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JP2001086676A - 永久磁石式回転電機の回転子 - Google Patents

永久磁石式回転電機の回転子

Info

Publication number
JP2001086676A
JP2001086676A JP25760699A JP25760699A JP2001086676A JP 2001086676 A JP2001086676 A JP 2001086676A JP 25760699 A JP25760699 A JP 25760699A JP 25760699 A JP25760699 A JP 25760699A JP 2001086676 A JP2001086676 A JP 2001086676A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
permanent magnet
electric machine
rotating electric
starting
Prior art date
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Pending
Application number
JP25760699A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikio Takahata
幹生 高畠
Masanori Shin
政憲 新
Kazuto Sakai
和人 堺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP25760699A priority Critical patent/JP2001086676A/ja
Publication of JP2001086676A publication Critical patent/JP2001086676A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】非自己始動型の永久磁石式回転電機に比して出
力を低下させることなく、始動時には誘導機として始動
し、定格運転時には同期機として運転すること。 【解決手段】磁性部を有し周方向に磁気的に凹凸が形成
された回転子鉄心４と、回転子鉄心４の隣合う磁極間を
通る電機子コイル２からの磁束を打ち消すように設けら
れた永久磁石７とを備えて構成される永久磁石式回転電
機の回転子において、回転子鉄心４の外周部分に設けら
れ、回転電機起動時に誘導電流を生成して起動トルクを
発生させる円筒導体８と、円筒導体８の外周部分に設け
られ、回転電機動作時に円筒導体８に作用する遠心力を
保持する円筒保持環９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、始動時に誘導機と
して始動し、定格運転時には同期機として運転する、自
己始動型の永久磁石式回転電機の回転子に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図９は、この種の従来の自己始動型の永
久磁石式回転電機の構成例を示す径方向断面図である。
【０００３】図９に示すように、自己始動型の永久磁石
式回転電機は、一般に、電機子コイル２を有する固定子
１と、この固定子１の中で回転する回転子３とから構成
されている。
【０００４】回転子３には、界磁を形成するためのコイ
ルが設けられず、磁性部を有し周方向に磁気的に凹凸が
形成された回転子鉄心４と、凸部側面に回転子鉄心４の
隣合う磁極間を通る電機子コイル２からの磁束を打ち消
すように設けられた永久磁石７と、始動用カゴ型導体の
みで構成されている。
【０００５】従って、従来の巻線型回転電機に比較し
て、構造を簡素化することができ、かつ始動時に専用の
インバータ等を必要としないため、システム全体を安価
にすることができるといった特徴がある。
【０００６】この種の自己始動型の永久磁石式回転電機
は、回転子３に凹凸があるため、凸部では磁気抵抗が小
となり、凹部では磁気抵抗が大となる。
【０００７】これにより、凸部と凹部上の固定子３との
空隙部分では、電機子コイル２に電流を流すことにより
蓄えられる磁気エネルギーが異なってくる。永久磁石式
のリラクタンス型回転電機は、主にこの磁気エネルギー
の変化によって出力が発生する。
【０００８】なお、この凸部と凹部は、幾何的のみでな
く、磁気的に凹凸を形成できるように、すなわち磁気抵
抗、磁束密度が、回転子３の回転位置によって異なるよ
うな形状であればよい。
【０００９】回転電機の始動の際には、回転子鉄心４の
外周部に設けられた始動用カゴ型導体に、電機子電流の
変化に伴なう誘導電流を発生させて誘導機として始動さ
せている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、自己
始動型の永久磁石式回転電機は、回転子鉄心４の表面に
形成された凹凸により、回転位置に応じて磁気抵抗を異
ならせ、かつ凸部側面に設けられた永久磁石７により、
磁極間部分となる凹部への漏れ磁束を低減させ、もって
変化した磁気エネルギーにより出力を得るようにしてい
る。
【００１１】また、始動時には、回転子３外周部に設け
