JP2000354341A - 磁石を用いた回転電機及び電磁機器 - Google Patents
磁石を用いた回転電機及び電磁機器Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew
Landscapes
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
［課題］磁石式発電機や電動機等の起動トルクやコギン
グを軽減するため回転子の鉄心、磁石、非磁性体で出来
たスペーサーの形状・サイズ及び鉄心材質等を改善し、
さらに生産性の優れた構成をうることを課題とする。 ［解決手段］磁石式発電機や電動機等の起動トルクやコ
ギングを軽減するため、高出力、高効率の特性を達成容
易な鉄心に放射配置した磁石を有する磁石式回転子にお
いて、スキューを施す場合に、磁石鉄心とシャフトの間
に設けた非磁性体のスペーサーを正多角形にして、その
辺にそって鉄心によりスキュー溝を形成し、分割した鉄
心の内側に多角形非磁性体スペーサーの稜線がぴったり
系合するようにスキュー形成と同時になし、直方体の磁
石がスキュー溝にスムーズかつ隙間無しに挿入できるよ
うにしたものである。又大きなスキュー幅を得ようとし
た場合に軸方向に鉄心の複数分割を行い、多角形非磁性
体の一辺での長さで決まるスキュー幅の分割数の倍数の
スキュー幅を得るようにした考案である。さらに、量産
時の生産性を向上するため固定子と一体に生産できる積
層鉄心の構成についても行っている。
グを軽減するため回転子の鉄心、磁石、非磁性体で出来
たスペーサーの形状・サイズ及び鉄心材質等を改善し、
さらに生産性の優れた構成をうることを課題とする。 ［解決手段］磁石式発電機や電動機等の起動トルクやコ
ギングを軽減するため、高出力、高効率の特性を達成容
易な鉄心に放射配置した磁石を有する磁石式回転子にお
いて、スキューを施す場合に、磁石鉄心とシャフトの間
に設けた非磁性体のスペーサーを正多角形にして、その
辺にそって鉄心によりスキュー溝を形成し、分割した鉄
心の内側に多角形非磁性体スペーサーの稜線がぴったり
系合するようにスキュー形成と同時になし、直方体の磁
石がスキュー溝にスムーズかつ隙間無しに挿入できるよ
うにしたものである。又大きなスキュー幅を得ようとし
た場合に軸方向に鉄心の複数分割を行い、多角形非磁性
体の一辺での長さで決まるスキュー幅の分割数の倍数の
スキュー幅を得るようにした考案である。さらに、量産
時の生産性を向上するため固定子と一体に生産できる積
層鉄心の構成についても行っている。
Description
【０００１】［発明の属する技術分野］この発明は、磁
石単独や電磁石と併用して用いる回転子を有する電動機
や発電機及び電磁機器において、起動トルクやコギング
を軽減するため、固定子と対峙する鉄心間に設けたスリ
ットにスキューを設けた磁極構造に関する。
石単独や電磁石と併用して用いる回転子を有する電動機
や発電機及び電磁機器において、起動トルクやコギング
を軽減するため、固定子と対峙する鉄心間に設けたスリ
ットにスキューを設けた磁極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の発電機や電動機の回転子は通常円
筒状の磁石を用い、それに着磁時に磁極間の境界にスキ
ューしたスペースを設けて行っている。この場合着磁設
備に膨大な費用がかかり中少量生産には適さなかった。
又円筒状の磁石では磁界形成に限界があり、高出力や高
効率の機器には適さなかった。
筒状の磁石を用い、それに着磁時に磁極間の境界にスキ
ューしたスペースを設けて行っている。この場合着磁設
備に膨大な費用がかかり中少量生産には適さなかった。
又円筒状の磁石では磁界形成に限界があり、高出力や高
効率の機器には適さなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は交流発
電機や電動機等の回転子のスキュー溝を有する鉄心構造
及びその構成等により、高出力や高効率電機達成のため
の放射型磁極配置でのスキュー形成により起動改善や
コギング低減の実現、それに生産性の向上等を解決す
ることを課題とする。
電機や電動機等の回転子のスキュー溝を有する鉄心構造
及びその構成等により、高出力や高効率電機達成のため
の放射型磁極配置でのスキュー形成により起動改善や
コギング低減の実現、それに生産性の向上等を解決す
ることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】スキュー形成により起
動改善やコギング低減の実現であるが、放射配置の直方
体形状の磁石は通常用いられている積層鉄心のスキュー
溝には、同じ形状の鉄板の積層では、ねじれ状の溝にな
るため隙間無しには挿入出来ない。さらにねじれ状の溝
にぴったりした磁石を作ることは非常にコストが高くな
り経済的ではない。そこで、鉄心の形状に工夫を凝ら
し、直方体形状の磁石でも隙間無しに挿入出来るように
し、鉄心の保持やシャフトとの隔離を目的とした多角形
の非磁性体の辺にそってスキュー溝を形成するようにす
