JPH05153744A - 永久磁石界磁形回転子 - Google Patents

永久磁石界磁形回転子

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JPH05153744A
JPH05153744A JP3337778A JP33777891A JPH05153744A JP H05153744 A JPH05153744 A JP H05153744A JP 3337778 A JP3337778 A JP 3337778A JP 33777891 A JP33777891 A JP 33777891A JP H05153744 A JPH05153744 A JP H05153744A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 継鉄の構造が簡単で製作が容易であり、電動
機の場合はトルク変動を低減し、発電機の場合は磁気騒
音を低下する。 【構成】 継鉄の外周に複数対の異極性の永久磁石を固
着し、各永久磁石を外周から非磁性の締付け環で保持
し、隣接する異極性の永久磁石の平面形状を、底辺から
軸方向に正弦波状、又は台形状にしていて、周囲方向に
対し底辺を交互に反対側にした配置にしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、同期機に用いられる
永久磁石界磁形回転子に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は例えば実開平3−39355号公
報に示された従来の永久磁石界磁形回転子の側面図であ
る。1は回転子で、回転軸2に軸方向に着磁した永久磁
石3を固着している。この永久磁石3を両側から挾ん
で、継鉄4、5を回転軸2に固着している。継鉄4及び
5から外周部にクローポール4a及び5aが軸方向に出
されている。クローポール4a、5aの固定子鉄心との
エアギャップを介する対向面の軸方向寸法を、周方向に
正弦波状になるように変化させている。これにより、固
定子巻線との鎖交磁束がクローポール4a、5aの対向
面の変化に応じ、正弦波状に変化するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の永
久磁石界磁形回転子では、永久磁石3から出た磁束が、
継鉄4、クローポール4aを通り、エアギャップを経て
固定子鉄心に入り、固定子巻線に鎖交する。この場合、
継鉄4からクローポール4aの固定子鉄心内面との対向
外周面までの磁気回路が、断面積及び磁路長が均一でな
いので、実質、クローポール4aの外周面からエアギャ
ップに出る磁束は一定とはならず、クローポールを正弦
波形状にしても、固定子巻線との鎖交磁束は正弦波状に
変化せず、ひずんだ形状になる。このため、電動機の場
合は円滑な回転トルクが得られず、発電機の場合は磁気
騒音が発生するという問題点があった。また、固定子巻
線の通電による電機子反作用によっても、クローポール
4a、5aの外周面の磁束密度のばらつきが生じ(増磁
部と減磁部が生じる)、上記問題点の外に、出力低下と
なるという問題点があった。
【0004】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、トルク変動の低減、磁気騒音の
低下、さらには、出力向上及び減磁作用の防止がされた
永久磁石界磁形回転子を得ることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる永久磁
石界磁形回転子は、請求項1及び2の発明は、回転軸に
固着した継鉄の外周に複数対の永久磁石を円周方向に交
互に異極性に配して固着し、各永久磁石の外周を非磁性
材の締付け環で保持し、隣接する異極性の永久磁石は、
平面形状を底辺から軸方向に正弦波状又は台形状にして
いて、底辺を交互に反対側にしたものである。
【0006】請求項3の発明は、さらに、各永久磁石の
外周面に強磁性体を付着したものである。
【0007】請求項4の発明では、請求項1及び2の発
明のものの永久磁石に回転方向の反対側面(発電機の場
合)、又は回転方向側面(電動機の場合)に強磁性材を
付着したものである。
【0008】請求項5の発明では、継鉄の外周部に各永
久磁石を固着する位置の中央部に、半径方向のスリット
を軸方向に設けたものである。
【0009】
【作用】この発明においては、請求項1及び2の発明で
は、永久磁石の正弦波状又は台形状をなした極面がエア
ギャップ側に面しており、正弦波又はこれに近い磁束が
固定子巻線に鎖交し、電動機の場合は円滑な回転トルク
が得られ、発電機の場合は磁気騒音が低下される。ま
た、継鉄の構造が簡単で製作が容易になる。