られた始動用カゴ型導体に、電機子電流の変化に伴なう
誘導電流を発生させ、誘導トルクを得て始動を実現して
いる。
【００１２】しかしながら、前述した自己始動型の永久
磁石式回転電機は、始動用のカゴで回転子全体を覆うよ
うにして始動トルクを確保するようにしているため、磁
気抵抗が大きくなり、また非自己始動型の永久磁石式回
転電機と比して、永久磁石７を回転子３内周部寄りにし
か設置できないため、主磁束が減少して出力が低下して
しまうという問題を有している。
【００１３】本発明の目的は、非自己始動型の永久磁石
式回転電機に比して出力を低下させることなく、始動時
には誘導機として始動し、定格運転時には同期機として
運転することが可能な自己始動型の永久磁石式回転電機
の回転子を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、磁性部を有し周方向に磁気的に凹凸が形成された
回転子鉄心と、当該回転子鉄心の隣合う磁極間を通る電
機子コイルからの磁束を打ち消すように設けられた永久
磁石とを備えて構成される永久磁石式回転電機の回転子
において、請求項１の発明では、回転子鉄心の外周部分
に設けられ、回転電機起動時に誘導電流を生成して起動
トルクを発生させる円筒導体と、円筒導体の外周部分に
設けられ、回転電機動作時に円筒導体に作用する遠心力
を保持する円筒保持環とを備えている。
【００１５】従って、請求項１の発明の永久磁石式回転
電機の回転子においては、回転子鉄心の外周部分に、回
転電機起動時に誘導電流を生成して起動トルクを発生さ
せる円筒導体を設け、さらにその外周部分に、回転電機
動作時に円筒導体に作用する遠心力を保持する円筒保持
環を設けることにより、主磁束を低下させることなく、
もって非自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出力
を有し、始動時には誘導機として始動し、定格運転時に
は同期機として運転することができる。
【００１６】また、請求項２の発明では、回転子鉄心の
外周部分の磁極間に設けられると共に、回転子周方向に
沿って湾曲形成され、回転電機起動時に誘導電流を生成
して起動トルクを発生させる湾曲導体と、湾曲導体の外
周部分に設けられ、回転電機動作時に湾曲導体に作用す
る遠心力を保持する円筒保持環とを備えている。
【００１７】従って、請求項２の発明の永久磁石式回転
電機の回転子においては、回転子鉄心の外周部分の磁極
間に、回転電機起動時に誘導電流を生成して起動トルク
を発生させる湾曲導体を設け、さらにその外周部分に、
回転電機動作時に湾曲導体に作用する遠心力を保持する
円筒保持環を設けることにより、主磁束を低下させるこ
となく、もって非自己始動型の永久磁石式回転電機と同
等の出力を有し、始動時には誘導機として始動し、定格
運転時には同期機として運転することができる。
【００１８】一方、請求項３の発明では、上記請求項１
の発明の永久磁石式回転電機の回転子において、回転子
鉄心の外周部分に設けられた円筒導体の外周側表面に、
回転子中心軸方向にほぼ平行でかつ一定の深さを有する
溝を設けている。
【００１９】従って、請求項３の発明の永久磁石式回転
電機の回転子においては、円筒導体の外周側表面に、回
転子中心軸方向にほぼ平行でかつ一定の深さを有する溝
を設けることにより、始動時の誘導トルクを増大させ、
かつ非自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出力を
有する自己始動型の永久磁石式回転電機を実現すること
ができる。
【００２０】また、請求項４の発明では、上記請求項１
の発明の永久磁石式回転電機の回転子において、回転子
鉄心の外周部分に設けられた円筒導体の外周側表面に、
回転子中心軸方向と一定の角度を成しかつ一定の深さを
有する溝を設けている。
【００２１】従って、請求項４の発明の永久磁石式回転
電機の回転子においては、円筒導体の外周側表面に、回
転子中心軸方向と一定の角度を成しかつ一定の深さを有
する溝を設けることにより、始動時の誘導トルクを増大
させ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非自己始動型
の永久磁石式回転電機と同等の出力を有する自己始動型
の永久磁石式回転電機を実現することができる。
【００２２】さらに、請求項５の発明では、上記請求項
１の発明の永久磁石式回転電機の回転子において、回転
子鉄心の外周部分に設けられた円筒導体の外周側表面
に、回転子中心軸方向と一定の角度を成すと共に回転子
中央断面を境界として幾何的対称を成しかつ一定の深さ
を有する溝を設けている。
【００２３】従って、請求項５の発明の永久磁石式回転
電機の回転子においては、円筒導体の外周側表面に、回
転子中心軸方向と一定の角度を成すと共に回転子中央断
面を境界として幾何的対称を成しかつ一定の深さを有す
る溝を設けることにより、始動時の誘導トルクを増大さ
せ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非自己始動型の
永久磁石式回転電機と同等の出力を有する自己始動型の
永久磁石式回転電機を実現することができる。
【００２４】さらにまた、請求項６の発明では、上記請
