JPH11113201A - 永久磁石付回転子 - Google Patents

永久磁石付回転子

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JPH11113201A
JPH11113201A JP9269047A JP26904797A JPH11113201A JP H11113201 A JPH11113201 A JP H11113201A JP 9269047 A JP9269047 A JP 9269047A JP 26904797 A JP26904797 A JP 26904797A JP H11113201 A JPH11113201 A JP H11113201A
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permanent magnet
rotor
permanent magnets
field core
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JP9269047A
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Masanobu Takeda
田 正 信 竹
Yasumasa Mizuno
野 康 正 水
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Denyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易な構造で磁束漏洩を減少せしめ、永久磁石
の冷却効果に優れる小型で出力容量の大きい発電機用の
永久磁石付回転子を得ること。 【解決手段】複数の収納孔3を穿設した界磁鉄心片1を
積層して形成した界磁鉄心のこの収納孔内に永久磁石2
を埋設してある永久磁石付回転子において、前記界磁鉄
心片1を積層してなる界磁鉄心の収納孔3内の両端に隙
間が生じるように永久磁石2を前記収納孔3に挿入し、
この隙間によって冷却空気の通風路を形成した構成であ
る。また、この収納孔内に永久磁石の位置決め手段を設
けた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、発電機等の回転
子の界磁鉄心の周辺近傍に複数個の永久磁石を埋設した
永久磁石付回転子に関する。
【0002】
【従来の技術】永久磁石を埋め込む空間を外周に近接し
た位置に備え、界磁鉄心片を積層し、この空間に永久磁
石を埋設してなる回転子は特開平8−107639号公
報に記載されているように知られているが、このように
永久磁石間に空隙を設けたものでは磁気回路の磁束漏れ
を充分に防止することができなかった。また、電機子か
らの輻射熱により、界磁鉄心または界磁鉄心に埋設され
ている永久磁石の温度上昇により出力容量の大きい回転
子の場合充分な出力が得られなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の回転
子において、界磁鉄心片内に永久磁石を埋設した場合、
全体が大きくなり、磁気回路磁束漏れが多くなり、発電
機としての出力の低下がみられた。そのため充分な出力
容量が得られなかった。また、電機子からの輻射熱によ
り、界磁鉄心または界磁鉄心に埋設されている永久磁石
の温度上昇があり、永久磁石の冷却が充分でないため、
熱による出力低下は避けることができなかった。この発
明の課題は、簡易な構造で磁束漏洩を減少せしめるとと
もに界磁鉄心や永久磁石の温度上昇を抑制することがで
き、小型で出力容量の大きい発電機の永久磁石付回転子
を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述事情に
鑑みてなされたものであって、複数個の収納孔を穿設し
た界磁鉄心片を積層して形成した界磁鉄心のこの収納孔
内に永久磁石を埋設してある永久磁石付回転子におい
て、この界磁鉄心片を積層してなる界磁鉄心の前記収納
孔内の両端に隙間が生じるように永久磁石を前記収納孔
に挿入し、この隙間によって冷却空気の通風路を形成し
た構成によって前記課題は達成できる。
【0005】また、前記界磁鉄心片の外周縁に近接して
形成される前記収納孔を長孔とし、この収納孔内の中央
部分に矩形状の永久磁石を埋設し、この両端に形成され