【0010】また、請求項3の発明では、固定子巻線に
よる磁束が永久磁石の外周の強磁性体を通り、永久磁石
を通らないので減磁が防止され、また、エアギャップの
磁束量を増加し、出力向上がされる。
【0011】請求項4の発明では、永久磁石の回転方向
の反対側面又は回転方向側面の強磁性体に、固定子巻線
による磁束が通り、永久磁石の減磁が防止されるととも
に、エアギャップの磁束量が増加し、出力向上となる。
【0012】さらに、請求項5の発明では、固定子巻線
により発生し永久磁石に入った磁束が、継鉄の外周部の
スリットによる磁気抵抗により、電機子反作用を低下さ
せ、出力低下を防ぐ。
【0013】
【実施例】実施例1.図1(A)はこの発明による永久
磁石界磁形回転子を示す交流発電機の正面断面図であ
る。10は固定子で、固定子鉄心11のスロット11a
に固定子巻線12が挿入されている。13は回転子で、
次のように構成されている。回転軸14に継鉄15が固
着され、この継鉄の外周に異極性の複数の永久磁石1
6、17が円周方向に交互に固着されている。これらの
永久磁石16、17の外周に、機械的強度の大な非磁性
材からなる締付け環18を焼ばめし、強固に保持して遠
心力に耐えるようにしている。
【0014】図1(A)の継鉄15に固着された永久磁
石16、17の平面展開図を図1(B)に示す。永久磁
石16、17は平面形状を底辺部から軸方向に正弦波状
に形成されており、底辺部を交互に反対側にして配置し
ている。
【0015】上記各永久磁石16、17は継鉄15の外
周に固着され、極面をなす外周面が直接エアギャップ側
に面しており、固定子鉄心11に入る磁束が一定の正弦
波状になり、電動機の場合は円滑な回転トルクが得ら
れ、発電機の場合は磁気騒音の発生が防がれる。
【0016】実施例2.図2はこの発明の実施例2を示
す、継鉄に固着された永久磁石の平面展開図である。継
鉄15の外周には、異極性の永久磁石19、20が円周
方向に交互に配されて固着されている。永久磁石19、
20は平面形状を軸方向に台形に形成されており、底辺
長l1に対し対辺長l2が短くされ、底辺が円周方向に対
し互いに反対側に交互に配されている。l1に対するl2
の割合は、11:l2=1:0.27〜0.4にしてい
る。一般に、固定子巻線に三相交流電圧が供給される場
合、問題となるのは鎖交磁束の第3次高調波成分である
ことが知られている。永久磁石19、20の断面形状
を、上記のような底辺長と対辺長との割合にすることに
より、鎖交磁束の第3次高調波成分が小さくなり、正弦
波形状と同等の効果が得られる。
【0017】上記永久磁石19、20の断面形状を、底
辺長l1=1に対し対辺長l2の割合を変化した場合の、
第3次高調波成分比率の関係を、図3に示す。l2
0.27〜0.4の範囲で、第3次高調波成分比率が低
いことが分かる。
【0018】実施例3.図4はこの発明の実施例3によ
る永久磁石界磁形回転子を示す交流電動機の要部断面図
である。回転子13の永久磁石16、17の外周面に
は、強磁性体21がそれぞれ固着され、その外周には締
付け環18が焼ばめされている。強磁性体21は、例え
ば透磁率の高い軟鉄からなる。固定子巻線12による磁
束が、強磁性体21を通り永久磁石16、17を通らな
いことにより、電機子反作用が極めて大きい条件下にお
いて、永久磁石16、17の減磁を防止することができ
る。また、エアギャップの磁束量を増加することで、出
力向上ができる。
【0019】実施例4.図5(A)及び(B)はこの発
明の実施例4による永久磁石界磁形回転子の要部断面図
で、(A)は発電機の場合を、(B)は電動機の場合を
示す。図5(A)においては、永久磁石16、17の回
転方向の後側の側面に強磁性体22を付着している。こ
れを、図5(C)に平面展開図で示す。図5(B)にお
いては、永久磁石16、17の回転方向の前側に強磁性
体22を付着している。図2のように、永久磁石19、
20を設けた回転子13の発電機の場合を、図5(D)
に平面展開図で示す。このように、永久磁石16、17
又は19、20の側面に強磁性体22を付着することに
より、固定子コイル12からの磁束が強磁性体22を通
り、永久磁石16、17又は19、20の減磁が防止さ
れ、出力向上ができる。
【0020】実施例5.図6はこの発明の実施例5を示
す電動機の場合の回転子の要部断面図である。継鉄15
の外周側には、各永久磁石16、17に対する円周方向
の中央位置に、半径方向のスリット23を軸方向に設け
ている。これにより、破線で示す永久磁石16、17の
磁束Φの流通を阻害することがない。しかし、固定子コ
イル12による磁束Φ1(鎖線で示す)の回転子13へ
の流通を、継鉄15のスリット23による磁気抵抗で抑
