JP2000175416A

JP2000175416A - 永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子

Info

Publication number: JP2000175416A
Application number: JP11051201A
Authority: JP
Inventors: Masanori Shin; 政憲新; Tadashi Tokumasu; 正徳増; Kazuto Sakai; 和人堺; Mikio Takahata; 幹生高畠; Yoshio Hashidate; 良夫橋立
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-06-23
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: JP3172504B2

Abstract

(57)【要約】【課題】永久磁石式回転電機の始動特性の向上を図
る。【解決手段】永久式回転電機の回転子３は、鉄心４の
磁極部分４ａの両側に永久磁石６が設けられ、磁極部分
４ａの外周面近傍に磁性導体バー（導体）７を設けた。
起動時、電磁誘導によって、回転子の外周部分に設けら
れた導体バー７に誘起起電力が生じ、自己起動が容易と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石式回転電
機の回転子に関する。

【０００２】

【従来の技術】リラクタンス型回転電機は、一般に、電
機子コイルを有する固定子と、固定子の中で回転する回
転子とによって構成されており、回転子には界磁を形成
するコイルが設けられず、凹凸のある鉄心のみで形成さ
れている。従って、従来の回転子の構造を簡易化できる
特徴がある。

【０００３】このリラクタンス型回転電機は、回転子に
凹凸があるため凸部では磁気抵抗が小となり、凹部では
逆に磁気抵抗が高くなる。これにより、凸部と凹部上の
固定子との空隙部分では、電機子コイルに電流を流すこ
とにより蓄えられる磁気エネルギが異なってくる。リラ
クタンス型回転電機は、この磁気エネルギの変化によっ
て出力が発生する。なお、この凹凸部は幾何的に形成さ
れるのみでなく、磁気的に凹凸を形成できるように、即
ち磁気抵抗、磁束密度が回転子の回転位置によって異な
るような形状であれば良い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、リラ
クタンス型回転電機は、回転子鉄心表面に形成された凹
凸により回転位置に応じて磁気抵抗を異ならせ、以って
変化した磁気エネルギにより出力を得るように構成され
ている。

【０００５】しかしながら、固定子コイルに流れる電流
が増加すると、これに伴って鉄心の凸部では磁気飽和領
域が拡大し、磁極間部分となる凹部に漏れる磁束が増加
することとなり、出力が低下するという問題が生じる。
このような現象に対し、本願出願人は先に、凸部となる
磁極部分の側面に永久磁石を配し、磁極間の鉄心凹部分
と磁極の側面に漏れる磁束を抑制することによって有効
磁束を増加させ高出力を得るようにした、所謂永久磁石
型リラクタンス型回転電機の出願を行った（特願平９−
１７５３８３号）。

【０００６】しかしながら、この永久磁石型リラクタン
ス型回転電機は、磁極側面に配置された永久磁石によっ
て保持トルクが増加するために自己起動を困難とした。
始動トルクを得て自己起動を行わしめるためには、別途
インバータを使用したり、始動用のカゴで回転子を覆う
ことが考えられるが、構造が複雑となる上、特に始動カ
ゴを採用すると、磁気抵抗が大きくなり主磁束が減少し
てしまう問題が生じる。

【０００７】そこで本発明は、上記の事情を考慮してな
されたもので、インバータ等の補助起動手段を必要とす
ることなく始動特性を向上させることができる永久磁石
式回転電機の回転子を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、磁気的に凹凸部を形成す
る回転子鉄心と、この回転子鉄心の各磁極軸に沿った方
向に配置される永久磁石とを有する永久磁石式回転電機
の回転子において、前記永久磁石は、各磁極間部の回転
子円周方向両端に設けられ、かつ磁極間部を通る電機子
の磁束を打ち消すように磁化されていると共に、前記回
転子鉄心の外周部分には、誘導電流を発生させるための
導体が設けられたことを特徴とする。

【０００９】このように請求項１に記載の発明は、回転
子鉄心の外周部分に導体を設けたので、起動時、電磁誘
導によって導体に誘導起電力が生じ、自己始動可能にな
る。

【００１０】なお、永久磁石は、各磁極間部の回転子円
周方向両端に設けられ磁極間部を通る電機子の磁束を打
ち消すように磁化されているため、この方向では磁気抵
抗が高くなり、空隙磁束密度に凹凸ができ、この磁気エ
ネルギ変化によってトルクを発生することができる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、前記
回転子鉄心の磁極部分の外周面近傍に埋設され、回転子
軸線方向に延びる複数の磁性バーから構成されたことを
特徴とする。

【００１２】このように、請求項２に記載の発明は、請
求項１に記載の永久磁石式回転電機の回転子において、
回転子鉄心の磁極部分の外周面近傍に導体磁性バーを複
数埋設するため、その導電性により自己始動が可能にな
ると共に、バー自体は磁性材料から形成されるため、請
求項１における発明の作用に加えて、磁極部分を流れる
磁束（主磁束）密度が減少せず、トルクに影響を与える
ことはない。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の永久磁石式回転電機の回転子永久磁石の回転子におい
て、半径方向外側の鉄心部分には、空洞部が形成された
ことを特徴とする。

【００１４】このように、請求項３に記載の発明は、請
求項２に記載の永久磁石式回転電機の回転子において、
永久磁石の回転子半径方向における外側の鉄心部分に空
洞部が形成されるため、磁気回路がここで遮断され、磁
極間部分の磁気抵抗がさらに増すことにもなる。従っ
て、請求項２における発明の作用に加えて、磁極部との
磁気エネルギ変化量は増加し大きなトルクを発生するこ
とができる。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の永久磁石式回転電機の回転子において、回転子鉄心の
磁極間部分の外周面近傍に、回転子軸線方向に延びかつ
誘導電流が発生する非磁性導体バーが複数埋設されたこ
とを特徴とする。

【００１６】このように、請求項４に記載の発明は、回
転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍にも非磁性導体バー
が埋設されるため、請求項３に記載の発明の作用に加
え、さらに自己始動特性が向上する。また、その非磁性
導体バーの非磁性により磁極間部分の磁気抵抗がさらに
増すことにもなり、磁極部との磁気エネルギ変化量はさ
らに増加する。

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の永久磁石式回転電機の回転子において、空洞部に、回
転子軸線方向に延びかつ誘導電流が発生する非磁性導体
バーが埋設されたことを特徴とする。

【００１８】このように、請求項５に記載の発明は、空
洞部にも非磁性導体バーが埋設されるため、磁気回路が
ここで遮断され、請求項４に記載の発明の作用に加え
て、磁極間部分の磁気抵抗がさらに増す。また、空洞部
に非磁性導体バーを埋設するため、回転子自体の強度も
向上する。

【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、回転
子鉄心の磁極部分の外周面近傍に埋設され、回転子軸線
方向に延びる複数の深溝型磁性バーと、前記回転子鉄心
の磁極間部分の外周面近傍に埋設され、回転子軸線方向
に延びる複数の非磁性バーとから構成されたことを特徴
とする。

【００２０】このように、請求項６に記載の発明は、回
転子鉄心の外周面全周に沿って導体バーを埋設するた
め、請求項１に記載の発明の作用に加えて、導体バーの
導電性により始動カゴと同等の始動トルクをもった始動
性が達成される。また、磁極部分では深溝型導体バーは
磁性材料から形成され、磁極間部分では導体バーが非磁
性材料から形成されるため、磁極・磁極間部分の磁気抵
抗差が増し、磁気エネルギ変化量はさらに増加する。

【００２１】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、回転
子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に埋設され、回転子軸
線方向に延びる複数の非磁性バーで構成されたことを特
徴とする。

