(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線が巻回された複数の固定子突極を有する固定子と、
該固定子に回転空隙をもって回転可能に保持された回転子とを有し、
前記回転子は、
複数の永久磁石挿入孔が内部に形成された回転子鉄心と、
前記複数の永久磁石挿入孔に挿入されると共に、回転子周方向に互いに異なる極性となるように、互いに間隔をもって回転子周方向に環状に並設された永久磁石とを備えており、
前記永久磁石は、
導電性の磁石からなるものであって、
その電気抵抗を大きくしてその表面に発生する渦電流を低減するように、導電性の単位磁石が回転子周方向に複数個並設された単位磁石群から構成されており、
前記単位磁石間には絶縁部材が介在しており、
前記絶縁部材は、前記単位磁石に形成されて、この単位磁石が前記永久磁石挿入孔に挿入されることにより前記単位磁石間に介在する
ことを特徴とする永久磁石回転電機。
【請求項２】
巻線が巻回された複数の固定子突極を有する固定子と、
該固定子に回転空隙をもって回転可能に保持された回転子とを有し、
前記回転子は、
複数の永久磁石挿入孔が内部に形成された回転子鉄心と、
前記複数の永久磁石挿入孔に挿入されると共に、回転子周方向に互いに異なる極性となるように、互いに間隔をもって回転子周方向に環状に並設された永久磁石とを備えており、
前記永久磁石は、
導電性の磁石からなるものであって、
その電気抵抗を大きくしてその表面に発生する渦電流を低減するように、導電性の単位磁石が回転子周方向に複数個並設された単位磁石群から構成されており、
前記単位磁石間には絶縁部材が介在しており、
前記絶縁部材は、前記単位磁石に形成されて、この単位磁石が前記永久磁石挿入孔に挿入されることにより前記単位磁石間に介在しており、
前記単位磁石群の回転子周方向両端部に位置する前記単位磁石と前記永久磁石挿入孔との間には、前記固定子突極と前記永久磁石との間に生じるコギングトルクを低減するための絶縁空間が形成されている
ことを特徴とする永久磁石回転電機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の永久磁石回転電機において、
前記単位磁石群を構成する前記単位磁石の少なくとも一つは、同じ前記単位磁石群に含まれる他の前記単位磁石とはその大きさが異なる
ことを特徴とする永久磁石回転電機。
【請求項４】
請求項３に記載の永久磁石回転電機において、
回転子周方向両端部に位置する前記単位磁石の径方向の高さは、同じ前記単位磁石群に含まれる他の前記単位磁石の径方向の高さよりも小さい
ことを特徴とする永久磁石回転電機。
【請求項５】
請求項３に記載の永久磁石回転電機において、
回転子周方向両端部に位置する前記単位磁石の回転子周方向の幅は、同じ前記単位磁石群に含まれる他の前記単位磁石の回転子周方向の幅よりも小さい
ことを特徴とする永久磁石回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機は従来より小型軽量かつ高効率であることが望まれている。例えば電気自動車等の電動車両用に用いる場合、経済走行の要請や、バッテリの単位当たりの走行距離の向上が望まれ、そのためには小型軽量で高効率であることが必要である。
【０００３】
小型軽量で高効率の回転電機としては、磁束発生手段に永久磁石を用いた永久磁石回転電機が最適であることが知られている。
【０００４】
最近では、永久磁石として希土類磁石を用いることにより、高い磁束密度を確保し、効率を向上することが図られている。
【０００５】
しかしながら希土類磁石は導電性が高く，抵抗が小さいために、渦電流が発生し易く、逆に効率を下げる原因となってしまう。
【０００６】
その問題を解決するため、希土類磁石に代表される磁束密度の高い導電性永久磁石と非導電性永久磁石を回転子軸方向に交互に配置することによって、永久磁石内部の渦電流を減少させるものが特開平5−227686 号公報に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記公報に記載の技術は、非導電性永久磁石を一部に用いるため、導電性永久磁石のみを使用する場合に比して、磁石の利用率が悪くなり、効率を上げることができない。
【０００８】
また、上記技術は永久磁石を異種材料で構成するため、２種の材料のうち機械強度の弱い材料を基準に回転電機を構成しなければならず、信頼性が低下するという問題がある。
【０００９】