求項１、請求項３、請求項４、請求項５のいずれか１項
の発明の永久磁石式回転電機の回転子において、回転子
鉄心の外周部分に設けられた円筒導体を、磁性体により
構成している。
【００２５】従って、請求項６の発明の永久磁石式回転
電機の回転子においては、円筒導体を磁性体を用いて構
成することにより、磁極部での磁気抵抗をさらに減少さ
せ、かつ非自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出
力を有する自己始動型の永久磁石式回転電機を実現する
ことができる。
【００２６】一方、請求項７の発明では、上記請求項２
の発明の永久磁石式回転電機の回転子において、回転子
鉄心の外周部分に設けられた湾曲導体の外周側表面に、
回転子中心軸方向にほぼ平行でかつ一定の深さを有する
溝を設けている。
【００２７】従って、請求項７の発明の永久磁石式回転
電機の回転子においては、湾曲導体の外周側表面に、回
転子中心軸方向にほぼ平行でかつ一定の深さを有する溝
を設けることにより、始動時の誘導トルクを増大させ、
かつ非自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出力を
有する自己始動型の永久磁石式回転電機を実現すること
ができる。
【００２８】また、請求項８の発明では、上記請求項２
の発明の永久磁石式回転電機の回転子において、回転子
鉄心の外周部分に設けられた湾曲導体の外周側表面に、
回転子中心軸方向と一定の角度を成しかつ一定の深さを
有する溝を設けている。
【００２９】従って、請求項８の発明の永久磁石式回転
電機の回転子においては、湾曲導体の外周側表面に、回
転子中心軸方向と一定の角度を成しかつ一定の深さを有
する溝を設けることにより、始動時の誘導トルクを増大
させ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非自己始動型
の永久磁石式回転電機と同等の出力を有する自己始動型
の永久磁石式回転電機を実現することができる。
【００３０】さらに、請求項９の発明では、上記請求項
２の発明の永久磁石式回転電機の回転子において、回転
子鉄心の外周部分に設けられた湾曲導体の外周側表面
に、回転子中心軸方向と一定の角度を成すと共に回転子
中央断面を境界として幾何的対称を成しかつ一定の深さ
を有する溝を設けている。
【００３１】従って、請求項９の発明の永久磁石式回転
電機の回転子においては、湾曲導体の外周側表面に、回
転子中心軸方向と一定の角度を成すと共に回転子中央断
面を境界として幾何的対称を成しかつ一定の深さを有す
る溝を設けることにより、始動時の誘導トルクを増大さ
せ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非自己始動型の
永久磁石式回転電機と同等の出力を有する自己始動型の
永久磁石式回転電機を実現することができる。
【００３２】さらにまた、請求項１０の発明では、上記
請求項２、請求項７、請求項８、請求項９のいずれか１
項の発明の永久磁石式回転電機の回転子において、回転
子鉄心の外周部分に設けられた湾曲導体を、磁性体によ
り構成している。
【００３３】従って、請求項１０の発明の永久磁石式回
転電機の回転子においては、湾曲導体を磁性体を用いて
構成することにより、磁極部での磁気抵抗をさらに減少
させ、非自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出力
を有する自己始動型の永久磁石式回転電機を実現するこ
とができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による自己始動型の永久磁石式回転電機の構成例を示
す径方向断面図であり、図９と同一要素には同一符号を
付して示している。
【００３６】図１において、固定子１は、電機子コイル
２を有し、その内側には、空隙１２を介して回転子３を
収容するように構成されている。
【００３７】回転子３は、磁性部を有し周方向に磁気的
に凹凸が形成された回転子鉄心４と、回転子鉄心４の隣
合う磁極間を通る電機子コイル２からの磁束を打ち消す
ように設けられた永久磁石７と、回転子鉄心４の外周部
分に設けられ、回転電機起動時に誘導電流を生成して起
動トルクを発生させる始動用の円筒導体８と、始動用の
円筒導体８の外周部分に設けられ、回転電機動作時に円
筒導体８に作用する遠心力を保持する円筒保持環９とを
備えている。
【００３８】回転子鉄心４は、磁化容易方向（所謂ｄ
軸）に沿う８個の空洞部６を設けた電磁鋼鋼を積層して
構成されている。
【００３９】回転子鉄心４の８個の空洞部６は、図示の
ように十字状に配置され、内部に永久磁石７が埋め込ま
れて、凸極と凹部とが交互に配置されて４極が構成され
ている。
【００４０】各々の永久磁石７は、隣り合う凹部、すな
わち磁化困難方向（所謂ｑ軸）に沿う電機子コイル２の
磁束を打ち消すように同一方向に磁化され、凹部の両側
に位置する２つの永久磁石７は、回転子鉄心４の円周方
向において互いにその磁化方向が逆となる。
【００４１】換言すれば、平行な２つの空洞部６で挟ま
れる部分が磁化容易方向で、磁気的な凸部すなわち磁極
を形成し、互いに垂直に交差して隣接する２つの空洞部
６で挟まれる部分が磁化困難方向で、磁気的な凹部を形
