(57)【要約】【課題】この永久磁石式発電機は，保持パイプを透磁性金属板と非透磁性金属板とで構成し，透磁性金属板によって磁束を集合させて磁束の漏れを抑制する。【解決手段】この永久磁石式発電機は，ロータ３，巻線１４を備えたステータ４及び磁束を制御する磁束制御リング７を有する。ロータ３は，回転軸２，透磁性部材６，外周面２７が円弧面に形成された永久磁石部材５及び永久磁石部材５に嵌合固定された保持パイプ１６を有する。保持パイプ１６は，長透磁性金属板２０と非透磁性金属板２１とが周方向に交互に順次長手方向に接合されて配設され，非透磁性金属板２１は隣接して配置された永久磁石片１９の隣接境界部５２にそれぞれ位置されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転可能に支持されたロータ，前記ロータの外周側で前記ハウジングに固定され且つスロットによって周方向に隔置して設けられた櫛部に巻き上げられた巻線を備えたステータ，及び前記櫛部に対応する歯部を備えて前記ロータと前記ステータとの間で前記ステータに対して相対移動して磁束を制御する磁束制御リングを有し，前記ロータは，前記ハウジングに回転可能に取り付けられた回転軸，前記回転軸の周方向に環状に固定された透磁性部材，外周面が円弧面に形成されて前記透磁性部材の外周に隣接して複数の永久磁石片が配設された永久磁石部材，及び前記永久磁石部材を保持するため前記永久磁石部材の外周面に接して嵌合固定された保持パイプを有する永久磁石式発電機において，前記保持パイプは，長手方向に延びる透磁性金属板と長手方向に延びる非透磁性金属板とが周方向に交互に順次配設されて長手方向に互いに接合され，前記非透磁性金属板は隣接して配置された前記永久磁石片の隣接境界部にそれぞれ位置されていることを特徴とする永久磁石式発電機。
【請求項２】
前記透磁性金属板の幅は，前記非透磁性金属板の幅の実質的に２倍の大きさに形成され，前記透磁性金属板は，前記永久磁石片の円周方向幅の６５〜８５％をカバーしていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式発電機。
【請求項３】
前記透磁性金属板はフェライト，マルテンサイト系ステンレススチール又は炭素鋼から形成され，前記非透磁性金属板はオーステナイト系ステンレススチールから形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石式発電機。
【請求項４】
前記保持パイプを構成する前記透磁性金属板と前記非透磁性金属板とは，交互に配設して互いに溶接によって接合され，前記透磁性金属板と前記非透磁性金属板とが交互に周方向に位置するように円筒状に成形されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の永久磁石式発電機。
【請求項５】
１つの前記永久磁石片の前記円弧面が対応する前記透磁性金属板は，前記ステータの前記櫛部が３個以上対応して位置し，前記永久磁石部材の磁束が前記透磁性金属板に集まるように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の永久磁石式発電機。
【請求項６】
前記磁束制御リングは，前記歯部が前記ステータの前記櫛部側に位置する周方向に順次配列された前記歯部と前記ロータ側に位置して前記歯部と一体に構成された連続体の円筒部とから形成され，前記櫛部と前記歯部とには周方向両端に実質的に４５°のチャンファがそれぞれ施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の永久磁石式発電機。
【請求項７】
前記磁束制御リングは，透磁性の珪素鋼板及び／又はニッケル−鉄系合金板の板材を積層して構成され，前記板材は樹脂材又はセラミックス材の絶縁部材によって互いに接着されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の永久磁石式発電機。
【請求項８】
前記ステータは，インナステータコアを構成する櫛状円筒部材と，前記インナステータコアの外周面に嵌合されたアウタステータコアを構成する外筒部材とから構成され，前記櫛状円筒部材は，隣接する前記櫛部を連繋するブリッジ部，前記ブリッジ部より外側に位置して前記巻線が巻き上げられる外側櫛部，及び前記ブリッジ部より内側に位置して前記磁束制御リングに対向する内側櫛部から構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の永久磁石式発電機。
