JPS61221561A - 扁平型回転電機 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は例えば磁石式発電機や磁石式電動機に用いられ
る扁平型回転電機に関する。

（発明の概要） 本発明は扁平状の導体を有する偏平型回転電橙において
、導体間の隙間に界磁の磁束と同じ軸方向に強磁性体を
挿入して、導体に軸方向の磁気異方性を形成することに
より、界磁から磁性体への間の漏れ磁束を減少させるよ
うにしたものである。

（従来の技術） 従来のものは特開昭５６−９４９３８号公報に示すよう
に、複数本の導体を束として、巻線しである電機子巻線
を接着固定する樹脂に強磁性体粉末を混入している。

また、特開昭５８−１７５９４０号公報においては、円
板状の絶縁板の表裏に多数本のコイル片を有し、これら
コイル片の集合体が三相コイルを形成する三相偏平コイ
ルが形成され、この三相偏平コイルの端面に、永久磁石
が２つ配置され、これら永久磁石の回転による三相偏平
コイルに発生する電圧を取り出す磁石式発電機が示され
ている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上述した従来の前者のものでは、界磁である磁
石の磁束の一部が、１束の導体間の磁性体粉末により短
絡されて、磁石の磁束の漏れとなり、磁石の磁束を有効
に利用していなく、モータの出力低下を招くという問題
点がある。

また、従来の後者のものでは、磁石の磁束の一部が、コ
イル片間の隙間を介して、隣り合う磁石への漏れ磁束と
なり、磁石の磁束を有効に利用していないという問題点
がある。

（問題点を解決するための手段） 径方向に放射状に伸び、周方向に隙間を介してほぼ均等
に配置された多数本の扁平状の導体と、これら導体の軸
方向端面側に配置された界磁と、この界磁の磁束を、前
記導体を通して流す磁性体と、 前記導体間の隙間に界磁の磁束と同じ方向に挿入された
強磁性体と、 を有する扁平型回転電機とすることである。

（作　用） 導体間の隙間に強磁性体を挿入して、導体に軸方向の磁
気異方性を形成して、界磁の磁束を軸方向に流しやすく
する。

（実施例） 以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図ないし第３図に示す第１実施例において、磁石式
発電機の三相交流コイル１は、中心に中空部２ａを有す
る熱伝導性絶縁板２の表裏に、径方向に放射状に伸びる
導体をなす偏平状のコイル片３が配置されている。そし
てコイル片３は非磁性体であり、軸方向に厚みを有する
銅板である。このコイル片３は周方向に隙間４を介して
等間隔で多数本設けられている。そして、コイル片３の
外周および内周の表裏を溶接して、波巻きにし、偏平状
の三相交流コイル１を得る。ここで、上述した三相交流
コイル１については特開昭５８−１７５９４９号公報に
示されている。

次に、上記三相交流コイル１の表裏の隙間４に、強磁性
材料（比透磁率１０以上、例えばフェライト、ニッケル
、鉄等）を混入したエポキシ樹脂５を流し込む。この時
、エポキシ樹脂５が隙間４の軸方向くコイル片３の厚み
分）に沿って挿入される。そして、熱を加えて、エポキ
シ樹脂５を熱硬化させて、王権交流コイル１を成形する
時に、コイル片３が固定される。

三相交流コイル１の外周側および内周側には、熱伝導性
絶縁シート６を介して、断面コの字状のホルダ７．８が
配置されている。これらホルダ７゜８は、熱伝導性がよ
い例えばアミミニラムで形成゛されており、リヤハウジ
ング９と三相交流コイル１のコイル片との間は前記熱伝
導性絶縁シート６によって絶縁される。

また、アルミニウムで形成されたリヤハウジング９は、
三相交流コイル１の端面側を覆う平面部９ａと、この平
面部９ａの外周側に形成され、ホルダ７の外周を規制す
る第１保持部９ｂと、平面部９ａの内側に形成され、ホ
ルダ８の外周を規制する第２保持部９ｃとから構成され
る。そして、ホルダ７．８を装着した三相交流コイル１
が第１保持部９ｂと第２保持部９Ｃとの間に固定される
。

また、第２保持部９Ｃの内側には凹部９ｄが形成され、
この凹部９ｄにシャフト１１が挿入される。

さらに、平面部９ａの外周側には、熱の放散をよくする
ためにフィン９ｅが形成されている。

三相交流コイル１とリヤハウジング９の平面部９ａとの
間には、熱伝導性絶縁プレート１０を介して、強磁性体
である鉄で形成された磁性体をなす平板状の鉄心１１が
配置されている。

