630 is 117
5N/mm 2である。 A 5N / mm 2. 一方、積層リング21を構成している磁性材である50HST70Tからなる電磁鋼板の材料強度は637N/mm 2である。 On the other hand, material strength of the electromagnetic steel sheet consisting 50HST70T a magnetic material constituting the laminated ring 21 is 637N / mm 2.

【0044】次に、以上のように構成された永久磁石式回転電機の作用効果について説明する。 Next, the function and effect will be described in configured permanent-magnet-type rotating electrical machine as described above. (耐超高速回転・耐高温)保持環20の材料であるSU A material (耐超 high speed, high temperature) holding ring 20 SU
S630の耐力は、上記した通り1175N/mm 2であるので、他の金属材料と比較してもその強度は十分に大きなものとなっている。 S630 strength of, since it is as 1175N / mm 2 as described above, its strength as compared has a sufficiently large and other metallic materials. したがって、保持環20は超高速回転時に発生する磁永久磁石18の遠心力に耐えることができ、永久磁石18をロータ鉄心17表面に強固に固定できる。 Therefore, the holding ring 20 can withstand the centrifugal force of the magnetic permanent magnet 18 that occurs when ultra high-speed rotation, can be firmly fixed to the permanent magnet 18 in the rotor core 17 surface.

【0045】また、保持環20が永久磁石18をロータ鉄心17に対して固定するので、永久磁石18をロータ鉄心17に固定する接着剤が不要となる。 Further, since the holding ring 20 secures the permanent magnet 18 to the rotor core 17, the adhesive becomes unnecessary to fix the permanent magnet 18 in the rotor core 17. したがって、 Therefore,
接着剤の使用不可能な高温環境においても保持環20で永久磁石18をロータ鉄心17に機械的に固定でき、高温環境下においても高速回転することができる耐高温の永久磁石回転電機を実現できる。 The permanent magnet 18 in the retaining ring 20 is also in the use of the adhesive non high temperature environment can mechanically fixed to the rotor iron core 17, it can be realized high temperature of the permanent magnet rotating electric machine that can be rotated at a high speed in a high-temperature environment .

【0046】また、保持環20を焼嵌めしてロータに取り付けているので、加工精度の低い永久磁石の外周に強固に嵌込むことができロータの組み立てが容易である。 [0046] Also, since the retaining ring 20 by shrink-fitting is attached to the rotor, the assembly of the rotor can be Komu firmly fitted to the outer periphery of the low processing precision permanent magnet is easy.
Nd−Fe−B系永久磁石は、磁気回路の磁気抵抗が高い状態で高温にさらされると不可逆減磁をおこすことが知られているが、本実施形態ではこの不具合は解消されている。 Nd-Fe-B permanent magnets, it has been known to cause the irreversible demagnetization when the magnetic resistance of the magnetic circuit is subjected to a high temperature in a high state, this problem is solved in the present embodiment. 本実施形態では、保持環20は磁性材であるため永久磁石は保持環20を磁路として閉磁気回路を形成するため、高温状態でも不可逆減磁がおきない。 In the present embodiment, the holding ring 20 for the permanent magnet for a magnetic material forming a closed magnetic circuit holding ring 20 as a magnetic path, does not occur irreversible demagnetization even at high temperature conditions.

【0047】図11は耐高温タイプのNd−Fe−B系永久磁石の動作時の減磁特性を示している。 [0047] Figure 11 shows the demagnetization characteristic of the operation of the high-temperature type of Nd-Fe-B permanent magnets. 非磁性の保持環をもつロータが単体で開磁気回路の状態としたときに約140℃以上の雰囲気にさらされると不可逆減磁をおこしていることが示されている。 It has been shown that rotor having a holding ring of non-magnetic has caused irreversible demagnetization when exposed to an atmosphere of about 140 ° C. or higher when alone in a state of open magnetic circuit. 例えば、180℃の雰囲気にさらされると、動作点は高温時でO点になり、 For example, when exposed to an atmosphere of 180 ° C., the operating point becomes the point O at high temperatures,
常温環境に戻しても動作点はO′点となり不可逆減磁をおこしている。 The operating point be returned to the normal temperature environment has caused the irreversible demagnetization becomes O 'point. このような不可逆減磁をおこしているロータをステータに組み込むと、動作点はO′′点となり、焼嵌めを行うと磁束密度が大幅に低下することが分かる。 The incorporation of a rotor that caused such a irreversible demagnetization stator, the operating point becomes O '' point, the magnetic flux density when performing shrink fit is found to be significantly reduced.

【0048】一方、実施の形態では磁性の保持環により動作点はC点となり、焼嵌め後に常温になると動作点はC点に復帰する可逆減磁である。 Meanwhile, in the embodiment the operating point by the holding ring of magnetic becomes point C, the operating point becomes room temperature after shrink fitting is reversible demagnetization of returning to point C. このようなロータをステータに組み込むと動作点はC′′点となり焼嵌め後も磁束密度は高い状態を維持する。 Also the magnetic flux density after such a rotor the operating point incorporated in the stator is shrink-fitting becomes point C '' is kept high.

【0049】したがって、実施の形態では高速時の伸びを考慮して保持環の内径を小さくしても高温で十分な焼嵌めにより保持環を永久磁石の外周に嵌込むことができる。 [0049] Accordingly, it is a way to push fitted to the outer periphery of the retaining ring of permanent magnets with sufficient shrink fit even by reducing the inner diameter of the retaining ring in view of the elongation at high speed at a high temperature in the embodiment. これにより、永久磁石が回転中に自由に動いて破損したり、ロータのバランスがくずれて回転が不安定になる不具合は防止できる。 Accordingly, or permanent magnet is broken free to move in rotation, trouble rotation becomes unstable in unbalanced rotor can be prevented.

【0050】以上により回転時に発生する遠心力による永久磁石の飛散を防止でき、かつ永久磁石の特性を劣化させること無く永久磁石外周に保持環20を強固に嵌込むことができる。 [0050] Thus it is possible to prevent the scattering of the permanent magnet due to the centrifugal force generated during rotation, and it is a way to push firmly fitting the retaining ring 20 to no permanent magnet outer peripheral degrading the characteristics of the permanent magnet.

