JPH07264793A - 回転電気機械 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械のケーシング内及び遮蔽部内で過度に強
い加熱を懸念することなく、又機械の性能が過度に強く
損なわれることなく、有効な磁気遮蔽を達成することを
目的とする。 【構成】 ケーシング(3) と、内側にある固定子(1)
と、アウタロータとしてケーシング(3) 内に回転可能に
配置された回転子(2) と、ケーシング(3) の壁と回転子
(2) との間に配置された磁気遮蔽部(10, 11)とを備えた
回転電気機械において、磁気遮蔽部(10, 11)が前記回転
子(2) と一体回転自在に結合された構成とした。
い加熱を懸念することなく、又機械の性能が過度に強く
損なわれることなく、有効な磁気遮蔽を達成することを
目的とする。 【構成】 ケーシング(3) と、内側にある固定子(1)
と、アウタロータとしてケーシング(3) 内に回転可能に
配置された回転子(2) と、ケーシング(3) の壁と回転子
(2) との間に配置された磁気遮蔽部(10, 11)とを備えた
回転電気機械において、磁気遮蔽部(10, 11)が前記回転
子(2) と一体回転自在に結合された構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ケーシングと、内側に
ある固定子と、アウタロータとしてケーシング内に回転
可能に配置された回転子と、ケーシングの壁と回転子と
の間に配置された磁気遮蔽部とを具備する回転電気機械
に関するものである。
ある固定子と、アウタロータとしてケーシング内に回転
可能に配置された回転子と、ケーシングの壁と回転子と
の間に配置された磁気遮蔽部とを具備する回転電気機械
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アウタロータ形機械（電動機又は発電
機）を運転するとき電気伝導性ケーシング部分内で漂遊
磁界によって渦電流損が発生し、その大きさは、回転
数、ケーシング材料及び漂遊磁界の強さに依存してい
る。このような損失を減らすために、ケーシングの内面
に取付けられる磁気遮蔽部が知られている。特に適した
材料として、遮蔽部には電磁鋼板が利用される。その例
が、バクームシュメルツェ・ゲーエムベーハー(Vacuums
chmelze GmbH) 社、ハナウ、より提供される材料MUNITA
LL、VACOPERM 100、PERMINORM 5000 H3 、PERMINORM 63
01である。これらは、きわめて高い透磁率を有する軟磁
性鉄合金である。この問題についての基本的記載は、こ
の会社の社内刊行物「磁気遮蔽」に見られる。ケーシン
グの内面に固着された遮蔽部によってケーシングは回転
子の漂遊磁界から殆ど遮蔽されるのではあるが、しかし
その代わりに遮蔽部自体内にかなりの渦電流が現れ、遮
蔽部が強く加熱される。そのことから、効率がそれ相応
に低下する。
機）を運転するとき電気伝導性ケーシング部分内で漂遊
磁界によって渦電流損が発生し、その大きさは、回転
数、ケーシング材料及び漂遊磁界の強さに依存してい
る。このような損失を減らすために、ケーシングの内面
に取付けられる磁気遮蔽部が知られている。特に適した
材料として、遮蔽部には電磁鋼板が利用される。その例
が、バクームシュメルツェ・ゲーエムベーハー(Vacuums
chmelze GmbH) 社、ハナウ、より提供される材料MUNITA
LL、VACOPERM 100、PERMINORM 5000 H3 、PERMINORM 63
01である。これらは、きわめて高い透磁率を有する軟磁
性鉄合金である。この問題についての基本的記載は、こ
の会社の社内刊行物「磁気遮蔽」に見られる。ケーシン
グの内面に固着された遮蔽部によってケーシングは回転
子の漂遊磁界から殆ど遮蔽されるのではあるが、しかし
その代わりに遮蔽部自体内にかなりの渦電流が現れ、遮
蔽部が強く加熱される。そのことから、効率がそれ相応
に低下する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ケー
シング及び遮蔽部内で過度に強い加熱を懸念することな
く、又機械の性能が過度に強く損なわれることなく、有
効な磁気遮蔽が達成されるように、類概念に係わる電気
機械を改良することである。