フロントハウジング１２も同様にアルミニウムで形成さ
れ、フロントハウジング１２とリヤハウジング９との間
に、三相交流コイル１を確実に挟持している。フロント
ガラス１２の軸方向端面には、２つの第１．第２の開口
部１２ａ、１２ｂが形成され、また、径方向外周側には
、周方向に複数個の排気口１２ｃが形成されている。ま
た、第１、第２の開口部１２ａ、１２ｂとの間には、し
きり１２ｄが設けられている。そして、フロントハウジ
ング１２の段部１２ｅとリヤハウジング９の第１保持部
９ｂとをインロー結合させて、図示しないスルーボルト
により、ハウジング９と１２とを一体に固定している。

また、ビス１９によりフロントハウジング１２の内側に
固定されているブラケット２０は、軸受１６を固定する
ものである。

一端にプーリ１４をボルト１５により固定しであるシャ
フト１３は、軸受１６を介して、フロントハウジング１
２およびリヤハウジング９に回転自在に支持されている
。このシャフト１３の外周には、シャフト１３の回転と
一体に回転するロータ１７が固定されている。このロー
タ１７には、第３図に示すように、三相交流コイル１を
通して、鉄心１１と対向する位置に、界磁をなす永久磁
石１８が固定されている。この永久磁石１８は軸方向に
着磁されると共に、周方向に複数個、着磁を交互に変え
て配置されている。また、永久磁石１８は周方向に着磁
されていてもよい。そして、永久磁石１８の周方向の幅
の間に複数本のコイル片３が配置されている。また、ロ
ータ１，７のフロントハウジング１２側には、周方向に
複数個のスクープ１７ａおよびファン１７ｂがそれぞれ
第１゜第２の開口部１２ａ、１２ｂに対向する位置に形
成されている。そして、スクープ１７ａが形成される位
置には、穴部１７ｃが設けられている。

また、サイリスタ２１は、三相交流コイル１に電気的に
接続され、フロントハウジング１２の内周にネジ嵌合し
て固定されている。そして、出力端子２２は図示せぬダ
イオードとサイリスタ２１より成るサイリスクブリッジ
に電気的に接続されている。

プーリ１４の回転と共に、シャフト１３を介して、ロー
タ１７が回転する。このロータ１７のファン１７ｂの回
転により、第１の開口部１２ａがらの空気が、サイリス
クブリッジ２１を冷やして、排気口１２ｃを通して外部
に流れる。また、スクープ１７ａにより、第２の開口部
１２ｂからの空気が、穴部１７ｃを通して、三相交流コ
イル１を冷やして、同様に排気口１２ｃを通して外部に
流れる。

そして、磁石１Ｂの回転により、三相交流コイル１に交
流電力が発生し、サイリスクブリッジによって、整流さ
れ、所定の電圧に変換し、出力端子２２を介して外部の
電気負荷に供給される。

次に、第３図は第１図におけるの一■断面図を拡大した
ものであり、磁石１８の磁束が、三相交流コイル１に作
用した時の図である。その時の磁束量を表１に示す。

表１ ここで、Ａは磁石１８の中心であり、絶縁板２の裏面（
リヤハウジング９側）のコイル片３のほぼ中心部、Ｂは
磁石１８の中心であり、絶縁板２の表面（フロントハウ
ジング１２側）のコイル片３のほぼ中心部、Ｃは隣接す
る磁石１８間の中心であり、絶縁板２の裏面（リヤハウ
ジング９側）のコイル片３のほぼ中心部、Ｄは隣接する
磁石１８間の中心であり、絶縁板２の表面（フロントハ
ウジング１２側）のコイル片３のほぼ中心部の位置を示
すものである。また、Ｘは磁石１８から鉄心１１側に平
行に流れる磁束の磁束量（Ｇａｕｓｓ　）、Ｙは磁石１
８から鉄心ｌｌ側に対して垂直方向（上側）に流れる磁
束の磁束量（Ｇａｕｓｓ　）を示すものである。

また、表２は、三相交流コイル１のコイル片３の間の隙
間に、強磁性体を挿入しなかった従来のものを示すもの
である。そして、第７図に示す磁束分布を表２に表わす
。

表２ 上記の表１１表２かられかるように、第１実施例におい
ては、従来と比較して、Ｗ石１８から鉄心１１に流れる
軸方向の磁束が数倍増加していることが、測定できた。

すなわち、磁石１８の漏れ磁束を少なくして、三相交流
コイル１に軸方向の磁気異方性を持たせ、磁石１８の磁
束を有効に鉄心１１に流すことができ、磁石１８を効率
的に使用し、同一体格の磁石式発電機においては、出力
向上を図ることができる。