【００２２】このように、請求項７に記載の発明は、回
転子鉄心の磁極間部分にのみ導体の非磁性バーを埋設す
るため、請求項１に記載の発明の作用に加え、非磁性バ
ーの非磁性により磁極間部分の磁気抵抗が増す。また磁
極部分にはバーが埋設されないため、構造が簡単にな
る。

【００２３】請求項８に記載の発明は、請求項１に記載
の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、回転
子鉄心の外周面を被覆するように形成されたことを特徴
とする。

【００２４】このように、請求項８に記載の発明は、回
転子鉄心の外周面を導体が被覆するため、始動時におい
ては、その導電性により回転子外周面をスムーズに誘導
電流が流れ、請求項１に記載の発明の作用が得られると
共に、外周面を導体が被覆するので回転子の機械的強度
を向上させることができる。

【００２５】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、回転
子鉄心の全外周面を覆い、円筒状に形成されたことを特
徴とする。

【００２６】このように、請求項９に記載の発明は、回
転子鉄心の外周面全面を導体が被覆するため、その導電
性により始動時は誘導電流が流れ、自己始動が可能にな
ると共に、導体は筒状になるため、簡単な構造で機械的
強度を高めることができる。

【００２７】請求項１０に記載の発明は、請求項８に記
載の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、回
転子鉄心の磁極部分の外周面と連結され、かつ磁極間部
分を覆う複数のシェル部材から構成されたことを特徴と
する。

【００２８】このように、請求項１０に記載の発明は、
回転子鉄心の磁極間部分を導体が被覆するため、その導
電性により始動時はこの部分に誘導電流が流れる。ま
た、導体は磁極部分の外周面に連結されるため、請求項
８に記載の作用に加えて、回転子の空気抵抗（風損）が
低減し回転効率を高めることができる。

【００２９】請求項１１に記載の発明は、請求項１に記
載の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、回
転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に配置され、回転子
円周方向に沿って湾曲形成されたことを特徴とする。

【００３０】このように、請求項１１に記載の発明は、
回転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に導体が配置され
るため、その導電性により始動時はこの部分に誘導電流
が流れ、請求項１に記載の発明と同様、自己始動が可能
になる。

【００３１】請求項１２に記載の発明は、請求項１に記
載の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、回
転子鉄心胴部において周方向に複数のスリットを有する
ことを特徴とする。

【００３２】このように、請求項１２の発明の永久磁石
式回転電機の回転子では、回転子鉄心の外周部分に設け
た導体が、回転子鉄心胴部において周方向に複数のスリ
ットを有するため、始動時の誘導電流は回転子軸方向
（周方向）に長いパスを形成して流れる。従ってその結
果、電機子との磁気的結合が強化され、大きな始動トル
クを得ることができる。

【００３３】請求項１３に記載の発明は、請求項１２に
記載の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、
前記回転子鉄心の外周面を被覆するように形成されたこ
とを特徴とする。

【００３４】このように、請求項１３の発明の永久磁石
式回転電機の回転子では、鉄心外周面をスリットを有す
る導体で被覆したことにより、誘導電流は回転子外周面
をスムーズに流れ、自己始動がより一層容易となる。ま
た、鉄心外周面を導体で覆ったので、請求項１２におけ
る発明の作用に加えて、回転子の機械的強度をより向上
させることができる。

【００３５】請求項１４に記載の発明は、請求項１３に
記載の永久磁石式回転電機の回転子において、導体が回
転子鉄心の全外周面を覆い、円筒状に形成されたことを
特徴とする。

【００３６】このように、請求項１４の発明は、請求項
１３に記載の永久磁石式回転電機の回転子において、導
体は回転子鉄心の全外周面全面を被覆したので、請求項
１３における発明の作用に加えて、回転子外周面全面に
わたりよりスムーズに誘導電流が流れ自己始動がさらに
容易となる。また、導体は、回転子鉄心の全外周面全面
を被覆した円筒状をなすため、簡単な構成で、回転子の
機械的強度を更により一層向上させることができるとと
もに、回転子の空気抵抗（風損）は低減され回転効率を
高めることができる。

【００３７】請求項１５に記載の発明は、請求項１３に
記載の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、
回転子鉄心の磁極部分の外周面に連結され、かつ磁極間
部分を覆う複数のシェル部材により構成されたことを特
徴とする。

【００３８】このように、請求項１５の発明は、請求項
１３に記載の永久磁石式回転電機の回転子において、回
転子鉄心の磁極間部分が導体により被覆されるが、その
導電性により始動時はこの部分に誘導電流が流れ自己始
動が可能になる。また導体は磁極部分の外周面に連結さ
れるため、回転子の空気抵抗（風損）は低減され回転効
率を高めることができる。

【００３９】請求項１６に記載の発明は、請求項１２に
記載の永久磁石式回転電機の回転子において、導体は、
回転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に配置され、回転
子の円周方向に沿い湾曲して形成されたことを特徴とす
る。

【００４０】このように、請求項１６の発明は、請求項
１２に記載の永久磁石式回転電機の回転子において、回
転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に導体が配置された
ので、請求項１２の発明と同様、始動時にはその導体部
分に誘導電流が流れ、自己始動が可能になる。

【００４１】請求項１７の発明は、請求項１３または請
求項１５に記載の永久磁石式回転電機の回転子におい
て、導体は、導電性磁性材料で構成されたことを特徴と
する。

【００４２】このように、請求項１７の発明の永久磁石
式回転電機の回転子は、回転子鉄心の少なくとも外周面
を被覆した導体を、磁性材であり良導電性を有する導電
性磁性材料で構成したので、請求項１３または１４の各
発明における作用に加えて、主磁束に対する回転子の磁
気抵抗を小さく、主磁束を大きくでき、かつ同期引き入
れ時の滑りが小さくなるためより大きなトルクを必要と
する負荷に対してまで、始動、引き入れが可能となる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る永久磁石式回
転電機の回転子の一実施の形態を添付図面を用いて説明
する。

【００４４】図１は本発明による第１の実施の形態を適
用した永久磁石式リラクタンス型回転電機の半径方向断
面を示している。この永久磁石式リラクタンス型回転電
機は、４極の電機子コイル２を備えた固定子１と、この
固定子１に収容される回転子３とから構成される。

【００４５】回転子３は、中央に磁性材料からなる回転
子シャフト３０を有し、これに嵌合する回転子鉄心４
は、円筒形状の軟鋼Ｓ４５Ｃ、または積層された略円形
状の珪素鋼板などの磁性材料で構成される。回転子鉄心
４の各磁極軸に沿った方向には、磁極幅の間隔をあけて
断面矩形の空洞部５が形成され、ここには例えばＮｄＦ
ｅＢ系の矩形の永久磁石６が、例えば接着剤で堅固に埋
設される。即ち、この実施の形態では、回転子３は、４
つの磁極部分４ａが十字状に形成され、永久磁石６は各
磁極部分４ａを両側から挟み込む位置に配置されること
となる。なお、次に説明する複数の実施の形態の回転子
３でも、積層された回転子鉄心４の中央を磁性材料の回
転子シャフト３０が貫通する構造となっているが、回転
子シャフト３０を介さず、中央に開口部を備えない円板
状鉄心を積層接着することで回転子３を形成しても良
い。