【0051】(保持環を持った回転電機の小形化)図2 [0051] (miniaturization of rotating electric machine having a retaining ring) 2
にSUS630とS45Cの比透磁率と磁束密度の関係を示している。 It shows the relationship between relative magnetic permeability and magnetic flux density of SUS630 and S45C to. 一般に、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・高出力化を実現するためには、保持環が無いと仮定した状態で永久磁石18 Generally, when using a permanent magnet as a field of the rotary electric machine, in order to realize a compact and high output of the rotary electric machine, the permanent magnets 18 in the assumed condition the holding ring there is no
が発生する空隙の磁束密度が0.8〜1(T)近傍になるように磁気設計される。 There the magnetic flux density of the generated gap is magnetically designed to be near 0.8 to 1 (T).

【0052】図2に示すように、本実施形態において使用している保持環20の材料であるSUS630は、磁束密度0.8(T)における比透磁率は120である。 [0052] As shown in FIG. 2, which is the material SUS630 of retaining ring 20 that is used in this embodiment, the relative permeability in the magnetic flux density 0.8 (T) is 120.
したがって、磁極部分の径方向においては保持環20が磁気的な空隙とならず、磁束密度の低下も僅かである。 Therefore, not only the retaining ring 20 is a magnetic air gap in the radial direction of the pole portion, reduction in the magnetic flux density is small.

【0053】一方、周方向磁界についてみると磁性材からなる保持環20により保持環20に沿って周方向に磁束が漏れるが、極間部に近づくにつれて磁石表面より保持環20を通して漏れた磁束が集まってくる。 Meanwhile, although the circumferential direction magnetic field flux in the circumferential direction along the view when the holding ring 20 by a retaining ring 20 made of a magnetic material for leaks, flux leaking through the holding from the magnet surface ring 20 toward the interpolar portions gathered come. そのため、極間部において磁束量が増え、磁束密度が永久磁石18の周方向端部付近の保持環20で1.6(T)以上となり、極間部付近の保持環20では2(T)以上となる。 Therefore, the magnetic flux amount increases in the machining gap portion, the holding ring 20 in the vicinity of circumferential end portions of the magnetic flux density permanent magnet 18 becomes 1.6 (T) or more, the retaining ring 20 in the vicinity of poles The inter 2 (T) greater than or equal to. しかし、保持環20に使用しているSUS630 However, using the retaining ring 20 SUS630
は、図2に示すように磁束密度1.6(T)以上で比透磁率が10近くまで低下するので、極間部の保持環20 Since relative permeability at the magnetic flux density 1.6 (T) or more, as shown in FIG. 2 drops to 10 near the inter-electrode gap portion holding ring 20
の磁気抵抗はかなり大となるため、周方向の磁束の漏れは小量で磁気的に飽和する。 The magnetoresistive significant for a large, leakage of the circumferential direction of the magnetic flux is magnetically saturated with a little.

【0054】このことを検証するために実施した磁界解析結果を図3、図4に示す。 [0054] shows the magnetic field analysis result performed to verify this 3, Figure 4. 図3は、本実施形態と同様に磁性保持環を適用したときの回転電機の磁束線図、図4は従来の非磁性材の保持環を適用した場合の磁束線図を示している。 Figure 3 is a flux diagram of the rotary electric machine when applying the magnetic holding ring in the same manner as in the present embodiment, FIG. 4 shows a magnetic flux diagram of the application of the retaining ring of the conventional non-magnetic material.

【0055】この解析では、保持環によるロータからの磁束の漏れを検討するに当たり、電機子鉄心のスロットは省き、コアのみとした。 [0055] In this analysis, when considering the magnetic flux leakage from the rotor by the holding ring, the slots of the armature core is omitted, and only the core. また、磁束分布は磁極の中心で対称であるため1極の半分で実施している。 Further, the magnetic flux distribution is carried out in half a pole for a symmetrical center of the magnetic pole.

【0056】その結果、本実施形態と同様の磁性保持環を適用した回転電機の磁束密度は0.889(T)、従来の非磁性材の保持環を適用した回転電機の磁束密度は0.71(T)であった。 [0056] As a result, the magnetic flux density of a rotating electric machine to which the same magnetic retention ring and the present embodiment 0.889 (T), the magnetic flux density of a rotating electric machine according to the retaining ring of the conventional non-magnetic material 0. It was 71 (T). すなわち、本実施形態による回転電機の方が従来のものに比べて磁束密度が1.25 In other words, the magnetic flux density than that it is of a conventional rotary electric machine according to the present embodiment is 1.25
倍程度大きくなっている。 About double is larger.

【0057】したがって、本実施形態のように磁性保持環を用いることにより、径方向の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ため、回転電機を大型化すること無く、永久磁石18をロータ鉄心17に機械的に強固に固定することができる。 [0057] Thus, by using the magnetic retaining ring as in the present embodiment, since the magnetic flux amount of that magnetic field interlinks with the radial direction of the stator and the chain can be suppressed to a slight decrease, increasing the size of the rotary electric machine no, it is possible to mechanically firmly fix the permanent magnet 18 in the rotor core 17.

【0058】(高調波損失、ヒステリシス損失の低減) [0058] (harmonic loss, reduction of hysteresis loss)
空隙パーミアンスの変化による高調波により永久磁石表面に発生した渦電流により永久磁石が加熱され、また永久磁石の動作点の変化により永久磁石に発生したヒステリシス損により永久磁石が加熱されるのは上述した通りである。 A permanent magnet is heated by the eddy current generated in the permanent magnet surface by the harmonic due to the change in the air gap permeance, also the permanent magnet is heated above the hysteresis loss generated in the permanent magnet by a change in the operating point of the permanent magnet it is as. また、インバータ電源の出力電圧に含まれる高調波によって永久磁石に発生した渦電流によっても永久磁石は加熱されていた。 The permanent magnet also by the eddy current generated in the permanent magnet by the harmonics of the output voltage of the inverter power supply has been heated.

