JPH03215141A - 超高速回転子 - Google Patents
超高速回転子Info
- Publication number
- JPH03215141A JPH03215141A JP2007650A JP765090A JPH03215141A JP H03215141 A JPH03215141 A JP H03215141A JP 2007650 A JP2007650 A JP 2007650A JP 765090 A JP765090 A JP 765090A JP H03215141 A JPH03215141 A JP H03215141A
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- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- sleeve
- permanent magnet
- speed rotor
- ultra
- Prior art date
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- Pending
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（７辛業上の利用分野）
本発明は、超高速回転するタービン軸などに直結される
回転電機の超高速回転子に関する。
回転電機の超高速回転子に関する。
（従来の技術）
近年、内燃機関の排気ガスをタービンに導いて高速回転
させ、該タービン軸に取付けたコンプレッサを駆動し、
内燃機関に過給気を圧送するターボチャージャが広く使
用されている。
させ、該タービン軸に取付けたコンプレッサを駆動し、
内燃機関に過給気を圧送するターボチャージャが広く使
用されている。
そして、この種のターボチャージャのタービン軸に電動
一発電機となる回転電機を取付け、排気エネルギーを電
力として回生じたり、またはバッテリなどからの電源を
回転電機に供給して電動駆動し、その過給作動を助勢す
ることが行われている。
一発電機となる回転電機を取付け、排気エネルギーを電
力として回生じたり、またはバッテリなどからの電源を
回転電機に供給して電動駆動し、その過給作動を助勢す
ることが行われている。
このようなタービン軸に配置した回転電機の回転子は超
高速回転に駆動される場合が多く、永久磁石を超高速で
回転させると遠心力により高い応力が発生して永久磁石
が破壊するため、永久磁石を回転子としたターボチャー
ジャ用発電機では、その補強として外周面にスリーブを
嵌合させることによって、回転子の永久磁石に圧縮応力
を与えるようにしていた（特願平１−２１７１１０号等
） （発明か解決しようとする課題） しかしながら、補強用のスリーブに強磁性材を用いると
、永久磁石の磁路が短絡してしまい、回転子としての磁
気的な性能か著しく低下する。そこで、従来ては一般に
非磁性材のスリーブが使用されていた。ところが、スリ
ーブを非磁性にすると、磁路の短絡はなくなる反面、ス
リーブの厚さ分たけ磁気抵抗か増えて、表面磁束密度が
小さくなる。したがって、いすれにしても回転子として
の磁気的な性能が低下するという問題が解決されなかっ
た。
高速回転に駆動される場合が多く、永久磁石を超高速で
回転させると遠心力により高い応力が発生して永久磁石
が破壊するため、永久磁石を回転子としたターボチャー
ジャ用発電機では、その補強として外周面にスリーブを
嵌合させることによって、回転子の永久磁石に圧縮応力
を与えるようにしていた（特願平１−２１７１１０号等
） （発明か解決しようとする課題） しかしながら、補強用のスリーブに強磁性材を用いると
、永久磁石の磁路が短絡してしまい、回転子としての磁
気的な性能か著しく低下する。そこで、従来ては一般に
非磁性材のスリーブが使用されていた。ところが、スリ
ーブを非磁性にすると、磁路の短絡はなくなる反面、ス
リーブの厚さ分たけ磁気抵抗か増えて、表面磁束密度が
小さくなる。したがって、いすれにしても回転子として
の磁気的な性能が低下するという問題が解決されなかっ
た。
木発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的はスリーブ部分の磁気抵抗を著しく低減させ、
かつ回転子の磁気的な性能を向上させるようにした超高
速回転子を提供することにある。
その目的はスリーブ部分の磁気抵抗を著しく低減させ、
かつ回転子の磁気的な性能を向上させるようにした超高
速回転子を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明の第１の態様によれば、永久磁石の回転磁極を有
する超高速回転子において、前記永久磁石をその各磁極
部分に密着する強磁性材の部分と非磁極部分に密着する
非磁性材の部分とを一体に構成したスリーブによって補
強したことを特徴とする超高速回転子が提供される。
する超高速回転子において、前記永久磁石をその各磁極
部分に密着する強磁性材の部分と非磁極部分に密着する
非磁性材の部分とを一体に構成したスリーブによって補
強したことを特徴とする超高速回転子が提供される。
また、本発明の第２の態様によれば、回転磁極をなす永
久磁石の外表面に、磁気異方性軟磁性材料であって、そ
の透磁率の大きい方向が前記永久磁石の磁極方向と一致
しているス′リーブによって補強したことを特徴とする
超高速回転子が提供される。
久磁石の外表面に、磁気異方性軟磁性材料であって、そ
の透磁率の大きい方向が前記永久磁石の磁極方向と一致
しているス′リーブによって補強したことを特徴とする
超高速回転子が提供される。
（作用）
本発明の超高速回転子は、超高速で回転する永久磁石を
補強して、かつその磁気的な特性を劣化させない。
補強して、かつその磁気的な特性を劣化させない。
（実施例）
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す断面図であ
る。
る。
同図において、１は回転磁極となる永久磁石である。こ
の永久磁石１は、例えばターボチャージャのタービンと
コンプレッサとの回転軸に設けられ、その回転６ｆ１極
となるものである。２は永久磁石１の外周に嵌め込まれ
たスリーブである。このスリーブ２には強靭な金属が用
いられ、磁石１の外周壁から中心に向って強力な圧縮応