【００４６】永久磁石６は磁極軸と直交する方向に磁化
されていて、ほぼ直角を成す２つの永久磁石６に挟まれ
た扇形の磁極間部分４ｂへ流れてくる電機子コイル２の
漏れ磁束に対し、永久磁石６からの磁束が抵抗するよう
な方向に配置されている。すなわち、磁極部分４ａを中
心としてその両側面にある永久磁石６の関係は、磁化方
向が同一であり、磁極と直交する方向となる。また、磁
極間部分４ｂの両側に位置する２つの永久磁石６は、回
転子鉄心４の円周方向において互いに磁化方向は逆とな
る。

【００４７】対向する永久磁石６によって挟まれた十字
状磁極部分４ａの外周面近傍には、図面に垂直な回転子
軸線方向に、断面２等辺三角形の深溝型のバー（棒材）
７がその頂点を外側に向けるようにして複数本（例えば
５本）埋め込まれる。このバー７は、例えばアルミニウ
ム添加鉄、或はシリコン添加鉄などに代表されるよう
な、いわゆる導電性磁性材料から形成され、各磁性導体
バー７は回転子３の軸線方向両端において、例えば導通
板（図示せず）などを介して互いに導通するように構成
されている。この深溝型のバー７の断面形状は、長方
形、楕円形であっても良い。しかして、これら磁性導体
バー７の作用は、回転電機始動時においては電機子コイ
ル２からの磁束によって、バー内に誘導電流が流れ、回
転子３に対し起動トルクが発生して自己始動が可能とな
る。なお、磁性バー７自体は上述したように、鉄心４と
同様に磁性材料から形成されるため、磁極部分４ａを流
れる磁束（主磁束）には悪影響が生じない。

【００４８】さらに本実施の形態によれば、上述した各
磁極部分４ａに埋設される磁性バー７群の両側であっ
て、かつ各永久磁石６の回転子半径方向外側の鉄心部分
には、断面円形の空洞部８が形成される。これにより、
磁極部分４ａと磁極間部分４ｂとの境界が明確となり、
磁気回路がここで遮断され磁極間部分４ｂの磁気抵抗が
さらに増すことにもなる。従って、磁極部分４ａとの磁
気エネルギ変化量は増加することにもなり、大きなトル
クを発生させることができる。

【００４９】本発明は上記実施の形態による構造に限ら
れることなく、種々の変形が可能である。図２は、第２
の実施の形態による永久磁石式回転電機の回転子の半径
方向断面を示している。なお、以下説明する各実施の形
態に共通して、第１の実施の形態と同様の構成要素に
は、同一番号を付し詳細な説明は省略する。

【００５０】この第２の実施の形態の回転子は、先の第
１の実施の形態における永久磁石用空洞部５とその外側
の空洞部８を矩形断面の１つの空洞部９で構成し、永久
磁石６の長手方向一端を空洞部９の内側端部に接するよ
うに配置したものである。しかして、その作用は第１の
実施の形態の回転子３と同様であり、永久磁石６外側に
残留した空洞部（部分）により磁極部分４ａと磁極間部
分４ｂとの境界が明確となり、磁気回路がここで遮断さ
れる。なお、第１の実施の形態の永久磁石用空洞部５と
空洞部８の合体化により、製造上は２つの型抜き工程が
１つで済むというメリットがある。

【００５１】図３は、第３の実施の形態による回転子の
半径方向断面を示している。この第３の実施の形態で
は、第１の実施の形態における回転子３の磁極間部分４
ｂに、断面円形状の導体バー１０が回転子外周面に沿っ
て複数本、埋設される。但し、この導体バー１０は、例
えば銅、アルミニウムなどのいわゆる非磁性材料から形
成される。これにより、始動時においては回転子３の磁
極間部分４ｂの外周面近傍にも誘導電流が流れ、自己始
動特性が向上する。また、その非磁性により磁極間部分
４ｂでは、第１及び第２の実施の形態の回転子３に比較
して磁気抵抗がさらに増すことにもなり、磁極部４ａと
の磁気エネルギ変化量はさらに増加して出力が向上す
る。

【００５２】図４は、第４の実施の形態による回転子の
半径方向断面を示しており、第３の実施の形態と同様
に、第２の実施の形態における回転子３の磁極間部分４
ｂに、複数の非磁性導体バー１０を回転子外周面に沿っ
て設けたものである。作用は第３の実施の形態と同様で
ある。

【００５３】図５は、第５の実施の形態による回転子の
半径方向断面を示している。この第５の実施の形態の回
転子では、第３の実施の形態における回転子３の空洞部
８に、断面円形の非磁性導体バー１１を埋設したもので
ある。これにより、回転子３の磁極部分４ａと磁極間部
分４ｂの境界は更に明確になり、磁極部４ａとの磁気エ
ネルギ変化量はさらに増加して出力が向上する。

【００５４】図６は、第６の実施の形態による回転子の
半径方向断面を示している。この実施の形態の回転子
は、第１の実施の形態における回転子鉄心４の形状を変
形させたものであって、磁極間部分４ｂに扇形状の空洞
部１２が４箇所形成される。この結果、永久磁石６と空
洞部１２の高磁気抵抗の作用により、磁極間軸に沿った
方向の成分の磁束が低下し、磁極部４ａとの磁気エネル
ギ変化量はさらに増加して出力が向上することとなる。

【００５５】図７は、第７の実施の形態による回転子の
半径方向断面を示しており、第２の実施の形態における
回転子鉄心４に対し、第６の実施の形態と同様に扇形状
の空洞部１２を４箇所形成したものである。作用も第６
の実施の形態と同様である。

【００５６】なお、第３、４、５の各実施の形態に示し
た非磁性導体バー１０の断面は必ずしも円形状である必
要はなく、矩形状や三角形状でも良い。

【００５７】図８、図９及び図１０は、それぞれ第８、
第９及び第１０の実施の形態による永久磁石式回転電機
の回転子の半径方向断面を示している。これらの各実施
の形態の回転子は、それぞれ第３、第４及び第５の各実
施の形態における回転子鉄心４に対し、第６の実施の形
態と同様に扇形状の空洞部１２を４箇所形成したもので
あって、空洞部１２を設けたことによる磁極間部分４ｂ
の磁気抵抗の増加作用以外は、第３、第４及び第５の各
実施の形態における回転子３の作用と同一である。

【００５８】図１１は、本発明の第１１の実施の形態に
よる回転子の半径方向断面を示している。この実施の形
態の回転子は、第１０の実施の形態の変形例であって、
回転子３の全周に亙って同一断面の空洞部８を等間隔に
形成し、磁極部分４ａに位置する空洞部８には、磁性導
体バー１４を回転子軸線方向に埋設し、片や磁極間部分
４ｂに位置する空洞部８には先の非磁性導体バー１１を
埋設したものである。この結果、回転子３の周囲には均
一に同一形状の導体バー１１、１４が配置されることと
なり、回転電機始動時においては電機子コイル２からの
磁束によって、各バー１１、１４内に誘導電流が流れ、
自己始動が可能となる。

【００５９】図１２は、この第１１の実施の形態に類似
した第１２の実施の形態による回転子を示しており、第
１１の実施の形態の回転子３から磁極部分４ａに位置す
る空洞部８を廃し、磁性導体バーを設けないものであ
る。しかして、この回転子３においても回転電機始動時
においては導体バー１１に充分な大きさの誘導電流が流
れ、自己始動が確保される。

【００６０】ところで、前述した第６ないし第１１の各
実施の形態のように、磁極間部分４ｂに大きな空洞部１
２を形成する回転子３では共通して、高速回転時、遠心
力によって回転子３のブリッジ部分（磁極間部分４ｂに
位置する外周鉄心部分）が外側に変形する傾向がある。