【0059】本実施形態ではロータ12の空隙表面に設けられた積層リング21により積層方向に大きな電気抵抗が形成されるので高調波による渦電流を抑制することができる。 [0059] In this embodiment it is possible to suppress the eddy current due to harmonics since a large electric resistance is formed in the stacking direction by stacking a ring 21 provided on the gap surface of the rotor 12. これにより高調波により発生する渦電流による永久磁石18の加熱を抑制できる。 Thereby suppressing the heating of the permanent magnet 18 due to eddy current generated by the harmonics.

【0060】また、磁性材からなる保持環20により、 [0060] Further, the holding ring 20 made of a magnetic material,
図5に示すようにバイパスの磁路(漏れ磁束が通る磁路)が追加して形成され、永久磁石18からみた外部パーミアンスは大となり、永久磁石18のパーミアンス係数が高くなって温度上昇による減磁特性が向上する。 It is formed by adding bypass magnetic path (magnetic path through which leakage flux) is as shown in FIG. 5, the external permeance large becomes viewed from the permanent magnets 18, reduced by the temperature rise becomes high permeance coefficient of the permanent magnet 18磁特 is improved.

【0061】また、磁性材からなり厚みのある保持環2 [0061] The holding ring 2 with a thickness of a magnetic material
0を永久磁石18の表面に配置したので、電機子鉄心1 Since 0 is arranged on a surface of the permanent magnet 18, the armature core 1
3に形成した歯15を通る磁束は保持環20内でなめらかに分布する。 Magnetic flux passing through the teeth 15 formed on the 3 distributed smoothly in the retaining ring 20. これより、回転に伴うパーミアンス変化も小さくなり、回転に伴う永久磁石18の磁気特性曲線(B−H特性)上の動作点の変化も小さくなりヒステリシス損失が低減される。 From this, the permeance change is also reduced due to the rotation, the magnetic characteristic curve (B-H characteristic) changes in the operating point becomes small hysteresis loss on the permanent magnet 18 due to rotation is reduced. 同時に空隙パーミアンス変化により生じるコギングトルクも低減される。 Also it reduced the cogging torque generated by simultaneously gap permeance variation.

【0062】(可変速特性)永久磁石式回転電機は、電機子から界磁側をみたときNdFeB永久磁石の比透磁率は1.05であり、真空と同等であるため磁気的空隙長は非常に大きなものとなる。 [0062] (variable speed characteristic) permanent magnet rotating electrical machine, the relative permeability of the NdFeB permanent magnets when viewed field side from the armature is 1.05, the magnetic air gap length for an equivalent vacuum very a great thing to. このため、負のd軸電流の電機子反作用により永久磁石の磁束を低減させて端子電圧を調整する等価弱め界磁制御法では、永久磁石の磁束量を低減させるのに大きな電機子電流を必要としている。 Therefore, the equivalent field weakening control method for adjusting the reduced allowed by the terminal voltage of the magnetic flux of the permanent magnet by the armature reaction of the negative d-axis current, and requires a large armature current to reduce the amount of magnetic flux of the permanent magnet .

【0063】本実施形態では、ステータ11からロータ12をみたときロータ12の外周には磁性体からなり厚みのある保持環20が配置されているため、磁気的空隙長は機械的空隙長とほぼ等しくなり、電機子11による電機子反作用磁界は強くなる。 [0063] In this embodiment, since the outer periphery of the rotor 12 are disposed retaining ring 20 with a thickness of a magnetic material when viewed rotor 12 from the stator 11, the magnetic air gap length is substantially the mechanical gap length equal, the armature reaction magnetic field by the armature 11 becomes stronger. また、図5に示すように、負のd軸電流の電機子反作用磁界により永久磁石1 Further, as shown in FIG. 5, the permanent magnet 1 by the armature reaction magnetic fields of the negative d-axis current
8が発生する磁束の一部は反発し、強制的に保持環20 8 is a part of the magnetic flux generated by repulsive forces the retaining ring 20
と積層リング21を磁路として隣極と磁気回路を形成する漏れ磁束を生じ、電機子コイル16と鎖交する界磁磁束は効果的に減少する。 And the laminated ring 21 produce a leakage magnetic flux to form a next pole and a magnetic circuit as a magnetic path, magnetic flux field interlinked armature coils 16 and the chain is reduced effectively.

【0064】実際の各回転速度領域では次のように作用させることができる。 [0064] can act as follows practice in each speed range. 低・中速回転で負荷がある領域または定トルク領域において、トルクを発生するため電機子電流(q軸電流)を流す。 In the region or constant torque region in which the load in the low and middle speed rotation, flow armature current (q-axis current) for generating the torque. このとき界磁磁束だけでなく、電機子の作る磁束も保持環20を主に通るため保持環20の透磁率が下がり、保持環20に沿って周方向へ漏れる磁束が少なくなり、コイル16の鎖交磁束は増加する。 The time field magnetic flux as well, magnetic flux produced the armature also decreases the magnetic permeability of the retaining ring 20 for the passage to the main retaining ring 20, the magnetic flux leaking in the circumferential direction decreases along the retaining ring 20, the coil 16 the flux linkage is increased. 一方、高速回転領域では、負のd軸電流を流すこと(弱め界磁)により、電機子反作用により、界磁磁束は保持環20と積層リング21を磁路として隣極へと積極的に流れ、電機子コイル16と鎖交する界磁磁束は有効に減少することができる。 On the other hand, in the high speed region, by passing a negative d-axis current (field weakening), the armature reaction, aggressively flows field flux is to an adjacent pole and the retaining ring 20 laminated ring 21 as a magnetic path , flux field interlinked armature coils 16 and the chain can be reduced effectively. これにより、モータの端子電圧を低下させることができ、高速回転領域を拡大することが可能となる。 Thus, it is possible to lower the terminal voltage of the motor, it is possible to expand the high-speed rotation region.

