KR20090118061A

KR20090118061A - 계자자

Info

Publication number: KR20090118061A
Application number: KR1020097019103A
Authority: KR
Inventors: 게이지 아오따; 요시나리 아사노
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2009-11-17
Also published as: KR101066309B1; CN101617457A; US8040009B2; JP5445596B2; AU2008227638A1; EP2124315A1; JP2012075324A; AU2008227638B2; CN101617457B; WO2008114692A1; JP4952786B2; JPWO2008114692A1; US20100109467A1

Abstract

본 발명은, 높은 생산성을 갖는 계자자이다. 계자자(1)는 계자 코어(2)와, 계자 자석(5)을 구비하고 있다. 계자 자석(5)은 예를 들어 두 개의 영구 자석(51, 52)으로 구성되어 있고, 계자 자석(5)의 폭은 중앙으로부터 양단부로 향함에 따라서 단조 비감소로 증대하고 있다. 계자 자석(5)은, 그 양단부에 회전축(P)과는 반대측으로 돌출되는 돌기부(51a, 52a)를 갖고 있다. 계자 코어(2)에는, 계자 자석(5)이 삽입 관통되는 삽입 관통 구멍(4)이 형성되어 있다. 삽입 관통 구멍(4)은 계자 자석(5)의 자극면(5a, 5b)을 각각 덮는 삽입 관통면(4a, 4b)을 갖고 있다. 구체적으로는, 삽입 관통면(4b)은 돌기부(51a, 52a)와 끼워 맞추는 오목부(41a, 41b)를 갖고 있다. 그리고, 계자 자석(5)을 삽입할 때, 삽입 관통면(4a, 4b)은 계자 자석(5)을 유도하는 가이드로서 기능하므로, 용이하게 계자 자석(5)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통할 수 있다.

계자자, 계자 자석, 계자 코어, 영구 자석, 전기자

Description

계자자{FIELD SYSTEM}

본 발명은 계자자(界磁子)에 관한 것으로, 특히 매립형의 계자자에 관한 것이다.

특허 문헌 1에는, 복수개의 단위 자석으로 구성된 영구 자석이 삽입 구멍에 삽입된 회전자가 개시되어 있다.

또한, 본 발명에 관련된 기술로서 특허 문헌 2 및 특허 문헌 3이 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 제3690067호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 제2005-261169호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 제2004-328963호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 단위 자석에 대해 삽입 구멍의 체적이 수배 크기 때문에, 단위 자석을 삽입 구멍에 삽입할 때, 예를 들어 삽입 구멍에 대해 비스듬하게 단위 자석이 삽입될 가능성이 있다. 이 경우, 다음의 단위 자석을 삽입 구멍에 삽입할 때에, 비스듬하게 삽입된 단위 자석과 간섭되어, 결국 원하는 갯수의 단위 자석을 삽입 구멍에 삽입할 수 없을 가능성이 있었다. 나아가서는 생산성의 저하를 초래할 우려가 있었다.

따라서, 본 발명은 높은 생산성을 갖는 계자자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명에 관한 계자자의 제1 형태는, 회전축(P)측에서 제1 극성을 나타내는 제1 자극면(5a)과, 상기 회전축과는 반대측에서 제2 극성을 나타내는 제2 자극면(5b)을 갖고, 상기 회전축에 수직인 단면에 있어서 상기 제1 자극면과 상기 제2 자극면의 거리인 폭이, 상기 제1 자극면의 중앙으로부터 상기 제1 자극면의 양단부로 향하는 길이 방향에 따라서 단조 비감소(單調非減少)로 증대하고, 상기 단면에 있어서 상기 제1 자극면(5a) 및 상기 제2 자극면(5b)을 3개 이하의 영구 자석(51, 52)으로 구성하는 계자 자석(5)과, 상기 제1 자극면(5a)을 덮는 제1 삽입 관통면(4a) 및 상기 제2 자극면(5b)을 덮는 제2 삽입 관통면(4b)을 갖는 삽입 관통 구멍(4)을 갖는 계자 코어(2)를 구비한다.

본 발명에 관한 계자자의 제2 형태는, 제1 형태에 관한 계자자이며, 상기 계자 자석은 복수의 상기 영구 자석으로 구성되고, 하나의 상기 계자 자석을 구성하는 상기 복수의 상기 영구 자석끼리의 경계는 상기 양단부의 사이에 있다.

본 발명에 관한 계자자의 제3 형태는, 제1 형태 또는 제2 형태에 관한 계자자이며, 상기 계자 자석은 상기 회전축 방향에 있어서 복수의 상기 영구 자석으로 분할된다.

본 발명에 관한 계자자의 제4 형태는, 제1 형태에 관한 계자자이며, 상기 계자 자석(5)은 하나의 상기 영구 자석으로 구성된다.