シング及び遮蔽部内で過度に強い加熱を懸念することな
く、又機械の性能が過度に強く損なわれることなく、有
効な磁気遮蔽が達成されるように、類概念に係わる電気
機械を改良することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は、ケーシング
(3) と、内側にある固定子(1) と、アウタロータとして
ケーシング(3) 内に回転可能に配置された回転子(2)
と、ケーシング(3) の壁と回転子(2) との間に配置され
た磁気遮蔽部(10, 11)とを備えた回転電気機械におい
て、前記磁気遮蔽部(10, 11)が前記回転子(2) と一体回
転自在に結合されていることを特徴とする機械によって
解決される。なお、本発明の有利な諸展開は、従属請求
項２乃至10に明示されている。
(3) と、内側にある固定子(1) と、アウタロータとして
ケーシング(3) 内に回転可能に配置された回転子(2)
と、ケーシング(3) の壁と回転子(2) との間に配置され
た磁気遮蔽部(10, 11)とを備えた回転電気機械におい
て、前記磁気遮蔽部(10, 11)が前記回転子(2) と一体回
転自在に結合されていることを特徴とする機械によって
解決される。なお、本発明の有利な諸展開は、従属請求
項２乃至10に明示されている。
【０００５】本発明の特徴的構成は、磁気遮蔽部を、従
来のように電気機械のケーシングに定置式に固着するの
でなく、一体回転自在に回転子に結合することにある。
このために回転子は、望ましくは、まず磁気非伝導体か
らなる第１層で取り囲まれる。この層は、例えば、空気
層とすることもできよう。しかし望ましいのは反磁性体
であり、更にこれは、可能な限り、例えばプラスチッ
ク、好ましくは、炭素繊維材料又はガラス繊維強化プラ
スチック等の強化プラスチックのように、電気非伝導性
とすべきでもあろう。これらのプラスチックは、（好ま
しくは強力永久磁石で形成された）回転子の磁極を外側
から固定バンデージとして取り囲み、これにより、かか
る機械のバースト回転数を著しく高めるという大きな利
点を有する。同様の効果は、第１層としての特殊鋼板か
らなるバンデージリングでも達成することができる。
来のように電気機械のケーシングに定置式に固着するの
でなく、一体回転自在に回転子に結合することにある。
このために回転子は、望ましくは、まず磁気非伝導体か
らなる第１層で取り囲まれる。この層は、例えば、空気
層とすることもできよう。しかし望ましいのは反磁性体
であり、更にこれは、可能な限り、例えばプラスチッ
ク、好ましくは、炭素繊維材料又はガラス繊維強化プラ
スチック等の強化プラスチックのように、電気非伝導性
とすべきでもあろう。これらのプラスチックは、（好ま
しくは強力永久磁石で形成された）回転子の磁極を外側
から固定バンデージとして取り囲み、これにより、かか
る機械のバースト回転数を著しく高めるという大きな利
点を有する。同様の効果は、第１層としての特殊鋼板か
らなるバンデージリングでも達成することができる。
【０００６】遮蔽部の第１層は、磁気伝導体からなる第
２層によって、好ましくは電磁鋼板の層によって、つま
り高透磁率を有する材料の層によって取り囲まれてい
る。大切なことは、運転状態のときこの第２層が回転子
に対するその相対位置を変えてはならない点である。こ
うして、電気機械のケーシングになお達する漂遊磁界が
遮蔽部なしの場合の約半分乃至５分の１となることを達
成することができる。この実施態様では、遮蔽部が回転
子と一緒に回転するため磁界が静的であるので、遮蔽部
自体の加熱は現れない。
２層によって、好ましくは電磁鋼板の層によって、つま
り高透磁率を有する材料の層によって取り囲まれてい
る。大切なことは、運転状態のときこの第２層が回転子
に対するその相対位置を変えてはならない点である。こ
うして、電気機械のケーシングになお達する漂遊磁界が
遮蔽部なしの場合の約半分乃至５分の１となることを達
成することができる。この実施態様では、遮蔽部が回転
子と一緒に回転するため磁界が静的であるので、遮蔽部
自体の加熱は現れない。
【０００７】
【実施例】図１に示した実施例に基づいて、以下、本発
明を詳しく説明する。この略示図は本発明による電気機
械の一部を軸方向横断面図で示す。電気機械の固定子１
は、回転磁界を生成するために、電気固定子巻線４と電
磁鋼板からなる固定子成層鉄心５とを有する。機械の外
