JP2001218400A - 永久磁石式高速回転機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で、大きな回転数にも耐えうる永
久磁石式高速回転機を提供する。 【解決手段】 ロータ用磁石３０として永久磁石を用い
る永久磁石式高速回転機において、ロータコア２０内
に、前記ロータ用磁石３０を軸方向に挿入するスロット
２２を形成した構成とした。この場合、スロット２２の
形状を、所定の間隙２６を備えたブリッジ部２４を有す
る略円柱形状とすると、スロットの加工、ロータ用磁石
の挿入が簡単になるとともに、高速回転機の性能が向上
する。また、ロータコア外周にシュリンクバンドを装着
すると、ロータ自体の強度が向上し、より高速回転に耐
えうる実用性が向上した高速回転機とすることができ
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、ロータ用磁石とし
て永久磁石を用いる永久磁石式高速回転機の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の永久磁石式高速回転機（以下、単
に「高速回転機」という場合がある。）では、ロータが
高速回転しているときに、永久磁石で構成されるロータ
用磁石が飛散してしまう事態を防止するために、ロータ
用磁石の外周にはシュリンクバンドが取り付けられてい
る。

【０００３】この高速回転機の一例を図５を用いて説明
する。図５は、従来の高速回転機１００の概略を示す一
部縦断側面図である。高速回転機１００の主要構成とし
ては、図５に示すように、１１０がロータ、１２０がス
テータ、１３０がコイルエンドである。

【０００４】また、ロータ１１０は、ロータシャフト１
１２、ソリッド状のロータコア１１３、バランスリング
１１８、ロータコア１１３の外周に装着される永久磁石
のロータ用磁石１１４、ロータ用磁石１１４の外周に設
けられ、上述したように、ロータ用磁石１１４の飛散を
防止するためのシュリンクバンド１１６より構成され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の高速
回転機では、上述したように、ロータ用磁石の飛散を防
止するためのシュリンクバンドが取り付けられている
が、従来の高速回転機ではこのシュリンクバンドの強度
から、回転数に制限を受けることになる。即ち、高速回
転時に発生する遠心力にシュリンクバンドの強度が耐え
られない領域での回転数で高速回転機を運転できない。

【０００６】一方、高速回転時における遠心力に耐え得
るようにシュリンクバンドの強度を増大させるようにし
ても、シュリンクバンドはロータ用磁石とステータ磁極
との狭い間隙に取り付けられるものであるので、強度補
強にも限界がある。従って、従来の高速回転機ではシュ
リンクバンドによる設計上の回転数の制限があり、実用
上の問題があった。

【０００７】本発明は、上記課題（問題点）を解決し、
簡単な構造で、大きな回転数にも耐えうる永久磁石式高
速回転機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】本発明の永久磁石式高速
回転機では、上記課題を解決するために、請求項１に記
載のものでは、ロータ用磁石として永久磁石を用いる永
久磁石式高速回転機において、ロータコア内に、前記ロ
ータ用磁石を軸方向に挿入する複数のスロットを形成し
た構成とした。

【０００９】このように構成すると、スロットにロータ
用磁石を挿入することにより、高速回転時でもロータ用
磁石が遠心力に抗してスロット内に強固に保持され、こ
の結果、シュリンクバンドが不要、若しくは、シュリン
クバンドの強度が問題とならなくなり、シュリンクバン
ドによる回転数の制限がなくなり、大きな回転数領域で
の運転が可能な実用性に優れた高速回転機とすることが
できる。

【００１０】請求項２に記載の永久磁石式高速回転機で
は、上記スロットの形状を、所定の間隙を備えたブリッ
ジ部を有する略円柱形状とした構成とした。

【００１１】このような構成とすると、スロットの加
工、ロータ用磁石の挿入が簡単になり、高速回転機の製
作作業の労力及び製作コストを削減することができる。
また、所定の間隙を設けることにより、うず電流損によ
るロータ及びステータの磁極間での磁力の低減を抑制で
きる。

【００１２】請求項３に記載の永久磁石式高速回転機で
は、上記複数のスロットの間に、磁束の短絡を防止する
スリットを形成した構成とした。

【００１３】このような構成とすると、隣接するスロッ
ト間の磁束の短絡を防止できる結果、ロータ用磁石の磁
力の低減を抑制できる。

【００１４】請求項４に記載の永久磁石式高速回転機で
は、上記ロータコア外周にシュリンクバンドを装着した
構成とした。

【００１５】このような構成とすると、ロータ自体の強
度が向上し、より高速回転に耐えうる実用性が向上した
高速回転機とすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の永久磁石式高速回
転機の各実施の形態について、図１（Ａ）、（Ｂ）乃至
図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。なお、以下の説
明において、本発明の高速回転機はロータの構造に特徴
があり、高速回転機の他の構成については、従来の高速
回転機と同一のものを用いるので、図示及び詳細な説明
は省略されている。