る。この場合スキュー幅Ｗをかえる場合（ａ）同じ多角
形の非磁性体の場合に辺の長さをＬとした場合、０≦Ｗ
≦１／２Ｌの範囲でかえる。（ｂ）多角形の非磁性体の
辺の長さＬを変えてＷ＝１／２Ｌによりかえる。（ｃ）
（ａ），（ｂ）にてもスキュー幅Ｗが不足の場合は、鉄
心を軸方向に分割し、分割した鉄心の多角形の非磁性体
の辺長Ｌによるスキュー幅Ｗの限界（１／２Ｌ）内で最
大分割数ｋの倍数のスキュー幅Ｗ＝１／２ｋＬを形成で
きる。又軸方向にｎ分割にしたストレートな（スキュー
無）鉄心に，ｎ分割した磁石を軸に平行に挿入後スキュ
ー角によってｎ個の鉄心を隣接する鉄心相互に回転配置
してジグザグ溝をまず形成し、その外部に（外転型回転
子の場合は内部に）ストレートなスキュー溝を施した円
筒状の鉄心を配置してスキュー効果を持たせて実現す
る。円筒状の鉄心を用いる場合ジグザグ溝による磁気特
性の改善やスキュー幅を微調整するため鉄心の厚さを厚
くする必要がある場合、工作上複数の鉄心で行う。この
場合に生産性を上げるため、磁石鉄心や外周配置の円筒
状の鉄心に積層鉄心をもちいてもよい。又、回転子鉄心
を一体の積層鉄心にて行う場合は、磁石を挿入した際に
鉄心との隙間が生じない程度に、磁石をスキュー溝に挿
入可能な数に分割することにより、生産性を飛躍的に向
上できる。さらに、電機の特性を強さの異なる磁石の組
み合せなどにより特性の変更や改善が容易に出来るよう
になる。生産性の向上ついてであるが、鉄ブロックに
よる鉄心形成は中量産には不向きである。理想的には固
定子コアと回転子コアを一体で作るのが望ましい。そこ
でいくつかの積層鉄心を部分又は全体に使えるように磁
石鉄心にスキュー形成用の等ピッチ孔を設けたり、その
構成を工夫して実現した。
動改善やコギング低減の実現であるが、放射配置の直方
体形状の磁石は通常用いられている積層鉄心のスキュー
溝には、同じ形状の鉄板の積層では、ねじれ状の溝にな
るため隙間無しには挿入出来ない。さらにねじれ状の溝
にぴったりした磁石を作ることは非常にコストが高くな
り経済的ではない。そこで、鉄心の形状に工夫を凝ら
し、直方体形状の磁石でも隙間無しに挿入出来るように
し、鉄心の保持やシャフトとの隔離を目的とした多角形
の非磁性体の辺にそってスキュー溝を形成するようにす
る。この場合スキュー幅Ｗをかえる場合（ａ）同じ多角
形の非磁性体の場合に辺の長さをＬとした場合、０≦Ｗ
≦１／２Ｌの範囲でかえる。（ｂ）多角形の非磁性体の
辺の長さＬを変えてＷ＝１／２Ｌによりかえる。（ｃ）
（ａ），（ｂ）にてもスキュー幅Ｗが不足の場合は、鉄
心を軸方向に分割し、分割した鉄心の多角形の非磁性体
の辺長Ｌによるスキュー幅Ｗの限界（１／２Ｌ）内で最
大分割数ｋの倍数のスキュー幅Ｗ＝１／２ｋＬを形成で
きる。又軸方向にｎ分割にしたストレートな（スキュー
無）鉄心に，ｎ分割した磁石を軸に平行に挿入後スキュ
ー角によってｎ個の鉄心を隣接する鉄心相互に回転配置
してジグザグ溝をまず形成し、その外部に（外転型回転
子の場合は内部に）ストレートなスキュー溝を施した円
筒状の鉄心を配置してスキュー効果を持たせて実現す
る。円筒状の鉄心を用いる場合ジグザグ溝による磁気特
性の改善やスキュー幅を微調整するため鉄心の厚さを厚
くする必要がある場合、工作上複数の鉄心で行う。この
場合に生産性を上げるため、磁石鉄心や外周配置の円筒
状の鉄心に積層鉄心をもちいてもよい。又、回転子鉄心
を一体の積層鉄心にて行う場合は、磁石を挿入した際に
鉄心との隙間が生じない程度に、磁石をスキュー溝に挿
入可能な数に分割することにより、生産性を飛躍的に向
上できる。さらに、電機の特性を強さの異なる磁石の組
み合せなどにより特性の変更や改善が容易に出来るよう
になる。生産性の向上ついてであるが、鉄ブロックに
よる鉄心形成は中量産には不向きである。理想的には固
定子コアと回転子コアを一体で作るのが望ましい。そこ
でいくつかの積層鉄心を部分又は全体に使えるように磁
石鉄心にスキュー形成用の等ピッチ孔を設けたり、その
構成を工夫して実現した。
【０００５】［実施の形態］以下、この発明の実施の形
態を図面を参照して内転型発電機を例に説明する。図１
は内転型の発電機で図１ａが本発明のスキュー構造を有
し、磁石１単独や電磁石１０との組み合せにて構成した
回転子３を有する発電機の断面構造を示し、図１ｂは従
来の円筒型磁石回転子３′を用いた発電機の断面構造を
示す。回転子は動力源により外から駆動されると固定子
２、２’に巻き込んでいるコイル５等に回転数に応じた
電圧が発生し、電気取り出しコード９、９’に抵抗等負
荷をつなげば電流が流れ電力を供給する。コイルの発生
電圧は固定子と回転子との空隙の磁束密度に比例し、又
回転数にも比例する。本発明は回転子に放射状に配した
磁石にて形成した磁石式回転子の起動トルクやコギング
を軽減するためスキューを形成し、さらにその生産性を
考慮したいくつかの例を示めす。
態を図面を参照して内転型発電機を例に説明する。図１
は内転型の発電機で図１ａが本発明のスキュー構造を有
し、磁石１単独や電磁石１０との組み合せにて構成した