側にある回転子２は、好ましくは、交互に極性を有する
多数の永久磁石７、８で形成されており、隣接した永久
磁石７、８間にそれぞれ１つの磁束くさび９が配置され
ている。磁束くさび９はやはり電磁鋼板から、即ち軟磁
性材料から製造されている。永久磁石に代えて、電磁石
による回転子の励磁も設けておくことができよう。回転
子２のリングは、永久磁石７、８と磁束くさび９とで形
成されて、磁気遮蔽層10、11の一部をなすガラス繊維強
化プラスチック性の第１層10によって外側から取り囲ま
れている。これにより、回転子２のバースト回転数を高
める外側バンデージが形成される。第１層10は、選択的
に、例えば特殊鋼板より構成することも可能である。こ
の層の直接上に、電磁鋼板からなる磁気遮蔽層10、11の
一部をなす第２層11が配置されている。なお、第２層11
は、軟磁性材料より構成することも可能である。この第
２層11は、磁気遮蔽部の本来の核となり、第１層10によ
って回転子２の磁極から半径方向に一定の間隔を置いて
配置されている。第２層11も、回転子２のバースト回転
数を向上するのに寄与する。符号３は電気機械のケーシ
ングである。回転子２と固定子１との間にも、又回転子
２とケーシング３との間にも、それぞれ環状空隙６又は
12が設けられており、回転子２は自由に回転することが
できる（回転軸は図示されていない）。
明を詳しく説明する。この略示図は本発明による電気機
械の一部を軸方向横断面図で示す。電気機械の固定子１
は、回転磁界を生成するために、電気固定子巻線４と電
磁鋼板からなる固定子成層鉄心５とを有する。機械の外
側にある回転子２は、好ましくは、交互に極性を有する
多数の永久磁石７、８で形成されており、隣接した永久
磁石７、８間にそれぞれ１つの磁束くさび９が配置され
ている。磁束くさび９はやはり電磁鋼板から、即ち軟磁
性材料から製造されている。永久磁石に代えて、電磁石
による回転子の励磁も設けておくことができよう。回転
子２のリングは、永久磁石７、８と磁束くさび９とで形
成されて、磁気遮蔽層10、11の一部をなすガラス繊維強
化プラスチック性の第１層10によって外側から取り囲ま
れている。これにより、回転子２のバースト回転数を高
める外側バンデージが形成される。第１層10は、選択的
に、例えば特殊鋼板より構成することも可能である。こ
の層の直接上に、電磁鋼板からなる磁気遮蔽層10、11の
一部をなす第２層11が配置されている。なお、第２層11
は、軟磁性材料より構成することも可能である。この第
２層11は、磁気遮蔽部の本来の核となり、第１層10によ
って回転子２の磁極から半径方向に一定の間隔を置いて
配置されている。第２層11も、回転子２のバースト回転
数を向上するのに寄与する。符号３は電気機械のケーシ
ングである。回転子２と固定子１との間にも、又回転子
２とケーシング３との間にも、それぞれ環状空隙６又は
12が設けられており、回転子２は自由に回転することが
できる（回転軸は図示されていない）。
【０００８】なお、磁気遮蔽部の寸法設計を考慮するこ
とにより、即ち、第２層11の層厚の選択、及び回転子２
の永久磁石（電極）７、８との距離（つまり磁気非伝導
層の層厚）の選択を考慮することにより、所望の効果と
逆方向の傾向を調整をする必要がある。第２層11が厚く
なればなるほど、そして回転子２との距離が大きくなれ
ばなるほど、磁気遮蔽部10、11の向こう側の磁界が弱く
なることが、基本的に言える。しかし、その一方で、磁
気遮蔽部10、11が厚くなればなるほど、回転子２と固定
子１との間の空隙誘導、すなわち機械によって達成可能
なトルクも、益々小さくなる。つまり、こうした逆方向
の傾向において最適な妥協策を見い出すことが肝要であ
る。これは、十分な遮蔽を守って環状空隙６内にできる
だけ高い誘導が保証されたままとなるように、両層を厚
さの点で相互に調整しなければならないことを意味す
る。以下に挙げる表は、永久励磁回転子と300 mmの空隙
径とを有する図示構造の電動機について、層厚に依存し
てどのような変化が生じるのかを例示的に示す。第２層
11のための軟磁性材料として、ニッケル48％を含有した
飽和磁気誘導のきわめて高い鉄合金を使用した。
とにより、即ち、第２層11の層厚の選択、及び回転子２
の永久磁石（電極）７、８との距離（つまり磁気非伝導
層の層厚）の選択を考慮することにより、所望の効果と
逆方向の傾向を調整をする必要がある。第２層11が厚く