【請求項９】
前記ステータは，前記巻線の占積率をアップさせるため，前記櫛状円筒部材の前記櫛部間の外側開口を通じて前記櫛部に前記巻線を巻き上げた後に，前記櫛状円筒部材の外周面に前記外筒部材を嵌合して構成されていることを特徴とする請求項８に記載の永久磁石式発電機。
【請求項１０】
前記櫛状円筒部材は，板材を前記ブリッジ部となる部分を残して両側を打ち抜いて前記内側櫛部と前記外側櫛部とから成る前記櫛部を形成し，前記板材を円形に曲げて両端を接合して櫛状円板部材に成形し，前記櫛状円形板部材を多数積層して形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の永久磁石式発電機。
【請求項１１】
前記ステータを構成する前記櫛状円筒部材の前記櫛部と前記櫛部に対応する部分に溝を設けた前記外筒部材との嵌合面には，磁路抵抗を低減するためペースト状の鉄粉が流入埋設されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の永久磁石式発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，永久磁石を持つロータ，該ロータの外周に配置されたステータ及び両者間に配置された磁束を制御する磁束制御リングを備えた永久磁石式発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，永久磁石式発電機は，ロータに永久磁石を用いるので，構造が簡単で大きな発電電力を得ることができ，近年，それを組み込んだシステムが自動車用発電機，風力発電機等として利用されることが多くなってきた。永久磁石式発電機は，例えば，発電した電力を電動機に送る場合に，電圧が変動してもその機能が十分に発揮できるが，この電力を自動車の全ての装置を駆動しているバッテリ電圧に合わせる場合に，電圧変動を一定の電圧に揃える操作をしなければならない。永久磁石式発電機は，発電した電圧を一定にするためには，スイッチングレギュレタ等を用いて電力を切り刻む操作をしなければならないが，大電流をオン・オフするためには大型のパワートランジスタを要し，装置が大型になり，冷却ロスが大きくなり，高価になったり，また，発電電圧を一定にするために，電流を切り刻む時に，発生するリプルは電波障害の引き金になり，そのノイズ対策が極めて大変である。
【０００３】
従来の高出力交流発電・電動機は，回転速度に応じて磁束密度を制御して発電量を適正に制御するものであり，ロータとステータとの間に制御リングを相対回転可能に配置し，制御リングに接離可能な透磁性体を設けたものである（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら，永久磁石式発電機は，磁束密度が大きいので，発電電力が大きく，効率が良いことが知られているが，ロータの回転が大きくなると，電圧が上昇し，一定電圧にすることができない。そこで，永久磁石式発電機は，永久磁石を通過し，ステータ側に流れる磁束の大きさを減少させて一定電圧にする磁束制御リングを組み込んで，磁束を制御することが考えられる。永久磁石式発電機は，永久磁石を配設したロータとステータとの間に，ステータの櫛部と同一ピッチを持った櫛歯状の回転可能な籠材から成る磁束制御リングを配設し，ロータの低速回転時ではステータの歯部即ち櫛部と磁束制御リングの歯部とを整合一致させ，ロータの高速時にはステータの歯部即ち櫛部と磁束制御リングの歯部とをずらして両者間に大きな空隙を発生させ，磁路抵抗を増加させて磁束を制御するように構成されている（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２３６２６０号公報（第１頁，図１）
【特許文献２】