回転子３を有する発電機の断面構造を示し、図１ｂは従
来の円筒型磁石回転子３′を用いた発電機の断面構造を
示す。回転子は動力源により外から駆動されると固定子
２、２’に巻き込んでいるコイル５等に回転数に応じた
電圧が発生し、電気取り出しコード９、９’に抵抗等負
荷をつなげば電流が流れ電力を供給する。コイルの発生
電圧は固定子と回転子との空隙の磁束密度に比例し、又
回転数にも比例する。本発明は回転子に放射状に配した
磁石にて形成した磁石式回転子の起動トルクやコギング
を軽減するためスキューを形成し、さらにその生産性を
考慮したいくつかの例を示めす。
【０００６】次に本発明の磁石式スキュード回転子につ
いてその鉄心構造・材質・構成、非磁性体スペーサーの
構造等について以下図面に基ずき説明する。図２は内転
型四極の電機に用いるスキューを施した磁石式回転子の
鉄心構造を示し、図２ａは内転型電機に用いる分割鉄心
１２で平面図と両側の側面図を示している。この場合ス
キュー幅Ｗを形成すると同時に四角形非磁性体１４の稜
線を跨ぎ幅Ｗにて跨ぐように系合する内径部分を形成
（この図では直角の切り欠き部分ｄを形成）するととも
に、鉄心の転り止め機能も同時に持たせるようにしてい
る。図２ｂは図２ａの分割鉄心１２を四個組み合わせて
四極電機のスキューを施した磁石式回転子を構成したも
ので平面図と両側面図を示している。この場合形成でき
るスキュー幅ｗは鉄心外径、磁石寸法（特に放射方向寸
法）、多角形非磁性体の辺の長さ等により自ずと限界が
あり、四角形非磁性体１４の一辺の長さＬとした時Ｗ＝
１／２Ｌを最大として０から１／２Ｌまでスキュー可能
となる。そこで、さらに大きなスキューを行う場合は、
図２ｃに示す例は鉄心１２を軸方向に四分割にした場合
で、各鉄心にて最大のスキュー幅ｗ＝１／２Ｌを施し、
それらのスキューを総合して図２ｂでのスキューの約四
倍のスキュー幅４ｗを実現した例を示している。この場
合シャフト８に圧入等で固着した非磁性体１４′も四分
割し、しかもシャフトに固着する時スキュー形成が直線
状やジグザグ状等、目的に応じてうまく出来るように適
切な角度相互にずらして行うことがポイントとなる。こ
れによりスキュー幅や形を目的に応じて自由自在に変え
て形成出来るようになる。
いてその鉄心構造・材質・構成、非磁性体スペーサーの
構造等について以下図面に基ずき説明する。図２は内転
型四極の電機に用いるスキューを施した磁石式回転子の
鉄心構造を示し、図２ａは内転型電機に用いる分割鉄心
１２で平面図と両側の側面図を示している。この場合ス
キュー幅Ｗを形成すると同時に四角形非磁性体１４の稜
線を跨ぎ幅Ｗにて跨ぐように系合する内径部分を形成
（この図では直角の切り欠き部分ｄを形成）するととも
に、鉄心の転り止め機能も同時に持たせるようにしてい
る。図２ｂは図２ａの分割鉄心１２を四個組み合わせて
四極電機のスキューを施した磁石式回転子を構成したも
ので平面図と両側面図を示している。この場合形成でき
るスキュー幅ｗは鉄心外径、磁石寸法（特に放射方向寸
法）、多角形非磁性体の辺の長さ等により自ずと限界が
あり、四角形非磁性体１４の一辺の長さＬとした時Ｗ＝
１／２Ｌを最大として０から１／２Ｌまでスキュー可能
となる。そこで、さらに大きなスキューを行う場合は、
図２ｃに示す例は鉄心１２を軸方向に四分割にした場合
で、各鉄心にて最大のスキュー幅ｗ＝１／２Ｌを施し、
それらのスキューを総合して図２ｂでのスキューの約四
倍のスキュー幅４ｗを実現した例を示している。この場
合シャフト８に圧入等で固着した非磁性体１４′も四分
割し、しかもシャフトに固着する時スキュー形成が直線
状やジグザグ状等、目的に応じてうまく出来るように適
切な角度相互にずらして行うことがポイントとなる。こ
れによりスキュー幅や形を目的に応じて自由自在に変え
て形成出来るようになる。
【０００７】図３は図２で示した四極の回転子に対し、
六極と８極の例を示しており、図３ａは６極の構成例を
示し、スキュー幅Ｗ′はＷ′≦１／２Ｌ′で形成出来、
図３ｂは八極の構成例を示し、スキュー幅Ｗ″はＷ″≦
１／２Ｌ″で形成出来ている。図４はスキュー幅をかえ
る場合に非磁性体１４ｃ、１４ｄ、１４ｅの外徑を変え
て行う例を八極の回転子を例に示している。非磁性体は
外径が１４ｅ〉１４ｄ〉１４ｃとなっており、スキュー
幅も外脛の大きさに比例して大きくなっていて、Ｗ１∠
Ｗ２∠Ｗ３となっている。この場合磁界の強さを維持す
るため、磁石１３ｄ、ｅは１３ｃに比べ放射方向の長さ
の減少を磁石の幅の増加で補っている。これら多極の回
転子も図２ｃで示した鉄心の軸方向の分割にて同様にス
キュー幅を自由自在に変えうることは言うまでもない。
六極と８極の例を示しており、図３ａは６極の構成例を
示し、スキュー幅Ｗ′はＷ′≦１／２Ｌ′で形成出来、
図３ｂは八極の構成例を示し、スキュー幅Ｗ″はＷ″≦
１／２Ｌ″で形成出来ている。図４はスキュー幅をかえ
る場合に非磁性体１４ｃ、１４ｄ、１４ｅの外徑を変え
て行う例を八極の回転子を例に示している。非磁性体は
外径が１４ｅ〉１４ｄ〉１４ｃとなっており、スキュー