【0065】また、上記の負のd軸電機子電流による電機子反作用を利用した等価弱め界磁を行うとき、減磁界により空隙磁束分布は歪んで高調波成分が生じ、高調波による永久磁石に渦電流が発生することが予想される。 [0065] Further, when performing an equivalent field weakening utilizing armature reaction by the negative d-axis armature current of the air gap flux distribution by demagnetizing field is distorted occurs harmonic component, the permanent magnet due to harmonics eddy currents are expected to occur.
これらの高調波磁界に関しては、ロータ12の空隙表面に設けられた積層リング21により積層方向に大きな電気抵抗が形成されるので高調波による渦電流を抑制することができる。 For these harmonic magnetic field, it is possible to suppress the eddy current due to harmonics since a large electric resistance is formed in the stacking direction by stacking a ring 21 provided on the gap surface of the rotor 12. これにより永久磁石18の加熱を抑制できる。 Thereby suppressing the heating of the permanent magnets 18.

【0066】また、本実施形態では、主界磁永久磁石1 [0066] In the present embodiment, the main field permanent magnets 1
8A,18Bの極間部に補助永久磁石19A,19Bを配置している。 8A, the auxiliary permanent magnets 19A to the machining gap portion of 18B, are disposed 19B. 補助永久磁石19A,19Bの磁化方向は主磁束を形成する主界磁永久磁石18A,18Bの磁化方向とほぼ直角方向とし、主界磁永久磁石18A,1 Auxiliary permanent magnets 19A, the magnetization direction of 19B is mainly field permanent magnets 18A forming the main magnetic flux, the magnetization direction of 18B substantially perpendicular, the main field permanent magnets 18A, 1
8Bの空隙面側の極と主界磁永久磁石18A,18Bと接する側の補助永久磁石19A,19Bの極とが同極となるようにしている。 8B of the gap surface side electrode and main field magnetic permanent magnets 18A, 18B in contact with the side of the auxiliary permanent magnets 19A, and a 19B poles so that the same poles.

【0067】補助永久磁石19A,19Bの磁束は主界磁永久磁石18A,18Bの端部側面へ磁束が向いているため、保持環20に沿った主界磁永久磁石18A,1 [0067] Auxiliary permanent magnets 19A, 19B of the flux main field magnetic permanent magnet 18A, the magnetic flux to the 18B side surface of the end portion of the faces, mainly along the retaining ring 20 field permanent magnets 18A, 1
8Bの漏れ磁束は補助永久磁石19A,19Bの磁束と逆方向となる。 Leakage flux 8B is the magnetic flux in the opposite direction of the auxiliary permanent magnets 19A, 19B. したがって、漏れようとする磁束は極間部磁石19A,19Bに反発され、空隙を通り電機子コイル16と鎖交し、有効磁束量がさらに増加する。 Therefore, the magnetic flux to be to leak are repelled pole The inter magnets 19A, to 19B, interlinks and street armature coil 16 an air gap, effective magnetic flux is further increased.

【0068】図6は、このような作用を検証するために実施した解析結果を示している。 [0068] Figure 6 shows the analysis results was performed to verify such an action. 同図に示すように、漏れようとする磁束が極間磁石19A,19Bに反発されて、電機子鉄心13と鎖交している。 As shown in the figure, the magnetic flux to be to leak is repelled interpolar magnet 19A, the 19B, it is interlinked armature core 13 and the chain. また、本実施形態による回転電機の磁束密度値は0.921(T)であり、従来と比較して磁束密度は1.30倍大きくなっている。 Further, the magnetic flux density value of the rotating electrical machine according to the present embodiment is 0.921 (T), the magnetic flux density as compared with the prior art becomes 1.30 times greater.

【0069】このように、従来の回転電機よりも有効磁束量がさらに増加するので、回転電機の小形・軽量化が可能となる。 [0069] Thus, since the amount of effective magnetic flux than the conventional rotary electric machine further increases, smaller and lighter rotating electrical machine becomes possible. (第2の実施形態)図7及び図8は第2の実施形態に係る永久磁石式回転電機におけるロータ部分の断面構成を示している。 (Second Embodiment) FIGS. 7 and 8 shows a cross-sectional structure of the rotor portion in the permanent magnet type rotating electric machine according to a second embodiment. なお、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付している。 Incidentally, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0070】第2の実施形態の永久磁石式回転電機は、 [0070] Permanent magnet rotating electrical machine of the second embodiment,
主磁束を作る界磁の永久磁石を多数の磁石31に分割して一つの極を構成している。 Constitute one pole by dividing the permanent magnet of the field to make a primary magnetic flux in a number of magnets 31. 図7に示す例では、7つの分割磁石31で1つの極を形成しており、全体の極数は2極となっている。 In the example shown in FIG. 7, forms one pole of seven split magnets 31, the total number of poles has a two-pole. 極間には第1の実施形態と同様に補助永久磁石19A,19Bを配設している。 Between the poles are arranged as in the first embodiment the auxiliary permanent magnets 19A, 19B.

【0071】このように主磁束を作る界磁の永久磁石を多数の分割磁石31で構成することにより、分割磁石3 [0071] By configuring the permanent magnets of the field of making this way the main magnetic flux in a number of magnet pieces 31, divided magnet 3
1の配置の組み合わせをかえるのみで極数の異なる界磁ができる。 You can vary the field of pole only changing the combination of the first arrangement. 図7に示す例は2極であるが、同一の分割磁石の配置をかえると図8に示すように4極にすることができる。 Example shown in FIG. 7 is a 2-pole, it can be 4-pole, as shown in FIG. 8 Changing the arrangement of the same magnet segment. したがって、1つの永久磁石の型で極数の異なる回転電機の界磁を作ることができる。 Therefore, it is possible to make a field of different rotary electric machine of the number of poles in the form of a single permanent magnet.

