(57)【要約】      （修正有）【課題】永久磁石の保護及び、モータ特性の優れた回転電機を提供する。【解決手段】回転電機は、複数の永久磁石１が設けられる回転子鉄心２と、永久磁石と回転子鉄心の間にそれぞれ設けられる磁石保護部材１６と、導体である磁石保護部材１６と、短絡用導体４とが電気的に接続されることによって循環回路が構成される。回転子鉄心２に設けられた貫通穴である磁石挿入孔２２に、磁石保護部材により保護された永久磁石が挿入されている。磁石保護部材は中空の四角柱の形状をしており、中空部分には永久磁石１が格納されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の永久磁石が設けられる鉄心と、
前記永久磁石と前記鉄心の間にそれぞれ設けられる磁石保護部材と、
少なくとも２つの前記磁石保護部材の端部を電気的に接続して循環回路を形成する短絡用導体と、を備える回転電機。
【請求項２】
前記鉄心は前記永久磁石式回転電機の固定子の鉄心である請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記鉄心は前記永久磁石式回転電機の回転子の鉄心である請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記短絡用導体は、前記鉄心を前記永久磁石式回転電機の回転軸方向から挟むように２つ設けられており、
前記磁石保護部材は、２つの前記短絡用導体を電気的に接続している請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
複数の前記短絡用導体を有し、
前記複数の短絡用導体は、それぞれが独立して前記磁石保護部材の端部を電気的に接続する請求項１に記載の回転電機。
【請求項６】
前記永久磁石保護部材は前記回転子鉄心間において部分的に途切れており、途切れたそれぞれの永久磁石保護部材が電気的に接続されている請求項１に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石形回転電機の回転子では、積層した薄板鋼板に挿入孔や挿入溝を設けて永久磁石を挿入するが、挿入時の永久磁石の破損の防止や永久磁石を挿入孔等に固定するため、永久磁石の磁力線と交わる２面を露出させた磁石保護部材や磁石固定部材を設けている。
【０００３】
永久磁石形回転電機では、特に始動時やトルクの外的な変化による過渡期に、永久磁石に鎖交する磁束密度が変化する。図９の磁束密度変化の模式図において、（ａ）の状態から磁気吸引力の高い位置が変化して（ｂ）の状態になると、回転子鉄心２に固定された永久磁石１から発生する出力トルクに関与する磁束（実線）と漏れ磁束（破線）の磁束密度が変化し、モータ特性が低下してしまうため、これを防ぐ技術が開発されている。
【０００４】
前記モータ特性の低下を防ぐため、ダンパー巻線（制動巻線）を永久磁石の周囲に巻回する従来技術がある。ダンパー巻線の巻回しの一例として、１極の永久磁石の周囲に磁力線と交わる２面を露出させて短絡環を構成する方法がある。通常の一定負荷運転においては、磁束密度に乱れがほとんど生じないため、この短絡環に電流は流れない。しかし、始動時や外的変化による過渡運転時には、永久磁石に鎖交する磁束が変化するため短絡環に電流が発生する。この電流によって形成される磁束が、永久磁石に鎖交する磁束を補う方向に作用し、過渡運転時のモータ特性の低下を抑えることができる。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３８１９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁石周りの磁束には、永久磁石に鎖交する磁束だけでなく、永久磁石に鎖交せずに形成される漏れ磁束も存在する。この漏れ磁束も過渡運転時に変化を伴うが、上記の従来技術のように１極の永久磁石の周囲に巻回した短絡環では、この漏れ磁束によるモータ特性の低下を防止することが出来ない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決することを目的とした本発明の永久磁石式回転電機は、複数の永久磁石が設けられる鉄心と、永久磁石と前記鉄心の間にそれぞれ設けられる磁石保護部材と、少なくとも２つの磁石保護部材の端部を電気的に接続して循環回路を形成する短絡用導体と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、永久磁石形回転電機の運転時の漏れ磁束を含めた磁束密度変化による乱れを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における回転電機の回転子と固定子の構成を示す正面図である。