幅も外脛の大きさに比例して大きくなっていて、Ｗ１∠
Ｗ２∠Ｗ３となっている。この場合磁界の強さを維持す
るため、磁石１３ｄ、ｅは１３ｃに比べ放射方向の長さ
の減少を磁石の幅の増加で補っている。これら多極の回
転子も図２ｃで示した鉄心の軸方向の分割にて同様にス
キュー幅を自由自在に変えうることは言うまでもない。
【０００８】図５、６、７は回転子の鉄心を分割し、放
射状及び軸方向に平行に挿入した磁石をスキューに応じ
てある角度軸心に対しずらしてジグザグにスキューを形
成した、鉄心部の外周にスキュー溝を有する円筒状の鉄
心を配置したスキュード磁石式回転子を示している。こ
の場合磁石挿入鉄心２３、２３ａは単一の鉄のブロック
材は勿論、積層鉄板でも製作可能で、低コストで生産性
抜群の構造となっている。鉄心に開けている孔２２、２
２ａ，２２ｂは同一円周上に位置し、スキュー角に合せ
て同一ピッチで複数個設けていて、分割した鉄心間での
結合組み立てがスムーズに行えるようになっている。図
５は円筒状鉄心２４が一重の場合で、磁石２１ａ，２１
ｂ，２１ｃをそれぞれ挿入した鉄心を孔２２を用いてジ
グザグにスキューさせた後、円筒状鉄心２４を外周に配
置した構造となっている。スキューを大きくする場合は
磁石２１ａ，ｂ，ｃの幅やスキュー溝２０ｇなどの幅を
大きくして、鉄心間の孔２２を大きくずらすことにより
達成できる。鉄心部分を積層鉄心にした場合は固定子の
鉄心と同一製作工具で同時抜きで製作出来るのでコス
ト、生産性は非常に優れたものとなる。図６は図５の磁
石鉄心の外周に配置した円筒状鉄心２４の代わりに複数
の円筒状鉄心２４ａ，ｂ，ｃに置き換えたもので、図５
の円筒状鉄心２４が厚くなった場合に生産性を上げるた
めに厚さ方向を分割して目的を達成するもので、さらに
分割した円筒状鉄心のスキューを外部のものほど大きく
して固定子と対峙する空隙でのスキュー幅の微調整や鉄
心空隙部の磁気特性の改善が出来る特徴がある。図７は
円筒状鉄心の材質に積層鉄心２６にし通常行われている
スキューを施した円筒状鉄心でジグザグスキュー磁石鉄
心の外周に配置した例である。この場合鉄心類は全て積
層材で出来るようになり、生産コスト、生産性抜群の量
産に適した磁石式スキュード回転子を提供可能となる。
射状及び軸方向に平行に挿入した磁石をスキューに応じ
てある角度軸心に対しずらしてジグザグにスキューを形
成した、鉄心部の外周にスキュー溝を有する円筒状の鉄
心を配置したスキュード磁石式回転子を示している。こ
の場合磁石挿入鉄心２３、２３ａは単一の鉄のブロック
材は勿論、積層鉄板でも製作可能で、低コストで生産性
抜群の構造となっている。鉄心に開けている孔２２、２
２ａ，２２ｂは同一円周上に位置し、スキュー角に合せ
て同一ピッチで複数個設けていて、分割した鉄心間での
結合組み立てがスムーズに行えるようになっている。図
５は円筒状鉄心２４が一重の場合で、磁石２１ａ，２１
ｂ，２１ｃをそれぞれ挿入した鉄心を孔２２を用いてジ
グザグにスキューさせた後、円筒状鉄心２４を外周に配
置した構造となっている。スキューを大きくする場合は
磁石２１ａ，ｂ，ｃの幅やスキュー溝２０ｇなどの幅を
大きくして、鉄心間の孔２２を大きくずらすことにより
達成できる。鉄心部分を積層鉄心にした場合は固定子の
鉄心と同一製作工具で同時抜きで製作出来るのでコス
ト、生産性は非常に優れたものとなる。図６は図５の磁
石鉄心の外周に配置した円筒状鉄心２４の代わりに複数
の円筒状鉄心２４ａ，ｂ，ｃに置き換えたもので、図５
の円筒状鉄心２４が厚くなった場合に生産性を上げるた
めに厚さ方向を分割して目的を達成するもので、さらに
分割した円筒状鉄心のスキューを外部のものほど大きく
して固定子と対峙する空隙でのスキュー幅の微調整や鉄
心空隙部の磁気特性の改善が出来る特徴がある。図７は
円筒状鉄心の材質に積層鉄心２６にし通常行われている
スキューを施した円筒状鉄心でジグザグスキュー磁石鉄
心の外周に配置した例である。この場合鉄心類は全て積
層材で出来るようになり、生産コスト、生産性抜群の量
産に適した磁石式スキュード回転子を提供可能となる。
【０００９】図８は回転子鉄心を一体の積層鉄心２５に
て製作しスキュー後、鉄心とのギャップが最少になるよ
うに分割した複数の磁石（特性を調節出来るようにする
ため特性の異なるものでもよい）を外周より挿入して形
成した磁石式スキュード回転子の例をしめす。この場合
に鉄心スロットより磁石の飛び出しを防止するために別
途かしめ、圧入、溶接あるいは別部品のリングなどで固
着するようにしている。この例は一体の積層鉄心となっ
ているため、前述の実施例に比べ、生産性抜群で量産に
適した磁石式スキュード回転子を提供可能となる。
て製作しスキュー後、鉄心とのギャップが最少になるよ
うに分割した複数の磁石（特性を調節出来るようにする
ため特性の異なるものでもよい）を外周より挿入して形
成した磁石式スキュード回転子の例をしめす。この場合
に鉄心スロットより磁石の飛び出しを防止するために別
途かしめ、圧入、溶接あるいは別部品のリングなどで固
着するようにしている。この例は一体の積層鉄心となっ