る隙間内に、この永久磁石の位置決め手段を配設し、こ
の位置決め手段が、前記収納孔の両端を中央部分より幅
狭く形成し、この収納孔内に段差を設けるか、前記収納
孔の両端に形成される隙間内の一部に空間を残してこの
隙間内に非磁性体を埋設して位置決めする構成によって
前記課題は達成できる。
【0006】更に、前記界磁鉄心片を積層してなる界磁
鉄心の外周縁に形成される収納孔に永久磁石を埋設し、
この永久磁石の両端に形成された通風路に冷却空気を通
過させるようになっているから、この永久磁石付回転子
を回転させると、この通風路に冷却空気が通過すること
になるので永久磁石は勿論、界磁鉄心を冷却することに
より前記課題は達成できる。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明の永久磁石付回転子は、
界磁鉄心片の外周縁に等間隔で収納孔を配置し、この収
納孔の中央部分を幅広く形成した箇所に永久磁石を挿入
し、この収納孔の両端に隙間を設ける段差が形成されて
いるので永久磁石の固定が確実となり、また、収納孔内
に永久磁石を挿入するから遠心力による永久磁石の飛散
を防止することがきる。しかも、収納孔内の永久磁石の
両端に隙間が設けられ、この隣接する収納孔の隙間の間
が、図2に示されるように狭く形成されるから永久磁石
間の磁束漏洩を減少させることができ、出力の低下を抑
制することができる。
【0008】更に、この発明の永久磁石付回転子は、界
磁鉄心の収納孔に永久磁石の両端の空隙が形成されるか
ら、この空隙に冷却空気が流通して永久磁石の表面を直
接冷却するので冷却効果を上げることができる。そのう
え、界磁鉄心の収納孔に永久磁石の位置決め手段が設け
てあるので、回転子の高速回転中においても界磁鉄心の
バランスの均一性を維持することができる。
【0009】図1はこの発明の永久磁石付回転子の一部
断面の側面図である。図2はこの発明の永久磁石付回転
子に使用する界磁鉄心の外周縁の一部拡大側面図であ
る。図3は永久磁石付回転子の斜視図である。図4はこ
の発明の永久磁石付回転子を組込んだ発電機の一部断面
の側面図である。図5は図4の正面図である。図6はこ
の発明の永久磁石付回転子の端板の斜視図である。図7
は図6の内側面平面図である。図8は図7の端板の断面
図で、(a)はF−F断面図,(b)はG−G断面図,
(c)はH−H断面図である。図9〜図12はこの発明
の永久磁石付回転子の縦断面部分拡大図である。図13
の(a)は図10のE矢視拡大図であり、(b)は図1
3のI−I矢視断面図、(c)は図13のJ−J矢視断
面である。図14はこの発明に使用する界磁鉄心に永久
磁石の位置決め手段として非磁性体を装填した部分拡大
平面図である。
【0010】1は矩形状の永久磁石2を埋設するための
長孔の収納孔3を外周縁に近接して穿設した界磁鉄心片
である。この収納孔3は図面に示す実施例では16個配
列してあるが、別に特定されず、偶数個穿設してある。
この個々の収納孔3との間1aは狭く形成し、磁束漏洩
を減少させている。この界磁鉄心片1には冷却風の通過
する複数個の台形の孔が形成してある。この界磁鉄心片
1を複数枚積層した界磁鉄心の前後の両側から端板4で
固定する。この端板4の外側面の周縁には翼片5を等間
隔に突出して設けてあり、この内側側面には軸心側が開
放され外周側が閉塞された所定幅の凹溝6や、外周側が
開放され軸心側が閉塞された凹所7が等間隔に穿設して
ある。これら凹溝6と凹所7とは均等間隔で交互に配置
してある。この交互に配置する形態は図7に示すように
凹溝6を2個隣接し、次に凹所7を隣接して2個おきに
交互に配列してもよく、界磁鉄心片1のバランスを考慮
して配置する。
【0011】8は端板4の内側に所定間隔で突設した仕
切壁である。これら凹溝6の周囲突部6a、凹所7の周
囲突部7aおよび仕切壁8の高さは同一であって、界磁
鉄心片1の側面に接するようになっている。仕切壁8と
各周囲突部6a,7aによって囲まれる隙間21(図1
3(a)参照)は界磁鉄心片1の側面との間で、これら
端板4の内側突出部分、例えば、凹溝6の周囲突部6
a、凹所7の周囲突部7aおよび仕切壁8によるファン
効果(周囲突部、仕切壁がファンの翼片と同じ効果を発
揮する。)および遠心力により外側の電機子巻線17に
向かって冷却空気の流れを生じるようになっている。