본 발명에 관한 계자자의 제5 형태는, 제1 형태 내지 제4 형태 중 어느 하나의 형태에 관한 계자자이며, 상기 제2 자극면(5b)은 상기 길이 방향에 있어서의 단부에서 상기 회전축과는 반대측으로 돌출되고, 상기 계자 자석의 상기 폭을 증대시키는 돌기부(51a, 52a)를 갖고, 상기 제2 삽입 관통면(4b)은 상기 돌기부(51a, 52a)와 끼워 맞추는 오목부(41a, 41b)를 갖는다.

본 발명에 관한 계자자의 제6 형태는, 제1 형태 내지 제5 형태 중 어느 하나의 형태에 관한 계자자이며, 상기 삽입 관통 구멍은 상기 제1 삽입 관통면(4a) 및 상기 제2 삽입 관통면(4b)으로부터 또한 상기 계자 자석과는 반대측으로 연장된다.

<발명의 효과>

본 발명에 관한 계자자의 제1 형태에 따르면, 제1 삽입 관통면 및 제2 삽입 관통면은, 길이 방향에 대해 나타내는 폭이 중앙으로부터 양단부로 향함에 따라서 단조 비감소로 증대하는 계자 자석의 제1 자극면 및 제2 자극면을 각각 덮으므로, 계자 자석을 삽입 관통 구멍에 삽입 관통할 때의 가이드로서 기능하고, 이로써 당해 삽입 관통을 용이하게 하고, 나아가서는 계자자의 생산성을 향상시킨다.

본 발명에 관한 계자자의 제2 형태에 따르면, 제1 형태에 관한 계자자의 실현에 기여한다.

본 발명에 관한 계자자의 제3 형태에 따르면, 계자 자석의 필요 정밀도를 저하시킬 수 있고, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 관한 계자자의 제4 형태에 따르면, 계자 자석의 폭이, 그 양단부로 향함에 따라서 단조 비감소로 증대하고 있으므로, 당해 양단부에 있어서 발생하는 감자를 억제할 수 있다. 또한 계자 자석을, 계자 코어의 회전축에 따른 일단부로부터 타단부까지를 관통하는 복수의 영구 자석으로 구성한 경우에, 이들 영구 자석의 사이에는 공극이 생기지만, 본 발명에서는 이에 의해 발생하는 계자 자속의 저하 및 복수의 영구 자석이 서로 충돌하여 발생하는 소음을 방지할 수 있다.

본 발명에 관한 계자자의 제5 형태에 따르면, 쇄교 자속을 향상시킬 수 있다. 또한, 계자 자석의 양단부에서 발생하는 감자를 억제할 수 있다. 또한 길이 방향으로 향함에 따라서 폭이 일정한 평면부를 갖고 있으므로, 길이 방향을 향해 폭이 단조 증가하는 형상과 비교하여, 사용하는 영구 자석의 양을 저감시킬 수 있고, 이로써 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 관한 계자자의 제6 형태에 따르면, 관통 구멍이 제1 삽입 관통면 및 제2 삽입 관통면으로부터 또한 계자 자석과 반대측으로 연장되어 형성되는 공극에 의해, 계자 자석의 누설 자속을 저감시킬 수 있다. 특히 제4 형태의 계자자에 관한 제6 계자에 따르면, 계자 자석은 하나의 영구 자석으로 구성되므로, 제1 자극면 및 제1 삽입 관통면은, 길이 방향에 대해 결합하여, 계자 자석을 길이 방향으로 이동시키지 않는 자석 압박 구조로서 기능한다. 따라서, 자석 압박 구조를 실현하기 위해 제1 자극면과 제2 자극면 사이에 놓이는 면을 고정하지 않아도, 길이 방향에 대해 영구 자석의 이동을 방지할 수 있다. 따라서 단차를 형성하지 않고, 삽입 관통 구멍은 제1 삽입 관통면 및 제2 삽입 관통면으로부터 직접적으로 계자 자석과 반대측으로 연장시킬 수 있으므로, 계자 자석의 양단부에서의 삽입 관통 구멍의 폭을 크게 할 수 있고, 이로써 더욱 누설 자속을 효율적으로 방지할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 계자자의 개략적인 단면도.

도 2는 계자 자석을 삽입 관통 구멍에 삽입할 때의 모습을 도시하는 개략적인 사시도.

도 3은 제1 실시 형태에 관한 계자자를 사용한 전기자의 자속 밀도를 나타내는 도면.

도 4는 등폭의 계자 자석을 사용한 전기자의 자속 밀도를 나타내는 도면.

도 5는 제1 실시 형태에 관한 계자자를 사용한 전기자의 자력선을 나타내는 도면.

도 6은 등폭의 계자 자석을 사용한 전기자의 자력선을 나타내는 도면.

도 7은 등폭의 계자 자석을 사용한 계자자 중, 하나의 계자 자석, 삽입 관통 구멍을 도시하는 개략적인 단면도.

도 8은 단일의 영구 자석으로 구성된 계자 자석의 표면 정밀도에 의해 삽입 관통 구멍에 삽입할 수 없는 모습을 도시하는 개략적인 단면도.