ているため、前述の実施例に比べ、生産性抜群で量産に
適した磁石式スキュード回転子を提供可能となる。
【００１０】以上内転型回転電機について説明してきた
が、外転型回転電機にも反転構造になっているので内転
型同様適用出来るのはいうまでもない。また、発電機に
ついて説明を行ってきたが、これらの技術は他の磁石を
用いるあらゆる電機や電磁機器に適用出来ることはいう
までもない。例えばパンケーキタイプ電機、リニアーモ
ータ、電磁石機器等。
が、外転型回転電機にも反転構造になっているので内転
型同様適用出来るのはいうまでもない。また、発電機に
ついて説明を行ってきたが、これらの技術は他の磁石を
用いるあらゆる電機や電磁機器に適用出来ることはいう
までもない。例えばパンケーキタイプ電機、リニアーモ
ータ、電磁石機器等。
【発明の効果】以上説明したように、本発明は磁石式ス
キュード回転子を有する電動機や発電機の鉄心構造、材
質や構成などを見直し、スキュー幅を自由自在に変化出
来る構造を考案して、電機の起動トルクやコギングを低
減出来、しかもコスト的に安く、設備費のかからない電
機を実現できる。特にブロック回転子鉄心の分割・分離
構造でのスキュー形成と同時に転りどめ多角形非磁性体
の稜線またぎ構造、多角形非磁性体の一辺の長さを変え
てスキュー角を変化させる方法、磁石鉄心を複数分割し
てスキュー幅を自由自在に変えうるようにしたものなど
画期的な考案が多々含まれている。また、量産時の生産
性を上げるため、鉄心に積層鉄板を使用可能にした鉄心
構造の数々もコストパフオーマンスに優れたもので有効
性大といえる。
キュード回転子を有する電動機や発電機の鉄心構造、材
質や構成などを見直し、スキュー幅を自由自在に変化出
来る構造を考案して、電機の起動トルクやコギングを低
減出来、しかもコスト的に安く、設備費のかからない電
機を実現できる。特にブロック回転子鉄心の分割・分離
構造でのスキュー形成と同時に転りどめ多角形非磁性体
の稜線またぎ構造、多角形非磁性体の一辺の長さを変え
てスキュー角を変化させる方法、磁石鉄心を複数分割し
てスキュー幅を自由自在に変えうるようにしたものなど
画期的な考案が多々含まれている。また、量産時の生産
性を上げるため、鉄心に積層鉄板を使用可能にした鉄心
構造の数々もコストパフオーマンスに優れたもので有効
性大といえる。
【図１】本発明の磁石式スキュード回転子にて構成した
回転子を有する内転型発電機の一実施例を示す構造図と
従来型発電機の構造説明図
回転子を有する内転型発電機の一実施例を示す構造図と
従来型発電機の構造説明図
【図２】四極の分割、分離磁石鉄心を正方形の非磁性体
に配した磁石式スキュード回転子の構造の例を示す図
に配した磁石式スキュード回転子の構造の例を示す図
【図３】六極及び八極の分割、分離磁石鉄心を正六及び
八角形の非磁性体に配した磁石式スキュード回転子の例
を示す説明図
八角形の非磁性体に配した磁石式スキュード回転子の例
を示す説明図
【図４】外徑の異なる三種類の正八角形の非磁性体に配
した磁石鉄心を有する磁石式スキュード回転子の例を示
す説明図
した磁石鉄心を有する磁石式スキュード回転子の例を示
す説明図
【図５】積層鉄心等を用いたジグザグ磁石鉄心とスキュ
ー溝つき円筒鉄心を組み合わせた磁石式スキュード回転
子の例を示す説明図
ー溝つき円筒鉄心を組み合わせた磁石式スキュード回転
子の例を示す説明図
【図６】積層鉄心等を用いたジグザグ磁石鉄心と複数の
スキュー溝つき円筒鉄心を組み合わせた磁石式スキュー
ド回転子の例を示す説明図
スキュー溝つき円筒鉄心を組み合わせた磁石式スキュー
ド回転子の例を示す説明図
【図７】積層板を用いた鉄心等を用いたジグザグ磁石鉄
心とスキュー溝つき積層板円筒鉄心を組み合わせた磁石
式スキュード回転子の例を示す説明図
心とスキュー溝つき積層板円筒鉄心を組み合わせた磁石
式スキュード回転子の例を示す説明図
【図８】スキューした積層板鉄心に複数に分割した特性
が同一又は異なる磁石を配した磁石式スキュード回転子
の例を示す説明図
が同一又は異なる磁石を配した磁石式スキュード回転子
の例を示す説明図
１、 １’ ： 磁石 ２、 ２’ ： 固定子 ３ ： 磁石式スキュード回転子 ３’ ： 円筒型磁石回転子 ４、４’ ： ハウジング ５、５’ ： コイル ６、６’ ： エンドブラケット ７、７’ ： 軸受け ８、８’、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ： シャフト ９、９’ ： 電源コード １０ ： 電磁石 １１、１１’： ベース １２、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ
： 分割鉄心 １３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，２１
ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１
ｇ，２１ｈ，２１ｉ ，３１，３２，３３： 磁石 １４，１４’、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４