なればなるほど、そして回転子２との距離が大きくなれ
ばなるほど、磁気遮蔽部10、11の向こう側の磁界が弱く
なることが、基本的に言える。しかし、その一方で、磁
気遮蔽部10、11が厚くなればなるほど、回転子２と固定
子１との間の空隙誘導、すなわち機械によって達成可能
なトルクも、益々小さくなる。つまり、こうした逆方向
の傾向において最適な妥協策を見い出すことが肝要であ
る。これは、十分な遮蔽を守って環状空隙６内にできる
だけ高い誘導が保証されたままとなるように、両層を厚
さの点で相互に調整しなければならないことを意味す
る。以下に挙げる表は、永久励磁回転子と300 mmの空隙
径とを有する図示構造の電動機について、層厚に依存し
てどのような変化が生じるのかを例示的に示す。第２層
11のための軟磁性材料として、ニッケル48％を含有した
飽和磁気誘導のきわめて高い鉄合金を使用した。
【０００９】
【表１】
【００１０】この表から明らかとなるように、遮蔽部を
設けない場合、確かに、回転子２と固定子１との間の環
状空隙６内に1.22Ｔの最大の誘導が存在し、つまりきわ
めて高いトルクを生成することができるのではあるが、
しかし他方で、強い漂遊磁界（0.12Ｔ）の故に損失も最
大となる。軟磁性材料よりなる第２層11及び反磁性材料
よりなる第１層10の層厚がそれぞれ２mmのとき、存在す
る漂遊磁界はかなり弱い（0.047 Ｔ、つまり−61％）の
ではあるが、しかしこれは、（環状空隙６内での）空隙
誘導の比較的強い損失という犠牲を払って得ねばならな
い（1.08Ｔ、つまり−11.5％）。第１層10の層厚を４mm
（表の第３行）に拡大すると、環状空隙６内での誘導の
損失が僅か6.5 ％となり、漂遊磁界は99.7％低減する。
それに対して、表の第４行に示された変種では両誘導値
において結果が劣化する。最後の行に挙げられたパラメ
ータ組合せは、目標設定を考慮するなら、比較的好まし
い解決策と見做すことができる。環状空隙６内での誘導
は、遮蔽部なしの場合に比べて4.9 ％低減しただけであ
るが、回転子との距離７mmにおける漂遊磁界はほぼ半分
に小さくなった。
設けない場合、確かに、回転子２と固定子１との間の環
状空隙６内に1.22Ｔの最大の誘導が存在し、つまりきわ
めて高いトルクを生成することができるのではあるが、
しかし他方で、強い漂遊磁界（0.12Ｔ）の故に損失も最
大となる。軟磁性材料よりなる第２層11及び反磁性材料
よりなる第１層10の層厚がそれぞれ２mmのとき、存在す
る漂遊磁界はかなり弱い（0.047 Ｔ、つまり−61％）の
ではあるが、しかしこれは、（環状空隙６内での）空隙
誘導の比較的強い損失という犠牲を払って得ねばならな
い（1.08Ｔ、つまり−11.5％）。第１層10の層厚を４mm
（表の第３行）に拡大すると、環状空隙６内での誘導の
損失が僅か6.5 ％となり、漂遊磁界は99.7％低減する。
それに対して、表の第４行に示された変種では両誘導値
において結果が劣化する。最後の行に挙げられたパラメ
ータ組合せは、目標設定を考慮するなら、比較的好まし
い解決策と見做すことができる。環状空隙６内での誘導
は、遮蔽部なしの場合に比べて4.9 ％低減しただけであ
るが、回転子との距離７mmにおける漂遊磁界はほぼ半分
に小さくなった。
【００１１】
【発明の効果】電気伝導性機械のための遮蔽部の本発明
による実施は、機械の性能を過度に強く低減することな
く、漂遊磁界のきわめて効果的な遮蔽を簡単に可能とす
る。本発明の付加的利点として、特に永久磁石励磁式機
械に関し、本来の磁気伝導遮蔽層が回転子の磁極から距
離を置いて設けられるように、回転子の周囲に設けられ
る反磁性材料の第１層として強化プラスチック又は特殊
鋼バンデージを使用した場合、回転子のバースト回転数
を著しく高めることができる。
による実施は、機械の性能を過度に強く低減することな
く、漂遊磁界のきわめて効果的な遮蔽を簡単に可能とす
る。本発明の付加的利点として、特に永久磁石励磁式機
械に関し、本来の磁気伝導遮蔽層が回転子の磁極から距
離を置いて設けられるように、回転子の周囲に設けられ
る反磁性材料の第１層として強化プラスチック又は特殊
鋼バンデージを使用した場合、回転子のバースト回転数
を著しく高めることができる。
【図１】本発明による電気機械の一部を示す軸方向横断
面図である。
面図である。
