(57)【要約】【課題】回転子のコア周面に配置した永久磁石を外周側から保持する金属性の円筒形保持リングについて、渦電流損による発熱を低く抑えて永久磁石の熱減磁を軽減するとともに、永久磁石の飛散防止に高い信頼性を確保できる表面磁石形の回転子構造を提供する。【解決手段】回転子コア３の外周面に、Ｎ極，Ｓ極の極性が交互に並ぶ永久磁石４を配置し、かつ該永久磁石４の飛散防止部材として永久磁石の外周に金属製の円筒形保持リングを被せた永久磁石形回転電機において、前記保持リングを回転子の軸方向で複数に分割した分割形保持リング６として軸方向に分散配置し、ここで保持リング６は耐熱高強度の非磁性金属材で構成し、さらに軸方向に並ぶ分割形の各保持リング６を包囲して回転子の外周全域にバインドテープ７を巻き付けて結束する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子のコア外周面に、その周方向に沿ってＮ極，Ｓ極の極性が交互に並ぶ永久磁石を配置し、かつ該永久磁石の飛散防止部材として永久磁石の外周に金属製の円筒形保持リングを被せた永久磁石形回転電機において、
前記保持リングを回転子の軸方向で複数に分割して分散配置したことを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転子において、分割形の保持リングは耐熱高強度の非磁性金属材であることを特徴とする永久磁石形回転電機。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかの項に記載の回転子において、軸方向に並ぶ分割形の各保持リングを一括包囲して回転子の外周全域にバインドテープを巻き付けて結束したことを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの項に記載の回転子において、回転子のコア周面に極性の異なる永久磁石を交互に配置した上で、隣接する永久磁石の相互間に磁石の回り止め部材として回転子のコア周面に回り止めキーを設けたことを特徴とする永久磁石形回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子のコア外周面に永久磁石を配置した表面磁石形回転電機の回転子構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
頭記した表面磁石形の永久磁石形回転電機について、回転子のコア外周面に配置した永久磁石を囲繞してその外周に通称シュリンクリングと呼ばれる金属製の円筒形保持リングを被せて永久磁石の遠心力による飛散を防止するようにした回転子構造が知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３９８８７号公報
【特許文献２】特開２００４−３０４９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の特許文献１，２に開示されている回転子構造では、永久磁石の外周に被せた金属製の円筒形保持リングが回転子のコア周面に配置した永久磁石の全域を覆うような単体構造の円筒体で構成されている。
【０００５】
このために、回転電機の運転時には固定子のコイルスロットにより固定子／回転子間のギャップに分布する脈動磁束が前記保持リングに鎖交して当該保持リングに渦電流が発生し、その渦電流損のジュール熱により保持リングが発熱するとともに、この保持リングの発生熱が永久磁石に伝熱して磁石温度を上昇させ、これが基で永久磁石の磁気特性が劣化(熱減磁)して回転電機の出力性能を低下させる問題がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、回転子のコア周面に配置した永久磁石を外周側から覆って保持する金属性の円筒形保持リングについて、渦電流損による発熱を低く抑えて永久磁石に及ぼす熱減磁を軽減するとともに、併せて永久磁石の飛散防止に対して高い信頼性を確保できるように組立構造を改良した永久磁石形回転電機の回転子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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、回転子のコア外周面に、その周方向に沿ってＮ極，Ｓ極の極性が交互に並ぶ永久磁石を配置し、かつ該永久磁石の飛散防止部材として永久磁石の外周に金属製の円筒形保持リングを被せた永久磁石形回転電機において、
前記保持リングを回転子の軸方向で複数に分割して分散配置する（請求項１）ものとし、具体的には次記のような態様で構成する。
（１）前記の分割形保持リングを耐熱高強度の非磁性金属材で構成する（請求項２）。
（２）前記構成の回転子において、軸方向に並ぶ分割形の各保持リングを一括包囲して回転子の外周全域にバインドテープを巻き付けて結束する（請求項３）
（３）前項（１）ないし（３）において、回転子のコア周面に極性の異なる永久磁石を交互に配置した上で、隣接する永久磁石の相互間に磁石の回り止め部材として回転子のコア周面に回り止めキーを設ける（請求項）。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように、永久磁石の外周に被せた非磁性の保持リングを回転子の軸方向に分割して分散配置したことにより、個々の分割形保持リングに流れる渦電流の電流経路は非分割の単体構造になる従来の保持リング（特許文献１，２参照）に比べて小さくなり、かつ渦電流損は保持リングの分割数，軸方向の幅に依存して減少するので、保持リングの分割数を増して個々の分割リングの幅を縮小することでトータル的に渦電流によるジュール発熱量が小さくなる。これにより、保持リングに発生するジュール熱の伝熱を受けて温度上昇する永久磁石の磁気特性劣化を抑制して回転電機の性能低下を防ぐことができる。
【０００９】