ｅ ： 非磁性体 ２０ａ，２０ａ’，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，
２０ｆ，２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ，２０ｊ ：
スキュー溝 ｄ ： 鉄心内徑切り欠き部 Ｎ，Ｓ ： 磁石の極性 ｗ，ｗ’，ｗ“，ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４，ｗ５，
ｗ６，ｗ７、４ｗ： スキュー幅 Ｌ，Ｌ’，Ｌ“，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３： 非磁性体の辺の
幅 ２２，２２ａ，２２ｂ ： 孔 ２３，２３ａ，２５，２６ ： 積層鉄心 ２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ ： 円筒状スキュー
溝付き鉄心
： 分割鉄心 １３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，２１
ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１
ｇ，２１ｈ，２１ｉ ，３１，３２，３３： 磁石 １４，１４’、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４
ｅ ： 非磁性体 ２０ａ，２０ａ’，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，
２０ｆ，２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ，２０ｊ ：
スキュー溝 ｄ ： 鉄心内徑切り欠き部 Ｎ，Ｓ ： 磁石の極性 ｗ，ｗ’，ｗ“，ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４，ｗ５，
ｗ６，ｗ７、４ｗ： スキュー幅 Ｌ，Ｌ’，Ｌ“，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３： 非磁性体の辺の
幅 ２２，２２ａ，２２ｂ ： 孔 ２３，２３ａ，２５，２６ ： 積層鉄心 ２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ ： 円筒状スキュー
溝付き鉄心
Claims (12)
- 【請求項１】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成する
回転電機において、起動トルクやコギングを少なくする
ため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回転
子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを設け、磁極
数がｎの場合にｎ角形の非磁性体でできたスペーサーの
辺に沿うように回転子コアの対峙面を形成し、長い直方
体の磁石でもスロットとのギャップを生ずることなく挿
入できるようにし、スキュー幅Ｗを変える場合に、スペ
ーサーの辺の長さＬの１／２以内でスキュー幅Ｗ（０∠
Ｗ≦１／２Ｌ）を形成出来るようにしたたことを特徴と
する回転電機。 - 【請求項２】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成する
回転電機において、起動トルクやコギングを少なくする
ため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回転
子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを設け、磁極
数がｎの場合にｎ角形の非磁性体でできたスペーサーの
辺に沿うように回転子コアの対峙面を形成し、ｎ角形ス
ペーサーの稜線を跨ぎ幅Ｗ（Ｗ≦１／２Ｌ）にて跨ぐよ
うにした鉄心にてスキューを形成し、長い直方体の磁石
でもスロットとのギャップを生ずることなく挿入できる
ようにしたことを特徴とする回転電機。 - 【請求項３】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成する
回転電機において、起動トルクやコギングを少なくする
ため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回転
子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを設け、磁極
数がｎの場合にｎ角形の非磁性体でできたスペーサーの
辺に沿うように回転子コアの対峙面を形成し、さらに、
ｎ角形スペーサーの稜線を跨ぐようにスキューを形成
し、長い直方体の磁石でもスロットとのギャップを生ず
ることなく挿入できるようにした鉄心において、各極ご
とに鉄心を分轄して工作を容易にし、精度よく工作出来