成する。
【００４２】なお、永久磁石７の素材としては、高エネ
ルギー積の希土類磁石、好ましくはＮｄＦｅＢ磁石が使
用され、また好ましくはほぼ周方向に、より好ましくは
磁極軸に垂直な方向に磁化されると共に、回転子鉄心４
の磁極環の外周近くに、扇形の切り欠き（空洞部）１３
からなる非磁性部が形成されている。
【００４３】一方、非自己始動型の永久磁石式回転電機
に比して、出力を低下させずに自己始動型の永久磁石式
回転電機を実現するには、磁気抵抗が増大せしめる主た
る要因である始動用バ−１４（図９参照）の径方向の厚
みを小さくする必要があり、この点本実施の形態では、
従来の自己始動型の永久磁石式回転電機で用いられてい
た始動用バー１４に代えて、薄型の始動用円筒胴体８を
回転子の外周部に設けている。
【００４４】さらに、本実施の形態では、始動用の円筒
導体８は、例えばアルミニウム等を用いて構成され、積
層鉄心に比べて機械強度が弱いため、さらに外周部に円
筒保持環９を設けている。
【００４５】なお、円筒保持環９には、高機械強度を有
する強化繊維複合材料、好ましくはＦＲＰが用いられ
る。
【００４６】円筒保持環９の径方向の厚みは、高い機械
強度を有するため、非常に薄く構成することが可能であ
る。
【００４７】また、始動用の円筒導体８は、その外周部
に円筒保持環９が設置されているため、回転電機運転時
に円筒導体８に働く遠心力を、自らの機械強度で保持す
る必要がなく、円筒保持環９と同様に径方向に薄く構成
することが可能である。
【００４８】以上のように構成した本実施の形態の自己
始動型の永久磁石式回転電機の回転子においては、回転
子鉄心４の外周部分に、回転電機起動時に誘導電流を生
成して起動トルクを発生させる始動用の円筒導体８を設
け、さらにその外周部分に、回転電機動作時に円筒導体
８に作用する遠心力を保持する円筒保持環９を設けてい
ることにより、磁気抵抗を増大せしめる主たる要因であ
る、始動用導体設置部の径方向の厚みを極めて薄く構成
することができ、非自己始動型の永久磁石式回転電機と
同等の磁気抵抗を有する回転子を構成することができ
る。
【００４９】これにより、主磁束を低下させることな
く、もって非自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の
出力を有し、始動時には誘導機として始動し、定格運転
時には同期機として運転することができる。
【００５０】上述したように、本実施の形態の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子では、非自己始動型の
永久磁石式回転電機に比して出力を低下させることな
く、始動時には誘導機として始動し、定格運転時には同
期機として運転することが可能となる。
【００５１】（第２の実施の形態）図２は、本実施の形
態による自己始動型の永久磁石式回転電機の構成例を示
す径方向断面図であり、図１と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。
【００５２】すなわち、本実施の形態では、前記図１に
おける始動用の円筒導体８を省略し、これに代えて、回
転子鉄心４の外周部分の磁極間部に、回転電機起動時に
誘導電流を生成して起動トルクを発生させる始動用の湾
曲導体１０を、回転子周方向に沿って湾曲して形成して
設けている。
【００５３】湾曲導体１０は、その外周部に設けられた
前記円筒保持環９により、回転子鉄心４に固定されてい
る。
【００５４】以上のように構成した本実施の形態の自己
始動型の永久磁石式回転電機の回転子においては、回転
子鉄心４の外周部分の磁極間部に、回転電機起動時に誘
導電流を生成して起動トルクを発生させる始動用の湾曲
導体１０を設け、さらにその外周部分に、回転電機動作
時に湾曲導体１０に作用する遠心力を保持する円筒保持
環９を設けていることにより、始動用の導体である湾曲
導体１０を磁極間に設けているため、磁極部の磁気抵
抗、すなわちｄ軸方向の磁気抵抗を減少することがで
き、非自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の磁気抵
抗を有する回転子を構成することができる。
【００５５】これにより、主磁束を低下させることな
く、もって非自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の
出力を有し、始動時には誘導機として始動し、定格運転
時には同期機として運転することができる。
【００５６】上述したように、本実施の形態の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子でも、非自己始動型の
永久磁石式回転電機に比して出力を低下させることな
く、始動時には誘導機として始動し、定格運転時には同
期機として運転することが可能となる。
【００５７】（第３の実施の形態）図３は、本実施の形
態による自己始動型の永久磁石式回転電機の回転子の外
周部に設けられた円筒導体８の構成例を示す烏瞰図であ
り、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５８】すなわち、本実施の形態では、前記図１に
おける始動用の円筒導体８の外周側表面に、回転子中心
