[發(fā)明專利]利用磁通量收斂現(xiàn)象的電動(dòng)機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01801226.4
• 申請(qǐng)日: 2001-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1381086A
• 公開(kāi)（公告）日: 2002-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 河合輝男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本理研株式會(huì)社;宇宙股份有限公司
• 主分類號(hào): H02K21/14
• 分類號(hào): H02K21/14
• 代理公司: 北京三幸商標(biāo)專利事務(wù)所
• 代理人: 劉激揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用永久磁鐵所具有的磁通量的電動(dòng)機(jī)，本發(fā)明特別是涉及下述電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)可僅僅沿用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的方向，引起在安裝于永久磁鐵上的磁性材料內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量的收斂現(xiàn)象，獲得高效率，高轉(zhuǎn)矩。

背景技術(shù)

在過(guò)去，作為將電能作為機(jī)械輸出，比如，轉(zhuǎn)矩獲取的方式的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，人們開(kāi)發(fā)了各種電動(dòng)機(jī)。在這些過(guò)去的電動(dòng)機(jī)中，包括有下述類型，在定子，轉(zhuǎn)子中的任何一者，或兩者采用電磁鐵，通過(guò)這些電磁鐵，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子跟蹤該磁場(chǎng)的類型(比如，感應(yīng)電動(dòng)機(jī))，或者可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子可在永久磁鐵定子的磁場(chǎng)中，實(shí)現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)控制，通過(guò)轉(zhuǎn)子和定子之間的磁通量的相互作用，獲得旋轉(zhuǎn)力的等類型(比如，一般的直流電動(dòng)機(jī))。

針對(duì)這樣的已有的電動(dòng)機(jī)，人們進(jìn)行了下述各種嘗試，該嘗試?yán)糜捎谰么盆F產(chǎn)生的磁通量，提高能量轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明人試驗(yàn)開(kāi)發(fā)了下述轉(zhuǎn)矩發(fā)生裝置，該裝置具有各種結(jié)構(gòu)，其特別是通過(guò)對(duì)永久磁鐵所產(chǎn)生的磁通量的分布進(jìn)行適當(dāng)控制，盡可能地降低抵抗輸出轉(zhuǎn)矩而作用的磁力，增加由此產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩，提高從電磁能量，朝向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率。

比如，本申請(qǐng)的發(fā)明人的日本第79559/1995號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)文獻(xiàn)提出了下述動(dòng)力發(fā)生裝置，該動(dòng)力發(fā)生裝置可通過(guò)在轉(zhuǎn)子上附加永久磁鐵，提高能量轉(zhuǎn)換效率。如果按照此方案的一個(gè)實(shí)施例，象圖1和圖2所示的那樣，在支承部件10之間，旋轉(zhuǎn)輸出軸11通過(guò)軸承11a，可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置，在該旋轉(zhuǎn)輸出軸11的軸向兩端部側(cè)，設(shè)置沿軸向磁化的環(huán)狀的永久磁鐵13。在旋轉(zhuǎn)輸出軸11的側(cè)板10a與永久磁鐵13之間，分別固定有磁性體14，在該磁性體14中，交替地設(shè)置有3個(gè)缺口部14a與磁齒部14b。永久磁鐵13和磁性體14與旋轉(zhuǎn)輸出軸11同軸設(shè)置，形成與旋轉(zhuǎn)輸出軸11一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子12。按照具有這樣的方案的動(dòng)力發(fā)生裝置，在不通電狀態(tài)，象圖4所示的那樣，與磁齒部14b對(duì)置的電磁鐵16c，d，g，h，k，l形成位于永久磁鐵13的磁場(chǎng)中的單獨(dú)的磁性體(參照?qǐng)D4的淺墨部分)，吸引磁齒部14b部分，轉(zhuǎn)子12處于停止?fàn)顟B(tài)。如果從該狀態(tài)，象圖5所示的那樣，同時(shí)勵(lì)磁位于缺口部14a與磁齒部14b的邊界部分14c1，14c3和14c5的電磁鐵16a，e，i，則永久磁鐵13的磁場(chǎng)與電磁鐵16a，e，i的磁場(chǎng)相互作用，通過(guò)磁性體14的磁通量14d瞬間地收斂于該電磁鐵16a，e，i一側(cè)。由此，轉(zhuǎn)子12被吸引到電磁鐵16a，e，i一側(cè)，受到擴(kuò)大磁通量14d的寬度的方向，即圖5的順時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩的作用。另外，象上述那樣，依次對(duì)位于磁齒部14b的旋轉(zhuǎn)方向的電磁鐵16進(jìn)行勵(lì)磁，通過(guò)在永久磁鐵13和電磁鐵16之間產(chǎn)生的磁通量，產(chǎn)生磁吸引力，可使轉(zhuǎn)子12持續(xù)地旋轉(zhuǎn)。并且，此時(shí)，在各磁通量14d的旋轉(zhuǎn)方向后方，形成幾乎不存在磁通量的，所謂的磁通量的空白區(qū)域，由此，可盡可能地減小妨礙轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的后方的非勵(lì)磁電磁鐵與永久磁鐵13之間的相互作用。

另外，作為以同樣的作用效果為目的，本申請(qǐng)的發(fā)明人所開(kāi)發(fā)的類型，包括有日本第32967/1998號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)所描述的轉(zhuǎn)矩發(fā)生裝置。在該裝置中，在轉(zhuǎn)子芯體20的周?chē)謩e設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極22，該多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極22包括永久磁鐵22a和磁性部件的轉(zhuǎn)子凸極件22b，通過(guò)依次對(duì)定子凸極12進(jìn)行勵(lì)磁，分別連續(xù)地吸引這些轉(zhuǎn)子凸極22，獲得轉(zhuǎn)矩。

但是，在通過(guò)以上述裝置為首的各種試驗(yàn)機(jī)，驗(yàn)證能量轉(zhuǎn)換效率，發(fā)生轉(zhuǎn)矩等的性能時(shí)，雖然確認(rèn)一定的性能提高，但是具有在磁性部件內(nèi)部，不產(chǎn)生預(yù)期的磁通量的收斂的可能性，判定具有未使足夠的效率的提高的場(chǎng)合。人們認(rèn)為在各磁性體凸極件的體積較小的后者的轉(zhuǎn)矩發(fā)生裝置的場(chǎng)合，該傾向更加顯著。

另外，經(jīng)確認(rèn)還有下述問(wèn)題，即由于將永久磁鐵裝配于轉(zhuǎn)子上，故如果在任何的電磁鐵未通電的狀態(tài)，在各永久磁鐵和接近的特定的電磁鐵之間，作用有吸引力，則處于牢固地將轉(zhuǎn)子約束的狀態(tài)，向電磁鐵供給電流，對(duì)其進(jìn)行勵(lì)磁，即使在該情況下，由于上述那樣的磁通量的收斂是不充分的，故該轉(zhuǎn)子的約束狀態(tài)無(wú)法解除，轉(zhuǎn)子難于啟動(dòng)。

本發(fā)明是一邊著眼于以組合方式采用重新明確的永久磁鐵和磁性材料的重要性，一邊消除針對(duì)上述開(kāi)發(fā)過(guò)程中的所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種永久磁鐵電動(dòng)機(jī)，該永久磁鐵電動(dòng)機(jī)有效地利用永久磁鐵所具有的磁能，獲得高效率，高轉(zhuǎn)矩，并且啟動(dòng)性也優(yōu)良。

本發(fā)明的公開(kāi)方案