도 9는 2개의 영구 자석으로 구성된 계자 자석의 표면 정밀도에 의해 삽입 관통 구멍에 삽입할 수 있는 모습을 도시하는 개략적인 단면도.

도 10은 계자 자석을 삽입 관통 구멍에 삽입할 때의 모습을 도시하는 개략적인 사시도.

도 11은 제1 실시 형태의 계자자 중, 하나의 계자 자석, 삽입 관통 구멍을 도시하는 개략적인 단면도.

도 12는 제1 실시 형태의 계자자 중, 하나의 계자 자석, 삽입 관통 구멍을 도시하는 개략적인 단면도.

도 13은 제2 실시 형태의 계자자의 개략적인 단면도.

도 14는 제2 실시 형태의 계자자 중, 하나의 계자 자석, 삽입 관통 구멍을 도시하는 개략적인 단면도.

도 15는 제2 실시 형태의 계자자 중, 하나의 계자 자석, 삽입 관통 구멍을 도시하는 개략적인 단면도.

도 16은 제2 실시 형태의 계자자 중, 하나의 계자 자석, 삽입 관통 구멍을 도시하는 개략적인 단면도.

본 발명의 목적, 특징, 국면, 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 더욱 명백해진다.

이하, 도면을 참조하여 실시 형태에 관한 계자자에 대해 설명한다. 또한, 동일 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내고, 중복되는 설명은 생략한다.

<제1 실시 형태>

본 발명에 관한 제1 실시 형태의 계자자의 개략적인 단면도를 도 1에 나타낸다. 도 1은 회전축(P)에 수직인 단면에 있어서의 계자자(1)의 개략 구성을 나타내고 있다. 본 계자자(1)는 계자 코어(2)와 계자 자석(5)과, 도시하지 않은 단부판을 구비하고 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 계자 코어(2)는 회전축(P)을 중심으로 한 고리 형상의 외주를 갖고 있다. 계자 코어(2)에는 삽입 관통 구멍(4)과 샤프트 구멍(6)이 형성되어 있다. 또한, 계자 코어(2)는 자성체에 의해 구성되고, 회전축(P)과 평행한 방향[지면(紙面)에 수직인 방향 : 도시하지 않음 : 이하, 회전축 방향이라 함]으로 연장되어 있다.

보다 구체적으로는, 계자 코어(2)에는 샤프트 구멍(6)이 회전축(P)을 포함하는 영역에 형성되어 있고, 이 샤프트 구멍(6)에는 도시하지 않은 샤프트가 관통 배치된다. 또한, 샤프트를 단부판에 설치하는 경우, 샤프트 구멍(6)은 생략할 수 있다.

또한, 계자 코어(2)에는 4개의 삽입 관통 구멍(4)이 회전축(P)을 중심으로 하여 고리 형상으로 배치되고, 각각 회전축 방향으로 연장되어 있다. 단, 삽입 관통 구멍(4)은 반드시 회전축 방향으로 연장할 필요는 없고, 예를 들어 스큐를 형성하기 위해, 회전축(P)에 대해 소정 각도로 경사진 방향으로 연장해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 삽입 관통 구멍(4)은 회전축(P)에 평행한 방향으로 연장되어 있는 것으로서 설명한다.

계자 자석(5)은 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통되어 있다. 또한, 도 1에 있어서는 4개의 삽입 관통 구멍(4)에 각각 대응하는 4개의 계자 자석(5)이 삽입 관통된 계자자(1)[즉 4극의 계자자(1)]가 도시되어 있지만, 4개에 한정되지 않고 2개라도 좋고, 4개보다 많아도 상관없다. 또한, 계자 자석(5)의 각각은 회전축(P)측에서 소정의 극성을 나타내는 자극면(5a)과, 회전축(P)과는 반대측에서 자극면(5a)과 다른 극성을 나타내는 자극면(5b)을 갖고 있다. 그리고, 이웃하는 계자 자석(5)끼리의 자극면(5a)은 서로 다른 극성을 나타내고 있다.

이하, 보다 구체적으로, 삽입 관통 구멍(4) 및 계자 자석(5)에 대해 서술한다. 계자 자석(5)에 있어서는, 회전축(P)에 수직인 단면(예를 들어 도 1의 지면)에 있어서 자극면(5a)의 중앙으로부터 자극면(5a)의 양단부로 향하는 길이 방향에 따라서 자극면(5a, 5b)의 거리인 폭(이하, 단순히 폭이라 함)이, 단조 비감소로 증대하고 있다. 즉, 계자 자석(5)의 폭은 자극면(5a)의 중앙에서 가장 작고, 또한 적어도 자극면(5a)의 양단부에 있어서의 폭이 당해 중앙에서의 폭보다도 넓고, 또한 계자 자석(5)의 폭은 중앙으로부터 양단부로 향함에 따라서 감소하고 있지 않다.