特開２００２−２８１６９５号公報（第１，２頁，図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記のような磁束制御リングを組み込んだ永久磁石式発電機については，次の問題点がある。第１に，永久磁石をロータに固定するために取り付けているＳＵＳ３０４等の非透磁性材の保持パイプが永久磁石部材と磁束制御リングとの間に介在することによって空隙が存在し，その磁路通路にとって大きな抵抗となり，磁束密度が著しく小さくなる。第２に，永久磁石の磁束が大きいにもかかわらず，この磁力により発電できる高圧な発電電圧を得るための巻線数を増大させる必要があり，そのコイルを収容できるスペースが小さいことである。第３に，磁束制御を行うためには，ステータのステータコアを構成する櫛部の内側の歯部と，磁束制御リングの外側に設けられた歯部との間隔が十分に揃っていなけれなならないことである。第４に，磁束の永久磁石式発電機のステータの櫛部間のスロット部の形状では，内側に開口しており，外側には全周を取り囲む磁路を形成する円筒部が存在し，櫛部間に巻線を巻き上げる時に，巻線の締め付け力によって櫛部に変形をもたらし，スロット部即ち櫛部間の間隔がずれてしまうことである。第５に，磁束制御を行うため，磁束制御リングをステータに対して移動させる時に，磁束制御の効果が十分に確保できない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，ロータとステータとの間に，ステータに対して回転移動する磁束制御リングを組み込み，ロータを構成する永久磁石部材を保持する保持パイプを透磁性部と非透磁性部とを周方向に交互に配設して構成し，隣接する永久磁石部材の境界部に非透磁性部を位置させて永久磁石部材の円弧部分の中央部に対応するステータの櫛部に磁束を集合させ，櫛部を連繋するブリッジ部を通っての磁束の漏れを抑制し，磁束制御リングによる磁束制御の十分な効果を確保し，高速回転時の電圧上昇を抑制して一定電圧を確保することを特徴とする永久磁石式発電機を提供することである。
【０００８】
この発明は，ハウジングに回転可能に支持されたロータ，前記ロータの外周側で前記ハウジングに固定され且つスロットによって周方向に隔置して設けられた櫛部に巻き上げられた巻線を備えたステータ，及び前記櫛部に対応する歯部を備えて前記ロータと前記ステータとの間で前記ステータに対して相対移動して磁束を制御する磁束制御リングを有し，前記ロータは，前記ハウジングに回転可能に取り付けられた回転軸，前記回転軸の周方向に環状に固定された透磁性部材，外周面が円弧面に形成されて前記透磁性部材の外周に隣接して複数の永久磁石片が配設された永久磁石部材，及び前記永久磁石部材を保持するため前記永久磁石部材の外周面に接して嵌合固定された保持パイプを有する永久磁石式発電機において，前記保持パイプは，長手方向に延びる透磁性金属板と長手方向に延びる非透磁性金属板とが周方向に交互に順次配設されて長手方向に互いに接合され，前記非透磁性金属板は隣接して配置された前記永久磁石片の隣接境界部にそれぞれ位置されていることを特徴とする永久磁石式発電機に関する。
【０００９】
前記透磁性金属板の幅は，前記非透磁性金属板の幅の実質的に２倍の大きさに形成され，前記透磁性金属板は，前記永久磁石片の円周方向幅の６５〜８５％をカバーしている。
【００１０】
前記透磁性金属板はフェライト，マルテンサイト系ステンレススチール又は炭素鋼から形成され，前記非透磁性金属板はオーステナイト系ステンレススチールから形成されている。
【００１１】
前記保持パイプを構成する前記透磁性金属板と前記非透磁性金属板とは，交互に配設して互いに溶接によって接合され，前記透磁性金属板と前記非透磁性金属板とが交互に周方向に位置するように円筒状に成形されている。
【００１２】
１つの前記永久磁石片の前記円弧面が対応する前記透磁性金属板は，前記ステータの前記櫛部が３個以上対応して位置し，前記永久磁石部材の磁束が前記透磁性金属板に集まるように構成されている。
【００１３】
前記磁束制御リングは，前記歯部が前記ステータの前記櫛部側に位置する周方向に順次配列された前記歯部と前記ロータ側に位置して前記歯部と一体に構成された連続体の円筒部とから形成され，前記櫛部と前記歯部とには周方向両端に実質的に４５°のチャンファがそれぞれ施されている。
【００１４】
前記磁束制御リングは，透磁性の珪素鋼板及び／又はニッケル−鉄系合金板の板材を積層して構成され，前記板材は樹脂材又はセラミックス材の絶縁部材によって互いに接着されている。
【００１５】