【００６１】そこで、図１３ないし図１６は、高回転運
転に伴う回転子３の変形防止を目的として提供された回
転子鉄心４の各断面を示すものであって、例えば図１１
に示す円形プレートを多数積層する回転子鉄心４におい
て、その軸方向両端、あるいはその中間位置に介挿され
得るものである。

【００６２】すなわち、図１３に示す本発明の第１３の
実施の形態によれば、図１１の回転子鉄心４に対し、磁
極間部分４ｂの扇状空洞部１２が全て廃され、回転子鉄
心プレート４Ａには永久磁石６を収容する空洞部５以外
にはいかなる空洞部も形成されない状態とした。これに
より、この回転子鉄心プレート４Ａを端面配置、或は中
間介挿する回転子鉄心４にあっては、磁極間部分４ｂが
補強されることとなり、高回転時の遠心力に対し抵抗す
ることができる。

【００６３】また、図１４に示す第１４の実施の形態で
は、回転子鉄心プレート４Ｂの磁極間部分４ｂに、図１
１の扇状空洞部１２より若干小さめの空洞部１５を形成
した。これにより、この回転子鉄心プレート４Ｂを端面
配置、或は中間介挿する回転子３にあっては、この部分
において磁極間部分４ｂが補強される。

【００６４】また、磁極間部分４ｂを補強する他の手段
としては、本発明の第１５及び第１６の実施形態として
図１５、１６にそれぞれ示すように、回転子中心より半
径方向外方にブリッジ部材１６（鉄心の一部）を延ば
し、円弧状の磁極間部分４ｂを内側から支持するように
しても良い。なお、図１５に示す回転子鉄心プレート４
Ｃは、図１１の積層構造の回転子鉄心４に、また図１６
に示す回転子鉄心プレート４Ｄは、図１２の積層構造の
回転子鉄心４にそれぞれ介装されて、磁極間部分４ｂを
補強するものである。

【００６５】図１７は、本発明の第１７の実施の形態に
よる回転子の半径方向断面を示している。この実施の形
態の回転子では、磁極間部分４ｂに空洞部１２を有して
形成され、その外周面にその全域に亙って導電性材料か
らなる円筒部材１７が嵌合されている。円筒部材１７の
材料は例えば銅、アルミニウム等のいわゆる非磁性材料
でも良いし、良導電性の磁性材料でも良い。

【００６６】この結果、回転電機始動時においては、部
材１７を回転子軸線方向に流れる誘導電流により始動ト
ルクが発生し、回転子３の自己始動が可能になる。な
お、この導電性円筒部材１７はそのシンプルな構造に起
因して、前述した多数の導電バーを埋設した実施の形態
に比較して部品点数も少なく、機械的強度も向上し、製
造も容易である。

【００６７】なお、良導電性の材料としては、銅と鉄の
合金等があるが、この実施の形態では、円筒部材の厚み
を透磁率と電気伝導度から決まる表皮厚さの１倍ないし
４倍にすることにより、始動トルクは大きく、また同期
のすべりが小さくなり引き入れが特に容易となる。

【００６８】図１８は、本発明の第１８の実施の形態に
よる回転子の半径方向断面である。本実施の形態によれ
ば、回転子３は、鋼板抜きの際の歩留まり向上を目的と
して、磁極間部分の連結部（ブリッジ部）を廃し磁極軸
に沿った略十字状の鉄心１８から形成される。また、鉄
心１８の磁極部分１８ａ先端は、ダブテール状に形成さ
れ、さらにその外周には、導電性材料からなる円筒部材
１９が、ダブテール状先端に係合するアリ溝形状に形成
される。円筒部材１９と十字形状の鉄心１８とで囲まれ
た部分は空洞部１２となる。しかして、その作用は、第
１７の実施の形態と全く同様であり、さらに鉄心形状に
起因して材料歩留まりが向上し、製造コストを低下させ
ることができる。また、鉄心１８と円筒部材１９の嵌合
は、ダブテール状先端とアリ溝の係合によって堅固に固
定されるため、回転子高速回転に伴う滑りの問題はな
く、強度を向上させることができる。なお、これら導電
性円筒部材１７、１９の磁性に関しては、非磁性材料よ
り形成することで磁極間部分４ｂの磁気抵抗を増やし、
この磁極間軸に沿った磁束を減少することが好ましい
が、良導電性の磁性材料でも良い。

【００６９】良導電性の材料を用いる場合は、第１７の
実施の形態と同様に、円筒部材の厚みを透磁率と電気伝
導度から決まる表皮厚さの１倍ないし４倍にすることに
より、始動トルクは大きく、また同期のすべりが小さく
なり引き入れが特に容易となる。

【００７０】図１９は、本発明の第１９の実施の形態に
よる回転子の半径方向断面を示している。この実施の形
態の回転子は、前述した第１８の実施の形態の変形であ
って、回転子外周面に設けられる導体を、その磁極部分
４ａの外周面に連なる４枚の湾曲したシェル部材２０か
ら構成したものである。各シェル部材２０は、図示する
ように、磁極部分４ａ先端よりも半径方向内側に位置決
めされた磁極間部分４ｂの上に被さり、夫々アリ溝・ダ
ブテール状突起の係合関係により一体化される。この第
１９の実施の形態による回転子では、磁極間部分４ｂを
シェル部材２０が被覆するため、始動時はこの部分に誘
導電流が流れ、自己始動が可能になる。またシェル部材
２０は磁極部分４ａの外周面に連なり、円形断面の回転
子３を成すべく形成されるため、その空気抵抗（風損）
を低減して回転効率を高めることもできる。

【００７１】図２０は、本発明の第２０の実施の形態に
よる回転子の半径方向断面を示している。この実施の形
態の回転子は、前述したシェル部材２０に類似した導電
性シェル部材２１を、空洞部１２を有する円筒状回転子
鉄心４の空洞部外壁に固定したものであって、始動時
は、磁極間部分４ｂの比較的外側に位置するシェル部材
２１部分に誘導電流が流れ、自己始動が可能になる。

【００７２】図２１は、先の第１８及び第１９の実施の
形態に類似した、第２１の実施の形態による回転子の半
径方面断面を示している。この実施の形態では、回転子
鉄心４は図１９の磁極間部分（ブリッジ部）４ｂが廃さ
れ、略十字断面を有するように形成される。また、その
磁極部分４ａの円周方向両端は、導電性シェル部材２２
の円周方向両端と係合するように鉤状に形成され、回転
子３の遠心力がかかった状態でも、シェル部材２２が回
転子３より脱落しないように係合・固定される。このよ
うに、この第２１の実施の形態では、回転子３の磁極間
部分にシェル部材２２が円筒回転子の一部を成して設け
られる、始動時はこの部分に誘導電流が流れ、自己始動
が可能になる。またシェル部材２２は磁極部分４ａの外
周面に連なるため、その空気抵抗（風損）を低減して回
転効率を高めることもできる。なお、このように形成さ
れたシェル部材２２は、回転子３の各磁極間部分に対応
して夫々別体として提供されるものであるが、図２２に
示すように、回転子の軸線方向両端部においてそれぞれ
のシェル部分２２がリング２３を介して短絡されるよう
な１つの円筒形導電部材２４によって提供されるように
しても良い。

【００７３】図２３は、本発明の第２２の実施の形態を
適用したリラクタンス型回転電機の半径方向断面を示し
ている。この永久磁石式リラクタンス型回転電機は、第
１の実施の形態等と同様に、４極の電機子コイル２を備
えた固定子１と、この固定子１内に収容される回転子３
とから構成される。

【００７４】そこで、この実施の形態では、回転子３の
外周面に、その全域に亙って導体、すなわち導電性材料
からなる図２４に示した構造の円筒部材２５が嵌合され
ており、円筒部材２５は、回転子鉄心胴部において、周
方向に長い複数のスリット２５ａを有する。

