JPS6110956A - 永久磁石回転機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、サマリウム等の希」二類元素を成分とする希
土類永久磁石の如く磁力特性がフエライ１−系のものに
比して優れた永久磁石を使用してなる永久磁石回転機に
関するものである。

［従来技術及び発明か解決しようとする問題点］一般に
、この種永久磁石を用いた発電機やモータ等の回転機に
おいて、ヨーク側に固着した永久磁石からの磁力を利用
するようにしたものがあるが、この場合、フェライト系
のものよりも高い磁力特性を有する希土類永久磁石の如
き永久磁石にあっては、その最大エネルギ積は３０ＭＧ
Ｏｅに達するものもあるため、フェライト系のものより
も遥かに小型のもので回転機に必要な磁束を得ることが
でき、従って回転機の高性能化とともに小型転置化が期
待できる。しかるにフェライト糸のものよりも数倍も高
い磁束密度を無駄なく有効に活用するには、磁路が形成
されるヨークや磁極片側を、この高い磁束密度に対して
余裕のある許容値を有するものとし、永久磁石からの高
い磁束密度がヨークや磁極片側に−おいて飽和してしま
わないよう配慮する必要がある。

一方、永久磁石の磁束はヨークとの接触面積で決定する
か、ヨークについて見るとその磁束密度の許容値は接触
している永久磁石の外周部位の断面積、即ち「外周長」
×「ヨーク厚」で決定することとなる。このため磁束密
度の高い永久磁石を使用する場合には、永久磁石の外周
長が短いこともあってこの高い磁束密度か磁極片やヨー
クにｊ３いて飽和してしまわないよう充分厚みのあるも
のを使用する必要かあり、そこで従来、第８図に示す如
く永久磁石４と充分厚みのある磁極へ〇とを交互に同芯
円状に配設していたか、この場合には大きな肉厚の磁極
片６が必要となるので１重く取扱いすらい永久磁石回転
機にならざるを得ないという欠点がある。また永久磁石
口Ｖ、機を、フェライト系永久磁石を使用した場合に一
般的であるヨーク内周面と磁極片との間に永久磁石を介
装したものとし、しかもＬ記介装する永久磁石を希に類
永久磁石の如き磁力特性の優れたものとすることか提唱
されるか、この場合にあっては、ヨーク厚を、永久磁石
による高い磁束密度でも飽和しないよう厚くしなけれは
、折角高特性の永久磁石を使用したにもかかわらす、こ
の特性を充分に発揮することかできないこととなり、従
ってこの場合であっても回転機全体が大型化して重く取
扱いすらいうえに高価なものとなる等の欠点があり問題
かあった。

［問題を解決する手段及び作用］ 本発明は、Ｌ記の如き実情に鑑みこれらの欠点を一掃す
ることかできる永久磁石回転機を提供することを目的と
して創案されたものであって、殊にヨークの内周面と回
転子への磁極弧を確保する磁極片との間に永久磁石を介
装してなる永久磁石回転機において、前記永久磁石を、
ヨークへの全接触面積を変化せしめないで磁極弧内に分
散し、対ヨーク間に広範な磁気回路を形成したことを特
徴とするものである、 そして本発明は、この構成によって、ヨークとｍ極片と
の間に永久磁石を介装したものでありなから、ヨーク等
の厚さく厚み）を殊更厚くすることなく、フェライト系
永久磁石を用いたものの如く簿いものであっても、高い
磁極特性を有する永久磁石に対応した磁束密度の許容値
を確実に確保することかでき、もって希土類永久磁石の
如く永久磁石の高い磁力特性を何ら損失することなく有
効に活用し得て高性能の永久磁石回転機を小型軽凰化し
て取扱いやすく、しかも安価に提供することがでさるよ
うにしたものである。

［実施例］ 次に１本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図
面において、１は二極の永久磁石回転機を構成している
ヨークであって、該ヨーク１の内側には回転子２か回動
自在に内装されているものであるか、ヨーク１の内周面
と強磁性金属である鉄製の磁極片３との間には、サマリ
ウム（Ｓｍ）、セリウｌ、　（Ｃｅｌ　、プラセオジウ
ム（Ｐｒ）　、力１−リニウム（Ｇｄ）等の希土類元素
を成分にした希−１−類永久磁５４か後述するよう細長
状に成形せしめＣ〕れた状態で介装さ九ている。また前
記磁極片３によって回転子２への有効な磁極弧Ｏを確保
するようになっている。