前記ステータは，インナステータコアを構成する櫛状円筒部材と，前記インナステータコアの外周面に嵌合されたアウタステータコアを構成する外筒部材とから構成され，前記櫛状円筒部材は，隣接する前記櫛部を連繋するブリッジ部，前記ブリッジ部より外側に位置して前記巻線が巻き上げられる外側櫛部，及び前記ブリッジ部より内側に位置して前記磁束制御リングに対向する内側櫛部から構成されている。
【００１６】
前記ステータは，前記巻線の占積率をアップさせるため，前記櫛状円筒部材の前記櫛部間の外側開口を通じて前記櫛部に前記巻線を巻き上げた後に，前記櫛状円筒部材の外周面に前記外筒部材を嵌合して構成されている。
【００１７】
前記櫛状円筒部材は，板材を前記ブリッジ部となる部分を残して両側を打ち抜いて前記内側櫛部と前記外側櫛部とから成る前記櫛部を形成し，前記板材を円形に曲げて両端を接合して櫛状円板部材に成形し，前記櫛状円形板部材を多数積層して形成されている。
【００１８】
前記ステータを構成する前記櫛状円筒部材の前記櫛部と前記櫛部に対応する部分に溝を設けた前記外筒部材との嵌合面には，磁路抵抗を低減するためペースト状の鉄粉が流入埋設されている。
【００１９】
この永久磁石式発電機は，上記のように構成されているので，永久磁石部材からの磁力が透磁性のよいフェライト系金属を通って磁束制御リングの櫛部の歯部を通り，永久磁石部材の円弧部の真中部分に対応するステータの櫛部に磁力が集中することになる。櫛部をブリッジ部で連繋するタイプのステータコアでは，円弧部の両脇に相当する部分のステータの櫛部はブリッジ部によって隣接の櫛部と繋がっているので，ブリッジ部を通じて磁力の漏れが発生する。上記のように，磁力を永久磁石部材の中心部分からステータに流すことによって，ブリッジ部からの磁束の漏れを抑制することができ，そのためには，永久磁石部材の周方向に円弧面の実質的に２／３程度のサイズに透磁性金属板の幅を設定することが好ましい。言い換えれば，透磁性金属板の幅は，非透磁性金属板の幅の２倍に形成することが好ましい。
【００２０】
磁路抵抗Ｒは，それぞれの材質について下記のような関係式がある。
2004242369.tif 000003
ここで，ｌは磁路の長さ，μは透磁率，Ｓは磁路面積，ｎは整数である。
磁路抵抗の中で空気の透磁率μは４・π・１０−７Ｈ／ｍであり，珪素鋼板の透磁率は５００倍であり，パーマロイは４０００倍の大きさである。
従って，磁路抵抗を計算すると，空気部分が支配的であり，軟質磁性材料では大きな値とならないので，ロータと磁束制御リングとの間のクリアランス（空隙）が最大の抵抗になる。例えば，磁路抵抗を計算すると，上記空隙が１ｍｍあると，１０７  ／４・πが空隙抵抗，磁性材経路抵抗は１０５  ／２・πである。磁束制御を実施するとき，空隙抵抗が大きいので，磁束制御によって歯部と歯部とのクリアランスを２ｍｍとしても磁路抵抗を３倍にしかできない。
ところが，上記のフェライト金属によりロータと磁束制御リング間のクリアランスを０．２５ｍｍにすると，空隙部の抵抗が１０７  ／１６・πとなり，磁束制御によるクリアランス２ｍｍに設定すると，磁路抵抗は１０７  ／２・πとなり，磁力が１／８に減少する。
上記のように，本発明による磁束制御リングを用いた磁束制御は，永久磁石式発電機の性能を維持するために極めて効果的なものであることが分かる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明による永久磁石式発電機の実施例を説明する。この永久磁石式発電機は，例えば，自動車等の車両に搭載されたエンジンに設けた発電機，コージェネレーションシステムのエンジンに組み込まれた発電機，ガスエンジン，ハイブリット自動車等のエンジンの出力軸に取り付けられた発電機，風力発電機，排気ガスエネルギを回収するターボチャージャに組み込まれた発電機，或いはエネルギ回収装置に設けた発電機が車両に搭載された補機や冷凍機等の機器を駆動するのに適用したり，或いはハイブリット車の電動機を駆動するのに適用して好ましいものである。
【００２２】
この永久磁石式発電機は，ステータ４を構成するステータコア１５の櫛部１０を流れる磁束を制御するための磁束制御リング７が設けられたものがある。この実施例では，永久磁石式発電機は，図１及び図２に示すように，ステータ４が取り付けられたハウジング１，ハウジング１に一対の軸受１３を介して回転可能にそれぞれ支持されている回転軸２，回転軸２に固定されている永久磁石部材５から成るロータ３，ロータ３の外周側に配置され且つハウジング１に固定されているステータ４，ステータ４の内周側にステータ４に対して相対移動可能に取り付けられた磁束制御リング７，及び磁束制御リング７をロータ３の回転速度に応じてステータ４に対して相対移動させるアクチュエータ２５から構成されている。