上記に鑑み本発明は、磁石表面の渦電流を低減しながら、高効率を達成できる永久磁石回転電機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の永久磁石回転電機は、回転子鉄心の内部に形成された複数の永久磁石挿入孔に挿入されると共に、回転子周方向に互いに異なる極性となるように、互いに間隔をもって回転子周方向に環状に並設された永久磁石が、導電性の磁石からなるものであって、その電気抵抗を大きくしてその表面に発生する渦電流を低減するように、導電性の単位磁石を回転子周方向に複数個並設した単位磁石群から構成されており、絶縁部材が形成された単位磁石を永久磁石挿入孔に挿入することにより、単位磁石間に絶縁部材が介在することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図を用いて説明する。
【００１２】
図１は永久磁石回転電機の断面図、図２は図１の永久磁石回転電機の平面図、図３は回転子の斜視図を示す。
【００１３】
なお本実施形態は固定子巻線突極数が１２極，回転子の永久磁石極数が８極のものであるが、他の突極数，極数のものに対しても本発明を適用可能である。
【００１４】
図において、永久磁石回転電機１は固定子２と回転子３からなり、固定子２は固定子鉄心４と固定子巻線５とで構成される。
【００１５】
回転子３は、回転子３の回転方向に分割され、かつ磁石幅τm1の単位磁石群で構成された導電性永久磁石６が円周方向に互いに異なる極性となるように配置した構成としている。
【００１６】
すなわち、図３のように、Ｎ・Ｓの極性を持った単位磁石群で構成された永久磁石とＳ・Ｎの極性を持った単位磁石群で構成された導電性永久磁石が回転子鉄心７に形成された永久磁石挿入孔１２に挿入されて構成され、シャフト８，ベアリング１０，１０１を介してエンドブラケット１１，１１１に回転自在に保持されている。
【００１７】
なお、ここでは固定子鉄心４の外周にフレーム９がある構成で示したが、必要によってはフレームを省いても良い。
【００１８】
ここで、単位磁石の磁石幅をτm1，固定子巻線突極４１，４２の間隔をτm とした場合、τm1＜τm としている。
【００１９】
このような構成とすることにより、例えば、固定子巻線突極４１，４２に対向する導電性永久磁石６は、複数個の単位磁石で形成されているため、各単位磁石の表面積が小さくなり、電気抵抗を大きくできる。このため、高調波磁束による渦電流が流れにくくなり、渦電流による損失も低減できる。
【００２０】
従って、希土類磁石に代表される磁束密度の高い導電性永久磁石を用いても、高効率の回転電機を実現でき、小型軽量，高効率の永久磁石回転電機を提供することができる。
【００２１】
なお、この例ではＮ・ＳあるいはＳ・Ｎの単位磁石が極性を持った後(着磁後)に、永久磁石挿入孔１２に挿入する構成としたが、単位磁石材を挿入後に着磁しても良い。この場合、単位磁石材の挿入作業が向上する効果が得られる。
【００２２】
図４は、本発明の他の実施形態を示す。
【００２３】
図２の実施形態との違いは、単位磁石が絶縁物１３を介して形成されている点にある。
【００２４】
前記絶縁物１３は、単位磁石間に挿入する構成としても良いが、接着剤や樹脂などで単位磁石と共に一体に充填，固着する構成とすると、単位磁石の固着と絶縁物１３の構成が同時にできる効果が得られる。
【００２５】
上記構成によれば、単位磁石が絶縁物１３で絶縁されるため、渦電流が単位磁石間で流れなくなり、さらなる渦電流損失の低減が図れる。
【００２６】
なお、以上の説明では、絶縁物１３を挿入あるいは、接着剤などによる充填での構成で示したが、単位磁石に予め、コーティングなどで必要箇所に絶縁物１３を形成しておいても良い。この場合、絶縁物１３の挿入あるいは、接着剤などによる充填等の作業工程を省くことができるので、作業性が向上する効果が得られる。
【００２７】
図５及び図６は、本発明の他の実施形態を示す。
【００２８】
図２の実施形態との違いは、単位磁石群の中央に位置する単位磁石の高さｈを、その両側にある単位磁石の高さｈ１，ｈ２と異ならしめた点にある。
【００２９】
すなわち図５は、中央部の単位磁石２個の高さｈに対して、両端部の単位磁石の高さｈ１を小さくしたものであり、図６は、中央部の単位磁石の高さｈに対して、端部へ行くに従って高さｈ１，ｈ２を小さくしたものである。
【００３０】
上記構成によれば、導電性永久磁石６の形状を、単位磁石の高さｈの選択によって略台形，略半円形など容易に形成することができる効果が得られる。