前記永久磁石４は、必要な磁束密度Φを確保すべくヨー
クＩとの接触面積が所定値となるよう設定されたもので
あるか、その外周長が長くなるよう細長状になっている
。即ち、第２図、第３図に示す第−及び第二実施例のも
のにあっては、永久磁石４はいずれも中空筒状体で形成
されることによって、ヨーク１側への全接触面積は必要
な所定値を保ったままの状態で細長状になっていて、対
ヨーク間に広範な磁気回路を形成するようになっている
が、殊に第２図に示す第一実施例の永久磁石４は円筒状
に、また第３図に示す第二実施例の永久磁石４は四角筒
状にそれぞれ形成されることによって、その外周長が非
中空状体のものに比して長くなるよう設定されている。

また第４図、第５図に示す第一づ、第四実施例のものに
あっては、永久磁石４に細長棒状体かｌらなる二本の分
割型とし、これら二本の永久磁石４を、それぞれ適当間
隔を存して回転子２の軸芯方向と平行かあるいは直交す
るよう配設し、これによってヨーク１との全接触面積は
前記同様所定値となるか、外周長は非分割型のものに比
して長くなり、対ヨーグ間１；広範な磁気回路か形成さ
れるよう設定している。さらに第６図に示す第五実施例
のものにあっては組長棒状の永久磁石４を回転子２の軸
芯に対して傾斜状（実施例においては対角線方向）に配
設し、永久磁石４の全長を、回転子２の軸芯方向と平行
かあるいは直交するように配ぼりした従来のものよりも
長くできるようにして、永久磁石４の外周長か長くなる
ように設定し、二のものにおいても対ヨーク間に広範な
磁気回路か形成されろようになっている。

叙述の如く構成された本発明の実施例に′Ｊ：；いて、
永久磁石４のヨーク１における磁路は、永久磁石４の背
面部からヨーク１を経由したものとして描かれるので、
永久磁石４からの磁束かヨーク１において人きく集中す
る部位は、第７図に示す如く永久磁石４の外周縁位１五
を断面した部位となる。

しかるにヨーク１におけるこの部位の而ｆ８Ｓは。

コーク１Ｂを１、長方形状の永久磁石４の各辺長をｘ、
ｙとすると、ヨーク１での前記磁束か集中する部位の面
積Ｓは、 Ｓ＝２　ｔ　（ｘ＋ｙ）　　　　　　　　・・・・・（
１）となる。一方、磁束の洩れがないと想定した場合。

永久磁石４の磁束Φは。

φ＝　ｋ　Ｘ　ｘ　ｙ　　　　　　　　　　・・・・（
２１で与えられる（ｋは定数）。従って永久磁石４の背
面部でのヨークＩの磁束密度１３は、Ｉ３−Φ／Ｓ ＝Ｋ　−ｘｙ／ｌ　　・　（Ｘ　＋　ｙ　ｌ　　　　・
　・・−・３１どなる（Ｋは定数）。従って ｔ＝（Ｋ／Ｂ）・ｘｙ／（ｘ＋ｙ）・　（４）となる、
ここでヨーク１の所要磁束密度Ｂを許容値内に確保しつ
つもヨーク厚１を小さくするには。

ｘｙ／（χ＋Ｖ）を小さくすれはよいこととなる。。

子こて、へ＝Ｘシ・／ｉｘ＋ｙｌ　とすると２、Ａ＝ｘ
へ・／（ｘ＋ｙ） ＝　ｙ　／　（＋、　＋　ｘ　／　ｙ　）　　　　　　
−・１５１＝　ｘ　／　（］　＋ｙ　／　ｘ　）　　　
　　　　・（６・となり、（５）及び（６）式は、八を
小さくするにはＸあるいは）・のいずれかを他方に対し
て小さくすれはよいことを示している。このことは永久
磁石４のｘ、ｙに大きな差を付けるほどＡは小さくなっ
てヨーク厚［を泄くし得ることを意味し、逆にＸ。

ｙの差か小さいほどＡは大きくなってヨーク厚ｔを厚く
しなければならないことを意味する。

ここで本発明の第一実施例あるいは第二実施例に示すも
のの如く中空筒状体からなる永久ｍ　、’（ｉ　４を用
いて細長状にしたものにあっては、その外周長は、ヨー
ク１との全接触面（ａを一定とした場合、中空状にしな
い従来のものに比して長くなって、苅ヨーク間に広範な
磁気回路か形成されろこととなり、従って、ヨーク厚ｔ
はそれに見合って薄くすることかできる。このため従来
のフェライト系永久磁石の場合に使用するヨークをその
まま用いて希土類永久磁石を使用した回転機を作＋１Ｑ
することか可能となり、もって高性能の回転機を小型１
トＹ址化して提供することかできる。尚、この場合。