【００７５】回転子３に誘導電流が流れるが、始動時に
円筒部材２５における鉄心胴部の位置の誘導電流は、図
２４に矢印Ａで示すように、このスリット２５ａ方向に
沿い両端部を介して回転子軸方向全長にわたる長いパス
を流れるので、電機子との磁気的結合が強化され大きな
自己始動トルクが得られ、自己始動が容易となる。

【００７６】このように、回転電機始動時においては、
円筒部材２５を回転子軸線方向に流れる誘導電流により
始動トルクが発生するので、回転子３の自己始動が可能
になるとともに、この導電性の円筒部材２５はそのシン
プル（簡単）な構造に起因して、製造が容易であると同
時に十分な機械的強度が得られる。また、円筒部材２５
は回転し外周面を滑らかにするので、空気抵抗（風損）
を低減し、回転効率を高めるよう作用する。

【００７７】なお、円筒部材２５には、良導電性の磁性
材料として、例えばアルミニウム添加鉄、或はシリコン
添加鉄や、銅と鉄の合金などを採用することができる
が、この場合には、円筒部材２５の厚みを透磁率と電気
伝導度とから決まる表皮厚さの１倍から４倍にすること
によって、始動トルクが大きく、同期時のすべりが小さ
くなり引き入れを容易にすることができる。また、円筒
部材２５を、鉄心４と同様に磁性材料の形成によれば、
磁極部分４ａを流れる磁束（主磁束）に悪影響を及ぼす
ことはない。

【００７８】図２５は、本発明の第２３の実施の形態に
よる永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子の半径
方向断面を示している。この実施の形態の永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機では、第２２の実施の形態におけ
る回転子鉄心４の形状を変形させたものであって、第２
２の実施の形態におけると同様に、外周面全域に亙る回
転子鉄心胴部において、周方向に複数のスリット２５ａ
を入れた導電性材料からなる円筒部材２５が嵌合される
とともに、回転子３の磁極間部分４ｂに空洞部１２を４
箇所形成した点で相違する。

【００７９】この結果、第２２の実施の形態の作用に加
え、永久磁石６と空洞部１２の高磁気抵抗の作用によ
り、磁極間軸に沿った方向の成分の磁束がより低下する
ので、磁極部４ａとの磁気エネルギ変化量はさらに増加
し出力が向上する。

【００８０】図２６は、本発明の第２４の実施の形態に
よる永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子の半径
方向断面である。本実施の形態は第２３の実施の形態に
おける回転子鉄心４の形状を変形させたものであって、
回転子３は、鋼板抜きの際の歩留まり向上を目的とし
て、図１８に示した実施の形態と同様に、磁極間部分の
連結部（ブリッジ部）を廃し、磁極軸に沿った略十字状
の鉄心１８を形成した。従って、鉄心１８の磁極部分１
８ａ先端はダブテール状に形成され、このダブテール状
先端に係合するアリ溝形状を内側に形成した円筒部材２
５を外側に構成した。

【００８１】この円筒部材２５は、上記第２２及び第２
３の実施の形態と同様に、回転子鉄心胴部において図２
４に示したように周方向に複数のスリット２５ａを有し
た導電性材料からなり、円筒部材７と十字形状の鉄心１
８とで囲まれた部分が空洞部１２が形成されている。

【００８２】しかして、円筒部材２５の作用は、第２２
及び第２３の実施の形態のそれと全く同様であり、さら
に鉄心１８形状に起因して材料歩留まりを向上させるこ
とができる。また、鉄心１８と円筒部材２５との嵌合
は、ダブテール状先端とアリ溝の係合によって堅固に固
定されるため、回転子高速回転に伴う滑りの問題を生じ
ることなく、機械的強度を向上させることができる。

【００８３】なお、円筒部材２５に導電性の良好な磁性
材料を用いた場合には、第２２及び第２３の実施の形態
と同様に、円筒部材２５の厚みを、透磁率と電気伝導度
とから決まる表皮厚さの１倍から４倍にするこにより、
始動トルクが大きく、同期時のすべりが小さくなり引き
入れが特に容易となる。

【００８４】もっとも、上記第２２ないし第２４の各実
施の形態において、円筒部材７を導電性の非磁性材料に
より形成することにより、特に磁極間部分４ｂの磁気抵
抗を増やし、この磁極間軸に沿った磁束を減少するよう
に構成しても良い。

【００８５】図２７（ａ）は、本発明の第２５の実施の
形態による永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子
の半径方向断面を示している。この実施の形態の回転子
は、前述した第２４の実施の形態を変形させたものであ
って、回転子外周面に設けられる導体は、図２７（ｂ）
に示すように、回転子鉄心胴部において円周方向に沿っ
て湾曲形成されるとともに周方向に複数のスリット２６
ａを有し、かつ磁極部分４ａの外周面に連なる４枚のシ
ェル部材２６で構成したものである。

【００８６】各シェル部材２６は、図２７（ａ）に示す
ように、磁極部分４ａ先端よりも半径方向内側に位置決
めされた磁極間部分４ｂの上に被さり、夫々アリ溝・ダ
ブテール状突起の係合関係により嵌め込み一体化され
る。この第２５の実施の形態としての永久磁石式リラク
タンス型回転電機では、回転子の磁極間部分４ｂを導体
であるシェル部材２６が被覆するため、始動時はこの部
分に誘導電流が流れ、上述の作用により自己始動が可能
になる。またシェル部材２６は、磁極部分４ａの外周面
に連なり、円形断面の回転子３を成すように形成された
ため、外周面が滑らかになり、回転時の空気抵抗（風
損）を低減して回転効率を高めることができる。

【００８７】また、この実施の形態では、シェル部材２
６は、例えば銅、アルミニウム等のいわゆる良導電性の
非磁性材料で構成した。これにより、始動時においては
回転子３の磁極間部分４ｂの外周面近傍にも誘導電流が
流れ、自己始動特性が向上すると同時に、その非磁性に
より磁極間部分４ｂでは磁気抵抗がさらに増すことにな
り、磁極部４ａとの磁気エネルギ変化量は増加して出力
が向上する。

【００８８】図２８は、本発明の第２６の実施の形態に
よる永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子の半径
方向断面を示している。この実施の形態の回転子におい
て導体は、前述したシェル部材２６と同様に、回転子鉄
心胴部において円周方向に沿い湾曲して形成されるとと
もに周方向に複数のスリット２６ａを有し、空洞部１２
の外壁側に固定させた４枚のシェル部材２６１で構成し
た。

【００８９】従って、この実施の形態においても、始動
時は、磁極間部分４ｂの比較的外側に位置するシェル部
材２６１部分に、周方向にパスの長い誘導電流が流れる
ので、自己始動が容易となる。

【００９０】図２９（ａ）は、上記第２５及び第２６の
実施形の態に類似した、第２７の実施の形態による永久
磁石式リラクタンス型回転電機の回転子の半径方向断面
を示している。

【００９１】この実施の形態では、回転子鉄心４自体
は、図２７に示した回転子における回転子鉄心の磁極間
部分（ブリッジ部）４ｂを削除し、略十字断面となるよ
うに形成し、磁極部分４ａの円周方向両端は、４枚の導
電性のシェル部材２６２の円周方向両端と係合するよう
に鉤状に形成され、回転子３に遠心力がかかった状態で
も、シェル部材２６２が回転子３より脱落しないように
係合・固定した。

