(57)【要約】【課題】隣り合う磁石とステータのポールとロータのヨークとの間で短絡状態となる磁気回路の発生を防止することができる磁石式発電機のロータを提供すること。【解決手段】磁石式発電機のロータ１は、内周に複数の磁石１２が環状に配され、各磁石１２の内面１２ａがステータ２の各ポール２１との対向面を形成する磁石式発電機のロータであり、磁石内面１２ａにおける回転方向ａの両端部に、各ポール２１とのギャップを増大するギャップ増大手段１３を設けて構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複数の磁石が環状に配され、各磁石の内面がステータの各ポールとの対向面を形成する磁石式発電機のロータにおいて、
前記磁石内面における回転方向両端部に、前記各ポールとのギャップを増大するギャップ増大手段を設けたことを特徴とする磁石式発電機のロータ。
【請求項２】
前記ギャップ増大手段は、前記磁石内面を平面で構成することである請求項１記載の磁石式発電機のロータ。
【請求項３】
前記磁石式発電機は三相磁石式発電機であり、前記ステータの極数は３ｎ（ｎ：任意の自然数）、前記ロータの極数は４ｎであることを特徴とする請求項１又は２記載の磁石式発電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内周に複数の磁石が環状に配され、各磁石の内面がステータの各ポールとの対向面を形成する磁石式発電機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三相磁石式発電機として、低回転側の出力電流の増大による充電性能の向上と、高回転側の出力電流の減少によるコイル温度の低下を図るため、コイルが巻かれた極数３ｎ（ｎ：任意の自然数）のステータと、磁石が固定された極数４ｎのロータとを有する三相磁石式発電機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４８７８４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の磁石式発電機は、ロータの極数を従前の２ｎから４ｎへと倍増しており、隣り合う磁石間の間隔が小さくなるため、図４に示すように、隣り合う磁石１２とステータ２のポール２１とロータ１のヨーク１１との間で短絡状態となる磁気回路が発生し、以下のような問題が発生する。つまり、i)ポール２１の発熱によりコイル温度が上昇し、ii)磁石１２、ヨーク１１、保護リング１３の発熱により磁石１２の高温減磁が発生し、iii)鉄損増加により発電効率が低下する（特に希土類磁石の場合、残留磁束密度が高いため大量の磁束が流れ、問題が大きい。）。なお、図４においてコイルの図示は省略してある。
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、隣り合う磁石とステータのポールとロータのヨークとの間で短絡状態となる磁気回路の発生を防止することができる磁石式発電機のロータを提供することを目的とする。ただし、本発明は、上記のような三相磁石式発電機のみに限定して適用されるものではなく、広く三相磁石式発電機以外の磁石式発電機にも適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の磁石式発電機のロータは、内周に複数の磁石が環状に配され、各磁石の内面がステータの各ポールとの対向面を形成する磁石式発電機のロータにおいて、前記磁石内面における回転方向両端部に、前記各ポールとのギャップを増大するギャップ増大手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
本発明によると、磁石内面における回転方向両端部にギャップ増大手段を設けたため、隣り合う磁石とステータのポールとロータのヨークとを磁路とする磁気回路の磁気抵抗が増大し、短絡状態となる磁気回路の発生を防止できるようになる。このため、ステータのポールの発熱が低減することによりコイル温度が下降し、また、磁石、ヨーク、保護リングの発熱の低減により磁石の高温減磁が抑制され、また、鉄損低減により発電効率が向上するようになる。
【０００７】
前記ギャップ増大手段を、前記磁石内面を平面で構成することによって実現すると、磁石の外径研磨のみの簡単な作業でギャップ増大手段を得ることができる。
【０００８】
例えば、前記磁石式発電機は三相磁石式発電機であり、前記ステータの極数は３ｎ（ｎ：任意の自然数）、前記ロータの極数は４ｎである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係るロータが組み込まれた三相磁石式発電機の基本構成図、図２は、その要部拡大図、図３は、本発明の効果を説明するためのグラフをそれぞれ示す。
【００１１】
図１及び図２において、１はロータ、２はステータ（コイルは省略している。）を表す。ステータ２の極数は３ｎであり（図１の場合、ｎ＝６で極数は１８である。）、ロータ１の極数は４ｎである（図１の場合、ｎ＝６で極数は２４である。）。
【００１２】
ロータ１は、外周部に円筒状ヨーク１１を有し、ヨーク１１の内周面に複数（２４個）の磁石１２が回転方向に等間隔で環状に配設されている。磁石１２の内周側には、ステンレス板をプレス加工して形成された保護リング１３が固定されている。
【００１３】
各磁石１２の内面１２ａは、ステータ２の各ポール２１との対向面を形成している。そして、各磁石１２の内面１２ａにおいて、回転方向ａの両端部には、ステータ２の各ポール２１とのギャップを増大させるギャップ増大手段３が設けられている。本実施形態の場合、ギャップ増大手段３は、図２に示すように、磁石１２の内面１２ａを平面で構成することによって実現されており、図３に示したような従来からのＲ面状の磁石内面１２ａと比べ、各磁石１２の回転方向ａの両端部においてステータ２の各ポール２１とのギャップは増大している。
【００１４】
以上説明したように、本実施形態の磁石式発電機のロータ１は、内周に複数の磁石１２が環状に配され、各磁石１２の内面１２ａがステータ２の各ポール２１との対向面を形成する磁石式発電機のロータであり、磁石内面１２ａにおける回転方向ａの両端部に、各ポール２１とのギャップを増大するギャップ増大手段１３を設けて構成される。
【００１５】
本実施形態によると、磁石内面１２ａにおける回転方向ａの両端部にギャップ増大手段１３を設けたため、隣り合う磁石１２とステータ２のポール２１とロータ１のヨーク１１とを磁路とする磁気回路の磁気抵抗が増大し、短絡状態となる磁気回路の発生を防止できるようになる。このため、ステータ２のポール２１の発熱が低減することによりコイル温度が下降し、また、磁石１２、ヨーク１１、保護リング１３の発熱の低減により磁石１２の高温減磁が抑制され、また、鉄損低減により発電効率が向上するようになる。図３は、内径Ｒつまり内面１２ａをＲ面で形成した従来からの磁石１２を使用した磁石式発電機の発電効率と、内径ストレートつまり内面１２ａを平面で形成した本実施形態の磁石１２を使用した磁石式発電機の発電効率の実験結果を表しており、図３からも明らかなように、本実施形態の磁石式発電機の方が従来の磁石式発電機よりも発電効率が高いことが分かる。
【００１６】
また、本実施形態では、ギャップ増大手段１３を、磁石内面１２ａを平面で構成することによって実現したため、磁石１２の外径研磨のみの簡単な作業でギャップ増大手段１３を得ることができる。
【００１７】
なお、ギャップ増大手段３は、磁石１２の内面１２ａを平面で構成することに限定されるものではなく、他に曲面で構成してもよく、磁石１２の内面１２ａの回転方向ａの両端部とステータ２の各ポール２１との間の磁気抵抗を増大させる作用を発揮できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るロータが組み込まれた三相磁石式発電機の基本構成図である。
【図２】その要部拡大図である。
【図３】本発明の効果を説明するためのグラフである。
【図４】従来のロータの問題点の説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    ロータ
１１    ヨーク
１２    磁石
１２ａ    内面
２    ステータ
２１    ポール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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