JP2009261063A - 永久磁石形回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ磁束の影響による性能の低下を抑える回転子を有する永久磁石形回転電機を提供する。
【解決手段】磁性鋼板を軸方向に積層して形成される固定子鉄心と、前記固定子鉄心を締め付け固定する固定子鉄心押え板と、前記固定子鉄心のスロット内に収納された電機子巻線とからなる固定子及び、シャフトと、前記シャフト周囲を覆い前記シャフトに接合された保持環と、前記保持環の内周面に固着された永久磁石とからなる回転子を備えた永久磁石形回転電機において、前記回転子の永久磁石は前記保持環と共に前記固定子端部よりも軸方向外側に延長した部材を備えた構成であるので、前記固定子端部よりも軸方向外側に延長した永久磁石の長さを調節することで漏れ磁束の影響による性能の低下を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は永久磁石形回転電機に係り、特に漏れ磁束の影響を軽減する回転子を有する永久磁石形回転電機に関する。

従来の永久磁石形回転電機は、図３（特許文献１参照）に示されるような構造をしている。すなわち、永久磁石形回転電機の固定子１は磁性鋼板を積層して固定子鉄心３を構成しており、この積層した磁性鋼板は押え板５によって押えられている。また固定子鉄心３には、軸方向に貫通して形成された図示しないスロットに電機子巻線４が収納されている。一方、回転子２はシャフト６の周囲を覆うように保持環７が溶接等でシャフト６に溶接されており、また、保持環７内周には磁界巻線の代わりに永久磁石８ａを接着剤等で接着固定されている。この永久磁石８ａが遠心力で外に飛び出さないように保持環７で保持するように構成されている。
特開２００４−２６６９１９号公報

通常、図３の回転子の端部付近の部分断面図に示すように、回転子２の永久磁石８ａからの磁束１０ａは、保持環７から回転子２と固定子１の間のエアギャップ９を通り固定子鉄心３に入射する。このとき磁束１０ａが固定子鉄心内に収められた電機子巻線４を横切ることにより電圧を発生する。保持環７は永久磁石８ａの磁束１０ａを有効利用するために磁性材料で構成されることが多い。しかしながら、回転子２の端部では、永久磁石８ａからの磁束は、磁束の通りにくいエアギャップ９よりも磁束の通りやすい磁性体の保持環７を漏れ磁束１０ｂとなって流れるので、固定子鉄心３端部に入射する磁束１０ａが減少し、所望の電圧が得られず回転電機の性能低下をきたすという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、その課題は漏れ磁束の影響による性能の低下を抑えるように構成した回転子を備えた永久磁石形回転電機を提供することである。

上記課題を達成するために、請求項１記載の発明は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成される固定子鉄心と、前記固定子鉄心を締め付け固定する固定子鉄心押え板と、前記固定子鉄心のスロット内に収納された電機子巻線とからなる固定子及び、シャフトと、前記シャフト周囲を覆い前記シャフトに接合された保持環と、前記保持環の内周面に固着された永久磁石とからなる回転子を備えた永久磁石形回転電機において、前記回転子の永久磁石は前記保持環と共に前記固定子端部よりも軸方向外側に延長した部材を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の永久磁石形回転電機において、前記固定子端部よりも軸方向外側に延長する前記回転子の永久磁石の長さを、永久磁石の磁力の強さと前記保持環の厚さによって調節することを特徴とする。

本発明の永久磁石形回転電機によれば、回転子はシャフト周囲を覆うように保持環がシャフトに溶接され、また保持環内周には永久磁石が接着剤等で固定され、さらに回転子の永久磁石部材と保持環を固定子鉄心の端部よりも軸方向外側に延長する構成となっているので、漏れ磁束の影響による性能の低下を抑えることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の最良の実施形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態である永久磁石形回転電機の回転子の端部付近の断面図であり、本実施形態の永久磁石形回転電機の回転子が図３の従来の永久磁石形回転電機の回転子と異なる構成は、回転子２の永久磁石８ａを固定子鉄心３端部よりも軸方向外側に延長した永久磁石８ｂを有する点とこの永久磁石８ｂを保持する保持環７も軸方向外側に延長した点である。その他の構成は従来の永久磁石形回転電機と同一であるので、同一構成部分には同一記号を付して説明する。

