(57)【要約】【課題】バネを用いない簡単な構成で可変界磁を実現できる回転電機を提供する。【解決手段】軸方向に延びるスロット２２の中に永久磁石２３が半径方向に変位可能に配置されたロータ２を備える回転電機１であって、スロット２２及び永久磁石２３はいずれも内径側より外径側の方が円周方向の幅が広いテーパ形断面をしており、永久磁石２３の半径方向長さがスロット２２の半径方向長さよりも小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びるスロットの中に永久磁石が半径方向に変位可能に配置されたロータを備える回転電機であって、
前記スロット及び前記永久磁石はいずれも内径側より外径側の方が円周方向の幅が広いテーパ形断面をしており、
前記永久磁石の半径方向長さが前記スロットの半径方向長さよりも小さいこと、を特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータのスロット内に永久磁石が配置された回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スロットの中に永久磁石とバネが配置されたロータを備えており、ロータが低回転時にはバネの復元力により永久磁石がスロット内でロータの内径側に押え付けられているが、ロータが高回転時には遠心力がバネの復元力を上回って永久磁石がスロット内でロータの外径側に移動することによって、可変界磁を実現する回転電機が特許文献１で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４４０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の背景技術に記載した構成の回転電機では、ロータを高回転させた後に低回転に戻す際に永久磁石をスロット内で内径側に戻すために、バネを永久磁石に取り付ける必要がある。しかし、ロータのスロット内にバネを挿入して取り付けると、部品コストや製造工数がかかる。
【０００５】
そこで、本発明は、バネを用いない簡単な構成で可変界磁を実現できる回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機は、軸方向に延びるスロットの中に永久磁石が半径方向に変位可能に配置されたロータを備える回転電機であって、前記スロット及び前記永久磁石はいずれも内径側より外径側の方が円周方向の幅が広いテーパ形断面をしており、前記永久磁石の半径方向長さが前記スロットの半径方向長さよりも小さいこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、ロータが低回転時には永久磁石とロータコアとの間の隙間が最小となるように磁力が作用して永久磁石がスロット内でロータの内径側に張り付き、ロータが高回転時には永久磁石とロータコアとの間に作用する磁力を遠心力が上回って永久磁石がスロット内でロータの外径側に移動するため、可変界磁を実現することができる。また、本発明は、バネを用いない簡単な構成で、このような効果を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施形態の回転電機のロータが低回転時におけるスロット内の永久磁石の位置を示すロータの断面図である。
【図２】本実施形態の回転電機のロータが高回転時におけるスロット内の永久磁石の位置を示すロータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本開示の回転電機１について説明する。図１に示すように、回転電機１は、回転軸の軸方向に見ると円環形状のロータ２を備える。図１はロータ２の円環形状の断面の一部を拡大して示している。ロータコア２１にはロータ２の回転軸の軸方向に延びるスロット２２が形成されており、スロット２２の中に永久磁石２３が配置されている。ロータ２の半径方向外側には、ロータ２を回転させる回転磁界を発生する巻線を有する不図示のステータが配置される。
【００１０】
スロット２２及び永久磁石２３は、いずれもロータ２の内径側より外径側の方が円周方向の幅が広いテーパ形断面をしている。そして、永久磁石２３の半径方向長さＬ１がスロット２２の半径方向長さＬ２よりも小さくなっている。ロータコア２１と永久磁石２３との間の隙間は樹脂などを詰めたりせず空間となっており、スロット２２の中で永久磁石２３は半径方向に変位可能となっている。
【００１１】
永久磁石２３とロータコア２１との間で作用する磁力によって、永久磁石２３はロータコア２１に近づこうとする。そのため、ロータ２の回転速度が低い低回転時には、永久磁石２３に働く遠心力が弱いので、永久磁石２３とロータコア２１との間の隙間が最小となるように磁力が作用し、図１に示すように永久磁石２３はスロット２２内でロータ２の内径側に張り付き、図１に示す隙間Ｇ１は小さくなる。
【００１２】
ロータ２の回転速度が高い高回転時には、永久磁石２３とロータコア２１との間で作用する磁力を遠心力が上回り、図２に示すように、永久磁石２３はスロット２２内でロータ２の外径側に移動する。すると、図２に示す隙間Ｇ２は図１の隙間Ｇ１よりも大きくなり、パーミアンスが低下するため、この状態における磁石磁束φ２は、図１の状態における磁石磁束φ１よりも低下する。
【００１３】
そして、ロータ２が高回転の状態から低回転に戻ると、永久磁石２３とロータコア２１との間で作用する磁力が遠心力を上回り、図１に示すように、永久磁石２３はスロット２２内でロータ２の内径側に張り付き、図１に示す隙間Ｇ１は小さくなる。
【００１４】
このように、回転電機１は、ロータ２が低回転時には永久磁石２３がスロット２２内でロータ２の内径側に張り付き、ロータ２が高回転時には永久磁石２３がスロット２２内でロータ２の外径側に移動することにより、可変界磁を実現できる。また、回転電機１は、バネを用いない簡単な構成で可変界磁を実現できるため、バネを用いた構成の回転電機と比較して、バネをスロット２２内に入れる必要がなくなり、部品コストや製造工数を低減できる。
【００１５】
一般的に、界磁に永久磁石を用いた回転電機では、永久磁石の磁束が一定であるため、ロータの回転速度が上がるにつれて永久磁石の磁束によってステータの巻線に生じる逆起電力が増加する。そして、ある回転速度に達すると、逆起電力が印加電圧と等しくなってステータの巻線に電流を流せなくなり、更に回転速度を上げることができなくなる。逆起電力はロータの回転速度と界磁の強さに比例するため、高回転時に低回転時よりも磁石磁束を低下させることができれば、逆起電力を抑制してステータの巻線に大きな電流を流せるようになる。
【００１６】
回転電機１は、高回転時に永久磁石２３をスロット２２内でロータ２の外径側に移動させることによって、低回転時よりも磁石磁束を低下させているため、可変界磁を実現できない回転電機と比較して、高回転時における逆起電力を抑制して高回転時でもステータの巻線に大きな電流を流すことができる。
【００１７】
なお、図１及び図２はロータ２の一部を表示しているため、スロット２２及び永久磁石２３を１つずつしか記載していないが、複数のスロット２２がロータコア２１に形成され、それぞれのスロット２２内に永久磁石２３が配置されていてもよい。
【００１８】
また、本開示の回転電機は、上述した形態に限定されず、本開示の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。図１及び図２に記載したスロット２２及び永久磁石２３の位置や形状は実施形態の一例であり、ロータコア２１の異なる位置にスロット２２が形成されたり、スロット２２及び永久磁石２３の形状が異なっていてもよい。
【符号の説明】
【００１９】
１  回転電機、２  ロータ、２１  ロータコア、２２  スロット、２３  永久磁石。
【図１】
2020114113.tif 000003
【図２】
2020114113.tif 000004