【0072】また、ロータ鉄心の断面形状が多角形であるので、突発的に過大な力(接線方向成分の力)が永久磁石に作用しても、永久磁石が周方向にずれるのを防止できる。 [0072] Further, since the cross-sectional shape of the rotor core is polygonal, suddenly excessive force (force in a tangential direction component) also act on the permanent magnet, it is possible to prevent the permanent magnets is shifted in the circumferential direction .

【0073】(第3の実施形態)本実施形態の永久磁石式回転電機は、第2の実施形態と同様に、主磁束を作る界磁の永久磁石を多数の磁石31に分割して一つの極を構成し、磁極中心に温度特性の良い分割磁石を配置し、 [0073] Permanent magnet rotating electrical machine of the embodiment (Third Embodiment) Similar to the second embodiment, one divides the permanent magnets of the field to make the main magnetic flux in a number of magnets 31 configure poles, arranged good magnet pieces temperature characteristics in the magnetic pole center,
磁極の端部側は温度特性が低下するが磁気エネルギ積が大きい分割磁石を配置して構成される。 End side of the pole decreases the temperature characteristic is formed by arranging the divided magnet magnetic energy product is large. その他の構成は第1の実施形態と同じである。 The other structure is the same as the first embodiment.

【0074】高速回転時に発生する誘起電圧を低下させるため負のd軸電流を与えて電機子反作用を利用した等価弱め界磁制御を行うと、大きな減磁界が永久磁石の磁極中央に作用する。 [0074] When performing the equivalent field weakening control using the armature reaction gives a negative d-axis current to reduce the induced voltage generated during high-speed rotation, a large demagnetizing field acts on the magnetic pole center of the permanent magnet.

【0075】一方、NdFeB永久磁石は高温時に磁気特性が低下し、特に高エネルギ積の磁石は温度特性が悪くなる。 [0075] On the other hand, the NdFeB permanent magnet reduces the magnetic properties at high temperatures, the temperature characteristics deteriorate particularly high energy product magnets. 図9にそのB−H特性を示す。 Figure 9 shows the B-H characteristic. 100℃で永久磁石の動作点がA点にある状態で減磁界が作用して動作点がB点に移動する。 Operating point of the permanent magnet 100 ° C. operating point demagnetizing field acts in a state in point A moves to point B. この後、減磁界がなくなっても動作点はA点に戻らずにA′点に移動し、高温状態では不可逆減磁することがわかる。 Thereafter, the operation point be lost demagnetizing field moves to the point A 'without returning to point A, it can be seen that the irreversible demagnetization at high temperature.

【0076】本実施形態では、減磁界の強い磁極の中央部には保磁力が高く温度特性の良い永久磁石(例えば、 [0076] In the present embodiment, good permanent magnet having high temperature characteristics coercivity in central strong pole of demagnetizing field (e.g.,
NdFeB永久磁石、Sm 2 Co 17永久磁石)を用い、 NdFeB permanent magnets, Sm 2 Co 17 with permanent magnets),
磁極の端部側では高エネルギ積であるが温度特性が比較的悪いNdFeB永久磁石を用いることにより、高温状態でも特性の良い永久磁石回転電機を実現している。 By using the end-side high energy product and is the the temperature characteristic relatively bad NdFeB permanent magnets in the poles, thereby realizing a permanent magnet rotary electric machine is also good properties at high temperature.

【0077】(第4の実施形態)本実施形態の永久磁石式回転電機は、第2の実施形態と同様に、主磁束を作る界磁の永久磁石を多数の磁石31に分割して一つの極を構成し、磁極中心の分割磁石よりも大きな磁気エネルギ積である分割磁石を磁極端部に配置して構成されている。 [0077] Permanent magnet rotating electrical machine of the present embodiment (Fourth Embodiment) Similar to the second embodiment, one divides the permanent magnets of the field to make the main magnetic flux in a number of magnets 31 configure pole, and the magnet pieces are large magnetic energy product than split magnet magnetic pole center formed by arranging the magnetic pole tip. その他の構成は第1の実施形態と同じである。 The other structure is the same as the first embodiment.

【0078】高速回転時にはインバータのスイッチング素子の応答に限界があり、PWM制御が困難となるので、矩形波の電流で駆動することになる。 [0078] The high-speed rotation is limited to the response of the switching element of the inverter, since the PWM control becomes difficult, will be driven by a square wave current. このとき、トルクリプルを小とするため永久磁石が作る空隙磁束分布は矩形波が望まれる。 At this time, the air gap magnetic flux distribution produced by a permanent magnet to a small torque ripple rectangular wave is desired. また、体積当たりのトルクを大とするには矩形波の空隙磁束分布が良い。 Further, good air gap magnetic flux distribution of a rectangular wave to the torque per volume large.

【0079】一般的には磁極の端部では磁束の漏れにより矩形波を得ることができないが、本実施形態では磁極端部の永久磁石の磁気エネルギ積を中央の永久磁石よりも大きく設定しているので漏れによる落ち込み分を補うことができ、矩形波の空隙磁束分布が得られる。 [0079] In general the pole end can not obtain a rectangular wave by the leakage of magnetic flux, the magnetic energy product of the permanent magnets of the magnetic pole end portion in this embodiment is set larger than the center of the permanent magnet it is possible to compensate a drop caused by leakage because there, the air gap magnetic flux distribution of a rectangular wave is obtained.

【0080】(第5の実施形態)本実施形態に係る永久磁石式回転電機は、図10に示すように永久磁石表面にある高張力の保持環20と保持環20の空隙側に配置した積層リング21との間に隙間22を設けるように構成されている。 [0080] laminating the permanent magnet type rotating electric machine according to the present embodiment (Fifth Embodiment) arranged in the gap side of the high tension of the retaining ring 20 and the retaining ring 20 in the permanent magnet surface, as shown in FIG. 10 It is configured to provide a gap 22 between the ring 21.

【0081】超高速回転時には過大な遠心力で保持環2 [0081] retaining ring 2 with excessive centrifugal force at the time of ultra-high-speed rotation
0が膨らむことが考えられる。 0 is considered swells it. 保持環20と積層リング21のはめあいがしまりばめで組み立てられていれば、 If assembled in fit fitting the retaining ring 20 laminated ring 21 is loose,
保持環20に作用した応力の一部が強度の弱い積層リング21にかかる場合がある。 Some of the stress acting on the retaining ring 20 may take a weak laminated ring 21 strength.