るようにしたことを特徴とする回転電機。 - 【請求項４】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成する
回転電機において、起動トルクやコギングを少なくする
ため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回転
子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを設け、磁極
数がｎの場合にｎ角形の非磁性体でできたスペーサーの
辺に沿うように回転子コアの対峙面を形成し、ｎ角形ス
ペーサーの稜線を跨ぐようにスキューを形成し、長い直
方体の磁石でもスロットとのギャップを生ずることなく
挿入できるようにした磁極鉄心において、スキューを変
える場合に、軸方向に鉄心をｎ分割して、非磁性体でで
きたスペーサー相互の角度を変え、スペーサーの辺の長
さにより決まるスキュー長さのｎ倍のスキューを形成出
来るようにしたことを特徴とする回転電機。 - 【請求項５】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成する
回転電機において、起動トルクやコギングを少なくする
ため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回転
子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを設け、磁極
数がｎの場合にｎ角形の非磁性体でできたスペーサーの
辺に沿うように回転子コアの対峙面を形成し、ｎ角形ス
ペーサーの稜線を跨ぐようにスキューを形成し、長い直
方体の磁石でもスロットとのギャップを生ずることなく
挿入できるようにした磁極鉄心において、スキュー幅Ｗ
を変える場合に、非磁性体でできたスペーサーの辺の長
さＬを変えて，スキュー幅ＷをＷ＝１／２Ｌにて行うよ
うにしたことを特徴とする回転電機。 - 【請求項６】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成する
回転電機において、起動トルクやコギングを少なくする
ため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回転
子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを設け、磁極
数がｎの場合にｎ角形の非磁性体でできたスペーサーの
辺に沿うように回転子コアの対峙面を形成し、軸方向に
ｎ等分に分轄した積層鉄心に直方体の磁石でもスロット
とのギャップを生ずることなくストレートに挿入できる
ようにしてジグザグにスキューを形成し、回転子外周に
スキュースロットをジグザグスキューにたいして、磁気
短絡や磁束の漏洩を極力少なくなるようにしたスリット
を形成した筒状磁極にてスキュー効果を持たせたことを
特徴とする回転電機。 - 【請求項７】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成する
回転電機において、起動トルクやコギングを少なくする
ため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回転
子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを設け、磁極
数がｎの場合にｎ角形の非磁性体でできたスペーサーの
辺に沿うように回転子コアの対峙面を形成し、軸方向に
ｎ等分に分轄した積層鉄心に直方体の磁石でもスロット
とのギャップを生ずることなくストレートに挿入できる
ようにし、ジグザグにスキューを形成するため同一コア
にて形成できるようにジグザグのずらし角度のピッチに
合せて結合穴を形成した積層鉄心。 - 【請求項８】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成する
回転電機において、起動トルクやコギングを少なくする
ため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回転
子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを設け、磁極
数がｎの場合にｎ角形の非磁性体でできたスペーサーの
辺に沿うように回転子コアの対峙面を形成し、軸方向に
ｎ等分に分轄した積層鉄心に直方体の磁石でもスロット
とのギャップを生ずることなくストレートに挿入できる
ようにしてジグザグにスキューを形成し、回転子外周に
スキュースロットをジグザグスキューにたいして、磁気
短絡や磁束の漏洩を極力少なくなるようにしたスリット
を形成した積層鋼板にて形成した筒状磁極にてスキュー
効果を持たせたことを特徴とする回転電機。 - 【請求項９】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成する
回転電機において、起動トルクやコギングを少なくする
ため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回転
