(57)【要約】【課題】永久磁石の使用量を低減でき、組立性が良い表面磁石型回転機の回転子を提供する。【解決手段】回転子鉄心の表面に周方向に沿って複数の永久磁石１３を配設した表面磁石型回転機の回転子において、表面に永久磁石１３が固定されるとともに、回転軸に固定されたスパイダ１１の周面に、周方向に沿って配設され固定される複数の台金１２と、台金１２のスパイダ１１に固定される裏面に形成された環状の凹部１２ｂに永久磁石１３とは離間した状態で嵌め込まれるダンパ巻線１４とを設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心の表面に周方向に沿って複数の永久磁石を配設した表面磁石型回転機の回転子において、
表面に前記永久磁石が固定されるとともに、回転軸に固定されたスパイダ又は前記回転軸の周面に、周方向に沿って配設され固定される複数の台金と、
前記台金の前記スパイダ又は前記回転軸に固定される裏面に形成された環状の凹部に前記永久磁石とは離間した状態で嵌め込まれるダンパ巻線と
を備えることを特徴とする表面磁石型回転機の回転子。
【請求項２】
前記台金が、表面に前記永久磁石を装着するための溝を備える
ことを特徴とする請求項１記載の表面磁石型回転機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面磁石型回転機の回転子に関し、とくに回転子表面に磁石を張り付けた表面磁石型回転機における回転子のダンパ巻線の設置構造に関する技術で、組立性及び耐遠心力性に優れた表面磁石型回転機のダンパ巻線付き回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータや発電機などの回転機事故の一つとして、インバータの故障等により回路が短絡する短絡事故がある。回路が短絡すると、固定子巻線には過大な短絡電流が流れ、回転子の磁石には大きな反磁界がかかる。そして、磁石に大きな反磁界がかかると磁石の減磁が起こることから、磁石の減磁を防ぐためには磁石を厚くする必要があり、そのために磁石量が増えてしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、短絡事故時の電流を軽減するために、回転子に制動巻線（ダンパ巻線）を設置することが下記特許文献１に記載されている。また、下記特許文献２には、ダンパ巻線として回転子の鉄心中にかご形導体を埋め込む方法が提案されている。また、下記特許文献３には、リング状のダンパ巻線を永久磁石の周囲を囲んで設置するようにした表面磁石型モータが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−２４８３４２号公報
【特許文献２】特公昭６３−２０１０５号公報
【特許文献３】特開平０９−１１７０８１号公報
【特許文献４】特開２００８−１２５２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された技術は、回転子巻線を有する回転機であり、永久磁石の反磁界の問題を解決できるものではない。また、特許文献２に記載された技術は、かご形導体を鉄心中に埋め込む構造であり、ダンパ巻線の取り付けに手間がかかり、組立時の作業性が悪く、とくにその傾向は大型回転機で顕著になるという問題がある。また、特許文献３のように永久磁石の周囲にダンパ巻線を設置する場合、回転時にダンパ巻線が外れない構造とする必要があり、溝を設けたリングマグネットのような特殊形状の磁石を用い、回転子に取り付けるダンパ巻線を接着剤や溶剤によって固定するため、コストが高くなる一方生産性が低下するという問題があった。
【０００６】
また、上記特許文献４には、ダンパ巻線と同様の機能を有する導体によって回路短絡による反磁界を緩和する構造が開示されているが、永久磁石に直接導体が設置されているため、永久磁石に熱が伝わりやすいという問題があり、熱を伝わりにくくするためには、永久磁石と導体との間に断熱材が必要になるという問題があった。
また、上記特許文献４に開示された永久磁石の周囲に導体を巻き回す構造は、導体が遠心力に耐える構造とはなっていないため、図４に示すような回転子鉄心１０１の表面に永久磁石１０２を設けた表面磁石型永久磁石式同期電動機（ＳＰＭ）に適用することは難しかった。
【０００７】
このようなことから本発明は、永久磁石の使用量を低減でき、組立性が良い表面磁石型回転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】
【０００８】
上記の課題を解決するための本発明に係る表面磁石型回転機の回転子は、
回転子鉄心の表面に周方向に沿って複数の永久磁石を配設した表面磁石型回転機の回転子において、
表面に前記永久磁石が固定されるとともに、回転軸に固定されたスパイダ又は前記回転軸の周面に、周方向に沿って配設され固定される複数の台金と、
前記台金の前記スパイダ又は前記回転軸に固定される裏面に形成された環状の凹部に前記永久磁石とは離間した状態で嵌め込まれるダンパ巻線と
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る表面磁石型回転機の回転子は、
前記台金が、表面に前記永久磁石を装着するための溝を備える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
永久磁石の厚みを増すことなく所期性能を得られることで永久磁石の使用量を削減でき、回転機の大きさを問わずに組立性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る表面磁石型モータの一部を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例に係る表面磁石型回転機の回転子の組み立て手順を模式的に示す説明図である。
【図３】ダンパ巻線の有無による磁石中の磁界の強さの違いを示す説明図である。