【図２】実施の形態１における回転子の構成を示す斜視図の一例である。
【図３】実施の形態１における回転電機の構成を示す断面図の一例である。
【図４】実施の形態１における永久磁石と磁石保護部材の関係を示す斜視図の一例である。
【図５】実施の形態１における永久磁石と磁石保護部材の関係を示す斜視図の一例である。
【図６】実施の形態２における回転電機の回転子と固定子の構成を示す正面図の一例である。
【図７】実施の形態２における回転子の構成を示す斜視図の一例である。
【図８】実施の形態３における回転電機の回転子と固定子の構成を示す正面図の一例である。
【図９】磁束密度変化の模式図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の永久磁石形回転電機の回転子の実施例を、図面を用いて説明する。なお各図において同一部分は同じ番号を付与している。下記はあくまでも実施例であり、本発明の実施態様を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。下記実施例に関らず、種々の変形などを行うことも可能である。
【実施例１】
【００１１】
本実施例で後述する循環回路とは、磁石が設置または固定されている回転子の軸方向に貫通し、周方向に複数配置された導体と、導体の端部を電気的に接続した循環回路で構成される回路であり、複数配置された導体間で電流が循環する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態１における回転電機の回転子・固定子構成を示す平面図である。図１において，回転電機は回転子鉄心２と、複数の永久磁石１(図１では上下左右に４つ配置されている)と、図１における永久磁石１の短辺に配置された１対の磁石固定用部材３と、短絡用導体４と、固定子鉄心５と、回転子コイル８と、を備えている。また、回転子コイル８は回転子下コイル６と回転子上コイル７により構成されている。
【００１３】
回転子鉄心２には、その中心部に回転軸挿入用の貫通孔２１が設けられている。また、回転子鉄心２の側面の一部は磁石固定用に平坦化されている。
【００１４】
図２は回転子の構成（図１）を示す斜視図である。図２の紙面裏側から見た回転子の構成も図２で示す構成と同様の構成となっている。
【００１５】
図２では短絡用導体４が導体である磁石固定用部材３を貫通するように構成されており、８個の磁石固定用部材３と２個の短絡用導体４（紙面表側に配置された導体と紙面裏側に配置された導体）により循環回路が形成される。
【００１６】
図３は、図１の回転子・固定子構成からなる回転電機全体の断面図である。回転子鉄心２に設けられた回転軸挿入用の貫通孔２１に回転軸１０が挿入されており、回転軸１０は軸受１１を介して固定子フレーム１３に支持されている。また、回転軸１０には通風ファン１２が備えられている。固定子フレーム１３には、冷却機構９が備えられている。
【００１７】
図４は永久磁石と磁石保護部材の関係を示す斜視図である。図４において、各磁石挿入孔に挿入される永久磁石１は磁石保護部材３１と隣接または固定されている。磁石保護部材３１は回転子の軸方向に貫通している。本実施例では磁石保護部材３１の材質として導電体を想定しているが、非磁性体とすることにより、永久磁石１の磁路が磁石保護部材３１に形成しにくくなり、漏れ磁束を抑えられ、回転電機のモータ特性を向上することができる。
【００１８】
図４において、永久磁石１は回転子の軸方向に分割されているが、永久磁石の分割に制限はなく、分割しない一体構造であってもよい。また、永久磁石１が複数に分割される場合において、一方の永久磁石１と他方の永久磁石１の間の隙間を設けた構造であっても設けない構造であっても良い。
【００１９】
短絡用導体４は、導電体であり、すべての磁石保護部材３１の端部と電気的に接合されている。短絡用導体４は形状によらず、磁石保護部材３１とあわせて循環回路を形成できればよく、また短絡用導体４を複数として、循環回路を複数形成してもよい。さらに磁石保護部材３１の一部の端部のみに接合し、部分的に循環回路を形成する構成としてもよい。
【００２０】
図５は永久磁石と磁石保護部材の関係のバリエーションを示す斜視図である。図５では磁石保護部材３２が回転子の軸方向に分割されている。この場合、磁石保護部材の隣接部１４を電気的に接続し、図５と同様に回転子の軸方向に導通させることができる。
【００２１】