보다 구체적인 일례로서, 도 1에 도시하는 바와 같이 계자 자석(5)의 폭이 자극면(5a)의 중앙으로부터 양단부로 향해 등폭이며, 자극면(5b)은 양단부에 있어서 회전축(P)과는 반대측으로 돌출되어 당해 폭을 증대시키는 돌기부(51a, 52a)를 갖고 있다. 또한, 계자 자석(5)은 회전축(P)에 수직인 단면에 있어서 2개의 영구 자석(51, 52)으로 구성되어 있고, 영구 자석(51, 52)의 1세트는 자극면(5a, 5b)을 구성하고 있다. 그리고 영구 자석(51, 52)의 경계는 회전축(P)에 수직인 단면에 있어서 계자 자석(5)의 양단부의 사이에 있다.

즉, 계자 자석(5)은 회전축(P)의 대략 둘레 방향으로 분할되어 있다. 또한, 영구 자석(51, 52)은 각각 일단부측에 돌기부(51a, 52a)를 갖고 있고, 각각 타단부측에서 영구 자석(51, 52)의 경계를 형성하고 있다.

삽입 관통 구멍(4)은 자극면(5a)을 덮는 삽입 관통면(4a)과, 자극면(5b)을 덮는 삽입 관통면(4b)을 갖고 있다. 구체적으로는, 삽입 관통면(4b)은 돌기부(51a, 52a)와 각각 끼워 맞추는 오목부(41a, 41b)를 갖고 있다. 또한, 삽입 관통 구멍(4)은 삽입 관통면(4a) 및 삽입 관통면(4b)으로부터 또한 계자 자석(5)과는 반대측으로 신장되어 있다. 구체적으로는, 삽입 관통 구멍(4)은, 계자 자석(5)의 양단부로부터 연속되어, 각각 계자 코어(2)의 외주를 향해 연장된 공극부(42a, 42b)를 갖고 있다. 또한, 공극부(42a, 42b)는 계자 자석(5)의 양단부와 분리되어, 즉 계자 코어(2)의 육박부를 통해 형성되어도 좋다.

도시하지 않은 단부판은 회전축 방향에 있어서의 계자 코어(2)의 양단부에 배치된다.

도 2는, 본 계자자(1)에 있어서, 계자 자석(5)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통하는 모습을 나타내는 개략적인 사시도이다. 단부판(7)이 회전축 방향에 있어서의 계자 코어(2)의 일단부에만 설치된 후, 계자 자석(5)이 계자 코어(2)의 타단부측으로부터 삽입 관통 구멍(4)에 삽입된다.

우선, 돌기부(51a)를 오목부(41a)에 끼워 맞추어 영구 자석(51)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통한다. 이때, 삽입 관통면(4a, 4b)[보다 구체적으로는 오목부(41a)]은 영구 자석(51)을 유도하는 가이드로서의 기능을 하므로, 영구 자석(51)은 삽입 관통 구멍(4)에 대해 원하는 위치에 삽입 관통된다. 마찬가지로 하여 돌기부(52a)를 오목부(41b)에 끼워 맞추어 영구 자석(52)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입한다. 즉, 영구 자석(52)이 삽입되는 경로에 영구 자석(51)이 위치하지 않으므 로, 영구 자석(51)에 간섭되지 않고 영구 자석(52)을 용이하게 삽입 관통 구멍(4)에 삽입할 수 있다. 나아가서는 계자자(1)의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 영구 자석(52)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통한 후에, 영구 자석(51)을 삽입 관통해도 마찬가지이다.

또한, 본 계자자(1)에 있어서는 쇄교 자속, 감자 내력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 설명하면, 도 3은, 본 계자자(1)와 전기자(8)를 구비한 회전 전기에 있어서의 자속 밀도를 나타내는 도면이다. 전기자(8)는 예를 들어 6개의 티스(81)와, 티스(81)의 일단부끼리를 연결하는 고리 형상의 요크(82)를 구비하고 있다. 그리고, 전기자(8)는 티스(81)의 타단부측이 계자자(1)의 외주와 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 도면의 번잡함을 피하기 위해, 전기자 권선은 생략하여 도시하였다.

도 3에 있어서는, 하나의 계자 자석(5)이 하나의 티스(81)와 정면으로 대향하였을 때의 자속 밀도를 나타내고 있다. 비교를 위해, 등폭의 계자 자석(9)을 사용한 회전 전기에 있어서의 자속 밀도를 도 4에 나타낸다. 또한, 도 3, 도 4에 있어서, 자속 밀도를 등고선으로 나타내고, 등고선 사이에 놓이는 영역에는 부호 100 내지 109가 부기되어 있다. 부호 100 내지 109로 나타내어지는 영역은, 그 부호의 숫자가 작을수록 높은 자속 밀도를 나타내고 있다. 또한 부호가 부기되어 있지 않은 영역이라도, 계자자(1)의 대칭성으로부터 그 영역의 자속 밀도를 이해할 수 있다.