【００９２】また、この実施の形態において４枚の導電
性のシェル部材２６２で構成された導体は、図２９
（ｂ）に示すように、回転子軸方向の両端部に導電性リ
ング２６２ｂ，２６２ｃを貼り付けたもので、この結
果、回転子３の磁極間部分に回転子鉄心胴部において周
方向（軸線方向）に長いパスのスリット２６２ａを形成
できると同時に、磁極部分４ａの外周面と滑らかに接続
される。

【００９３】この結果、鉄心４については図２６に示し
た実施の形態と同様な効果が得られるほか、シェル部材
２６２が磁極部分４ａの外周面に連なるため、回転時の
空気抵抗は低減され、回転効率を高めることもでき、始
動時はこのシェル部材２６２部分にパスの長い誘導電流
の流れによって自己始動が容易となる。

【００９４】なお、この実施の形態において、シェル部
材２６２は、図２９（ｂ）に示すように、回転子の軸線
方向両端部においてそれぞれのシェル部材２６２が導電
性リング２６２ｂ，２６２ｃを介して短絡された１つの
円筒形導電部材を構成であることを説明したが、導電性
リング２６２ｂ，２６２ｃを省略し、第２５及び第２６
の実施の形態と同様に、回転子３の各磁極間部分に個々
に対応した別体としてそれぞれ構成しても良い。

【００９５】以上のように、第２２ないし第２７の各実
施の形態における回転子は、回転子鉄心の外周部分に設
けた導体が、いずれも回転子鉄心胴部において周方向
（軸線方向）に複数のスリットを有し、始動時の誘導電
流は回転子軸方向に長いパスを形成して流れるので、電
機子との磁気的結合が強化され、大きな始動トルクを得
ることができる。

【００９６】いずれにしても、本発明による永久磁石式
回転電機の回転子は、導体を回転子鉄心の外周部分に設
けるという簡単な構造により、自己始動を可能としたも
ので実用上大きな効果を得ることができる。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、起動時、電磁誘導によって回転子鉄心の外
周部分に設けられた導体に誘導起電力が生じ、自己始動
可能になる。なお、永久磁石は、各磁極間部の回転子円
周方向両端に設けられ磁極間部を通る電機子の磁束を打
ち消すように磁化されているため、この方向では磁気抵
抗が高くなり、空隙磁束密度に凹凸ができ、この磁気エ
ネルギ変化によってトルクを発生させることができる。

【００９８】請求項２に記載の発明によれば、回転子鉄
心の磁極部分の外周面近傍に導体磁性バーを複数埋設す
るため、その導電性により自己始動が可能となると共
に、バー自体は磁性材料で形成されたため、磁極部分を
流れる磁束（磁束数）密度が減少せず、トルクには影響
を与えない効果が得られる。

【００９９】請求項３に記載の発明によれば、永久磁石
の回転子半径方向における外側の鉄心部分に空洞部が形
成されるため、磁気回路がここで遮断され、磁極間部分
の磁気抵抗がさらに増すことになる。従って、磁極部と
の磁気エネルギ変化量は増加し大きなトルクを発生させ
ることができる。

【０１００】請求項４に記載の発明によれば、回転子鉄
心の磁極間部分の外周面近傍にも導体バーが埋設される
ため、さらに自己始動特性が向上する。また、その非磁
性特性により磁極間部分の磁気抵抗がさらに増すことに
なり、磁極部との磁気エネルギ変化量はさらに増加す
る。

【０１０１】さらに請求項５に記載の発明によれば、空
洞部にも非磁性導体バーが埋設されるため、磁気回路が
ここで遮断され、磁極間部分の磁気抵抗がさらに増す。
また、空洞部を非磁性導体バーで充填するため、回転子
自体の強度も向上する。

【０１０２】また、請求項６に記載の発明によれば、回
転子の外周面全周に沿って導体バーを埋設するため、そ
の導電性により始動カゴと同等の始動トルクを持った始
動性が達成される。また、磁極部分では導体バーは磁性
材料から形成され、磁極間部分では導体バーが非磁性材
料で形成されているため、磁極と磁極間部分の磁気抵抗
差が増し、磁気エネルギ量はさらに増加する。

【０１０３】請求項７に記載の発明によれば、回転子鉄
心の磁極間部分にのみ導体の非磁性バーを埋設するた
め、その導電性により自己始動が確保されることに加
え、その非磁性により磁極間部分の磁気抵抗が増す。ま
た磁極部分には非磁性バーが埋設されないため、構造が
簡単になる。

【０１０４】請求項８に記載の発明によれば、回転子鉄
心の外周面を導体が被覆するため、始動時においては、
その導電性により回転子外周面をスムーズに誘導電流が
流れ、自己始動が可能になる。

【０１０５】また請求項９に記載の発明によれば、回転
子鉄心の外周面全面を導体が被覆するため、その導電性
により始動時は誘導電流が流れ、自己始動が可能にな
る。また導体は筒状になるため、多数のバーを埋設する
ものに比較して部品点数も少なく、機械的強度が向上す
ると共に製造が容易となる。

【０１０６】また請求項１０に記載の発明によれば、回
転子鉄心の磁極間部分を導体が被覆するため、その導電
性により始動時はこの部分に誘導電流が流れ、自己始動
が可能になる。また導体は磁極部分の外周面に連なるた
め、回転子の風損が低減し回転効率を高めることができ
る。

【０１０７】また請求項１１に記載の発明によれば、回
転子鉄心の磁極間部分の近傍に導体が配置されるため、
その導電性により始動時はこの部分に誘導電流が流れ、
自己始動が可能になる。

【０１０８】請求項１２に記載の発明によれば永久磁石
式回転電機の回転子において、回転子鉄心の外周部分に
設けた導体が、回転子鉄心胴部において周方向に複数の
スリットを有するので、始動時の誘導電流は回転子軸方
向に長いパスを形成して流れ、電機子との磁気的結合が
強化されるので、請求項１における発明の効果に加え
て、更により大きな始動トルクを得ることができる。

【０１０９】請求項１３に記載の発明によれば、導体が
回転子鉄心の外周面を被覆したので、誘導電流は回転子
外周面をスムーズに流れ、請求項１２における発明の効
果に加えて、自己始動がより一層容易となる。また、導
体による外周面の覆いにより、回転子の空気抵抗（風
損）が低減されるとともに、回転子の機械的強度が向上
する。

【０１１０】請求項１４に記載の発明によれば、導体が
回転子鉄心の全外周面全面を被覆するため、請求項１３
における発明の効果に加えて、回転子外周面全面にわた
って誘導電流が流れるので自己始動がさらに容易とな
る。また、導体は回転子鉄心の全外周面全面を被覆した
筒状をなすので、簡単な構成により、回転子の機械的強
度をより一層向上させることができる。

【０１１１】請求項１５に記載の発明においても、導体
は磁極部分の外周面に連結されたシェル部材で構成され
るので、請求項１３に記載の効果に加え、回転子の空気
抵抗は低減し回転効率を高めることができる。

【０１１２】請求項１６に記載の発明によれば、回転子
鉄心の磁極間部分の外周面近傍に湾曲形成された導体を
配置したので、始動時にはその導体部分に誘導電流が流
れ、請求項１２の発明と同様に、自己始動が可能にな
る。

【０１１３】請求項１７に記載の発明によれば、回転子
鉄心の少なくとも外周面を被覆した導体を、導電性磁性
材料で構成したので、請求項１３または１４の各発明に
おける効果に加えて、大きな主磁束が得られ、同期引き
入れ時の滑りが小さくなるためより大きなトルクを必要
とする負荷まで始動、引き入れが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を適用した永久磁石
式回転電機の径方向断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態による永久磁石式回
転電機の回転子の径方向断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態による永久磁石式回
転電機の回転子の径方向断面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態による永久磁石式回
転電機の回転子の径方向断面図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態による永久磁石式回
転電機の回転子の径方向断面図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態による永久磁石式回
転電機の回転子の径方向断面図である。