軸方向にほぼ平行でかつ一定の深さを有する溝１１を設
けている。
【００５９】以上のように構成した本実施の形態の自己
始動型の永久磁石式回転電機の回転子においては、始動
用の円筒導体８の外周側表面に、回転子中心軸方向にほ
ぼ平行でかつ一定の深さを有する溝１１を設けているこ
とにより、溝部１１に電流は流れないため、始動時の電
機子電流の変化に伴なう誘導電流は、溝１１の間を回転
子中心軸方向に平行に流れるようになり、始動時の誘導
トルクを増大させる効果を有する。
【００６０】これにより、始動時の誘導トルクを増大さ
せ、かつ非自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出
力を有する自己始動型の永久磁石式回転電機を実現する
ことができる。
【００６１】上述したように、本実施の形態の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子では、始動時の誘導ト
ルクを増大させ、かつ非自己始動型の永久磁石式回転電
機と同等の出力を有する自己始動型の永久磁石式回転電
機を実現することが可能となる。
【００６２】（第４の実施の形態）図４は、本実施の形
態による自己始動型の永久磁石式回転電機の回転子の外
周部に設けられた円筒導体８の構成例を示す径方向断面
図および側面図であり、図１と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。
【００６３】すなわち、本実施の形態では、前記図１に
おける始動用の円筒導体８の外周側表面に、回転子中心
軸方向１５と溝方向１６が一定の角度１７を成しかつ一
定の深さを有する溝１１を設けている。
【００６４】以上のように構成した本実施の形態の自己
始動型の永久磁石式回転電機の回転子においては、円筒
導体８の外周側表面に、回転子中心軸方向１５と一定の
角度１７を成しかつ一定の深さを有する溝１６を設けて
いることにより、溝１６が回転子中心軸方向１５と一定
の角度１７を成しているため、始動トルクの脈動を低減
させることができる。
【００６５】これにより、始動時の誘導トルクを増大さ
せ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非自己始動型の
永久磁石式回転電機と同等の出力を有する自己始動型の
永久磁石式回転電機を実現することができる。
【００６６】上述したように、本実施の形態の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子では、始動時の誘導ト
ルクを増大させ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非
自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出力を有する
自己始動型の永久磁石式回転電機を実現することが可能
となる。
【００６７】（第５の実施の形態）図５は、本実施の形
態による自己始動型の永久磁石式回転電機の回転子の外
周部に設けられた円筒導体８の構成例を示す径方向断面
図および側面図であり、図１と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。
【００６８】すなわち、本実施の形態では、前記図１に
おける始動用の円筒導体８の外周側表面に、回転子中心
軸方向と溝方向が一定の角度を成しかつ一定の深さを有
する溝１１を設けている。また、この溝１１は、回転子
中央部１８を境界として幾何的対象になるように構成し
ている。
【００６９】以上のように構成した本実施の形態の自己
始動型の永久磁石式回転電機の回転子においては、円筒
導体８の外周側表面に、回転子中心軸方向と一定の角度
を成すと共に回転子中央部１８を境界として幾何的対称
を成しかつ一定の深さを有する溝１１を設けていること
により、溝１１に電流は流れないため、始動時の電機子
電流の変化に伴なう誘導電流は、溝１１の間を溝１１と
平行に流れるようになり、始動時の誘導トルクを増大さ
せる効果を有する。
【００７０】また、溝１１が回転子中心軸方向と一定の
角度を成しているため、始動トルクの脈動を低減させる
ことができる。
【００７１】これにより、始動時の誘導トルクを増大さ
せ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非自己始動型の
永久磁石式回転電機と同等の出力を有する自己始動型の
永久磁石式回転電機を実現することができる。
【００７２】上述したように、本実施の形態の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子でも、始動時の誘導ト
ルクを増大させ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非
自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出力を有する
自己始動型の永久磁石式回転電機を実現することが可能
となる。
【００７３】（第６の実施の形態）本実施の形態による
自己始動型の永久磁石式回転電機の回転子は、前述した
第１、第３、第４、第５の実施の形態において設けられ
ている始動用の円筒導体８を、磁性体を用いて構成して