以上のように、本実施の形態１では、磁石固定用部材３や磁石保護部材３１が永久磁石１の側面に隣接または固定された状態で磁石挿入孔に挿入されているため、磁石固定用部材３により磁石を固定することができる。また、磁石保護部材３１の一面を回転子鉄心２の磁石挿入孔２２内壁面に沿わせて挿入することができる。
【００２２】
また、磁石固定用部材３や磁石保護部材３１が短絡用導体４によって電気的に接続されているため、循環回路を形成する。この循環回路が２極以上に渡って形成されていることにより、永久磁石形回転電機の運転時の漏れ磁束分を含めた磁束密度変化による乱れを抑え、過渡動作特性を安定させることができる。
【００２３】
なお、図２において短絡用導体４が磁石固定用部材３を貫通するように構成されているが、短絡用導体４と磁石固定用部材３に導通があればどのような接続方法であっても良い。
【実施例２】
【００２４】
図６は本発明の実施の形態２における回転電機の回転子・固定子構成のバリエーションを示す平面図であり、図７は図６の回転子の構成を示す斜視図である。図１の構成では、永久磁石１は回転子鉄心２の外部に固定されていたが、図６の構成では回転子鉄心２に設けられた貫通穴である磁石挿入孔２２に、磁石保護部材１６により保護された永久磁石１が挿入されている。磁石保護部材１６は中空の四角柱の形状をしており、中空部分には永久磁石１が格納されている。
【００２５】
図６に示す構造の場合、導体である４個の磁石保護部材１６と、２個の短絡用導体４とが電気的に接続されることによって循環回路が構成され、実施の形態１で説明した仕組みにより磁束を抑えることが出来る。
【実施例３】
【００２６】
図８は本発明の実施の形態３における回転電機の回転子・固定子構成のバリエーションを示す平面図である。図８は、図６の回転子鉄心２に挿入されていた永久磁石１を固定子鉄心５に挿入し、回転子鉄心２に回転子コイル１０８を挿入した構成である。また、回転子コイル１０８は回転子下コイル１０６と回転子上コイル１０７により構成されている。図５において、図３と共通の部品に関する説明は省略する。
【００２７】
回転子鉄心２には、磁石挿入孔２２の代わりに回転子コイルスロット１５１が設けられている。回転子コイルスロット１５１は周方向に等間隔で扇形状に軸方向に貫通して設けられ、それにより回転子ティース１５２の突出部が形成される。
【００２８】
固定子鉄心２には、固定子コイルスロット５１と固定子ティース５２の代わりに磁石挿入孔１２２が設けられている。磁石挿入孔１２２は周方向に等間隔で軸方向に貫通して設けられている。
【００２９】
なお、磁石挿入孔２２、磁石挿入孔１２２の形は長方形状としたが、その他四角形状、扇形状、円形状でもよい。また、固定子コイルスロット５１、固定子ティース５２、回転子コイルスロット１５１、回転子ティース１５２の形は、扇形状としたが、四角形状、円形状でもよく、個数に関しても制限はない。さらに、磁石挿入孔や回転子コイルの数に関しても制限はない。
【００３０】
本実施例に示す構造では、固定子ティース５２に固定子コイル８を分布的に巻いた分布巻コイルとなっており、該分布巻を周方向に連続させたものを例にして説明しているが、無論本発明は当該巻き方に限定されるものでなく、他の巻き方も可能である。他の例としては、例えば固定子ティースにコイルを集中的に巻いた集中巻コイルがある。
【符号の説明】
【００３１】
１  永久磁石
２  回転子鉄心
３  磁石固定用部材
４  短絡用導体
５  固定子鉄心
６  固定子下コイル
７  固定子上コイル
８  回転子コイル
９  冷却機構
１０  回転軸
１１  軸受
１２  通風ファン
１３  固定子フレーム
１４  磁石保護部材の隣接部
１５  短絡環
１６  固定子保護部材
２１  回転軸挿入用の貫通孔
２２  磁石挿入孔
３１  磁石保護部材
３２  磁石保護部材
５１  固定子コイルスロット
５２  固定子ティース
１０６  固定子下コイル
１０７  固定子上コイル
１０８  固定子コイル
１２２  磁石挿入孔
１５１  回転子コイルスロット
１５２  回転子ティース
【図１】
2019115091.tif 000003
【図２】
2019115091.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019115091.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2019115091.tif 000009
【図８】
2019115091.tif 000010
【図９】
2019115091.tif 000011