도 3, 도 4에 있어서의 파선으로 둘러싸인 영역의 비교로부터 명백한 바와 같이, 본 계자자(1)에 관한 당해 영역에 있어서의 하나의 티스(81)의 자속 밀도는, 등폭의 계자 자석(9)을 사용한 경우에 비해 크다. 바꾸어 말하면, 본 계자자(1)에 따르면 쇄교 자속을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 5는, 하나의 티스(81)에 의해 역자계가 외부로부터 하나의 계자 자석(5)에 인가되었을 때의 자력선을 나타내고 있다. 비교를 위해, 등폭의 계자 자석(9)을 사용한 회전 전기에 있어서, 역자계가 하나의 계자 자석(9)에 인가되었을 때의 자력선을 도 6에 나타내고 있다. 또한, 하나의 계자 자석(5) 및 하나의 계자 자석(9)에 인가되는 역자계의 방향을 도 5, 도 6 중의 블록 화살표로 나타내고 있다.

도 5, 도 6에 있어서, 역자계가 인가된 하나의 계자 자석(5, 9)에는 자속 밀도가 각각 표현되어 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 당해 하나의 계자 자석(9)의 양단부(파선으로 둘러싸이는 영역을 참조)에 있어서의 백색은, 당해 양단부에 있어서 자속 밀도가 저감, 즉 감자하고 있는 것을 나타내고 있다. 한편, 도 5에 도시하는 바와 같이, 당해 하나의 계자 자석(5)의 양단부(파선으로 둘러싸는 영역을 참조)에 있어서 백색 부분은 없고, 도 6에 나타낸 경우와 비교하여 자속 밀도가 작고, 즉, 감자가 작다. 바꾸어 말하면, 본 계자자(1)에 따르면 감자 내력을 향상시킬 수 있다.

또한, 영구 자석(51, 52)은 각각 자극면(5a)에 있어서 동일한 극성을 나타내고 있으므로, 영구 자석(51, 52)에는 서로 이격되는 방향으로 척력이 작용한다. 이 척력에 의해 생기는 영구 자석(51, 52) 사이의 간극은 쇄교 자속의 저하를 초래 한다. 본 계자자(1)에 있어서는, 오목부(41a, 41b)의 위치에 기초하여 영구 자석(51, 52)의 간극을 제어할 수 있고, 당해 간극을 작게 할 수 있고, 이로써 쇄교 자속의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 공극부(42a, 42b)에 의해, 예를 들어 자극면(5a)으로부터 자극면(5b)으로 누설되는 누설 자속을 저감시킬 수 있다. 그리고, 예를 들어 등폭의 계자 자석(9)이면, 계자 자석(9)이 길이 방향에서 움직이지 않도록, 일반적으로 삽입 관통면(4b)은 계자 자석(9)의 양단부에서 단차 형상을 갖고 있었다(도 7에 있어서의 파선으로 둘러싸이는 영역을 참조). 계자 자석(5)의 중앙의 폭이 계자 자석(9)의 폭과 동일하면, 본 계자자(1)는 도 7에 나타내는 형태와 비교하여, 공극부(42a, 42b)의 용적을 당해 단차의 영역분만큼 크게 할 수 있어, 누설 자속의 저감 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 계자 자석(5)이 복수의 영구 자석(51, 52)에 의해 구성되어 있으므로, 형상 상의 계자 자석(5)의 필요 정밀도를 저감시킬 수 있다. 구체적으로, 예를 들어 도 8에 도시하는 바와 같이, 단일의 영구 자석에 의해 구성된 계자 자석(5)의 표면의 굴곡에 의해, 계자 자석(5)이 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통할 수 있는 경우가 있다. 한편, 도 8에 도시하는 계자 자석(5)과 동일한 굴곡 정밀도라도, 계자 자석(5)이 영구 자석(51, 52)에 의해 구성되어 있는 경우, 도 9에 도시하는 바와 같이, 개개의 영구 자석(51, 52)을 회전축(P)에 수직인 단면 내의 소정 방향으로 각각 기울어지게 함으로써, 삽입 관통 구멍(4)에 계자 자석(5)을 삽입할 수 있는 경우가 있다. 즉, 계자 자석(5)의 필요 정밀도를 저감시킬 수 있고, 나아가서는 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 계자 자석(5)은 회전축(P)에 수직인 단면에서 2개의 영구 자석(51, 52)으로 구성되어 있다고 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 당해 단면에 있어서 3개 이하의 영구 자석으로 구성되어 있으면 된다. 또한, 당해 단면에만 한정되지 않고, 회전축(P)에 평행한 단면에 있어서도 복수의 영구 자석으로 구성되어 있어도 되는, 바꾸어 말하면 회전축(P)이 연장되는 방향에서 분할되어 있어도 된다. 구체적인 일례로서, 계자 자석(5)이 회전축(P)에 수직인 단면에서 3개의 영구 자석에 의해 구성되어 있고, 이들 3개의 영구 자석이 각각 회전축 방향에서 2분할되어 있는 계자자(1)에 있어서, 계자 자석(5)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통할 때의 모습을 개략적인 사시도로서 도 10에 나타낸다.