【0082】本実施形態では、保持環20,積層リング21間に僅かな隙間22が形成されているため過大な遠心力による応力が積層リング21に直接かかることはない。 [0082] In this embodiment, the retaining ring 20, the stress due to excessive centrifugal force for a small gap 22 is formed between the laminated ring 21 is not able to take directly to the laminated ring 21. したがって、超高速回転時にも強度の弱い積層リング21に過大な応力が加わるのを防止することができる。 Therefore, it is possible to prevent excessive stress to the weaker laminated ring 21 in strength even at ultra high speed rotation is applied.

【0083】(第6の実施形態)本実施形態に係る永久磁石式回転電機は、図12に示すように永久磁石、保持環及び積層リングが軸方向に多数に分割されている。 [0083] permanent magnet type rotating electric machine according to the present embodiment (Sixth Embodiment) permanent magnets as shown in FIG. 12, the holding ring and the laminated ring is divided into a number in the axial direction. 大容量機または軸方向に長い回転電機の場合、永久磁石の磁気吸引力が大きいため、永久磁石に磁性の保持環を焼き嵌めするときに大きな磁気吸引力が永久磁石と保持環との間に作用する。 For long rotary electric machine large machine or axial, since the magnetic attraction force of the permanent magnet is large, a large magnetic attraction force when shrink-fitting the retaining ring of the magnetic permanent magnet between the retaining ring and the permanent magnet It acts. このため、この吸引力に対抗しながら保持環を挿入することとなるので、作業性が悪く、また吸着時の衝撃により永久磁石を破損するおそれがある。 Therefore, since the inserting the retaining ring while against the suction force, poor workability, and can damage the permanent magnet by the impact at the time of adsorption. 実施の形態では、永久磁石及び保持環、積層リングは軸方向に分割されているので、分割された個々の保持環に作用する磁気吸引力は小さくなり、作業性が向上し、吸着時の破損も容易に防止できる。 In the embodiment, the permanent magnet and the retaining ring, the laminated ring is divided in the axial direction, the magnetic attractive force acting on the divided individual holding ring is reduced, and the workability is improved, breakage at the time of adsorption It can be easily prevented.

【0084】以上の説明では、回転電機を2極としたが、多極の永久磁石回転電機や永久磁石式のリニアモータでも同様に可能である。 [0084] In the above description, although the electric rotating machine and two poles, are possible as well in a multi-pole permanent magnet rotating electrical machine and permanent magnet type linear motor. 本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be practiced within the scope of the gist of the present invention.

【0085】 [0085]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、径方向の電機子コイルと鎖交する界磁の磁束量を僅かな低下に抑え、装置自体を大型化すること無く、かつ永久磁石の特性を劣化させること無く永久磁石をロータ鉄心に機械的に強固に固定でき、製作も容易な永久磁石式回転電機を提供することを目的とする。 According to the present invention as described in the foregoing, reducing the amount of magnetic flux that magnetic field interlinking the armature coils and the chain of radially slight decrease, without increasing the size of the apparatus itself, and the permanent magnet characteristics can mechanically firmly fixed to the rotor iron core of the permanent magnet without degrading the aims also to provide easy permanent magnet type rotating electrical machine manufacturing.

【0086】本発明によれば、スロットとインバータ電源による高調波により発生する渦電流等の損失を抑制し、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ができ低速から高速回転までの広範囲の運転を可能とする永久磁石式回転電機を提供することができる。 According to [0086] the present invention, slots and suppress the loss of the eddy current or the like generated by the harmonics due to inverter power supply, from a low speed can be effectively adjusted linkage flux amount of the armature coil by the permanent magnet it is possible to provide a permanent magnet type rotating electrical machine that allows a wide range of operation to a high-speed rotation.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施形態に係る永久磁石式回転電機の径方向断面図である。 1 is a radial sectional view of a permanent magnet type rotating electric machine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施形態における保持環であるSUS6 2 is a retaining ring in the first embodiment SUS6
30と一般的に使用される磁性材であるS45Cの透磁率と磁束密度の関係を示す図である。 Is a diagram showing a 30 and commonly used as a magnetic material of magnetic permeability and magnetic flux density of S45C relationship.

【図3】第1の実施形態における保持環と積層リングを用いたときの永久磁石式回転電機の磁界解析結果である磁束線図である。 3 is a flux diagram is the magnetic field analysis result of the permanent magnet rotating electric machine when using the holding ring and the laminated ring in the first embodiment.

【図4】非磁性材の保持環を用いたときの従来の永久磁石式回転電機の磁界解析結果である磁束線図である。 4 is a flux diagram is the magnetic field analysis result of the conventional permanent magnet type rotating electric machine when using the holding ring of non-magnetic material.

【図5】第1の実施形態における負のd軸電流の電機子反作用による減磁界(逆磁界)があるときの磁性リングの作用を示す図である。 5 is a diagram showing the effect of the magnetic ring when there is reduced due to armature reaction of the negative d-axis current magnetic field (reverse field) in the first embodiment.

【図6】第1の実施形態における保持環と積層リングと極間磁石を用いたときの永久磁石式回転電機の磁界解析結果である磁束線図である。 6 is a flux diagram is the magnetic field analysis result of the permanent magnet rotating electric machine when using the holding ring and the laminated ring and the interpole magnets in the first embodiment.

【図7】第2の実施形態に係る2極形の永久磁石式回転電機のロータ部分の断面図である。 7 is a cross-sectional view of the rotor portion of the permanent magnet rotating electrical machine of 2-pole of the second embodiment.

【図8】第2の実施形態に係る4極形の永久磁石式回転電機のロータ部分の断面図である。 8 is a cross-sectional view of the rotor portion of the 4-pole of the permanent magnet type rotating electric machine according to a second embodiment.

