JPS6028758A

JPS6028758A - 永久磁石を有する回転電機

Info

Publication number: JPS6028758A
Application number: JP58135980A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kobayashi; 小林　日出明
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1983-07-27
Publication date: 1985-02-13
Also published as: JPS6366152B2; US4559463A; DE3427677C2; DE3427677A1

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は電機子鉄心と界磁鉄心とを備えた、永久磁石を
有する回転電機に関するものである。

〔発明の背景〕

電機子鉄心や界磁鉄心として使用される鉄心材料の飽和
磁束密度は、多くの場合　１９，０００〜２１．０００
ガウス程度である。

これに対して永久磁石は最近小形で起磁力の大きいもの
が開発さｎ、ているが、そわ、でも永久磁石の表面の磁
束密度がフェライトで２，５００〜３，０００ガウス程
度、最も高い磁束密度を得らｎ、る希土類磁石でも６，
０００〜８，０００ガウス程度しかない。

つまり鉄心材料は、これの面積１に対して、約３倍の面
積を有する希土類磁石の磁束を通すことができる。

このため、永久磁石を有する回転電機の小形化を計るた
めには永久磁石の配置ｌこ工夫を施して、できるだけ小
さい空間内に、できるだけ磁極表面面積の大きい永久磁
石を配置するようにすることが大切である。

本出願人はこのような見地から先に特開昭５５−７７３
５９号公報にあるような磁極鉄心ｌこ対する永久磁石の
配置を提案した。

こｎ、は回転軸線に対して直角を成丁断面形状が円弧状
の永久磁石を、これの一端を回転軸の近くに、そして他
端を磁極鉄心の外周面近く１こ向けて配置した構造を成
しているので電機子鉄心へ至る起磁力波形が奇数次高調
波を多く含んだ形状になり、良い特性の回転電機が得ら
石、ない欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み成さｎ７たものであって、
その目的とするおころは、特性が良く、しかも小形化下
ることができる永久磁石を有する回転電機を構成Ｔろこ
とｌこめる。

〔発明の概要〕

丁なわち本発明では隣接する磁極を形成する両永久磁石
は、回転運動の回転軸線から異なる距離ｌこ配置し、且
つ回転軸線から放射方向ｌこ見た場合、そｎ、等の端部
が、間隔を置いて重なるように配置する。

このようにすると磁極面積の大きな永久磁石を、こｎｌ
の磁極面を直接電機子鉄心の位置する方向へ向けて配置
できるので特性が良く、しかも小形な永久磁石を右下る
回転電機を構成するこさができる。

〔発明の実施例〕

第１図／（いし第３図は、本発明を４極回転界磁形同期
誘導電動機Ｈ，ｙ実施した場合の例である。

以下、この実施例（ごついて説明する。

円筒状を成す外枠１の中に電機子鉄心２が固定しである
。この電機子鉄心２は、中央に回転子３の外周面と空隙
４を介して対向する円形の孔５を有している。韮だ電機
子鉄心２は孔５に向′つて開口する図示しない多数のス
ロットを有しており、このスロットの中には４極の回転
磁界を形成するように電機子巻線６が組み込んである。

回転子３は回転軸７と磁極鉄心８と、極数々同数の永久
磁石９ａ〜９ｄと、二重カゴ形巻、［１０と補強板１１
とで構成しである。

回転軸７は外枠１の両端に固定した端蓋１２ａ。

１２ｂによＯ〕、軸受１３ａ、１３ｂｉ介り、Ｔ回転自
在に支持されている。この回転軸７の回転軸線１４は孔
５の中心き一致している。また回転軸７は磁極鉄心８の
・機械的出力を外部に取り出てように、磁極鉄心８に対
して回り止めしである。回転軸７の材質としては磁性体
、非磁性体のいずわであっても良い。磁極鉄心８は多数
の打抜鉄板１５を回転軸７の伸びる方向に積層して構成
しである。

打抜鉄板１５は外周１６が円形を成しており、才。

た中央ｌこは回転軸７ときつく嵌合する軸貫通孔１７を
有している。　また打抜鉄板１５は回転軸線１４からＤ
ｌだけ離れた位置１こ永久磁石９ａ　、９ｃを夫々収納
する為の小径円弧状打抜部１８ａ、１８ｃとＤｌだけ離
層、た位置に永久磁石９ｂ　、９ｃを夫／ン収納する為
の大径円弧状打抜部１８ｂ　、１８ｄとを有し−Ｃいる
。

