JP2010200518A - 永久磁石回転機用回転盤及び永久磁石回転機の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 回転機回転軸と該回転機回転軸に結合し永久磁石が取り付けられた盤状構造物が該回転機回転軸の軸方向に配置された少なくとも2枚のロータと、該回転機回転軸とは切り離して該ロータが形成するギャップに銅線を巻いたステータコイルを有する盤状構造物であるステータを備える永久磁石回転機において、先ず2枚のロータを所定のギャップを形成するように組み立て、次にその状態で磁石を外径側から回転中心に向かって径方向に入れて組み込むことを特徴とする永久磁石回転機ロータ組立方法。
【選択図】 図7
Description
また、本発明に係るアキシャルギャップ型永久磁石回転機は、回転軸と、前記回転盤及び該回転盤の溝を形成した面に永久磁石を備えたロータであって、前記回転軸の軸方向に沿って、前記溝を形成した面が間隔を置いて向かい合うように配置され、前記回転軸と一体に回転可能な少なくとも2枚のロータと、前記少なくとも2枚のロータ間の空隙を保持するためのスペーサと、固定盤および該固定盤に支持されたコイルを備えたステータであって、前記少なくとも2枚のロータが形成する空隙に配置され、前記回転軸から分離されたステータとを備えたものである。
また、本発明に係るアキシャルギャップ型永久磁石回転機の製造方法は、前記目的を達成するために、前記少なくとも2枚のロータの回転盤を所定のギャップを形成するように組み立てる工程と、着磁した磁石を回転盤の径方向回転中心に向けて挿入し、ロータを組み立てる工程を含む。
アキシャルギャップ型永久磁石回転機が大型になるにつれ、使用する磁石が多く、磁石が大型になってくる。
磁石のロータへの組み付け方法として、たとえば図10に示すように、回転盤の上から、すなわち回転盤の盤面に向かって垂直に磁石を近づけていく方法では、磁石の下面と回転盤上面とを平行に保った状態で近づけていく必要がある。磁極が大型になってくると、一つの磁極を複数の磁石で構成し、分割して組み込むことになる。その場合、先に組み込んだ磁石からの磁場により、組み立てる位置によって、横の磁石からの吸引力や反発力が働き、磁石の姿勢を回転盤に平行に保つことが難しくなる。なぜなら距離によって横の磁石から吸引されたり反発されたりして複雑な力を受けるからである。
例えば、磁極寸法が1600×400×50mmの大型の回転機の場合、これだけの大きさの磁極は分割して組み込まざるをえない。そこで、400×400×50mmの磁石として着磁し、回転盤に組み込むことを考える。図10に示すように、磁石104には、磁性体プレート111を接着し、磁性体プレートには穴を設ける。回転盤にガイドピン113を立てて、それに磁性体プレートの穴を通し、クレーンなどでゆっくりと降ろしていく。そうすると最初の1枚目の磁石は、単純に回転盤に磁気吸引されるだけなので問題無く組み込める。しかし、次の磁石は、先に述べたように、既に組み込んである磁石からの吸引と反発力を受けることになる。すなわち、図12および図13に示すように、回転盤との距離に従い、上から下ろしていくと、最初既に組み込んである隣の磁石に吸引されるが、あるところまで下ろすと(図13の100mm以下のところ)上下方向に反発力が生じ、そのまま下ろすだけでは組み込めなくなる。さらに下ろしていくと、今度は横方向にも反発力となる。このように横方向縦方向共に吸引から反発に変化するので、磁石の姿勢のコントロールが難しい。
この場合も当然ながら隣の極性が逆向きの磁石からの吸引力、さらに分割して組み込む場合には既に組み込んだ極性が同じ磁石との反発力等が発生する。
先ず磁石の姿勢については、回転盤に磁石が吸引することで磁石の姿勢が保持される。
次に既に組み込んである隣の極性の異なる磁石からの吸引力についてであるが、これは磁石を回転盤の外周側から径方向に組み込む際に、位置をずらす原因となり好ましくない。そこで、所定の位置までのガイドを回転盤上に設けて、隣の磁石からの吸引力による位置ずれを規制してやりながら、外径側から押してやればよい。上記方法によれば、図8および図9に示すように、上下方向はほぼ吸引力のままであり、磁石は回転盤に吸着した状態でいるということになる。また、組込方向については、最初吸引で最後反発になる。畝状のガイド13で横方向の動きを規制してやれば、あとは組み込み方向の力のみとなり、これはジャッキボルト等で制御してやれば、磁石の組込が容易となる。