ハウジング１は，例えば，両側の一対のハウジング本体１Ａ，１Ｂと両ハウジング本体１Ａ，１Ｂを互いに連結するボルト３６から構成されている。図１ではハウジング本体１Ａ，１Ｂ間にステータコア１５のアウタステータコア即ち円筒部材のリング状継鉄部材１７の両端が挟み込まれている。また，回転軸２には，例えば，回転軸２の一端部に入力となるベルトプーリ４７が固定され，ベルトプーリ４７には，図示していないが，エンジンの出力軸に取り付けたベルトが掛けられている。
【００２３】
また，回転軸２の他端部には，ロータ３やステータ４で発生する熱を放熱するため冷却ファン（図示せず）が取り付けられている。ロータ３の透磁性部材６とハウジング１には，冷却ファンで発生する冷却風が流れる通風孔２８，３７が形成されている。ステータ４は，周方向に所定間隔のスロット部１１を形成するように隔置されたインナステータコアである櫛状円筒部材３０とアウタステータコアであるリング状継鉄部１７とから成る薄板積層形のステータコア１５，及びステータコア１５に巻き上げられた巻線１４から構成されている。櫛状円筒部材３０は，内側櫛部３２と外側櫛部３３とから成る櫛部１０と，櫛部１０を連繋するブリッジ部３１から構成されている。巻線１４は，櫛部１０における外側櫛部３３間に形成されたスロット部１１に位置して外側櫛部３３に巻き上げられ，巻線１４を成形固定するためスロット部１１内に非磁性材５４が充填されている。
【００２４】
巻線１４は，例えば，ステータ４のステータコア１５の櫛部１０に巻き上げられた巻数の多い高電圧側巻線３８と，櫛部１０に巻き上げられた巻数の少ない低電圧側巻線３９とから構成することができる。ステータコア１５におけるスロット部１１と櫛部１０との内周側には，磁束制御リング７が接触状態に且つステータ４に対して揺動移動可能に配置されている。磁束制御リング７は，ハウジング１に軸受を介して回転又は揺動自在に取り付けるか，又は軸受を使用することなく，ステータコア１５に回転自在に接触状態に嵌合させることによってステータコア１５に対して回転可能に取り付けることができる。
【００２５】
この永久磁石式発電機は，特に，ロータ３の構造に特徴を有するものである。
ロータ３は，回転軸２の外周に取り付けられた冷却用の通風孔２８を備えた透磁部材６，透磁性部材６の外周面に配置された永久磁石部材５，及び永久磁石部材５の外周面に固定された透磁性と非透磁性とから成る保持パイプ１６を備えている。保持パイプ１６は，長手方向に延びる透磁性金属板２０と長手方向に延びる非透磁性金属板２１とが周方向に交互に順次長手方向に接合されて配設されており，非透磁性金属板２１は隣接して配置された永久磁石部材５の永久磁石片１９の隣接境界部５２即ち非磁性材の位置にそれぞれ位置されている。
【００２６】
保持パイプ１６について，透磁性金属板２０の幅は，非透磁性金属板２１の幅の実質的に２倍の大きさに形成され，言い換えれば，透磁性金属板２０は，永久磁石片１９の円周方向幅の６５〜８５％を被覆即ちカバーしている。透磁性金属板２０はフェライト，マルテンサイト系ステンレススチール又は炭素鋼から作製されている。また，非透磁性金属板２１はオーステナイト系ステンレススチールから作製されている。保持パイプ１６は，透磁性金属板２０と非透磁性金属板２１とが交互に配設して溶着部３４で互いに溶接によって接合され，透磁性金属板２０と非透磁性金属板２１とが交互に周方向に位置するように板部材１８に形成され，次いで，板部材１８を円筒状に成形して作製されている。
【００２７】
また，１つの永久磁石片１９の円弧面の外周面２７が対応する透磁性金属板２０には，ステータ４の櫛部１０が３個以上対応して位置し，永久磁石部材５の磁束が透磁性金属板２０に集まる構造に構成されている。また，磁束制御リング７は，ステータ４の櫛部１０側に位置する周方向に順次配列された歯部８と，ロータ３側に位置して歯部８が一体に構成された連続体の円筒部９とから形成されている。櫛部１０には周方向両端に実質的に４５°のチャンファ５１が施され，また，歯部８には周方向両端に実質的に４５°のチャンファ５０が施されている。