【００１７】第１の実施の形態：先ず、本発明の永久磁
石式高速回転機の第１の実施の形態について、図１
（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図１は、本発明の高
速回転機の第１の実施の形態に用いるロータ１０の形状
を説明するための概略構成図で、同図（Ａ）は、径方向
縦断面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）の一部拡大図であ
る。

【００１８】本実施の形態のロータ１０では、図１
（Ａ）に示すように、ロータコア２０はソリッド状のロ
ータコアであり、このロータコア２０の外周部近傍に、
複数の円柱状のロータ用磁石３０を挿入するためのスロ
ット２２が形成されている。また、スロット２２の形状
の詳細は、図１（Ｂ）に示すように、ロータコア２０の
軸方向に略円柱状の空隙を形成し、ロータ用磁石３０の
磁束が透過するための間隙２６を有するブリッジ部２４
が形成されている。

【００１９】このように構成すると、高速回転機が高速
回転している場合でも、ロータ用磁石３０は、ロータコ
ア２０内のスロット２２内に遠心力に抗して保持される
ので、この結果、ロータ用磁石３０の飛散防止用のシュ
リンクバンドが不要になる。従って、本願発明の高速回
転機の構成上の特徴により、従来のものとは異なり、シ
ュリンクバンドの強度による設計上の回転数の制限がな
くなり、回転数の上限が拡大し、実用性を向上させるこ
とができる。

【００２０】また、スロット２２において、形状を略円
柱状とすることによりスロット２２の加工が容易にな
り、ロータ１０の製作が簡単になる。ロータ用磁石３０
の形状もスロット２２の形状に対応して円柱状に形成し
ているために、スロット２２に挿入しやすくなり、ロー
タ１０の製造コストを削減することができる。

【００２１】更に、ロータ用磁石３０の磁束が透過する
ための間隙２６を有するブリッジ部２４を形成すること
により、漏洩磁束の増大を抑え、うず電流損によるロー
タ１０及びステータ（図示せず）の磁極間での磁力の低
減を抑制できる。

【００２２】第２の実施の形態：次に、本発明の永久磁
石式高速回転機の第２の実施の形態について、図２
（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図２は、本発明の高
速回転機の第２の実施の形態に用いるロータ１０Ａの形
状を説明するための概略構成図で、同図（Ａ）は、径方
向縦断面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）の一部拡大図で
ある。

【００２３】本実施の形態のロータ１０Ａでは、図２
（Ａ）に示すように、第１の実施の形態と基本構成はほ
ぼ同一である。即ち、ロータコア２０Ａの外周部近傍に
複数の永久磁石であるロータ用磁石３０を挿入するため
のスロット２２が形成され、スロット２２は、図２
（Ｂ）に示すように、ロータ用磁石３０の磁束が透過す
るための間隙２６を有するブリッジ部２４が形成されて
いる。一方、本実施の形態では、第１の実施の形態とは
異なり、ロータコア２０Ａの外周近傍で、スロット２２
の間に、磁束の短絡を防止するスリット２９を形成した
点に特徴を有する。

【００２４】このように構成すると、上述した第１の実
施の形態に示した効果と同様の効果が得られる他に、隣
接するスロット２２間の磁束の短絡を防止できる結果、
磁力の低減を抑制できるという効果も得られ、高速回転
機の性能を向上させることができる。

【００２５】第３の実施の形態：次に、本発明の永久磁
石式高速回転機の第３の実施の形態について、図３
（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図３は、本発明の高
速回転機の第３の実施の形態に用いるロータ１０Ｂの形
状を説明するための構成図で、同図（Ａ）は、径方向縦
断面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）の一部拡大図であ
る。

【００２６】本実施の形態のロータ１０Ｂでは、図３
（Ａ）に示すように、第１の実施の形態と基本構成はほ
ぼ同一である。即ち、ロータコア２０の外周部近傍に複
数の永久磁石であるロータ用磁石３０を挿入するための
スロット２２が形成され、スロット２２は、図３（Ｂ）
に示すように、ロータ用磁石３０の磁束が透過するため
の間隙２６を有するブリッジ部２４が形成されている。
一方、本実施の形態では、第１の実施の形態とは異な
り、ロータ１０Ｂの外周にシュリンクバンド４０を取り
付けた点に特徴を有する。