制し、電機子反作用を低減させる。なお、スリット23
には非磁性体を詰めてもよい。
【0021】実施例6.上記各実施例では、固定子10
の内周にエアギャップを介し回転子13を配置したが、
回転子を外方にし、環状の継鉄の内周に異極性の永久磁
石を配置し、これらの内周に非磁性材からなる保持環を
固着し、この保持環の内周にエアギャップを介し固定子
を配設した構造の場合にも、この発明が適用できるもの
である。
【0022】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、回転
子の継鉄の外周に異極性の永久磁石を交互に固着し、各
永久磁石を外周から非磁性材の締付け環で保持したの
で、構造が簡単で製作が容易になる。
【0023】永久磁石の平面形状を、請求項1では底辺
から軸方向に正弦波状にし、請求項2では底辺と短い対
辺を軸方向とした台形にしたので、従来装置のように、
継鉄にクローポールを形成することを要せず、永久磁石
が正弦波状又は台形に容易に形成され、固定子巻線の鎖
交磁束が正弦波又はこれに近い波形にされ、トルク変動
が低減され、磁気騒音が低下される。
【0024】請求項3では、固定子巻線による磁束が永
久磁石の外周の強磁性体を通り、永久磁石を通らないの
で、減磁が防止され、出力向上となる。
【0025】請求項4では、固定子巻線による磁束が永
久磁束の側面の強磁性体を通り、永久磁石の減磁が防止
され、出力が向上される。
【0026】請求項5では、固定子巻線により発生し永
久磁石に入った磁束が、継鉄外周部のスリットによる磁
気抵抗で、電機子反作用を低下させ、出力低下がなくさ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)はこの発明による永久磁石界磁形回転子
の実施例1を示す交流発電機の断面図で、(B)は
(A)の継鉄に固着された永久磁石の平面展開図であ
る。
【図2】この発明の実施例2を示す継鉄に固着された永
久磁石の平面展開図である。
【図3】図2の永久磁石の断面形状を底辺長に対し対辺
長の割合を変化させた場合の第3次高周波成分比率の関
係を示す曲線図である。
【図4】この発明の実施例3を示す交流発電機の要部断
面図である。
【図5】(A)及び(B)はこの発明の実施例4による
回転子を示す発電機の場合の要部断面図及び電動機の場
合の要部断面図、(C)は(A)の永久磁石の平面展開
図、(D)は図2の永久磁石の側面に強磁性体を付着し
た発電機の場合の側面展開図である。
【図6】この発明の実施例5を示す電動機の場合の要部
断面図である。
【図7】従来の永久磁石界磁形回転子の側面図である。
【符号の説明】
10 固定子 11 固定子鉄心 12 固定子巻線 13 回転子 14 回転軸 15 継鉄 16、17、19、20 永久磁石 18 締付け環 21、22 強磁性体 23 スリット

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸に固着された継鉄、この継鉄の外
    円周に固着され、平面形状が底辺から軸方向に正弦波状
    にされ、円周方向に対し交互に底辺を反対側にし、か
    つ、異極性で配置された複数の永久磁石、及び各永久磁
    石を外周から締付け保持した非磁性材からなる締付け環
    を備えた永久磁石界磁形回転子。
  2. 【請求項2】 回転軸に固着された継鉄、この継鉄の外
    周に固着され、平面形状が底辺から軸方向の対辺が短辺
    にされた台形をなし、円周方向に対し交互に底辺を反対
    側にし、かつ、異極性で配置された複数の永久磁石、及
    び各永久磁石を外周から締付け保持した非磁性材からな
    る締付け環を備え、上記永久磁石の台形形状は、長辺長
    に対する短辺長の割合を0.27〜0.4にしたことを
    特徴とする永久磁石界磁形回転子。
  3. 【請求項3】 各永久磁石の外周にそれぞれ強磁性体を
    固着し、これら強磁性体の外周から締付け環で締付け保
    持したことを特徴とする請求項1又は2の永久磁石界磁
    形回転子。
  4. 【請求項4】 永久磁石の円周方向の両側面のうち、固
    定子巻線からの磁束が永久磁石を減磁する側に、強磁性
    体を固着したことを特徴とする請求項1ないし3のいづ
    れかの永久磁石界磁形回転子。
  5. 【請求項5】 継鉄の外周部に、各永久磁石の取付けの
    円周方向の中央位置に半径方向のスリットを軸方向に設
    けたことを特徴とする請求項1ないし4のいづれかの永
    久磁石界磁形回転子。
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