【0012】10は界磁鉄心片1の固定用のボルト9を
挿入する端板4に設けたボルト孔で、ブッシュが埋設し
てある。11は回転子を包囲する外筐カバーで、空気取
り入れ用の吸気孔12および排風孔13が多数穿設して
ある。14は界磁鉄心片1の相互の係合用のカシメ部
で、軸心に向かって放射状の所定箇所に形成してある。
この界磁鉄心片1には、これを積層するときのガイド溝
15や反転するときの目印溝16が穿設してある。端板
4の内周側の外側に張り出してフランジ22が設けてあ
る。
【0013】この発明の永久磁石付回転子について図面
に従って説明する。界磁鉄心片1の外周縁に近接して等
間隔でほぼ矩形状の収納孔3を穿設し、この収納孔3は
中央部分が幅広く、両端は狭くして両端部分に段差を設
けて狭く形成してあり、この収納孔3の端部3aの外周
側は斜線3bが形成され、界磁鉄心片1の外周側の強度
が保持されている。積層した界磁鉄心片1の収納孔3の
中央部分に永久磁石2を挿入し、段差部分によって位置
決めされている。この段差を有する端部3aが形成され
るようになっている。これら界磁鉄心片1を複数枚積層
して界磁鉄心を組み立てる。この界磁鉄心の前後両側か
ら端板4を、翼片5を外側にして挟み、ボルト孔10に
ボルト9を挿通して固定する。このとき前側の端板4の
内側凹溝6に対向して後側の端板4の凹所7が位置する
ように合わせる。これらの凹溝6および凹所7は界磁鉄
心片1の前記収納孔3とこれに隣接する収納孔3′の端
部3a,3′aに対峙するとともに、同一形状に製造さ
れた端板4の前側と後側とでは1ピッチ位置をずらし、
前側の端板4の凹溝6は後側の端板4の凹所7が対向す
るように界磁鉄心の両側から界磁鉄心片1を挟持固定す
る。これにより端板4の凹溝6と凹所7とは界磁鉄心片
1の端部3aを介して連通している(図13参照)。
【0014】このように構成されているので、回転子が
回転すると、端板4の外側面に突出した翼片5および内
側面の仕切壁8、周囲突部6a,7aの回転によるファ
ン効果で、冷却空気が外筐カバー11の吸気孔12から
吸引される。この冷却空気の一部は回転子の軸心側の複
数個の台形の孔から吸入され、端板4の凹溝6から入
り、遠心力により内部側の空気等を外側に押し出し、界
磁鉄心片1の隣接する収納孔3、3′の端部3a、3′
aを経て凹所7の外周側の吐出口から吐き出される。一
方、仕切壁8や各凹溝6の周囲突部6a,各凹所7の周
囲突部7aに囲まれる隙間21を通過する風の流れを生
じる(図13参照)。
【0015】このように外筐カバー11の吸気孔12か
ら流入された冷却空気の風の流れは、主として図4、図
9に示されるように端板4の翼片5により界磁鉄心片1
の表面に接触しながら外側の電機子巻線17側へ排風さ
れる。その一部の冷却空気は外筐カバー11の吸気孔1
2から流入した冷却空気の一部は凹溝6,隣接する収納
孔3,3′の端部3a、3′aを経由し、凹所7から吐
出する(図10参照)。また、他の一部の冷却風は内側
端板4の凹溝6から収納孔3,3′を経由し、外側の凹
所7から吐出する(図11参照)。更に、他の一部の冷
却風は前後の端板4の仕切壁8と各凹溝6,凹所7のそ
れぞれの周囲突部6a,7aによって仕切られる隙間2
1を通って界磁鉄心片1の側面および永久磁石2の側面
に直接接触しながら冷却空気は流れる(図12参照)。
これらの冷却空気の流れにより、界磁鉄心片1の側面や
永久磁石2の側面が直接冷却され、冷却効率に優れ、こ
れらの温度上昇を抑制することができる。図9〜図13
の矢印は風の流れを示す。図13(a)の◎印は図面の
裏側から表側に風が流れている方向を示す。
【0016】この発明の永久磁石付回転子は、永久磁石
2を位置決めするのに収納孔3の両端に段差を設けてい
るが、この段差を設けることなく、この両端の端部3
a,3aに一部空間を残して非磁性体18を挿入して、
永久磁石2を固定することもできる(図14参照)。こ
のように非磁性体18を挿入することにより収納孔3の
大きさに関係なく、永久磁石2の大きさを自由に選択す
ることができる。また、界磁鉄心片1の所定箇所の複数
の放射状に配置したカシメ部14が、各界磁鉄心片1面
に嵌合して係合してあるので界磁鉄心片1の積層状態で
強固に接合し、この両端に配置した端板4,4によって
挟持される。
【0017】
【発明の効果】この発明の永久磁石付回転子は、界磁鉄