ここで、前記の保持リングを耐熱高強度の非磁性金属材で構成することにより、磁気的な影響なしに板厚の薄い保持リングで永久磁石の飛散防止に要求される機械的強度を確保でき、かつ保持リングに発生する渦電流損も小さく抑えることかできる。
【００１０】
また、軸方向に分割して並ぶ分割形の各保持リングを一括してその外周側に絶縁材のバインドテープ（例えばガラスバインドテープ）を巻き付けて結束したことにより、回転子の軸方向に分散配列した分割リングが軸方向にずれ動かないように定位置に固定支持することができ、かつバインドテープは金属に比べて柔軟性があってその取り扱い，巻き付け作業も容易である。
【００１１】
また、コア周面に極性の異なるセグメント形の永久磁石を配置した回転子については、隣接する永久磁石の相互間に磁石の回り止め部材として回転子のコア周面に回り止めキーを設けることで、永久磁石の周方向への変位を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１による回転子の構造図であって、（ａ）は回転子全体の側面図、（ｂ）は（ａ）における矢視Ｘ−Ｘの断面拡大図、（ｃ）は（ａ）における要部の拡大図である。
【図２】本発明の実施例２による回転子の構造図で、図１の矢視Ｘ−Ｘに対応する断面図である。
【図３】本発明の実施例３による回転子の構造図で、図１の矢視Ｘ−Ｘに対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図１，図２，図３に示す各実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１（ａ）〜（ｃ）において、１は回転子の回転軸、２は軸受、３は回転軸と一体な回転子コア、４は回転子コア３の周面に配置したセグメント形の永久磁石、５は回転子コア４に永久磁石５を貼り付けた接着剤、６は永久磁石４を囲繞してその外周に被せた分割形の保持リング、７は保持リング６の周面に巻き付けたバインドテープ（ガラスクロスに樹脂を含浸させたテープ）である。
【００１５】
ここで、図示例の回転子では、回転子コア４に対してＮ極とＳ極とが交互に並ぶように複数のセグメント形永久磁石４を円周方向，および軸方向に配列し、軸方向に並ぶ各段の永久磁石列の相互間には段スキュー角θを設定してコギングトルクを低減している。
【００１６】
一方、分割形の保持リング６は、例えばＳＵＳ３０４，ないしインコネル（スペシャルメタルズ社(Special Metals Corporation)の商品名）と同等な機械強度を有する非磁性の耐熱高強度材で構成されたもので、個々の保持リング６の幅サイズは、セグメント形永久磁石４の幅よりも小さい幅に設定した上で、図示のように回転子の軸方向に並ぶ各列の永久磁石４の位置に合わせて回転子の周面に嵌着ように分散配置している。なお、この保持リング６の肉厚は例えば0.5〜2mm程度とし、回転電機の運転時に永久磁石４に加わる遠心力加重に対抗する機械強度を確保するように設定している。
【００１７】
また、バインドテープ７はガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスバインドテープであり、半硬化のプリプレグ状態で軸方向に並ぶ分割形の各保持リング６を一括して覆うように回転子コアの全長域に巻き付けた後、加熱硬化処理を施して結束する。
【００１８】
上記の構成により、回転電機の運転時に分割形の各保持リング６に流れる渦電流は、従来構造（特許文献１，２参照）に採用している単体の円筒形保持リングに比べて小さくなり、トータル的な渦電流損が低減して保持リング６のジュール発熱量が減少する。これにより、保持リング６からの伝熱を受けて温度上昇する永久磁石４の熱減磁を抑制して回転電機の運転性能低下を効果的に防ぐことができる。
【００１９】
なお、図示実施例では、軸方向に並ぶ永久磁石４の配列（図示例では３列）に合わせて分割形の保持リング６を分割（３分割）しているが、先記のように分割形の保持リング６は軸方向の幅が小さいほど渦電流損の低減効果が高くなるので、保持リングの分割数をさらに細分化して分散配置するのが好ましい。
【００２０】
また、この実施例では回転子の軸方向に並ぶ分割形の保持リング６を一括して覆うように回転子の全域に亙りバインドテープ７を巻き付けており、これにより分割形の各保持リング６が定位置からずれ動かないように強固に結束して保持できる。しかも、このガラスバインドテープは渦電流が発生しない絶縁材で、かつ柔軟性もあるので、その巻き付け作業を楽に行えるほか、回転子の傷付き防止にも有効である。
【実施例２】
【００２１】
図２は先記実施例１の応用実施例を示すものであり、回転子コア４の周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように配置したセグメント形の永久磁石４に対し、隣接する永久磁石４の相互間に磁石回り止め部材として，回転子コア３の周面に回り止めキー８を設けている。その他の構成は実施例１と同様である。
【００２２】
この構成により、永久磁石４が回転電機の駆動トルクを受けて定位置から周方向へずれ動くのを防止できる。
【実施例３】
【００２３】
次に、回転子コア３の周面に配置した永久磁石として、円筒状磁石にＮ極とＳ極の極性が交互に並ぶよう着磁したリング形永久磁石９を採用した実施例を図３に示す。この実施例では、回転子コア３の周面に嵌挿して貼り付けたリング形永久磁石９の外周に実施例１と同様に分割形の保持リング６を被せた上で、その外側にバインドテープ７を巻き付けて結束している。この構成により、回転電機の運転中にリング形永久磁石９が万が一破損しても、磁石の破片が周囲に飛散することがない。
【符号の説明】
【００２４】
１    回転軸
３    回転子コア
４    永久磁石
５    接着剤
６    分割形保持リング
７    バインドテープ
８    回り止めキー
【図１】
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【図２】
2013188075.tif 000004
【図３】
2013188075.tif 000005