【図４】従来の表面磁石型回転機の一部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る表面磁石型回転機の回転子の詳細を説明する。
【実施例】
【００１３】
図１から図３を用いて本実施例に係る表面磁石型回転機の回転子について説明する。
図１に示すように、本実施例において表面磁石型回転機としての表面磁石型モータは、回転子１０と、この回転子１０の径方向外側にギャップを介して設けられた固定子２０とを備えている。
【００１４】
回転子１０は、図示しない回転軸に固定されたスパイダ１１の周面に周方向に沿って配設され固定された複数の台金１２と、台金１２の表面にそれぞれ設けられた永久磁石１３と、それぞれの台金１２に永久磁石１３とは離間して設けられたダンパ巻線１４とを有している。
台金１２は、電磁鋼板などの磁性体からなり回転子の磁路を形成しているものであって、概ね板状に形成されて、表面（固定子２０側の面）には永久磁石１３を装着するための磁石装着用溝１２ａが形成されている一方、裏面（固定子２０とは反対側の面）にはダンパ巻線１４を取り付けるための凹部１２ｂが形成されている。凹部１２ｂは、台金１２の裏面の外周縁に沿って環状に形成されている。
永久磁石１３は板状に形成されて、それぞれの台金１２の溝１２ａに嵌め込まれ固定されている。
ダンパ巻線１４は、環状、より具体的には矩形状の閉回路構成で、エナメル素線を巻き回し束ねたもの或いは導体を加工または鋳造したもの等、磁束を通すものとし、台金１２の凹部１２ｂに嵌め込まれて接着剤などで貼り付けられ固定される。
【００１５】
なお、固定子２０は、回転子１０側の対向面に周方向に等間隔に形成された複数の歯部２１ａを有する固定子鉄心２１と、隣接する固定子鉄心２１ａ間の溝２１ｂに収められた固定子巻線２２とを備えている。
【００１６】
以下、図２を用いてダンパ巻線１４を回転子に設置するための方法の一例を説明する。
まず、図２（ａ）に示すように磁石装着用溝１２ａに永久磁石１３を固定したあと、台金１２の環状の凹部１２ｂにダンパ巻線１４を嵌め込んで接着剤などで貼り付け、固定する。
続いて、図２（ｂ）に示すように永久磁石１３及びダンパ巻線１４が固定された台金１２をスパイダ１１に取り付ける。具体的には、スパイダ１１に、台金１２の裏面を表面磁石型モータの磁束に影響を与えない材料からなる図示しないボルトまたはネジによって締結し固定する。
これにより、図２（ｃ）に示すようにダンパ巻線１４が回転子１０に設置される。
なお、図２では模式的にスパイダ１１を平板状とし、台金１２のスパイダ１１との接触面を平面として示している。
【００１７】
このようにしてダンパ巻線１４を回転子１０に設置することにより、表面磁石型モータの主回路が何らかの原因で短絡し、固定子巻線に大きな短絡電流が流れて永久磁石１３に大きな反磁界がかかったとしても、この反磁界によってダンパ巻線１４の中を通る磁束も増加し、これにより磁束の変化を妨げる方向に誘導起電力が発生して、永久磁石１３にかかる反磁界が緩和される。
【００１８】
図３（ａ）にダンパ巻線１４を設けない場合の短絡事故時の永久磁石１３中の反磁界の強さ、図３（ｂ）にダンパ巻線１４を設けた場合の短絡事故時の永久磁石１３中の反磁界の強さを示す。図３から明らかなように、ダンパ巻線１４を設けた場合、ダンパ巻線１４を設けない場合に比較して短絡事故時に永久磁石１３に係る反磁界が緩和されていることが分かる。すなわち、ダンパ巻線１４を設けることにより、短絡事故が起こった際に永久磁石１３の減磁を防止することが可能となる。
【００１９】
以上のとおり、本実施例に係る表面磁石型回転機の回転子によれば、台金１２の表面に永久磁石１３を装着する一方、台金１２の裏面に形成された環状の凹部１２ｂにダンパ巻線１４を貼り付け、この台金１２をスパイダ１１に固定する構造であるので、短絡事故が発生したとしても永久磁石１３にかかる反磁界を緩和できることに加えて、永久磁石１３とダンパ巻線１４を台金１２に固定した後にスパイダ１１組み付け固定することができるため、表面磁石型モータの大きさを問わずに組立性を向上させることができる。
さらに、ダンパ巻線１４がスパイダ１１と台金１２とにはさまれた状態となるため、遠心力によってダンパ巻線１４が脱落することがなく、また、ダンパ巻線１４と永久磁石１３との間に台金１２が介在するためダンパ巻線１４の熱が永久磁石１３に伝わることを抑制することもできる。
【００２０】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上述した実施例ではダンパ巻線１４を矩形状とする例を示したが、ダンパ巻線１４は楕円状の閉回路構成としてもよい。また、上述した実施例では台金１２に永久磁石１３を装着するための磁石装着用溝１２ａを設ける例を示したが、必ずしも磁石装着用溝１２ａを設ける必要はない。ただし、磁石装着用溝１２ａを設ければ、永久磁石１３装着時の位置ずれを防ぐことができ、作業性の向上及び回転機特性のばらつきを防止することにもつながり好適である。
また、上述した実施例ではスパイダ１１に台金１２を介して永久磁石１３を固定する例を示したが、回転軸に台金１２を介して永久磁石１３を固定する場合であっても同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、表面磁石型回転機の回転子に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００２２】
１０  回転子
１１  スパイダ
１２  台金
１２ａ  磁石装着用溝
１２ｂ  凹部
１３  永久磁石
１４  ダンパ巻線
２０  固定子
２１  固定子鉄心
２２  固定子巻線
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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