また、三相交流コイル１がリヤハウジング９の第１保持
部９ａと第２保持部９ｂとの間に、確実に保持され、高
回転域においての三相交流コイル１の振動を防止できる
。

なお、第４図に示す第２実施例においては、コイル片３
間の隙間４に、１つおきに強磁性体材料を挿入している
。そして、強磁性体材料は、第５図に示すように、表面
を絶縁処理したセグメント状の鉄プレート２３であり、
隙間４に鉄プレート２３を挿入している。その後、接着
剤２４を隙間４に流し込み、コイル片３を固定すると共
に、鉄プレート２３を隙間４に固定している。

また、第６図には、磁石１８の磁束の分布が示してあり
、磁束量を表３に示す。

表３ 表３においては、第１実施例を示しである表１と比較し
ても、磁石１８から鉄心１１に流れる軸方向の磁束が増
しており、磁石１８の磁束をより有効に鉄心１１に流す
ことができる。

また、強磁性材料の比透磁率を変えることにより、３相
交流コイル１のインダクタンスを変化させて、入力特性
を変えることができる。従来、同一磁束量のもとて入力
特性を変えるためには、３相交流コイル１の巻線仕様の
変更によらなければならなかったが、第７図に示す回転
数に対する入力の特性図では、Ｅ、Ｆ、Ｇはそれぞれ強
磁性材料の比透磁率μＳ−１（強磁性材料なし）、μＳ
−５００、μ５＝５０００時の特性を示し、強磁性材料
の比透磁率を増加させると、低回転域では入力が増加し
、高回転域ではコイルインピーダンスの増加に伴って、
入力飽和する傾向とすることができる。

以上の如く、従来、巻線仕様の変更によっていた入力特
性の変更を、強磁性材料の比透磁率を変えるだけで、入
力特性を変更することができる。

なお、上述した第１実施例では、強磁性材料を混入した
エポキシ樹脂５を用いたが、熱硬化性樹脂を用いてもよ
く、また、特開昭５１−８２３１９号公報に示されてい
るシリコーンワニス混成物を用いてもよい。

また、磁石式発電機の三相交流コイル１に適用したが、
米国特許３２３１７７４に示されるように、絶縁板の表
裏に、多数の板状の導体を配置し、内周および外周を接
続しているプリント回路のアーマチャを持つ直流回転電
機にも適用できる。さらに、米国特許３４８０８１５に
示すように、コイルを多数波巻きした円盤状のアーマチ
ャを持つ電動機等に用いてもよい。

また、永久磁石１８の代わりに、鉄心にコイルを巻いて
、コイルに電流を流して界磁としてもよい。

さらに、磁性体をなす鉄心１１の代わりに、永久磁石を
用いてもよい。

（発明の効果） 以上述べたように本発明において、導体間の隙間に軸方
向に強磁性体を挿入し、導体に軸方向の磁気異方性を持
たせたから、界磁から磁性体への間の漏れ磁束を少なく
し、界磁から磁性体へ磁束を有効に流すことができると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明扁平型回転電機の第１実施例を示す半断
面正面図、第２図は第１図における三相交流コイルの正
面図、第３図は第１図のＡ−Ａ線に沿った断面上の永久
磁石の磁束分布を示す模式図、第４図は本発明扁平型回
転電機の第２実施例における三相交流コイルの正面図、
第５図は第２実施例に用いられる鉄プレートの斜視図、
第６図は第２実施例における永久磁石の磁束分布を示す
模式図、第７図は本発明扁平型回転電機における回転数
に対する入力の特性図、第８図は従来扁平型回転電機に
おける永久磁石の磁束分布を示す模式図である。 １・・・三相交流コイル、３・・・コイル片、４・・・
隙間、５・・・強磁性体をなす樹脂、１１・・・磁性体
をなす鉄心、１８・・・界磁をなす磁石。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第１図 ｊ＃ＪｆｒｔｌＪＩＥｆｎ６　（ＩｆＩｊｔ＆））第２
図　、 二ね央１Ｅコイルの正Ｉ［ＩＦｊＵ（寥１賢亮砂“１）
笥　４　図 第７図 ｘ７Ｊ特１・１あ ｒＤｈ＊　（ｒｐｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　径方向に放射状に伸び、周方向に隙間を介してほぼ均
   等に配置された多数本の扁平状の導体と、これら導体の
   軸方向端面側に配置された界磁と、この界磁の磁束を、
   前記導体を通して流す磁性体と、 　前記導体間の隙間に界磁の磁束と同じ方向に挿入され
   た強磁性体と、 を有する扁平型回転電機。