【００３１】
なお、希土類などの導電性の高い永久磁石を用いない場合も同様に、単位磁石の高さｈの選択によって略台形，略半円形など容易に形成することができるものである。
【００３２】
なお、上記実施形態では、回転子鉄心７の磁石挿入口１３の形状と各単位磁石の形状をほぼ同形状としているが、図７及び図８の様に、図３に示した永久磁石挿入孔１２と同じ形状（この例では、長方形）として、永久磁石挿入孔１２と単位磁石の間に絶縁物１３あるいは空気層等の絶縁空間を設けても良い。
【００３３】
以上の構成によれば、導電性永久磁石両端部の磁束量を抑制できるので、固定子巻線突極と磁石間に生ずるコギングトルクを低減できる効果が得られる。
【００３４】
図９は、本発明の永久磁石回転電機の他の実施形態を示す。
【００３５】
図２との違いは、中央部にある単位磁石の幅τm1と両端部にある単位磁石の幅τm2を異ならしめた点にある。
【００３６】
すなわち、図９は、中央部の単位磁石４個の幅τm1に対して、両端部の単位磁石のτm2を小さくしたものである。
【００３７】
上記構成によれば、単位磁石の幅τm1を磁石の位置によって変えることで、導電性永久磁石６の形状を、より台形，半円形に近づけることができる効果が得られる。
【００３８】
なお、以上は導電性永久磁石６の形状を長方形の例で説明したが、図１０及び図１１の様な円弧形状及び星形形状など、特に永久磁石形状にこだわるものではない。
【００３９】
また、導電性永久磁石が回転子鉄心の表面に配置される構成のものに使用しても同様の効果が得られる。
【００４０】
また、以上は永久磁石回転子構造を有する永久磁石回転電機について説明したが、回転電機だけでなく、発電機でもよく、外転型，内転型回転子を用いた回転電機にも適用可能である。
【００４１】
さらには、回転電機のみならず、リニアモータ等への適用も可能である。
【００４２】
【発明の効果】
導電性永久磁石を複数個の導電性単位磁石群で構成することにより、磁石表面の渦電流を低減しながら、高効率の永久磁石回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態をなす永久磁石回転電機の断面図を示す。
【図２】図１の永久磁石回転電機の平面図を示す。
【図３】図１の永久磁石回転子の斜視図を示す。
【図４】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機の一部平面図を示す。
【図５】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機の一部平面図を示す。
【図６】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機の一部平面図を示す。
【図７】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機の一部平面図を示す。
【図８】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機の一部平面図を示す。
【図９】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機の一部平面図を示す。
【図１０】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機の一部平面図を示す。
【図１１】本発明の他の実施形態をなす永久磁石回転電機の一部平面図を示す。
【符号の説明】
１…回転電機、２…固定子、３…回転子、４…固定子鉄心、５…固定子巻線、６…導電性永久磁石、７…回転子鉄心、８…シャフト、９…外周フレーム、１０，１０１…ベアリング、１１，１１１…エンドブラケット、１２…永久磁石挿入孔、１３…絶縁物、４１，４２…固定子巻線突極。
【図１】
0003690067.tif 000002
【図２】
0003690067.tif 000003
【図３】
0003690067.tif 000004
【図４】
0003690067.tif 000005
【図５】
0003690067.tif 000006
【図６】
0003690067.tif 000007
【図７】
0003690067.tif 000008
【図８】
0003690067.tif 000009
【図９】
0003690067.tif 000010
【図１０】
0003690067.tif 000011
【図１１】
0003690067.tif 000012