계자 자석(5)은 영구 자석(53 내지 58)으로 구성되어 있다. 영구 자석(53 내지 55), 및 영구 자석(56 내지 58)은 각각 회전축(P)에 수직인 단면에 있어서, 이 순서로 배치되어 계자 자석(5)을 구성한다. 영구 자석(53, 56) 및 영구 자석(54, 57) 및 영구 자석(55, 58)은 각각 회전축 방향에서 서로 이웃하여 배치되어 계자 자석(5)을 구성한다. 또한, 계자 자석(5)의 형상은 도 1, 도 2에서 도시한 계자 자석(5)과 동일 형상이다.

이 경우라면, 우선 계자 자석(5)의 양단부에 위치하는 영구 자석(53, 55, 56, 58)을 각각 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통한다. 이때, 영구 자석(53, 56)은 삽입 관통 구멍(4)에 형성된 오목부(41a)와 끼워 맞춤하고, 영구 자석(55, 58)은 삽입 관통 구멍(4)에 형성된 오목부(41b)와 끼워 맞춤하여 삽입 관통된다. 따라 서, 이들 영구 자석(53, 55, 56, 58)은 서로 간섭하지 않고, 삽입 관통 구멍(4)에 대해 원하는 위치에 삽입 관통된다.

그리고, 영구 자석(53, 55)의 사이 및 영구 자석(56, 58)의 사이에 각각 영구 자석(54, 57)을 삽입 관통한다. 이때, 영구 자석(53, 55, 56, 58) 및 삽입 관통면(4a, 4b)은 영구 자석(54, 57)을 유도하는 가이드로서 기능하므로, 용이하게 영구 자석(54, 57)을 삽입 관통할 수 있다. 이상과 같이, 모든 영구 자석(53 내지 58)을 삽입 관통할 때 서로 간섭하지 않고, 용이하게 계자 자석(5)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통할 수 있다.

또한, 계자 자석(5)이 회전축(P)에 평행한 방향으로도 분할되어 있으므로, 계자 자석(5)의 필요 정밀도를 더욱 저감시킬 수 있고, 나아가서는 제조 비용을 더욱 저감시킬 수 있다. 또한, 종래와 같은 등폭의 계자 자석(9)이면 회전축 방향으로 분할될수록 삽입 관통 구멍으로의 삽입이 곤란해지지만, 본 계자자(1)에 있어서는 용이하게 삽입 관통할 수 있다.

또한, 계자 자석(5)이 단일의 영구 자석에 의해 구성되어 있던 경우라도, 삽입 관통면(4a, 4b)[보다 구체적으로는, 오목부(41a, 41b)]이 계자 자석(5)을 유도하는 가이드로서 기능하므로, 마찬가지로 하여, 용이하게 계자 자석(5)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통할 수 있다. 단, 이 경우, 계자 자석(5)의 필요 정밀도를 저하시키는 효과는 발생하지 않는다.

또한, 계자 자석(5)은 양단부에 돌기부(51a, 52a)를 갖는 형상에 한정되지 않고, 계자 자석(5)의 폭이 자극면(5a)의 중앙으로부터 양단부로 향함으로써 예를 들어 단조 증가로 증대하는 형상이라도 좋다. 구체적인 예를 도 11, 도 12에 나타낸다. 도 11, 도 12는 계자자 중, 하나의 삽입 관통 구멍(4) 및 하나의 계자 자석(5)의 영역을 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 계자 자석(5)은, 자극면(5b)이 길이 방향에 대해 직선이며, 자극면(5a)이 중앙으로부터 양단부로 향함에 따라서, 계자 코어(2)의 외주측을 향해 휜 형상을 갖고 있어도 된다. 또한, 도 12에 도시하는 바와 같이, 자극면(5a, 5b)의 양쪽이 중앙으로부터 양단부로 향함에 따라서, 서로 반대측으로 휜 형상을 갖고 있어도 된다. 이들의 경우라도, 삽입 관통 구멍(4)의 삽입 관통면(4a, 4b)은 각각 자극면(5a, 5b)을 덮고 있으므로, 계자 자석(5)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통할 때에 가이드의 기능을 하고, 용이하게 계자 자석(5)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통할 수 있다.

<제2 실시 형태>

본 발명에 관한 제2 실시 형태의 계자자의 개략적인 단면도를 도 13에 나타낸다. 도 13은 회전축(P)에 수직인 단면에 있어서의 계자자(1)의 개략 구성을 나타내고 있다. 본 계자자(1)는, 계자 코어(2)와 계자 자석(5)을 구비하고 있다.

도 13에 도시하는 계자자(1)와, 도 1에 도시하는 계자자(1)의 차이점은, 계자 자석(5)이 단일의 영구 자석으로 구성되어 있는 점이다.