いる。
【００７４】以上のように構成した本実施の形態の自己
始動型の永久磁石式回転電機の回転子においては、始動
用の円筒導体８を、磁性体を用いて構成していることに
より、磁極部での磁気抵抗をさらに減少させ、非自己始
動型の永久磁石式回転電機と同等の出力を有する自己始
動型の永久磁石式回転電機を実現することができる。
【００７５】上述したように、本実施の形態の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子では、磁極部での磁気
抵抗をさらに減少させ、かつ非自己始動型の永久磁石式
回転電機と同等の出力を有する自己始動型の永久磁石式
回転電機を実現することが可能となる。
【００７６】（第７の実施の形態）図６は、本実施の形
態による自己始動型の永久磁石式回転電機の回転子の外
周部に設けられた円筒導体８の構成例を示す径方向断面
図および側面図であり、図２と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。
【００７７】すなわち、本実施の形態では、前記図２に
おける始動用の湾曲導体１０の外周側表面に、回転子中
心軸方向とほぼ平行でかつ一定の深さを有する溝１１を
設けている。
【００７８】以上のように構成した本実施の形態の自己
始動型の永久磁石式回転電機の回転子においては、始動
用の湾曲導体１０の外周側表面に、回転子中心軸方向と
ほぼ平行でかつ一定の深さを有する溝１１を設けている
ことにより、溝部１１に電流は流れないため、始動時の
電機子電流の変化に伴なう誘導電流は、溝１１の間を回
転子中心軸方向に平行に流れるようになり、始動時の誘
導トルクを増大させる効果を有する。
【００７９】これにより、始動時の誘導トルクを増大さ
せ、かつ非自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出
力を有する自己始動型の永久磁石式回転電機を実現する
ことができる。
【００８０】上述したように、本実施の形態の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子では、始動時の誘導ト
ルクを増大させ、かつ非自己始動型の永久磁石式回転電
機と同等の出力を有する自己始動型の永久磁石式回転電
機を実現することが可能となる。
【００８１】（第８の実施の形態）図７は、本実施の形
態による自己始動型の永久磁石式回転電機の回転子の外
周部に設けられた円筒導体８の構成例を示す径方向断面
図および側面図であり、図２と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。
【００８２】すなわち、本実施の形態では、前記図２に
おける始動用の湾曲導体１０の外周側表面に、回転子中
心軸方向と溝の方向が一定の角度を成しかつ一定の深さ
を有する溝１１を設けている。
【００８３】以上のように構成した本実施の形態の自己
始動型の永久磁石式回転電機の回転子においては、始動
用の湾曲導体１０の外周側表面に、回転子中心軸方向と
溝の方向が一定の角度を成しかつ一定の深さを有する溝
１１を設けていることにより、溝１１が回転子中心軸方
向と一定の角度を成しているため、始動トルクの脈動を
低減させることができる。
【００８４】これにより、始動時の誘導トルクを増大さ
せ、始動トルクの脈動を低減させ、且つ非自己始動型の
永久磁石式回転電機と同等の出力を有する自己始動型の
永久磁石式回転電機を実現することができる。
【００８５】上述したように、本実施の形態の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子では、始動時の誘導ト
ルクを増大させ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非
自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出力を有する
自己始動型の永久磁石式回転電機を実現することが可能
となる。
【００８６】（第９の実施の形態）図８は、本実施の形
態による自己始動型の永久磁石式回転電機の回転子の外
周部に設けられた円筒導体８の構成例を示す径方向断面
図および側面図であり、図２と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。
【００８７】すなわち、本実施の形態では、前記図２に
おける始動用の湾曲導体１０の外周側表面に、回転子軸
方向と溝の方向が一定の角度を成しかつ一定の深さを有
する溝１１を設けている。また、この溝１１は、回転子
中央部１８を境界として幾何的対象になるように構成し
ている。
【００８８】以上のように構成した本実施の形態の自己
始動型の永久磁石式回転電機の回転子においては、湾曲
導体１０の外周側表面に、回転子中心軸方向と一定の角
度を成すと共に回転子中央部１８を境界として幾何的対
称を成しかつ一定の深さを有する溝１１を設けているこ
とにより、溝１１に電流は流れないため、始動時の電機
子電流の変化に伴なう誘導電流は、溝１１の間を溝１１
と平行に流れるようになり、始動時の誘導トルクを増大
させる効果を有する。
【００８９】また、溝１１が回転子中心軸方向と一定の
角度を成しているため、始動トルクの脈動を低減させる