回転盤に形成する溝の本数は、特に限定されないが、磁石または磁極1個あたり1本設けてもよいし、磁石または磁極の個数の倍数本設けてもよい。
ロータ全体に磁界を印加するための設備としては、超電導コイルを利用した内径700mmの着磁装置も既に実用化されている。
具体的には、回転機のハウジングは端部と胴部で分割されるようにし、さらに胴部は少なくとも2つ以上に分割されるようにしておく。また、コイルを組み込んだステータも胴部と同じように分割されるようにしておく。先ずハウジングの端部の軸受け部に回転軸とロータを組み込む。次に、分割されたハウジングの胴部の内側にやはり分割されたステータを取り付け、ステータがロータ間のギャップに入るようにハウジング胴部を組み合わせて回転機を完成させる。
図1は、本発明にかかる回転盤3または本発明にかかる永久磁石回転機の製造方法が適用可能なアキシャル型永久磁石回転機1の構成を示したものである。この回転機1では、回転軸2と、該回転軸2を挿入する貫通孔を設けた回転盤3及び永久磁石4を備えたロータと、該ロータ間の空隙を保持するためのスペーサ5と、固定盤6および該固定盤6に支持されたコイル7を備えたステータとを備えている。ロータは、前記回転軸2の軸方向に沿って、前記溝を形成した面が間隔を置いて向かい合うように配置され、前記回転軸と一体に回転可能となっている。ステータは、前記少なくとも2枚のロータが形成する空隙に配置され、前記回転軸の回転運動から分離されている。
図2に示すように、回転盤3の外周縁には磁石4がN極とS極が交互になるように放射状に並べられ、もう一つの回転盤にもやはり同じように磁石が配置され、片方のロータのギャップ側にN極が出ているところともう一方のロータのS極が対応する形でロータ間の位置関係が決定される。そのロータ間にコイル7を配置したステータが入り、コイル7には、ロータの回転運動にともなって、磁石4からの磁束が交番磁界として鎖交するようになっている。
図4では、回転盤3には放射状に外周端面まで延びる溝8が磁石の数と同じ本数設けられている。
回転盤3の外径側には、溝を延長する形でガイド(非磁性体)を設け、最初このガイドに磁石を置いて回転盤に滑り込ませる。
また、磁石には図6のような溝と合う突起15を設けたプレート11を予め接着しておき、その突起11と溝を合わせてガイドレールとし磁石を組み込むことも可能である。
この方法で片方の回転盤に磁石を組み込んだら、スペーサを介して反対側の回転盤にも磁石を組み込む。
この方法に必要な力は、磁石を外径側から組み込む力である。それは、ロータとの磁気吸引力による摩擦力が主となるが、たとえば、2kwクラスの発電機ではその大きさは約80Nである。摩擦力はグリースなどで潤滑してやれば、1桁程度下げられるので、さほど大きな力を要せずに組み込みが可能となる。
したがって、以上のような比較説明からも本発明にかかる回転盤、および、永久磁石回転機の製造方法の優位性が示されているといえる。
2 回転軸
3 回転盤
4 磁石
5 スペーサ
6 固定盤
7 コイル
8 溝
9 ガイド
10 ガイド溝
11 磁性プレート
12 ネジ孔
13 横ずれ規制ガイド
14 押し込み棒
15 突起
103 ロータ円盤
104 磁石
111 磁性プレート
113 支柱
Claims (8)
- 円盤状で中心に回転軸を挿入する貫通孔を有し、該円盤の盤面において少なくとも永久磁石が配置される領域に、該貫通孔を中心として放射状に外周端面まで達する溝を備えた永久磁石回転機用回転盤。
- 回転軸と、
請求項1に記載の回転盤及び該回転盤の溝を形成した面に永久磁石を備えたロータであって、前記回転軸の軸方向に沿って、前記溝を形成した面が間隔を置いて向かい合うように配置され、前記回転軸と一体に回転可能な少なくとも2枚のロータと、