【図７】本発明の第７の実施の形態による永久磁石式回
転電機の回転子の径方向断面図である。

【図８】本発明の第８の実施の形態による永久磁石式回
転電機の回転子の径方向断面図である。

【図９】本発明の第９の実施の形態による永久磁石式回
転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１０】本発明の第１０の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１１】本発明の第１１の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１２】本発明の第１２の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１３】本発明の第１３の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１４】本発明の第１４の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１５】本発明の第１５の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１６】本発明の第１６の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１７】本発明の第１７の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１８】本発明の第１８の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１９】本発明の第１９の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図２０】本発明の第２０の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図２１】本発明の第２１の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図２２】図２１の回転子に用いる円筒型導電部材を示
す斜視図である。

【図２３】本発明による永久磁石式回転電機の回転子の
第２２の実施の形態を適用した永久磁石式回転電機の径
方向断面図である。

【図２４】図２３に示した回転子の円筒部材（導体）を
示す斜視図である。

【図２５】本発明の第２３の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図２６】本発明の第２４の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図２７】図２７（ａ）は本発明の第２５の実施の形態
による永久磁石式回転電機の回転子の径方向断面図、図
２７（ｂ）は図２７（ａ）のシェル部材（導体）を示す
斜視図である。

【図２８】本発明の第２６の実施の形態による永久磁石
式回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図２９】図２９（ａ）は、本発明の第２７の実施の形
態による永久磁石式回転電機の回転子の径方向断面図、
図２９（ｂ）は図２９（ａ）に示すシェル部材で構成さ
れた導体の斜視図である。

【符号の説明】

１固定子２電機子コイル３回転子４回転子鉄心５空洞部６永久磁石７磁性導体バー８空洞部９空洞部１０非磁性導体バー１１非磁性導体バー１２空洞部１３非磁性導体バー１４磁性導体バー１５空洞部１６ブリッジ部材１７円筒部材１８鉄心１９円筒部材２０導電性シェル部材２１シェル部材２２シェル部材２４円筒形導電部材２５円筒部材（導体）２５ａスリット２６、２６１、２６２シェル部材（導体）２６ａ、２６２ａスリット２６２ｂ，２６２ｃ導電性リング

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月２４日（２０００．２．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】永久磁石式リラクタンス型回転電機の
回転子

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石式リラク
タンス型回転電機の回転子に関する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】そこで本発明は、上記の事情を考慮してな
されたもので、インバータ等の補助起動手段を必要とす
ることなく始動特性を向上させることができる永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子を提供することを目
的とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、磁気的に凹凸部を形成す
る回転子鉄心と、この回転子鉄心の各磁極軸に沿いかつ
半径方向外側に鉄心の外周部分を残して配置される永久
磁石とを有する永久磁石式リラクタンス型回転電機の回
転子において、前記永久磁石は、各磁極間部の回転子円
周方向両端に設けられ、かつ磁極間部を通る電機子の磁
束を打ち消すように磁化されていると共に、前記回転子
鉄心の外周部分には、誘導電流を発生させるための導体
が設けられたことを特徴とする。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子におい
て、導体は、前記回転子鉄心の磁極部分の外周面近傍に
埋設され、回転子軸線方向に延びる複数の磁性バーから
構成されたことを特徴とする。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】このように、請求項２に記載の発明は、請
求項１に記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回
転子において、回転子鉄心の磁極部分の外周面近傍に導
体磁性バーを複数埋設するため、その導電性により自己
始動が可能になると共に、バー自体は磁性材料から形成
されるため、請求項１における発明の作用に加えて、磁
極部分を流れる磁束（主磁束）密度が減少せず、トルク
に影響を与えることはない。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子永久磁石
の回転子において、半径方向外側の鉄心部分には、空洞
部が形成されたことを特徴とする。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】このように、請求項３に記載の発明は、請
求項２に記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回
転子において、永久磁石の回転子半径方向における外側
の鉄心部分に空洞部が形成されるため、磁気回路がここ
で遮断され、磁極間部分の磁気抵抗がさらに増すことに
もなる。従って、請求項２における発明の作用に加え
て、磁極部との磁気エネルギ変化量は増加し大きなトル
クを発生することができる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子におい
て、回転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に、回転子軸
線方向に延びかつ誘導電流が発生する非磁性導体バーが
複数埋設されたことを特徴とする。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子におい
て、空洞部に、回転子軸線方向に延びかつ誘導電流が発
生する非磁性導体バーが埋設されたことを特徴とする。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子におい
て、導体は、回転子鉄心の磁極部分の外周面近傍に埋設
され、回転子軸線方向に延びる複数の深溝型磁性バー
と、前記回転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に埋設さ
れ、回転子軸線方向に延びる複数の非磁性バーとから構
成されたことを特徴とする。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子におい
て、導体は、回転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に埋
設され、回転子軸線方向に延びる複数の非磁性バーで構
成されたことを特徴とする。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】請求項８に記載の発明は、請求項１に記載
の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子におい
て、導体は、回転子鉄心の外周面を被覆するように形成
されたことを特徴とする。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子におい
て、導体は、回転子鉄心の全外周面を覆い、円筒状に形
成されたことを特徴とする。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】請求項１０に記載の発明は、請求項８に記
載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子におい
て、導体は、回転子鉄心の磁極部分の外周面と連結さ
れ、かつ磁極間部分を覆う複数のシェル部材から構成さ
れたことを特徴とする。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】請求項１１に記載の発明は、請求項１に記
載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子におい
て、導体は、回転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に配
置され、回転子円周方向に沿って湾曲形成されたことを
特徴とする。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】請求項１２に記載の発明は、請求項１に記
載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子におい
て、導体は、回転子鉄心胴部において周方向に複数のス
リットを有することを特徴とする。

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】このように、請求項１２の発明の永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子では、回転子鉄心の
外周部分に設けた導体が、回転子鉄心胴部において周方
向に複数のスリットを有するため、始動時の誘導電流は
回転子軸方向（周方向）に長いパスを形成して流れる。
従ってその結果、電機子との磁気的結合が強化され、大
きな始動トルクを得ることができる。

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】請求項１３に記載の発明は、請求項１２に
記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子にお
いて、導体は、前記回転子鉄心の外周面を被覆するよう
に形成されたことを特徴とする。

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】このように、請求項１３の発明の永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子では、鉄心外周面を
スリットを有する導体で被覆したことにより、誘導電流
は回転子外周面をスムーズに流れ、自己始動がより一層
容易となる。また、鉄心外周面を導体で覆ったので、請
求項１２における発明の作用に加えて、回転子の機械的
強度をより向上させることができる。

【手続補正２２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】請求項１４に記載の発明は、請求項１３に
記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子にお
いて、導体が回転子鉄心の全外周面を覆い、円筒状に形
成されたことを特徴とする。

【手続補正２３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】このように、請求項１４の発明は、請求項
１３に記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転
子において、導体は回転子鉄心の全外周面全面を被覆し
たので、請求項１３における発明の作用に加えて、回転
子外周面全面にわたりよりス心の全外周面全面を被覆し
た円筒状をなすため、簡単な構成で、回転子の機械的ム
ーズには低減され回転効率を高めることができる。

【手続補正２４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】請求項１５に記載の発明は、請求項１３に
記載の永久磁石式リラクタンス型回強度を更かつ磁極間
部分を覆う複数のシェル部材により構成されたことを特
徴とする。