ことができる。
【００９０】これにより、始動時の誘導トルクを増大さ
せ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非自己始動型の
永久磁石式回転電機と同等の出力を有する自己始動型の
永久磁石式回転電機を実現することができる。
【００９１】上述したように、本実施の形態の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子でも、始動時の誘導ト
ルクを増大させ、始動トルクの脈動を低減させ、かつ非
自己始動型の永久磁石式回転電機と同等の出力を有する
自己始動型の永久磁石式回転電機を実現することが可能
となる。
【００９２】（第１０の実施の形態）本実施の形態によ
る自己始動型の永久磁石式回転電機の回転子は、前述し
た第２、第７、第８、第９の実施の形態において設けら
れている始動用の湾曲導体１０を、磁性体を用いて構成
している。
【００９３】以上のように構成した本実施の形態の自己
始動型の永久磁石式回転電機の回転子においては、始動
用の湾曲導体１０を、磁性体を用いて構成していること
により、磁極部での磁気抵抗をさらに減少させ、非自己
始動型の永久磁石式回転電機と同等の出力を有する自己
始動型の永久磁石式回転電機を実現することができる。
【００９４】上述したように、本実施の形態の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子では、磁極部での磁気
抵抗をさらに減少させ、かつ非自己始動型の永久磁石式
回転電機と同等の出力を有する自己始動型の永久磁石式
回転電機を実現することが可能となる。
【００９５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の自己始動
型の永久磁石式回転電機の回転子によれば、回転子鉄心
の外周部分に、回転電機起動時に誘導電流を生成して起
動トルクを発生させる円筒導体または湾曲導体を設け、
さらにその外周部分に、回転電機動作時に円筒導体また
は湾曲導体に作用する遠心力を保持する円筒保持環を設
けるようにしているので、非自己始動型の永久磁石式回
転電機に比して同等の出力を有し、始動時には誘導機と
して始動し、定格運転時には同期機として運転すること
が可能となる。
【００９６】また、円筒導体または湾曲導体の外周側表
面に、回転子中心軸方向にほぼ平行でかつ一定の深さを
有する溝を設けるようにしているので、始動時の誘導ト
ルクを増大させることが可能となる。
【００９７】さらに、円筒導体または湾曲導体の外周側
表面に、回転子中心軸方向と一定の角度を成しかつ一定
の深さを有する溝、あるいは回転子中心軸方向と一定の
角度を成すと共に回転子中央断面を境界として幾何的対
称を成しかつ一定の深さを有する溝を設けるようにして
いるので、トルク脈動の少ない自己始動型の永久磁石式
回転電機を実現することが可能となる。
【００９８】さらにまた、円筒導体または湾曲導体を、
磁性体により構成するようにしているので、磁極部での
磁気抵抗をさらに減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自己始動型の永久磁石式回転電機
の第１の実施の形態を示す径方向断面図。
【図２】本発明による自己始動型の永久磁石式回転電機
の第２の実施の形態を示す径方向断面図。
【図３】本発明による自己始動型の永久磁石式回転電機
の第３の実施の形態を示す烏瞰図。
【図４】本発明による自己始動型の永久磁石式回転電機
の第４の実施の形態を示す径方向断面図および側面図。
【図５】本発明による自己始動型の永久磁石式回転電機
の第５の実施の形態を示す径方向断面図および側面図。
【図６】本発明による自己始動型の永久磁石式回転電機
の第７の実施の形態を示す径方向断面図および側面図。
【図７】本発明による自己始動型の永久磁石式回転電機
の第８の実施の形態を示す径方向断面図および側面図。
【図８】本発明による自己始動型の永久磁石式回転電機
の第９の実施の形態を示す径方向断面図および側面図。
【図９】従来の自己始動型の永久磁石式回転電機の構成
例を示す径方向断面図。
【符号の説明】
１…固定子 ２…電機子コイル ３…回転子 ４…回転子鉄心 ５…固定子鉄心 ６…空洞部 ７…永久磁石 ８…円筒導体 ９…円筒保持環 １０…湾曲導体 １１…溝 １２…空隙 １３…切り欠き（空洞部） １４…導体バー １５…回転子中心軸方向 １６…溝方向 １７…角度 １８…回転子中央部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 21/46 Ｈ０２Ｋ 21/46 (72)発明者 堺 和人 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 5H619 AA00 AA01 BB01 BB22 BB24 PP02 PP04 PP08 PP11 PP15 5H621 AA01 AA03 GA01 GA04 HH03 HH10 JK02 5H622 AA01 AA03 CA02 CA05 CA13 CB04 CB05 DD02 PP03 PP10 PP11 PP18 PP20 QB03