１ 固定子 ２ 回転子 ３ ケーシング ４ 電気固定子巻線 ５ 固定子成層鉄心 ６、１２ 環状空隙 ７、８ 永久磁石 ９ 磁束くさび １０ 磁気遮蔽層の第１層 １１ 磁気遮蔽層の第２層
Claims (10)
- 【請求項１】 ケーシング(3) と、内側にある固定子
(1) と、アウタロータとしてケーシング(3) 内に回転可
能に配置された回転子(2) と、ケーシング(3)の壁と回
転子(2) との間に配置された磁気遮蔽部(10, 11)とを備
えた回転電気機械において、前記磁気遮蔽部(10, 11)が
前記回転子(2) と一体回転自在に結合されていることを
特徴とする機械。 - 【請求項２】 前記磁気遮蔽部(10 、11) が、前記回転
子(2) の外側を取り囲む磁気非伝導体からなる第１層(1
0)と、前記第１層(10)の外側を取り囲む磁気伝導体から
なる第２層(11)とを具備することを特徴とする、請求項
１に記載の機械。 - 【請求項３】 前記第１層(10)が、電気非伝導性反磁性
体で形成されていることを特徴とする、請求項２に記載
の機械。 - 【請求項４】 前記第１層(10)が、バースト回転数を高
めるバンデージの形の強化プラスチックで形成されてい
ることを特徴とする、請求項３に記載の機械。 - 【請求項５】 前記第１層(10)が特殊鋼バンデージで形
成されていることを特徴とする、請求項２に記載の機
械。 - 【請求項６】 前記第２層(11)が電磁鋼板からなること
を特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の機
械。 - 【請求項７】 前記回転子(2) と前記固定子(1) との間
の空隙内で誘導ができるだけ大きくなる一方、前記磁気
遮蔽部(10, 11)の外面での誘導が十分に低い値に抑えら
れるように、前記第１層(10)の厚さと前記第２層(11)の
厚さが互いに設計されていることを特徴とする、請求項
２乃至６のいずれか１項に記載の機械。 - 【請求項８】 前記第２層(11)の厚さが１〜２mmの範囲
内にあることを特徴とする、請求項６乃至７のいづれか
１項に記載の機械。 - 【請求項９】 第１層(10)の厚さが３〜４mmの範囲内に
あることを特徴とする、請求項６乃至８のいづれか１項
に記載の機械。 - 【請求項１０】 回転子(2) が、交互に並置された永久
磁石磁極(7, 8)とその間に設けられた電磁鋼板からなる
磁束伝導くさび(9) とで形成されていることを特徴とす
る、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の機械。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4406471A DE4406471C2 (de) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | Rotierende elektrische Maschine mit Außenläufer |
| DE44-06-471-3 | 1994-02-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07264793A true JPH07264793A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=6511395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7050311A Pending JPH07264793A (ja) | 1994-02-23 | 1995-02-16 | 回転電気機械 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0669699A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07264793A (ja) |
| KR (1) | KR960032837A (ja) |
| BR (1) | BR9404789A (ja) |
| DE (1) | DE4406471C2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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