본 계자자(1)에 따르면, 제1 실시 형태에서 도 3 내지 도 6을 이용하여 설명한 것과 마찬가지로, 계자 자속의 향상 및 감자 내력의 향상을 초래할 수 있다. 또한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 삽입 관통면(4a, 4b) 및 자극면(5a, 5b)이 계자 자석(5)을 유도하는 가이드로서 기능하므로, 용이하게 계자 자석(5)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입할 수 있다.

또한, 특허 문헌 1에 기재한 바와 같이, 회전자의 회전축에 따른 일단부로부터 타단부까지를 관통하는 복수의 단위 자석으로 영구 자석을 구성한 경우에, 이들의 단위 자석끼리의 사이에는 공극이 생긴다. 한편, 본 계자자(1)에서는, 계자 자석(5)은 연속된 일체의 영구 자석으로 구성되어 있으므로, 단위 자석끼리의 사이의 공극에 의해 발생하는 계자 자속의 저하, 및 복수의 단위 자석이 서로 충돌하여 발생하는 소음을 방지할 수 있다.

또한, 계자 자석(5)이 단일의 영구 자석으로 구성되어 있는 것에 기인하여, 계자 자석(5)의 길이 방향의 이동을 방지하면서도, 공극부(42a, 42b)의 용적을 더욱 크게 할 수 있다. 도 14는 삽입 관통 구멍(4) 및 계자 자석(5)의 다른 일례를 나타내는 개념적인 구성을 나타내고 있다. 삽입 관통 구멍(4)은, 계자 자석(5)의 표면 중 자극면(5a, 5b) 사이에 놓이는 면(5c, 5d)을 제외하고 자극면(5a, 5b)과만 접하고 있다. 바꾸어 말하면, 삽입 관통 구멍(4)은 면(5c, 5d) 전체를 노출시켜 계자 자석(5)과는 반대측으로 연장되어 있다.

이와 같은 형상의 삽입 관통 구멍(4) 및 계자 자석(5)에 있어서, 예를 들어 지면 우측 방향으로의 계자 자석(5)의 이동은, 돌기부(51a)의 자극면(5b)측의 표면과, 이와 접하는 삽입 관통면(4b)의 결합에 의해 저해된다. 한편, 지면 좌측 방향으로의 계자 자석(5)의 이동은, 돌기부(52a)의 자극면(5b)측의 표면과, 이와 접하는 삽입 관통면(4b)과의 결합에 의해 저해된다. 따라서, 길이 방향에 있어서의 계 자 자석(5)의 이동을 방지할 수 있다. 바꾸어 말하면, 자극면(5a, 5b), 삽입 관통면(4a, 4b)은, 길이 방향에 있어서의 계자 자석(5)의 이동을 방해하는 자석 압박 구조를 갖고 있다.

따라서, 삽입 관통 구멍(4)은 계자 자석(5)의 이동을 방해하는 단차 형상, 즉 회전축(P)측에서의 단차 형상(도 7 참조)이나, 회전축(P)과는 반대측에서의 단차 형상(도 1 참조)을 가질 필요가 없다. 따라서, 도 14에 도시하는 바와 같이, 면(5c, 5d) 전체를 노출시킬 수 있고, 공극부(42a, 42b)가 자극면(5a, 5b) 사이를 자속이 단락적으로 흐르는 것을 방지하는 효과가 높아져, 누설 자속의 저감 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 15에 도시하는 계자자(1)는, 도 1에 도시하는 계자자(1)에 비해, 공극(42a, 42b)이 회전축(P)과는 반대측에서 퍼진다. 공극부(42a, 42b)의 투자율(=1)은 낮기 때문에, 전기자(8)로부터 계자 코어(2)를 통해 계자 자석(5)의 양단부에서 단락적으로 흐르는 자속을 저감시킬 수 있고, 이로써 감자 내성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 계자 자석(5)은 양단부에 돌기부(51a, 52a)를 갖는 형상에 한정되지 않고, 계자 자석(5)의 폭이 자극면(5a)의 중앙으로부터 양단부로 향함에 따라서 예를 들어 단조 증가로 증대하는 형상이라도 좋다. 구체적인 예를 도 15 및 도 16에 나타낸다. 도 15 및 도 16은 계자자의 다른 예 중, 하나의 삽입 관통 구멍(4) 및 하나의 계자 자석(5)의 영역을 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 계자 자석(5)은, 자극면(5a)이 길이 방향에 대 해 직선이며, 자극면(5b)이 중앙으로부터 양단부로 향함에 따라서, 계자 코어(2)의 외주측을 향해 휜 형상을 갖고 있어도 된다. 또한, 도 16에 도시하는 바와 같이, 자극면(5a, 5b)의 양쪽이 중앙으로부터 양단부로 향함에 따라서, 서로 반대측으로 휜 형상을 갖고 있어도 좋다.