心片の外周縁に近接して永久磁石を挿入する収納孔を穿
設し、隣接する収納孔の端に形成される空隙が設けてあ
るから磁気回路の磁束漏れを低減することができる。更
に、構造が簡単で、小型に形成して出力容量の大きい発
電機を提供することができる。しかも、界磁鉄心と両側
の端板との関係により界磁鉄心の温度上昇を抑制するこ
とができ、発電機の出力の低下を抑え、出力増加を計る
ことができる。この発明の永久磁石付回転子は、永久磁
石の周辺に冷却空気の通路を配置してあるから永久磁石
の表面を直接冷却するから回転子全体の冷却効果に優れ
ている。しかも、埋設する永久磁石の両端に通風路を形
成するための位置決め手段を備えてあるので、回転中の
永久磁石の位置変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の永久磁石付回転子の一部断面の側面
図である。
【図2】この発明の永久磁石付回転子に使用する界磁鉄
心の外周縁の一部拡大側面図である。
【図3】この発明の永久磁石付回転子の斜視図である。
【図4】この発明の永久磁石付回転子を組み込んだ発電
機の一部断面の側面図である。
【図5】図4の正面図である。
【図6】この発明の永久磁石付回転子の端板の斜視図で
ある。
【図7】図6の端板の内側面平面図である。
【図8】図7の端板の断面図で、(a)はF−F断面
図,(b)はG−G断面図,(c)はH−H断面図であ
る。
【図9】この発明の永久磁石付回転子の図1のA−A断
面拡大図である。
【図10】この発明の永久磁石付回転子の冷却空気の流
れを示す図1のB−B拡大断面図である。
【図11】図10と同様の図1のC−C拡大断面図であ
る。
【図12】図10と同様の図1のD−D拡大断面図であ
る。
【図13】(a)は図10のE矢視拡大図であり、
(b)は図13(a)のI−I矢視断面図、(c)は図
13(a)のJ−J矢視断面である。
【図14】この発明に使用する界磁鉄心に永久磁石の位
置決め手段として非磁性体を装填した部分拡大平面図で
ある。
【符号の説明】
1 …界磁鉄心片 2 …永久磁石 3 …収納孔 3a…端部 4 …端板 5 …翼板 6 …凹溝 6a…周囲突部 7 …凹所 7a…周囲突部 8 …仕切壁 9 …ボルト 10 …ボルト孔 11 …外筐カバー 12 …吸気孔 13 …排風孔 14 …カシメ部 15 …ガイド溝 16 …目印溝 17 …電機子巻線 18 …非磁性体

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個の収納孔を穿設した界磁鉄心片を積
    層して形成した界磁鉄心のこの収納孔内に永久磁石を埋
    設してある永久磁石付回転子において、 この界磁鉄心片を積層してなる界磁鉄心の前記収納孔内
    の両端に隙間が生じるように永久磁石を前記収納孔に挿
    入し、この隙間によって冷却空気の通風路を形成したこ
    とを特徴とする永久磁石付回転子。
  2. 【請求項2】前記界磁鉄心片の外周縁に近接して形成さ
    れる前記収納孔を長孔とし、この収納孔内の中央部分に
    矩形状の永久磁石を埋設し、この両端に形成される隙間
    内に、この永久磁石の位置決め手段を配設したことを特
    徴とする請求項1に記載の永久磁石付回転子。
  3. 【請求項3】前記位置決め手段が、前記収納孔の両端を
    中央部分より幅狭く形成し、この収納孔内に段差を設け
    たものであることを特徴とする請求項2に記載の永久磁
    石付回転子。
  4. 【請求項4】前記位置決め手段が、前記収納孔の両端に
    形成される隙間内の一部に空間を残してこの隙間内に非
    磁性体を埋設して位置決めすることを特徴とする請求項
    2に記載の永久磁石付回転子。
JP9269047A 1997-10-01 1997-10-01 永久磁石付回転子 Pending JPH11113201A (ja)

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DE69825386T DE69825386T2 (de) 1997-10-01 1998-09-04 Permanentmagnetrotor und Kühlungsvorrichtung
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