ここで軸貫通孔１７の半径をＤＯとするときＤｌとＤｌ
とは゛　４Ｄｏ（Ｄｌ＜Ｄｌなる関係に、その大きさが選択しである。

また小径円弧状打抜部１８ａ　、１８Ｃ大径円弧状打抜
部１８ｂ、１８ｄの円弧の中心は回転軸線１４と一致す
るように構成してあり、（このようにすると磁極鉄心を
容易にスキューすることができて優利である）１８ａと
１８Ｃ，１８ｂと１８ｄとは回転軸線１４に対して点対
称の関係に配置しである。

回転軸線１４から放射方向に見た場合隣接する小径円弧
状打抜部１８ａ　、１８Ｃと大径円弧状打抜部１８ｂ、
１８ｄの端部は間隔を置いて重なるように、つまり、円
弧の合計角が幾何学的に３６０゜よりも大きくなるよう
に形成しである。

打抜鉄板１５は、小径円弧状打抜部１８ａ、１８Ｃと大
径円弧状打抜部１８ｂ、１８ｄとの間に、小径円弧状打
抜部１８ａ１８ｃの端部から外周１６の近くまで若干の
橋絡部１９を残して伸びる打抜部２０ａ〜２０ｄを有し
ており、永久磁石９ａ〜９ｄによる磁束が電機子鉄心２
を通らずに磁石、るのを極力少なくする磁気抵抗増加部
２１ａ〜２１ｄを形成している。

打抜部２０ａ〜２０ｄは夫々互いに対向する　鳩尾状打
抜部２２ａ　、２２ｂを有している。こｎ４等鳩尾状打
抜部２２ａ　、２２ｂを含む打抜部２０ａ〜２０ｄには
、二重カゴ形巻線１０を鋳込む際に、二重カゴ形巻線１
０の鋳込材と同じ材料が鋳込まわる。従って鳩尾状打抜
部２２ａ　、２２ｂに鋳込まわ、た部分は横効果を発揮
する。また橋絡部１９は、わずかな磁束で磁気飽和する
ように細くしである。　打抜部［１５の外周１６の近く
１こは二重カゴ形巻線１０を鋳込むためのスロット形成
用孔２３が設けである。

磁気抵抗増加部２１ａ〜２１ｄの外側ｌこはやはり二重
カゴ形巻線１０を鋳込む為の打抜部２４が打抜部２０ａ
〜２０ｄから連続して打抜いである。

打抜鉄板１５は、小径円弧状打抜部１８ａ　、　１８Ｃ
の外側に、ここに位置する磁極２５ａ　、２５Ｃの磁気
抵抗を、大径円弧状打抜部１８ｂ　、１８ｄの外側に位
置する磁極２５ｂ　、２５ｄの磁気抵抗に合わぜる為の
打抜孔２６を有している。

補強板１１は第３図に詳細に示すように外径は打抜鉄板
１５の外径と同じ大きさを有している。

才た回転軸７ときつく嵌合する軸貫通孔１７’と、二重
カゴ形巻線１０を鋳込む為のスロット形成用孔２３’、
２４’　を有している。スロット形成用孔２４′の一部
は対向する鳩尾状打抜部２２　ａ’、２２ｂ’を有して
いる。補強板１１は非磁性体で構成しである。２６′は
打抜孔２６と対応する位置に設けた打抜孔である。

さて、以上のような形状を有する打抜鉄板１５と補強板
１１とは第１図ｔこ示すよう（ζ補強板１］を両端と、
中間に介在させスロット形成用孔２３と２３’、２４と
２４′出が回転軸線１４の連なる方向に、あるいはこ′
１１．に対して多少傾いて連なるように積層して回転軸
７にきつく嵌合している。補強板１１間では小径円弧状
打抜部１８ａ、１８Ｃ。

大径円弧状打抜部１８ｂ、１８ｄが夫々連なるように積
層してあり、夫々小径円弧状永久磁石収納室２７ａ　、
２７ｃｔ大径円弧状永久磁石収納室２７・　７　・ｂ、２７ｄｉ形成している。そして小径円弧状永久磁石
収納室２７ａ　、２７Ｃ内ｌこは夫々小径円弧状永久磁
石９ａ、９ｃが、大径円弧状永久磁石収納室２７ｂ　、
２７ｄ内には夫々大径円弧状永久磁石９ｂ　、９ｄが入
っている。永久磁石９３〜９ｄは電気的に１８０度間隔
で配置さｎ４、回転軸線１４から放射方向に見た場合隣
接する永久磁石の端部は間隔を置いて重なっている。こ
こで小径円弧状永久磁石９ａ、９ｃの外周面の極性がＮ
ならば、大径円弧状永久磁石の外周面の極性がＳになる
ように永久磁石９３〜９ｄは着磁される。