前記少なくとも2枚のロータ間の空隙を保持するためのスペーサと、
固定盤および該固定盤に支持されたコイルを備えたステータであって、前記少なくとも2枚のロータが形成する空隙に配置され、前記回転軸から分離されたステータとを備えたアキシャルギャップ型永久磁石回転機。 - 前記回転盤に設けられた溝の幅が、前記永久磁石の幅に相当し、前記永久磁石の少なくとも一部が溝にはめ込まれた状態になっていることを特徴とする請求項2に記載のアキシャルギャップ型永久磁石回転機。
- 前記ロータにおける永久磁石が、磁性体のプレートを介して前記回転盤と固定されており、該プレートの前記回転盤と接触する側には、前記回転盤に形成された溝と嵌合する突起が形成されている請求項2に記載のアキシャルギャップ型永久磁石回転機。
- 回転軸と、
請求項1に記載の回転盤及び該回転盤の溝を形成した面に永久磁石を備え、前記回転軸の軸方向に沿って、前記溝を形成した面が間隔を置いて向かい合うように配置され、前記回転軸と一体に回転可能な少なくとも2枚のロータと、
前記少なくとも2枚のロータ間の空隙を保持するためのスペーサと、
前記少なくとも2枚のロータが形成する空隙の各々に配置され、固定盤および該固定盤に支持されたコイルを備え、前記回転軸から分離されたステータとを備えた永久磁石回転機の製造方法であって、
前記スペーサを介して、前記少なくとも2枚のロータの回転盤を対向させ前記回転盤間に空隙を形成する工程と、
磁石を回転盤の外周端面の溝から回転中心に向けて挿入し回転盤に固定することでロータを組み立てる工程とを含む永久磁石回転機の製造方法。 - 前記磁石のうち、同じ磁化方向に着磁されるべき半数の磁石を未着磁状態で組み込み、ロータを含めて一括で着磁し、その後で残り半数の逆向きの磁化方向に着磁した磁石を組み込むことを特徴とする請求項5に記載の永久磁石回転機の製造方法。
- 回転軸と、
該回転軸を挿入する貫通孔を有し、該貫通孔から放射状に間隔をあけて複数個の孔を設けた回転盤及び該回転盤上に永久磁石を備えたロータであって、前記回転軸の軸方向に沿って、磁石を取り付けた面が間隔を置いて向かい合うように配置され、前記回転軸と一体に回転可能な少なくとも2枚のロータと、
前記少なくとも2枚のロータ間の空隙を保持するためのスペーサと、
固定盤および該固定盤に支持されたコイルを備えたステータであって、前記少なくとも2枚のロータが形成する空隙の各々に配置され、前記回転軸から分離されたステータとを備えたアキシャルギャップ型永久磁石回転機であって、
前記永久磁石が、該永久磁石の幅より幅が広い磁性体のプレートに固定され、該プレートが、両端部にフランジを形成しており、該フランジには、ネジ孔が設けられ、該ネジ孔を通して回転盤に固定されているアキシャルギャップ型永久磁石回転機。 - 回転軸と、
該回転軸を挿入する貫通孔を有し、該貫通孔から放射状に間隔をあけて複数個の孔を設けた回転盤及び該回転盤上に永久磁石を備えたロータであって、前記回転軸の軸方向に沿って、磁石が取り付けられた面が間隔を置いて向かい合うように配置され、前記回転軸と一体に回転可能な少なくとも2枚のロータと、
前記少なくとも2枚のロータ間の空隙を保持するためのスペーサと、
固定盤および該固定盤に支持されたコイルを備えたステータであって、前記少なくとも2枚のロータが形成する空隙の各々に配置され、前記回転軸から分離されたステータとを備えたアキシャルギャップ型永久磁石回転機の製造方法であって、
前記スペーサを介して、前記少なくとも2枚のロータの回転盤を対向させ、前記回転盤間に空隙を形成する工程と、
前記回転盤の磁石が取り付けられる面に、回転中心から外周側に向かう取り外し可能な突起状のガイドを仮設する工程を含み、
前記永久磁石を、磁性体のプレートに接着して固定し、該プレートにネジ孔が設けられ、該永久磁石とプレート接着したものを着磁した後に、回転盤の外周端面から回転中心に向けて磁石及びプレートを突起状のガイドに沿って挿入し、該ネジ孔を通して回転盤に固定することを特徴とするアキシャルギャップ型永久磁石回転機の製造方法。
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