子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを設け、磁極
数がｎの場合にｎ角形の非磁性体でできたスペーサーの
辺に沿うように回転子コアの対峙面を形成し、軸方向に
ｎ等分に分轄した積層鉄心に直方体の磁石でもスロット
とのギャップを生ずることなくストレートに挿入できる
ようにしてジグザグにスキューを形成し、回転子外周に
スキュースロットをジグザグスキューにたいして、磁気
短絡や磁束の漏洩を極力少なくなるようにしたスリット
を形成し、外部の筒状磁極ほどスキュー幅を大きくした
複数の筒状磁極にてスキュー効果をより強くするように
持たせたことを特徴とする回転電機。 - 【請求項１０】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成す
る回転電機において、起動トルクやコギングを少なくす
るため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回
転子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを設け、磁
極数がｎの場合にｎ角形の非磁性体でできたスペーサー
の辺に沿うように回転子コアの対峙面を形成し、軸方向
にｎ等分に分轄した積層鉄心に直方体の磁石でもスロッ
トとのギャップを生ずることなくストレートに挿入でき
るようにしてジグザグにスキューを形成し、回転子外周
にスキュースロットをジグザグスキューにたいして、磁
気短絡や磁束の漏洩を極力少なくなるようにしたスリッ
トを形成した筒状磁極と積層鉄心とをくみあわせて、よ
り効果的にスキュー効果を持たせたことを特徴とする回
転電機。 - 【請求項１１】磁石及び電磁石を用いて回転子を形成す
る回転電機において、起動トルクやコギングを少なくす
るため、固定子との空隙部のスキュー形成において、回
転子鉄心に放射状に磁石を挿入するスロットを形成した
積層鉄心において、一体磁石では不可能であったスロッ
トへの挿入を、複数の磁石に分轄することにより挿入を
可能とし、スキュー効果を持たせたことを特徴とする回
転電機。 - 【請求項１２】磁極を側面及び平面的に展開して請求項
１から１０までの技術的請求内容を応用したリニアーモ
ーターに代表される移動子、パンケーキ型電機及び磁石
や電磁石等の回転機以外の電磁機器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19640399A JP3555016B2 (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | 磁石を用いた回転電機及び電磁機器 |
| EP00303718A EP1052761A3 (en) | 1999-05-06 | 2000-05-03 | A rotary electric machine |
| KR1020000024002A KR100676237B1 (ko) | 1999-05-06 | 2000-05-04 | 회전 전기기계 |
| US09/564,807 US6617739B1 (en) | 1999-05-06 | 2000-05-05 | Rotary electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19640399A JP3555016B2 (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | 磁石を用いた回転電機及び電磁機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000354341A true JP2000354341A (ja) | 2000-12-19 |
| JP3555016B2 JP3555016B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=16357293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19640399A Expired - Fee Related JP3555016B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-06-08 | 磁石を用いた回転電機及び電磁機器 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3555016B2 (ja) |
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-
1999
- 1999-06-08 JP JP19640399A patent/JP3555016B2/ja not_active Expired - Fee Related
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