中空状の筒状体は必すしも円筒状あるいは四角筒状であ
る必要はなく、要は永久磁石４のヨークとの接触面積は
変化しないか中空状になっていてその外周長か長くなっ
ていて、苅ヨーク間に広範な磁気回路か形成されるよう
にしたものであれ１士良いのであるが、特に円筒状にし
たものは、作業性等の点において優れるという利点かあ
る、また分割型の永久磁石４を用いた第二及び第四実施
例のものにおいては、永久磁石の外周長は。

Ｕいに対向している辺側からの磁束も有効に作用するこ
ととなってその分外周長か長くなり、従って前記実施例
のものと同様、ヨーク厚ｔを薄くすることかできる。こ
の場合、永久磁石４の対向側辺からの磁束を損失なく有
効に作用せしめるには、永久磁石４の対向間隔を永久磁
石４の略長辺Ｘ分に設定することか好ましい。また、永
久磁石４の本数は必すしも二本ではなくさらに多数本の
ものにすることか可能であるか、本実施例の如く分割型
にした場合には、永久磁石４の数の選択的な増減によっ
て磁束密度を自在に変更でさるといつ利点かあり彬めて
都合がよい。

また永久磁石４を回転子２の軸芯に対して傾斜状にした
第五実施例のものにあっては、仮令−木の絹長棒状隊か
らなる永久磁石４であつ′Ｃも磁（ケ片３の形状を最大
限有効活用して永久磁石４の外周長を長くすることがで
きるという利点かあり都合かよい。

尚、本発明にあっては、永久磁石４の内周側にに設けら
れた磁極片３によって回転子２に対する必要なｌｌｉ弧
Ｏを確保するようにしているかｔつ、ヨークＪとの接触
面積が小さい永久磁石４てあっても機構上何ら支障はな
いものである。

また本発明は十記各実施例に限定さ４するものでないこ
とは勿論であり、要は、ヨークと磁（船ハどの間に介装
される永久磁石が、ヨークとの接触面ｆ８は変化かない
ように細長状にしたものであれはよいものである。さら
に、永久磁石回転機としｒは、二（！１のもののみでな
く、四棒　太棒等、種］、・の極数の永久磁石回転機に
使用することかできることはｄうまでもない、。

［効果コ 以上型するに、本発明は叙述の如く構成さ胆たものであ
るから、希土類永久磁石の如く磁力特性に優れた永久磁
石をヨークと磁極ハとの間に介装するようにしたもので
ありながら、永久磁石は、ヨークとの全接触面積は何ら
変化せし７めないで対ヨーク間に広範な磁気回路か形成
されることとなり、従ってヨーク厚を、磁力特性の高い
永久磁石からの磁束密度が飽和しないようにするため、
従来の如く殊更厚くして磁束密度の許容値を大きくする
ような必要が全くなく、仮置フェライ１−系永久磁石に
使用するような薄いヨークであっても永久磁石からの磁
束を何ら損失することなく有効に活用し得て、高性能の
回転機を、小型転紙化しかつ安価に提供することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る永久磁石回転機の実施例を示したも
のであって、第１図は永久磁石回転機の概＃Ｓ縦断面図
、第２図は第一実施例を示すヨークの要部斜視図、第３
図は第二実施例を示すヨークの要部斜視図、第４図は第
三実施例を示すヨークの要部斜視図、第５図は第四実施
例を示すヨークの要部斜視図、第６図は第五実施例を示
すヨークの要部斜視図、第７図は作用説明図、第８図は
従来例を示す永久磁石回転機の縦断面図である。 図中、１はヨーク、２は回転子、３は磁極ハ。 ４は永久磁石である１゜ 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 ム 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ヨークの内周面と回転子への磁極弧を確保する磁極
   片との間に永久磁石を介装してなる永久磁石回転機にお
   いて、前記永久磁石を、ヨークへの全接触面積を変化せ
   しめないで磁極弧内に分散し、対ヨーク間に広範な磁気
   回路を形成したことを特徴とする永久磁石回転機。 ２）永久磁石を希土類永久磁石としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の永久磁石回転機。 ３）永久磁石を、中空筒状体として細長状にし、対ヨー
   ク間に広範な磁気回路を形成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の永久磁石回転機。 ４）永久磁石を、中空円筒状体としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第３項記載の永久磁石回転
   機。 ５）永久磁石を、中空角筒状体としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第３項記載の永久磁石回転
   機。 ６）永久磁石を、複数本からなる分割型の細長棒状体と
   し、これらを適当間隔を存して配列せしめたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の永久磁石回転機。 ７）永久磁石を、細長棒状体にすると共に、その長手方
   向が回転子の軸芯に対して傾斜するように配設したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第一項記載の永久磁石回転
   機。