【００２７】このように構成すると、上述した第１の実
施の形態に示した効果と同様の効果が得られる他に、ブ
リッジ部２４の強度が補強されるので、第１の実施の形
態に示したものよりも、更に、高速回転が可能になる。

【００２８】なお、本発明の永久磁石式高速回転機は、
上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能であ
る。スロットの断面形状としては、上記実施の形態で示
した略円形に限定されず、例えば、図４（Ａ）に示すよ
うに楕円形としたスロット２２Ｂ、ロータ用磁石３０Ｂ
としても良い。

【００２９】また、図４（Ｂ）に示すように、スロット
２２Ｃの断面形状を長方形状とし、更に、磁極間の磁場
強度を向上させるために、ロータ用磁石３０Ｃが間隙に
嵌合される突起部を備えた形状のものを用いるようにし
ても良い。更に、第２、第３の実施の形態を組み合わせ
て、スロット２２間にスリット２９を形成したものに、
シュリンクバンドを取り付けた構成としても良いのは勿
論のことである。

【００３０】

【発明の効果】本発明の永久磁石式高速回転機は上述の
ように構成したために、以下のような優れた効果を有す
る。 （１）請求項１に記載したように、ロータ用磁石として
永久磁石を用いる永久磁石式高速回転機において、ロー
タコア内に、ロータ用磁石を軸方向に挿入する複数のス
ロットを形成した構成とすると、スロットにロータ用磁
石を挿入することにより、高速回転時でもロータ用磁石
が遠心力に抗して強固に保持され、シュリンクバンドが
不要、若しくはその強度が問題とならなくなり、シュリ
ンクバンドによる回転数の制限がなくなり、実用性に優
れた高速回転機とすることができる。

【００３１】（２）請求項２に記載したように、スロッ
トの形状を、所定の間隙を備えたブリッジ部を有する略
円柱形状とした構成とすると、スロットの加工、ロータ
用磁石の挿入が簡単になり、高速回転機の製作作業の労
力及び製作コストを削減することができる。 （３）また、所定の間隙を設けることにより、ロータ及
びステータの磁極間での磁力の低減を抑制できる。

【００３２】（４）請求項３に記載したように、複数の
スロットの間に、磁束の短絡を防止するスリットを形成
した構成とすると、隣接するスロット間の磁束の短絡を
防止できる結果、磁力の低減を抑制できる。

【００３３】（５）請求項４に記載したように、ロータ
コア外周にシュリンクバンドを装着した構成とすると、
ロータ自体の強度が向上し、より高速回転に耐えうる実
用性が向上した高速回転機とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の永久磁石式高速回転機の第１の実施の
形態に用いるロータの形状を説明するための構成図で、
同図（Ａ）は、径方向縦断面図、同図（Ｂ）は同図
（Ａ）の一部拡大図である。

【図２】本発明の永久磁石式高速回転機の第２の実施の
形態に用いるロータの形状を説明するための構成図で、
同図（Ａ）は、径方向縦断面図、同図（Ｂ）は同図
（Ａ）の一部拡大図である。

【図３】本発明の永久磁石式高速回転機の第３の実施の
形態に用いるロータの形状を説明するための構成図で、
同図（Ａ）は、径方向縦断面図、同図（Ｂ）は同図
（Ａ）の一部拡大図である。

【図４】本発明の永久磁石式高速回転機の変形例を示す
部分拡大図である。

【図５】従来の永久磁石式高速回転機の概略構成を示す
縦断側面図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａ、１０Ｂ：ロータ ２０、２０Ａ：ロータコア ２２、２２Ｂ、２２Ｃ：スロット ２４：ブリッジ部 ２６：間隙 ２９：スリット ３０、３０Ｂ、３０Ｃ：ロータ用磁石

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータ用磁石として永久磁石を用いる永
   久磁石式高速回転機において、 ロータコア内に、前記ロータ用磁石を軸方向に挿入する
   複数のスロットを形成したことを特徴とする永久磁石式
   高速回転機。
2. 【請求項２】 上記スロットの形状を、所定の間隙を備
   えたブリッジ部を有する略円柱形状としたことを特徴と
   する請求項１に記載の永久磁石式高速回転機。
3. 【請求項３】 上記複数のスロットの間に、磁束の短絡
   を防止するスリットを形成したことを特徴とする請求項
   １又は２に記載の永久磁石式高速回転機。
4. 【請求項４】 上記ロータコア外周にシュリンクバンド
   を装着したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   に記載の永久磁石式高速回転機。