力を与えるため、この外表面に焼はめによって嵌合わせ
てある。そして、このスリーブ２は、非磁性部分２ａと
強磁性部分２ｂの溶接物として構成され、永久磁石１と
スリーブ２ａ，２ｂにより回転子を構成しており、さら
にこの回転子の周りには、鉄芯３とコイル４から構成さ
れる固定子が置かれる。
の永久磁石１は、例えばターボチャージャのタービンと
コンプレッサとの回転軸に設けられ、その回転６ｆ１極
となるものである。２は永久磁石１の外周に嵌め込まれ
たスリーブである。このスリーブ２には強靭な金属が用
いられ、磁石１の外周壁から中心に向って強力な圧縮応
力を与えるため、この外表面に焼はめによって嵌合わせ
てある。そして、このスリーブ２は、非磁性部分２ａと
強磁性部分２ｂの溶接物として構成され、永久磁石１と
スリーブ２ａ，２ｂにより回転子を構成しており、さら
にこの回転子の周りには、鉄芯３とコイル４から構成さ
れる固定子が置かれる。
いま磁路の長さをで、断面積をＳ、透磁率をμとすると
、磁気抵抗Ｒｍは Ｒｍ＝ｆｌ／Ｓμ て表わせる。
、磁気抵抗Ｒｍは Ｒｍ＝ｆｌ／Ｓμ て表わせる。
般に強磁性材の透磁率μは、真空や非磁性材に対して１
０３〜１０６倍もあるので、スリーブ２を強磁性材２ａ
と非磁性材２ｂの溶接物とし、永久磁石１の磁極近傍に
強磁性材２ａを、その磁極間には非磁性材２ｂを配置す
ることにより、従来の非磁性材スリーブに比較すると、
スリーブ部分での磁気抵抗が１／１０３〜１／１０ｅ′
になり、磁気的性能か大幅に改善される。
０３〜１０６倍もあるので、スリーブ２を強磁性材２ａ
と非磁性材２ｂの溶接物とし、永久磁石１の磁極近傍に
強磁性材２ａを、その磁極間には非磁性材２ｂを配置す
ることにより、従来の非磁性材スリーブに比較すると、
スリーブ部分での磁気抵抗が１／１０３〜１／１０ｅ′
になり、磁気的性能か大幅に改善される。
スリーブ２は永久磁石１を補強することが目的なので、
フープ力に対抗するに足りる強度が必要である。上記強
磁性材２ａと非磁性材２ｂの接合に電子ビーム溶接等の
冶金的接合を用いれば、接合部の強度も、母材すなわち
磁石１と同様度の強度にでぎるので、接合強度の問題は
解決される。
フープ力に対抗するに足りる強度が必要である。上記強
磁性材２ａと非磁性材２ｂの接合に電子ビーム溶接等の
冶金的接合を用いれば、接合部の強度も、母材すなわち
磁石１と同様度の強度にでぎるので、接合強度の問題は
解決される。
また、スリーブ２自体も永久磁石１と共に超高速回転す
るため、回転に対するアンバランス量を十分に小さくす
る必要がある。これはスリーブ２の外表面の一部を削る
ことによって、スリーブの八ランス修正が可能である。
るため、回転に対するアンバランス量を十分に小さくす
る必要がある。これはスリーブ２の外表面の一部を削る
ことによって、スリーブの八ランス修正が可能である。
また強磁性材２ａと非磁性材２ｂに例えば、マルテンサ
イト系ステンレス鋼と、オーステナイト系ステンレス鋼
のように、互いに比重が同一の材料を選べば、単に、回
転対称に加工するだけで、アン八ランス量を十分に小さ
くすることができる。
イト系ステンレス鋼と、オーステナイト系ステンレス鋼
のように、互いに比重が同一の材料を選べば、単に、回
転対称に加工するだけで、アン八ランス量を十分に小さ
くすることができる。
第２目は、上述のスリーブ２を形成する一例を示すもの
て、非磁性体の２枚の板２１、２２によって磁性体の板
２３を挟んだクラフト材２０を用意し、その磁性体の板
２３の一部分には、上記磁石１として断面円筒形の棒状
の磁石を挿入するための孔２４があけられている。そし
て、その外周は、図の破線によって示すように、円筒状
に加工され回転磁極となる。
て、非磁性体の２枚の板２１、２２によって磁性体の板
２３を挟んだクラフト材２０を用意し、その磁性体の板
２３の一部分には、上記磁石１として断面円筒形の棒状
の磁石を挿入するための孔２４があけられている。そし
て、その外周は、図の破線によって示すように、円筒状
に加工され回転磁極となる。
つきに木発明の第２の実施例について説明する。
第３図は、本発明の別の実施例を示す断面図である。こ
こでは、回転子の周りの鉄芯３、コイル４から構成され
る固定子は省略されている。そしてスリーブ１２として
、磁気異方性軟磁性材料が使用されている。スリーブ１
２の透磁率の大きい方向（図の上下方向）を永久磁石１
１の磁極方向に一致させることによって、スリーブ１２
は磁気抵抗か小さく、かつ磁路の短絡も少ない回転子を
構成できる。さらに、スリーブ１２が単一材料なので、
先の実施例と異なり、その形状を回転対称に加工するた
けて、アンハランス量を小さくてぎ、容易に安定した回
転か得られる。
こでは、回転子の周りの鉄芯３、コイル４から構成され
る固定子は省略されている。そしてスリーブ１２として
、磁気異方性軟磁性材料が使用されている。スリーブ１
２の透磁率の大きい方向（図の上下方向）を永久磁石１
１の磁極方向に一致させることによって、スリーブ１２
は磁気抵抗か小さく、かつ磁路の短絡も少ない回転子を
構成できる。さらに、スリーブ１２が単一材料なので、
先の実施例と異なり、その形状を回転対称に加工するた
けて、アンハランス量を小さくてぎ、容易に安定した回
転か得られる。
以上、本発明を上述の実施例によって説明したか、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらの
変形を本発明の範囲から排除するものではない。
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらの
変形を本発明の範囲から排除するものではない。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の超高速回転子は、スリー
ブを強磁性材と非磁性材の溶接物から加工して製作する
ことにより、磁極近傍に強磁性材を磁極間に非磁性材を
配置でき、これによって磁気抵抗を小さくして、回転子
の表面磁束密度を大ぎくする効果かある。
ブを強磁性材と非磁性材の溶接物から加工して製作する
ことにより、磁極近傍に強磁性材を磁極間に非磁性材を
配置でき、これによって磁気抵抗を小さくして、回転子
の表面磁束密度を大ぎくする効果かある。
また、その場合に強磁性材と非磁性材に密度が同し材料