이들의 경우라도, 계자 자석(5)의 양단부에 있어서의 폭은 중앙에 있어서의 폭에 비해 넓으므로, 당해 양단부에 있어서의 감자 내성을 향상시킬 수 있다. 또한, 삽입 관통 구멍(4)의 삽입 관통면(4a, 4b)은 각각 자극면(5a, 5b)을 덮고 있으므로, 계자 자석(5)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통할 때에 가이드의 기능을 하고, 용이하게 계자 자석(5)을 삽입 관통 구멍(4)에 삽입 관통할 수 있다.

또한, 도 15, 도 16에 도시하는 어떠한 형태에 있어서도, 자극면(5a, 5b)과, 이들을 덮는 삽입 관통면(4a, 4b)이 길이 방향에 있어서의 계자 자석(5)의 이동을 방해한다. 따라서, 면(5c, 5d) 전체를 노출시켜 공극부(42a, 42b)를 형성할 수 있고, 이로써 공극부(42a, 42b)의 용적을 크게 할 수 있다. 나아가서는 누설 자속의 저감 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 이 경우, 계자 자석(5)의 양단부가 계자 코어(2)와 접촉하는 면적을 저감시킬 수 있고, 이로써 감자 내성을 더욱 향상시킬 수 있다.

단, 도 14에 도시하는 계자 자석(5)이면, 자신을 구성하는 영구 자석의 양을 저감시킬 수 있다. 이하, 구체적으로 설명한다. 자극면(5a)의 중앙에 있어서의 폭을 모두 동일하게 하여, 도 14, 도 15, 도 16에 각각 도시하는 계자 자석(5)의 형상을 비교한다. 도 15, 도 16에 각각 도시하는 계자 자석(5)에 있어서는, 자극 면(5a)의 중앙으로부터 양단부로 향함에 따라서 폭이 단조 증가하고 있는 것에 대해, 도 14에 도시하는 계자 자석(5)은 자극면의 중앙으로부터 양단부로 향함에 따라서 폭이 일정한 평면부를 갖고 있다. 따라서, 도 14에 있어서, 평면부의 용적은, 도 15, 도 16에 있어서, 당해 평면부에 상당하는 부분의 용적보다도 작다. 따라서, 폭이 단조 증가하고 있는 형상에 비해, 적은 영구 자석의 양으로 평면부를 제조할 수 있다. 따라서, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

본 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은 모든 국면에 있어서 예시이며, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 이해할 수 있다.

Claims

회전축(P)측에서 제1 극성을 나타내는 제1 자극면(5a)과, 상기 회전축과는 반대측에서 제2 극성을 나타내는 제2 자극면(5b)을 갖고, 상기 회전축에 수직인 단면에 있어서 상기 제1 자극면과 상기 제2 자극면의 거리인 폭이, 상기 제1 자극면의 중앙으로부터 상기 제1 자극면의 양단부로 향하는 길이 방향에 따라서 단조 비감소로 증대하고, 상기 단면에 있어서 상기 제1 자극면(5a) 및 상기 제2 자극면(5b)을 3개 이하의 영구 자석(51, 52)으로 구성하는 계자 자석(5)과,

상기 제1 자극면(5a)을 덮는 제1 삽입 관통면(4a) 및 상기 제2 자극면(5b)을 덮는 제2 삽입 관통면(4b)을 갖는 삽입 관통 구멍(4)을 갖는 계자 코어(2)

를 구비하는 계자자(界磁子).
제1항에 있어서, 상기 계자 자석은 복수의 상기 영구 자석으로 구성되고,

하나의 상기 계자 자석을 구성하는 상기 복수의 상기 영구 자석끼리의 경계는 상기 양단부의 사이에 있는, 계자자.
제1항에 있어서, 상기 계자 자석은 상기 회전축 방향에 있어서 복수의 상기 영구 자석으로 분할되는, 계자자.
제2항에 있어서, 상기 계자 자석은 상기 회전축 방향에 있어서 복수의 상기 영구 자석으로 분할되는, 계자자.
제1항에 있어서, 상기 계자 자석(5)은 하나의 상기 영구 자석으로 구성되는, 계자자.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 자극면(5b)은 상기 길이 방향에 있어서의 단부에서 상기 회전축과는 반대측으로 돌출되고, 상기 계자 자석의 상기 폭을 증대시키는 돌기부(51a, 52a)를 갖고,

상기 제2 삽입 관통면(4b)은 상기 돌기부(51a, 52a)와 끼워 맞춰지는 오목부(41a, 41b)를 갖는, 계자자.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 삽입 관통 구멍은, 상기 제1 삽입 관통면(4a) 및 상기 제2 삽입 관통면(4b)으로부터 또한 상기 계자 자석과는 반대측으로 연장되는, 계자자.
제6항에 있어서, 상기 삽입 관통 구멍은, 상기 제1 삽입 관통면(4a) 및 상기 제2 삽입 관통면(4b)으로부터 또한 상기 계자 자석과는 반대측으로 연장되는, 계자자.