【図9】NdFeB永久磁石の各温度における減磁特性と動作点の変化のようすを示す図である。 9 is a diagram showing changes of demagnetization characteristic and operating point at each temperature of NdFeB permanent magnets.

【図10】本発明の第5の実施形態に係る永久磁石式回転電機の径方向断面図である。 Figure 10 is a radial sectional view of a permanent magnet type rotating electric machine according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】Nd−Fe−B系永久磁石の磁気特性と焼嵌め前後の動作点を示す図である。 11 is a diagram showing the front and rear operating point magnetic properties and shrink-fitting of the Nd-Fe-B permanent magnets.

【図12】本発明の第6の実施形態に係る永久磁石式回転電機の一部断面図である。 12 is a partial cross-sectional view of a permanent magnet type rotating electric machine according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】従来の汎用の永久磁石回転電機の径方向断面図を示す図である。 13 is a diagram showing a radial cross-sectional view of a conventional general-purpose permanent magnet rotating electric machine.

【図14】従来の非磁性の保持環を使用した超高速の永久磁石回転電機を示す図である。 14 is a diagram showing an ultrafast permanent magnet rotating electrical machine using the retaining ring of the conventional non-magnetic.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11…電機子(ステータ)、12…界磁(ロータ)、1 11 ... armature (stator), 12 ... field (rotor), 1
3…電機子鉄心、14…スロット、15…歯、16…コイル、17…ロータ鉄心、18A,18B…主界磁永久磁石、19A,19B…補助永久磁石、20…保持環、 3 ... armature core, 14 ... slot, 15 ... teeth, 16 ... coil, 17 ... rotor core, 18A, 18B ... main field permanent magnet, 19A, 19B ... auxiliary permanent magnet, 20 ... holding ring,
21…積層リング、22…隙間。 21 ... laminated ring, 22 ... gap.