【手続補正２５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】このように、請求項１５の発明は、請求項
１３に記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転
子において、回転子鉄心の磁極間部分が導体により被覆
されるが、その導電性により始動時はこの部分に誘導電
流が流れ自己始動が可能になる。また導体は磁極部分の
外周面に連結されるため、回転子の空気抵抗（風損）は
低減され回転効率を高めることができる。

【手続補正２６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】請求項１６に記載の発明は、請求項１２に
記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子にお
いて、導体は、回転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に
配置され、回転子の円周方向に沿い湾曲して形成された
ことを特徴とする。

【手続補正２７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】このように、請求項１６の発明は、請求項
１２に記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転
子において、回転子鉄心の磁極間部分の外周面近傍に導
体が配置されたので、請求項１２の発明と同様、始動時
にはその導体部分に誘導電流が流れ、自己始動が可能に
なる。

【手続補正２８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】請求項１７の発明は、請求項１３または請
求項１５に記載の永久磁石式リラクタンス回転電機の回
転子において、導体は、導電性磁性材料で構成されたこ
とを特徴とする。

【手続補正２９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】このように、請求項１７の発明の永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子は、回転子鉄心の少
なくとも外周面を被覆した導体を、磁性材であり良導電
性を有する導電性磁性材料で構成したので、請求項１３
または１４の各発明における作用に加えて、主磁束に対
する回転子の磁気抵抗を小さく、主磁束を大きくでき、
かつ同期引き入れ時の滑りが小さくなるためより大きな
トルクを必要とする負荷に対してまで、始動、引き入れ
が可能となる。

【手続補正３０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機の回転子の一実施の形態を添付図
面を用いて説明する。

【手続補正３１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９６】いずれにしても、本発明による永久磁石式
リラクタンス型回転電機の回転子は、導体を回転子鉄心
の外周部分に設けるという簡単な構造により、自己始動
を可能としたもので実用上大きな効果を得ることができ
る。

【手続補正３２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０８】請求項１２に記載の発明によれば永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子において、回転子鉄
心の外周部分に設けた導体が、回転子鉄心胴部において
周方向に複数のスリットを有するので、始動時の誘導電
流は回転子軸方向に長いパスを形成して流れ、電機子と
の磁気的結合が強化されるので、請求項１における発明
の効果に加えて、更により大きな始動トルクを得ること
ができる。

【手続補正３３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を適用した永久磁石
式リラクタンス型回転電機の径方向断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態による永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態による永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態による永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態による永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態による永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図７】本発明の第７の実施の形態による永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図８】本発明の第８の実施の形態による永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図９】本発明の第９の実施の形態による永久磁石式リ
ラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図である。

【図１０】本発明の第１０の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図１１】本発明の第１１の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図１２】本発明の第１２の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図１３】本発明の第１３の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図１４】本発明の第１４の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図１５】本発明の第１５の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図１６】本発明の第１６の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図１７】本発明の第１７の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図１８】本発明の第１８の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図１９】本発明の第１９の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図２０】本発明の第２０の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図２１】本発明の第２１の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図２３】本発明による永久磁石式リラクタンス型回転
電機の回転子の第２２の実施の形態を適用した永久磁石
式リラクタンス型回転電機の径方向断面図である。

【図２５】本発明の第２３の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図２６】本発明の第２４の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図２７】図２７（ａ）は本発明の第２５の実施の形態
による永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子の径
方向断面図、図２７（ｂ）は図２７（ａ）のシェル部材
（導体）を示す斜視図である。

【図２８】本発明の第２６の実施の形態による永久磁石
式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面図であ
る。

【図２９】図２９（ａ）は、本発明の第２７の実施の形
態による永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子の
径方向断面図、図２９（ｂ）は図２９（ａ）に示すシェ
ル部材で構成された導体の斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堺和人神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者高畠幹生神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者橋立良夫神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内Ｆターム(参考） 5H619 AA01 AA03 AA07 BB06 BB24 PP02 PP04 PP08 PP15 5H621 GB10 HH01 HH07 HH10 JK02 5H622 AA03 CA02 CA07 CA09 CA13 CB03 CB04 PP05 PP11 PP17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気的に凹凸部を形成する回転子鉄心
と、この回転子鉄心の各磁極軸に沿った方向に配置され
る永久磁石とを有する永久磁石式回転電機の回転子にお
いて、前記永久磁石は、各磁極間部の回転子円周方向両端に設
けられ、かつ磁極間部を通る電機子の磁束を打ち消すよ
うに磁化されていると共に、前記回転子鉄心の外周部分には、誘導電流を発生させる
ための導体が設けられたことを特徴とする永久磁石式回
転電機の回転子。
【請求項２】前記導体は、前記回転子鉄心の磁極部分
の外周面近傍に埋設され、回転子軸線方向に延びる複数
の磁性バーから構成されたことを特徴とする請求項１に
記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項３】前記永久磁石の回転子半径方向外側の鉄
心部分には、空洞部が形成されたことを特徴とする請求
項２に記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項４】前記回転子鉄心の磁極間部分の外周面近
傍に、回転子軸線方向に延びかつ誘導電流が発生する非
磁性導体バーが複数埋設されたことを特徴とする請求項
３に記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項５】前記空洞部に、回転子軸線方向に延びか
つ誘導電流が発生する非磁性導体バーが埋設されたこと
を特徴とする請求項４に記載の永久磁石式回転電機の回
転子。
【請求項６】前記導体は、前記回転子鉄心の磁極部分
の外周面近傍に埋設され、回転子軸線方向に延びる複数
の深溝型磁性バーと、前記回転子鉄心の磁極間部分の外
周面近傍に埋設され、回転子軸線方向に延びる複数の非
磁性バーとから構成されたことを特徴とする請求項１に
記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項７】前記導体は、前記回転子鉄心の磁極間部
分の外周面近傍に埋設され、回転子軸線方向に延びる複
数の非磁性バーで構成されたことを特徴とする請求項１
に記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項８】前記導体は、前記回転子鉄心の外周面を
被覆するように形成されたことを特徴とする請求項１に
記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項９】前記導体は、前記回転子鉄心の全外周面
を覆い、円筒状に形成されたことを特徴とする請求項８
に記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項１０】前記導体は、前記回転子鉄心の磁極部
分の外周面と連結され、かつ磁極間部分を覆う複数のシ
ェル部材から構成されたことを特徴とする請求項８に記
載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項１１】前記導体は、前記回転子鉄心の磁極間
部分の外周面近傍に配置され、回転子円周方向に沿って
湾曲形成されたことを特徴とする請求項１に記載の永久
磁石式回転電機の回転子。
【請求項１２】前記導体は、回転子鉄心胴部において
周方向に複数のスリットを有することを特徴とする請求
項１記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項１３】前記導体は、前記回転子鉄心の外周面
を被覆するように形成されたことを特徴とする請求項１
２に記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項１４】前記導体は、前記回転子鉄心の全外周
面を覆い、円筒状に形成されたことを特徴とする請求項
１３に記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項１５】前記導体は、前記回転子鉄心の磁極部
分の外周面に連結され、かつ磁極間部分を覆う複数のシ
ェル部材により構成されたことを特徴とする請求項１３
に記載の永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項１６】前記導体は、前記回転子鉄心の磁極間
部分の外周面近傍に配置され、回転子円周方向に沿い湾
曲して形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の
永久磁石式回転電機の回転子。
【請求項１７】前記導体は、導電性磁性材料で構成さ
れたことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記
載の永久磁石式回転電機の回転子。