磁束制御リング７は，透磁性の珪素鋼板，ニッケル−鉄系合金板の板材を積層して構成され，板材は樹脂材又はセラミックス材の絶縁部材によって接着されている。
【００２８】
ステータ４を構成するステータコア１５は，巻線１４の占積率をアップさせるため，内側櫛部３２と外側櫛部３３を持つようにブリッジ部３１で互いに接続された櫛状円筒部材３０に形成され，櫛状円筒部材３０の櫛部１０間に外側の開口即ち外開きの外側開口５３から巻線１４を巻き上げた後に，櫛状円筒部材３０のインナステータコアの外周面に外筒部材でなるリング状継鉄部材１７のアウタステータコアを嵌合して構成されている。櫛状円筒部材３０は，例えば，板材をブリッジ部３１となる部分を残して両側を打ち抜いて内側櫛部３２と外側櫛部３３とから成る櫛部１０を形成し，板材を円形に曲げて両端を接合して櫛状円板部材（図示せず）に成形し，上記櫛状円形板部材を多数積層して形成されている。ステータ４を構成する櫛状円筒部材３０のインナステータコアと外筒部材でなるリング状継鉄部材１７のアウタステータコアとの嵌合面３５には，即ち，図２の（Ａ）に図２の符号Ａ部分を拡大して示すように，櫛状円筒部材３０の櫛部１０と櫛部１０に対応する部分に溝５６を設けた外筒部材との嵌合面３５には，磁路抵抗を低減するためペースト状の鉄粉５５が流入埋設されている。
【００２９】
永久磁石部材５は，周方向に隔置して極性が交互に異なる状態に配置され且つ軸方向に延びる永久磁石片１９と，隣接する永久磁石片１９間に介在された非磁性材（図示せず）とから構成されている。永久磁石片１９は，外周面２７が円弧面に形成され，周方向に複数個配設されている。また，非磁性材は，巻線１４の発熱によって溶損しない耐熱性材料で構成されている。また，透磁性部材６は，例えば，透磁材と非磁性材が周方向に交互に配置して軸方向に延びて円筒状に形成されている。
【００３０】
この永久磁石式発電機は，ロータ３を構成する回転軸２の両端が軸受１３でハウジング１に回転可能に支持されている。ロータ３は，回転軸２の一端に形成されたねじ４０に押さえ板４１を介して固定ナット４２が螺入されて一端が固定され，回転軸２の他端はスペーサ４６を介して軸受１３で固定されている。回転軸２の一端には，軸受１３がスペーサ４３を介して一端に形成されたねじ４９にナット４４が螺入して固定されている。回転軸２の他端には，ロータ３を回転駆動するプーリ４７が配置され，プーリ４７は回転軸２の他端に形成されたねじ４９にナット４８が螺入して固定されている。また，磁束制御リング７とロータ３との間には，可及的に小さい隙間２２が形成されている。
【００３１】
この永久磁石式発電機は，ステータ４とロータ３との間でステータ４に対して相対回転移動即ち揺動可能に配置された磁束密度を調整して電圧を制御する磁束制御リング７，磁束制御リング７をステータ４に対してロッド２６を介して揺動させるアクチュエータ２５，及びロータ３の回転速度に応答して磁束制御リング７の揺動量を制御するコントローラ（図示せず）を有する。磁束制御リング７は，外周側がステータ４の櫛部１０と同数であって凹部１２で隔置され且つ櫛部１０に接触可能な透磁性突起部である透磁部即ち歯部８と，内周側で歯部８を互いに連繋する円筒部９とから構成されたリング状連続体に形成されている。
【００３２】
また，磁束制御リング７の歯部８は，周方向に隔置して配置され且つステータ４の櫛部１０間のスロット部１１の幅より小さい幅を有する概略断面四角形状に形成され，歯部８の外面２３が櫛部１０の内面２４に対向状態に接触可能に構成されている。また，ステータコア１５の櫛部１０には，その内周端面の角部にチャンファ５１が形成されており，また，磁束制御リング７の歯部８には，その外周端面の角部にチャンファ５０が形成されている。更に，磁束制御リング７は，歯部８と円筒部９との境界における磁束の流れをスムースにするため，歯部８に形成された凹部１２の角部がＲ部に形成されている。磁束制御リング７の歯部８は，ロータ３側の内側部が周方向に幅広になる張り出し部となるＲ部に形成されている。従って，磁束制御リング７の円筒部９は，永久磁石部材５からの磁束の流れをスムースにして磁束の漏れを低減する集磁部として機能する。
【００３３】