スロット形成用孔２３と２３’２４と２４′を連接して
形成したスロット２３ａ　、２４ａにはアルミニウム又
はアルミニウム合金が鋳込まｎｌ、二重カゴ形巻線１０
が形成され、ている。１０ａ　、１０ｂは二重カゴ形巻
線のエンドリングである。

打抜部２０ａ〜２０ｄ　鳩尾状打抜部２２ａ、２２ｂ　
、２２ａｔ、２２ｂｌ　にもアルミニウム又はアルミニ
ウム合金が鋳込んであり、小径円弧状永久磁石収納室２
６ａ　、２６Ｃと小径円弧状永久磁石９・　８　・ａ、９ｃとの隙間、大径円弧状永久磁石収納室２６ｂ、
２５ｄと大径円弧状永久磁石９ｂ　、９ｄとの隙間にも
アルミニウム又はアルミニウム合金が鋳込んである。

打抜孔２６，２６’は何も鋳込まずに通風孔として作用
させることができる。

以上のようＩこ構成したものｌこ於いて電機子巻線６を
付勢すると最初二重カゴ形巻線１０によって回転子３は
誘導機として始動し、同期速度近くになると同期引き込
みが成さｎ５、その後は同期機として動作する。同期機
として動作している間、二重カゴ形巻線はダンパ巻線と
して作用する。

第４図は本発明を４極直流電動機に実施した場合の実施
例である。　この実施例１こ於いては磁極鉄心８が外枠
１に固定してあり、磁極鉄心８に設けた円形の孔５１の
中で電機子２′が回転するように構成し７である。その
ため電機子巻線６には刷子３０、整流子３１を介して直
流電力が供給されるように構成しである。

磁極鉄心８は小径円弧状永久磁石収納部２７ａ。

２７Ｃ９有しており、ここｌこ小径円弧状永久磁石９ａ
、９ｃが収納してあり、また大径円弧状永久磁石収納部
２７ｂ、２７ｄを有しており、ここに大径円弧状永久磁
石９ｂ、９ｄが収納しである。

永久磁石９ａ、９ｃのＮ極が電機子鉄心２の位置する方
を向いているときには永久磁石９ｂ、９ｄはＳ極が電機
子鉄心２の位置する方を向いている。

隣接する永久磁石は回転軸線１４から異なる距離に配置
してあり、且つ回転軸線１４から放射方向１こ見た場合
、そｎｌ等の端部が間隔を置いて重なっている。

隣接する磁極間には磁気抵抗増加部２１２〜２１ｄとし
て打抜部２０ａ・〜２０ｄが設けてあり、磁極鉄心８の
永久磁石９ａ〜９ｄの内側と外側に位置する部分は容易
ｌこ磁気飽和する橋絡部１９で接続しである。

〔発明の効果〕以上の説明から明らかなように本発明ｌこよｎ、ば隣接
する磁極を形成する永久磁石を、回転運動の回転軸線か
ら異なる距離に配置し、且つ回転軸線から放射方向１こ
見た場合、そｎｌ等の端部が間隔を置いて重なるようζ
こ配置したので、磁極面積の大きな永久磁石を、こわ、
の磁極面を直接電機子鉄心の位置する方向へ向けて配置
することができる。

従って特性が良く小形な、永久磁石を府下る回転電機を
構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明永久磁石を有する回転電機の実施例を示
す縦断面図であって、回転子は第２図の１−１線に沿っ
て切断して示しである。第２図は第１図に示した回転子
の横断面図、第３図は第１図に示した補強４オの正面図
、第４図は本発明の異なる実施例を示す回転電機の横断
面図である。２は電機子鉄心、８は界磁鉄心、９ａ〜９ｄは永久磁石
、１４は回転軸線である。 °１１　゛昇　２　図 °１２゛第　３　図つ１− 第　４　図

Claims

【特許請求の範囲】１、複数の永久磁石と、複数の磁極を形成し、前記永久
磁石の磁束を電機子鉄心に導く磁極鉄心と、該磁極鉄心
に対して空隙を介して対向する前記電機子鉄心とを有し
ており、前記電機子鉄心と磁極鉄心とのうちの一方は、
回転運動が可能に構成しであるものに於いて、隣接する
前記磁極を形成する両前記永久磁石は、前記回転運動の
回転軸線から異なる距離に配置してあり、且つ前記回転
軸線から放射方向に見た場合、それ等の端部が間隔を置
いて重なっていることを特徴とする永久磁石を有する回
転電機。２　前記永久磁石は前記回転軸線に対して直角を成す断
面形状が、円弧状を成していることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の永久磁石を有する回転電機。３　前記永久磁石の円弧の中心は前記回転軸線上である
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の永久磁石
を有する回転電機。