を選へは、その形状を従来と同様に回転対称に加工する
たけて、回転に対するアンバランス量を十分に小さくて
きる。
を選へは、その形状を従来と同様に回転対称に加工する
たけて、回転に対するアンバランス量を十分に小さくて
きる。
更に、本発明の超高速回転子は、スリーブに磁気異方性
軟Ｉｉｆｌ性材料を用いて、透磁率が大ぎい方向を永久
磁石の磁極方向に一致させることによって、同様の効果
を一層容易に実現できる。
軟Ｉｉｆｌ性材料を用いて、透磁率が大ぎい方向を永久
磁石の磁極方向に一致させることによって、同様の効果
を一層容易に実現できる。
第１図は、本発明の第１の実施例の構成を示す断面図、
第２図は、同実施例の製造方法の一例を示す説明図、第
３図は、第２の実施例の構成を示す断面図である。 ｌ・・・水久磁石、２・・・スリーブ。
第２図は、同実施例の製造方法の一例を示す説明図、第
３図は、第２の実施例の構成を示す断面図である。 ｌ・・・水久磁石、２・・・スリーブ。
Claims (3)
- （１）永久磁石の回転磁極を有する超高速回転子におい
て、前記永久磁石をその各磁極部分に密着する強磁性材
の部分と非磁極部分に密着する非磁性材の部分とを一体
に構成したスリーブによって補強したことを特徴とする
超高速回転子。 - （２）前記スリーブは、強磁性材の部分と非磁性材の部
分が同一密度の材料を冶金的に合体して構成されている
ことを特徴とする請求項（１）記載の超高速回転子。 - （３）回転磁極をなす永久磁石の外表面に、磁気異方性
軟磁性材料であって、その透磁率の大きい方向が前記永
久磁石の磁極方向と一致しているスリーブによって補強
したことを特徴とする超高速回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007650A JPH03215141A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 超高速回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007650A JPH03215141A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 超高速回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215141A true JPH03215141A (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=11671698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007650A Pending JPH03215141A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 超高速回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03215141A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013121274A (ja) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Mazda Motor Corp | 回転電機のロータ構造 |
| WO2017220545A1 (de) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | Robert Bosch Gmbh | Rotor für eine elektrische maschine, elektrische maschine mit dem rotor und herstellungsverfahren für den rotor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110952A (ja) * | 1984-06-27 | 1986-01-18 | Hitachi Ltd | 永久磁石形回転電機 |
| JPH01103145A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-20 | Shinko Electric Co Ltd | 永久磁石回転子 |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP2007650A patent/JPH03215141A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110952A (ja) * | 1984-06-27 | 1986-01-18 | Hitachi Ltd | 永久磁石形回転電機 |
| JPH01103145A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-20 | Shinko Electric Co Ltd | 永久磁石回転子 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013121274A (ja) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Mazda Motor Corp | 回転電機のロータ構造 |
| WO2017220545A1 (de) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | Robert Bosch Gmbh | Rotor für eine elektrische maschine, elektrische maschine mit dem rotor und herstellungsverfahren für den rotor |
| JP2019518412A (ja) * | 2016-06-23 | 2019-06-27 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 電気機械のためのロータ、ロータを有する電気機械、およびロータの製造方法 |
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