図１に示すように、本実施形態の永久磁石形回転電機の固定子１は、磁性鋼板を積層して固定子鉄心３を構成しており、この積層した磁性鋼板は押え板５によって押えられている。また固定子鉄心３には、軸方向に貫通して形成された図示しないスロットに電機子巻線４が収納されている。一方、回転子２の永久磁石は、従来の永久磁石８ａと固定子鉄心３端部よりも軸方向外側に延長した永久磁石８ｂからなるので、永久磁石を保持する保持環７も軸方向外側に延長した構成となっている。そして、シャフト６の周囲を覆うように保持環７が溶接等でシャフト６に溶接されている。

本実施形態は上記のように構成されているので、回転子２の端部は、従来と同様に、漏れ磁束１０ｂが磁性体である保持環７を流れようとするが、保持環７に流れる漏れ磁束１０ｂは固定子鉄心３端部よりも軸方向外側に延長した部分８ｂの磁束となる。したがって、回転子２端部の磁束が漏れ磁束１０ｂとなって保持環７端部を流れても固定子鉄心３端部には回転子２内の永久磁石８ａによる磁束が入射されるので、漏れ磁束１０ｂの影響による回転電機の性能の低下を抑えることができる。

（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態である永久磁石形回転電機の回転子の端部付近の断面図であり、図１の第１の実施形態の永久磁石形回転電機と異なる構成は、保持環７の厚さと、軸方向外側に延長した永久磁石８ｂの長さを調節できるように構成した点であり、その他の構成は図１の第１の実施形態と同一であるので、同一構成部分には同一記号を付して説明する。

図２に示すように、本実施形態の永久磁石形回転電機ではその回転子２において、保持環７の厚さをｔ、軸方向外側に延長した永久磁石８ｂの長さをＬとする。ここで、軸方向外側に延長された永久磁石８ｂの長さＬは、永久磁石８ｂの磁力の強さと保持環７の厚さｔによって調節する。すなわち、磁石８ｂの磁力の強さが強いか、或いは保持環７の厚さｔが薄い場合は、保持環端部が磁気飽和しやすいので、磁石８ｂの磁力の強さを弱めるか、或いは保持環７の厚さｔを厚くする。ここでは磁石８ｂの長さＬを短くなるように調節する。逆に、磁石８ｂの磁力の強さが弱いか、或いは保持環７の厚さｔが厚い場合は、保持環端部が磁気飽和し難くなるので、磁石８ｂの磁力の強さを強めるか、或いは保持環７の厚さｔを薄くする。ここでは磁石８ｂの長さＬが長くなるように調節する。このように、漏れ磁束１０ｂの影響を最小限とするように、永久磁石８ｂの長さＬを永久磁石８ｂの磁力の強さや保持環７の厚さｔに応じて調節する。

上述したように、本実施形態によると永久磁石８ｂの長さＬを調節することで、適切な永久磁石８ｂの長さで、漏れ磁束１０ｂの影響による回転電機の性能の低下を抑えることができる。

本発明の第１の実施形態に係る回転子の端部付近の断面図。 本発明の第２の実施形態に係る回転子の端部付近の断面図。 従来の永久磁石形回転電機の回転子の端部付近の断面図。

符号の説明

１…固定子、２…回転子、３…固定子鉄心、４…電機子巻線、５…押え板、６…シャフト、７…保持環、８ａ，８ｂ…永久磁石、９…エアギャップ、１０ａ…磁束、１０ｂ…漏れ磁束。

Claims (2)

1. 磁性鋼板を軸方向に積層して形成される固定子鉄心と、前記固定子鉄心を締め付け固定する固定子鉄心押え板と、前記固定子鉄心のスロット内に収納された電機子巻線とからなる固定子及び、シャフトと、前記シャフト周囲を覆い前記シャフトに接合された保持環と、前記保持環の内周面に固着された永久磁石とからなる回転子を備えた永久磁石形回転電機において、前記回転子の永久磁石は前記保持環と共に前記固定子端部よりも軸方向外側に延長した部材を備えたことを特徴とする永久磁石形回転電機。
2. 請求項１記載の永久磁石形回転電機において、前記固定子端部よりも軸方向外側に延長する前記回転子の永久磁石の長さを、永久磁石の磁力の強さと前記保持環の厚さによって調節することを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子。

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