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁性部を有し周方向に磁気的に凹凸が形
    成された回転子鉄心と、当該回転子鉄心の隣合う磁極間
    を通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように設けら
    れた永久磁石とを備えて構成される自己始動型の永久磁
    石式回転電機の回転子において、 前記回転子鉄心の外周部分に設けられ、回転電機起動時
    に誘導電流を生成して起動トルクを発生させる円筒導体
    と、 前記円筒導体の外周部分に設けられ、回転電機動作時に
    前記円筒導体に作用する遠心力を保持する円筒保持環
    と、 を備えて成ることを特徴とする永久磁石式回転電機の回
    転子。
  2. 【請求項２】 磁性部を有し周方向に磁気的に凹凸が形
    成された回転子鉄心と、当該回転子鉄心の隣合う磁極間
    を通る電機子コイルからの磁束を打ち消すように設けら
    れた永久磁石とを備えて構成される自己始動型の永久磁
    石式回転電機の回転子において、 前記回転子鉄心の外周部分の磁極間に設けられると共
    に、回転子周方向に沿って湾曲形成され、回転電機起動
    時に誘導電流を生成して起動トルクを発生させる湾曲導
    体と、 前記湾曲導体の外周部分に設けられ、回転電機動作時に
    前記湾曲導体に作用する遠心力を保持する円筒保持環
    と、 を備えて成ることを特徴とする永久磁石式回転電機の回
    転子。
  3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の永久磁石式回転電
    機の回転子において、 前記回転子鉄心の外周部分に設けられた円筒導体の外周
    側表面に、回転子中心軸方向にほぼ平行でかつ一定の深
    さを有する溝を設けたことを特徴とする永久磁石式回転
    電機の回転子。
  4. 【請求項４】 前記請求項１に記載の永久磁石式回転電
    機の回転子において、 前記回転子鉄心の外周部分に設けられた円筒導体の外周
    側表面に、回転子中心軸方向と一定の角度を成しかつ一
    定の深さを有する溝を設けたことを特徴とする永久磁石
    式回転電機の回転子。
  5. 【請求項５】 前記請求項１に記載の永久磁石式回転電
    機の回転子において、 前記回転子鉄心の外周部分に設けられた円筒導体の外周
    側表面に、回転子中心軸方向と一定の角度を成すと共に
    回転子中央断面を境界として幾何的対称を成しかつ一定
    の深さを有する溝を設けたことを特徴とする永久磁石式
    回転電機の回転子。
  6. 【請求項６】 前記請求項１、請求項３、請求項４、請
    求項５のいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機の回
    転子において、 前記回転子鉄心の外周部分に設けられた円筒導体は、磁
    性体により構成したことを特徴とする永久磁石式回転電
    機の回転子。
  7. 【請求項７】 前記請求項２に記載の永久磁石式回転電
    機の回転子において、 前記回転子鉄心の外周部分に設けられた湾曲導体の外周
    側表面に、回転子中心軸方向にほぼ平行でかつ一定の深
    さを有する溝を設けたことを特徴とする永久磁石式回転
    電機の回転子。
  8. 【請求項８】 前記請求項２に記載の永久磁石式回転電
    機の回転子において、 前記回転子鉄心の外周部分に設けられた湾曲導体の外周
    側表面に、回転子中心軸方向と一定の角度を成しかつ一
    定の深さを有する溝を設けたことを特徴とする永久磁石
    式回転電機の回転子。
  9. 【請求項９】 前記請求項２に記載の永久磁石式回転電
    機の回転子において、 前記回転子鉄心の外周部分に設けられた湾曲導体の外周
    側表面に、回転子中心軸方向と一定の角度を成すと共に
    回転子中央断面を境界として幾何的対称を成しかつ一定
    の深さを有する溝を設けたことを特徴とする永久磁石式
    回転電機の回転子。
  10. 【請求項１０】 前記請求項２、請求項７、請求項８、
    請求項９のいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機の
    回転子において、 前記回転子鉄心の外周部分に設けられた湾曲導体は、磁
    性体により構成したことを特徴とする永久磁石式回転電
    機の回転子。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106341015A (zh) * 2016-09-26 2017-01-18 威灵（芜湖）电机制造有限公司 转子和具有其的自起动同步磁阻电机
CN106357071A (zh) * 2016-09-26 2017-01-25 威灵（芜湖）电机制造有限公司 用于自起动永磁同步电机的转子及自起动永磁同步电机
CN111146889A (zh) * 2020-02-24 2020-05-12 山东大学 一种转子结构及异步起动永磁同步电动机

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