コントローラは，磁束制御リング７のステータ４に対する揺動によって，歯部８の外面２３と，櫛部１０の内面２４との対向面積即ち接触面積との量を制御するように構成されている。コントローラの指令によってアクチュエータ２５を作動してロッド２６のピニオン２９に螺合した磁束制御リング７に設けたラックが揺動し，磁束制御リング７がステータ４に対して相対揺動すると，歯部８の外面２３と櫛部１０の内面２４との密接状態は調整され，磁束制御リング７の歯部８からステータコア１５の櫛部１０へ流れる磁束が制御されることになる。例えば，コントローラは，ロータ３の低速時には，図４に示すように，アクチュエータ２５を作動して歯部８と櫛部１０との合口が整合状態になる制御を行い，また，ロータ３の高速時には，図５に示すように，アクチュエータ２５を作動して歯部８を櫛部１０間のスロット部１１へと移動させ，櫛部１０との対向面積を低減させる制御を行う。また，コントローラは，ロータ３のステータ４に対する回転速度，即ち，周波数ｆとステータ４の櫛部１０を流れる磁束φとの積（＝ｆ×φ）が一定になるように，アクチュエータ２５によって磁束制御リング７を揺動させて予め決められた所定の一定の電圧を発電させる制御を行う。コントローラの制御によって磁束制御リング７が移動して磁束制御リング７の歯部８がステータコア１５の櫛部１０間に位置した状態では，図５に示すように，櫛部１０のチャンファ５１と歯部８のチャンファ５０との間には，高精度に隙間Ｓが形成されことになり，ロータ３からステータ４へ流れる磁束は最も抑制される状態になる。従って，このような磁束制御形の発電機で，電圧を一定にし，インバータを用いて駆動に必要な周波数の電流を作ることにより，直接，永久磁石式電動機を作動させた方が効率的であることが多い。しかし，この発電機の出力として一定電圧の出力も必要である。
【００３４】
【発明の効果】
この発明による永久磁石式発電機は，上記のように，保持パイプを透磁性金属板と非透磁性金属板で形成し，永久磁石片間に非透磁性金属板が位置するように設定されているので，ステータコアを構成するインナステータコアを櫛部と，該櫛部を連繋するブリッジ部とから構成したタイプについて，透磁性金属板が磁束を集合させ，ブリッジ部を通じて磁束の漏れが防止され，磁束制御リングによって適正な磁束制御ができ，例えば，所望の一定電圧に制御することができる。更に，ステータとロータとの間には，磁束制御リングが配置されているので，ロータの永久磁石部材からステータの櫛部へ流れる磁束は調整され，確実に一定電圧を出力するように制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による永久磁石式発電機の一実施例を示す概略断面図である。
【図２】図１の永久磁石式発電機であって磁束制御リングの歯部をステータの櫛部に整合させた状態を示す断面図である。
【図３】図１の永久磁石式発電機におけるロータを構成する保持パイプを製作する素材を示す説明図である。
【図４】図１の永久磁石式発電機における磁束制御リングの作動状態を示し，ステータの櫛部と磁束制御リングの歯部とが整合した磁束を抑制しない状態を示す拡大説明図である。
【図５】図１の永久磁石式発電機における磁束制御リングの作動状態を示し，ステータの櫛部と磁束制御リングの歯部とが非整合した磁束を抑制する状態を示す拡大説明図である。
【符号の説明】
１    ハウジング
２    回転軸
３    ロータ
４    ステータ
５    永久磁石部材
６    透磁性部材
７    磁束制御リング
８    歯部
９    円筒部
１０  櫛部
１１  スロット部
１２  凹部
１３  軸受
１４  巻線
１５  ステータコア
１６  保持パイプ
１７  リング状継鉄部（外側部材，アウタステータコア）
１８  板部材
１９  永久磁石片
２０  透磁性金属板
２１  非透磁性金属板
２３  外面
２４  内面
２５  アクチュエータ
２７  外周面
３０  櫛状円筒部材（インナステータコア）
３１  ブリッジ部
３２  内側櫛部
３３  外側櫛部
３４  溶着部
３５  嵌合面
５０  チャンファ
５１  チャンファ
５２  隣接境界部
５３  外側開口
５４  非磁性材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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