Claims (18)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 互いに空隙を介して対向する電機子及び界磁からなり、電機子鉄心に電機子巻線を巻いて構成したステータと、ロータ鉄心の円周表面に界磁の永久磁石を配置し、かつ該永久磁石の空隙側表面に金属の保持環を配置して構成したロータとを具備したことを特徴とする永久磁石式回転電機。 1. A consists armature and the field to face each other with a gap to each other, arranged a stator constructed by winding an armature winding in the armature core, the permanent magnets of the field on the circumferential surface of the rotor core and, and a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized by comprising a rotor which is constructed by arranging the retaining ring of metal on the gap surface of the permanent magnet.
  2. 【請求項2】 互いに空隙を介して対向する電機子及び界磁からなり、電機子鉄心に電機子巻線を巻いて構成したステータと、ロータ鉄心の円周表面に界磁の永久磁石を配置し、かつ該永久磁石の空隙側表面に磁性材からなる保持環を配置して構成したロータとを具備したことを特徴とする永久磁石式回転電機。 2. A consists armature and the field to face each other with a gap to each other, arranged a stator constructed by winding an armature winding in the armature core, the permanent magnets of the field on the circumferential surface of the rotor core and, and a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized by comprising a rotor which is constructed by arranging a holding ring made of a magnetic material on the gap-side surface of the permanent magnet.
  3. 【請求項3】 互いに空隙を介して対向する電機子及び界磁からなり、電機子鉄心に電機子巻線を巻いて構成したステータと、ロータ鉄心の円周表面に界磁の永久磁石を配置し、かつ該永久磁石の空隙側表面に低透磁率の磁性材からなる保持環を配置して構成したロータとを具備したことを特徴とする永久磁石式回転電機。 3. A consists armature and the field to face each other with a gap to each other, arranged a stator constructed by winding an armature winding in the armature core, the permanent magnets of the field on the circumferential surface of the rotor core and, and a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized by comprising a rotor which is constructed by arranging a holding ring made of a magnetic material of low permeability to the air gap surface of the permanent magnet.
  4. 【請求項4】 互いに空隙を介して対向する電機子及び界磁からなり、電機子鉄心に電機子巻線を巻いて構成したステータと、ロータ鉄心の円周表面に界磁の永久磁石を配置し、かつ該永久磁石の空隙側表面にSUS630 4. A consists armature and the field to face each other with a gap to each other, arranged a stator constructed by winding an armature winding in the armature core, the permanent magnets of the field on the circumferential surface of the rotor core and, and SUS630 the gap-side surface of the permanent magnet
    からなる保持環を配置して構成したロータとを具備したことを特徴とする永久磁石式回転電機。 A permanent magnet type rotating electrical machine, characterized by comprising a rotor which is constructed by arranging a holding ring made of.
  5. 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 前記保持環は、金属、磁性材、低透磁率の磁性材、SU 5. A permanent magnet type rotating electric machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the retaining ring is a metal, magnetic material, magnetic material low permeability, SU
    S630のいずれか一つの材料から形成されたリング状の薄板を積層してなる積層リングであることを特徴とする永久磁石式回転電機。 S630 permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that any one of the ring-shaped thin plate which is formed of a material that is laminated ring obtained by laminating the.
  6. 【請求項6】 互いに空隙を介して対向する電機子及び界磁からなり、電機子鉄心に電機子巻線を巻いて構成したステータと、ロータ鉄心の円周表面に界磁の永久磁石を配置し、かつ該永久磁石の空隙側表面に保持環を配置して構成したロータと、前記保持環の空隙側外周に配置され軸方向に電気抵抗を形成する高抵抗リングとを具備したことを特徴とする永久磁石式回転電機。 6. consists armature and the field to face each other with a gap to each other, arranged a stator constructed by winding an armature winding in the armature core, the permanent magnets of the field on the circumferential surface of the rotor core and and characterized by including a rotor constructed by placing the retaining ring in the air gap surface of the permanent magnet, and a high resistance ring to form an electrical resistance disposed axially gap side outer periphery of the retaining ring a permanent magnet type rotating electric machine according to.
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の永久磁石式回転電機において、 前記高抵抗リングは、金属、磁性材、電磁鋼板、マレージング鋼、又は珪素鋼板のいずれか一つの材料から形成されたリング状の薄板を積層してなる積層リングであることを特徴とする永久磁石式回転電機。 7. A permanent magnet type rotating electric machine according to claim 6, wherein the high resistance ring is metallic, magnetic material, magnetic steel, maraging steel, or ring formed from any one material of silicon steel a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that the thin plate is a laminated ring obtained by laminating.
  8. 【請求項8】 請求項6又は請求項7記載の永久磁石式回転電機において、 前記保持環は、金属、磁性材、低透磁率の磁性材、SU 8. The method of claim 6 or claim 7 permanent magnet rotating electric machine according, the retaining ring is a metal, magnetic material, magnetic material low permeability, SU
    S630のいずれか一つの材料、又はその材料から形成されたリング状の薄板を積層してなる積層リングで構成したことを特徴とする永久磁石式回転電機。 Any one material of S630, or permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that is constituted by laminating ring formed by laminating ring-like sheet formed from the material.
  9. 【請求項9】 請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 前記永久磁石の円周表面に配置された前記保持環と該保持環の空隙側に配置された前記高抵抗リングとの間に隙間を設けたことを特徴とする永久磁石式回転電機。 9. The permanent magnet rotating electric machine according to any one of claims 6 to 8, disposed in the gap side of the retaining ring and the holding ring disposed circumferentially surface of the permanent magnet is a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that a gap is provided between the high resistance ring.
  10. 【請求項10】 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 主磁束を作る界磁の永久磁石の極間に補助的な補助永久磁石を配置し、この極間に配置した補助永久磁石の磁化方向が主界磁の永久磁石とほぼ直交する方向に磁化されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。 10. A permanent magnet type rotating electric machine according to any one of claims 1 to 9, the auxiliary auxiliary permanent magnet is disposed between the field of the permanent magnets to make a primary magnetic flux poles, a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that the magnetization direction of the auxiliary permanent magnets disposed between the pole is magnetized in a direction substantially perpendicular to the permanent magnet of the main magnetic field.
  11. 【請求項11】 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 主磁束を作る界磁の永久磁石が多数の分割された磁石で一つの極を構成していることを特徴とする永久磁石式回転電機。 11. The permanent magnet rotating electric machine according to any one of claims 1 to 9, constitute one pole by the permanent magnets of the field to make the main magnetic flux is a number of divided magnet a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that is.
  12. 【請求項12】 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 主磁束を作る界磁の永久磁石が多数の分割された磁石で一つの極を構成し、前記分割磁石の磁気エネルギ積を配置位置に応じて異ならせたことを特徴とする永久磁石式回転電機。 12. The permanent magnet rotating electric machine according to any one of claims 1 to 9, constitute one pole by the permanent magnets of the field to make the main magnetic flux is a number of divided magnet , the permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that made different in accordance with the magnetic energy product of the magnet segment into position.
  13. 【請求項13】 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 主磁束を作る界磁の永久磁石が多数の分割された磁石で一つの極を構成し、前記分割磁石からなる磁極は、磁極中心部に温度特性の良い分割磁石を配置し、磁極の端部側に温度特性が低く、かつ磁気エネルギ積が大きい分割磁石を配置したことを特徴とする永久磁石式回転電機。 13. The permanent magnet rotating electric machine according to any one of claims 1 to 9, constitute one pole by the permanent magnets of the field to make the main magnetic flux is a number of divided magnet pole consisting of the magnet piece is a good split magnet temperature characteristics disposed to the magnetic pole center, the temperature characteristic is low on the end side of the pole, and is characterized in that a divided magnet magnetic energy product is large permanent magnet type rotating electrical machine.
  14. 【請求項14】 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 主磁束を作る界磁の永久磁石が多数の分割された磁石で一つの極を構成し、前記分割磁石からなる磁極は、磁極中心部の分割磁石よりも大きな磁気エネルギ積である分割磁石を磁極端部に配置したことを特徴とする永久磁石式回転電機。 14. The permanent magnet rotating electric machine according to any one of claims 1 to 9, constitute one pole by the permanent magnets of the field to make the main magnetic flux is a number of divided magnet , the magnetic pole made of split magnets, the permanent magnet rotating electrical machine, characterized in that a magnet segment is large magnetic energy product than the magnet piece of the magnetic pole center portion in the pole tip portion.
  15. 【請求項15】 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 前記永久磁石及び該永久磁石の外周面に巻かれた保持環が軸方向に多数分割されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。 15. The permanent magnet rotating electric machine according to any one of claims 1 to 5, the holding ring wound on the outer peripheral surface of the permanent magnet and the permanent magnet is a number divided in the axial direction a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that is.
  16. 【請求項16】 請求項6〜請求項14のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 前記永久磁石、該永久磁石の外周面に巻かれた保持環及び該保持環の外周面に巻かれた高抵抗リングが軸方向に多数分割されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。 16. The permanent magnet rotating electric machine according to any one of claims 6 to 14, the outer peripheral surface of the permanent magnet, the holding wound on the outer peripheral surface of the permanent magnet ring and the holding ring a permanent magnet type rotating electric machine high resistance ring wound is characterized in that it is a number divided axially.
  17. 【請求項17】 請求項1〜請求項16のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 前記保持環は、前記ロータに焼嵌め方法により嵌込まれたことを特徴とする永久磁石式回転電機。 17. The permanent magnet rotating electric machine according to any one of claims 1 to 16, wherein the retaining ring is a permanent magnet, characterized in that it is incorporated fitted by the method shrink fit on the rotor wherein the rotating electrical machine.
  18. 【請求項18】 請求項6〜請求項14、請求項16 18. The method of claim 6 claim 14, claim 16
    のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機において、 前記高抵抗リングは、前記保持環に熱間静水圧加工で接合されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。 The permanent magnet rotating electric machine according to any one of the high resistance ring, a permanent magnet type rotating electrical machine, characterized in that it is joined by hot isostatic processed into the holding ring.
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