[發明專利]具有永久磁鐵型轉子的電動發電機

無效

• 申請號: 02104765.0
• 申請日: 2002-02-10
• 公開（公告）號: CN1388623A
• 公開（公告）日: 2003-01-01
• 發明（設計）人: 金田潤也;北村正司;小室又洋;留奧寬;伊藤元哉
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 張金熹

發明背景

1.發明領域

本發明關于轉子具有永久磁鐵的永久磁鐵型電動發電機，更具體地說，本發明關于表面磁鐵型電動發電機，它的永久磁鐵安置在轉子表面上。另外，本發明還關于按同樣結構形成的線性發動機和軸向間隙型電動發電機。

2.傳統技術

電動發電機按其結構、機構和控制模式分成各種類型，人們已采用永久磁鐵作轉子來制成永久磁鐵型電動發電機。在這些永久磁鐵型電動發電機中，永久磁鐵安置在轉子表面上方的表面磁鐵型電動發電機是一種小尺寸高效率的電動發電機。

在IEEE的磁性學論文集1998年第四期、卷34第2060～2062頁上，K.Atallah等公開了當k.Halback建議的磁化矢量配置加到表面磁鐵型轉子的圓筒形磁鐵上時，可以做成具有大間隔磁通密度和正弦磁通密度配置的理想的轉子。下面，一個具有理想的磁化矢量配置的圓筒形磁鐵被稱作為理想的Halback磁鐵。然而這種理想的Halback磁鐵因為它的磁化矢量配置條件實際是做不出來的。因此，需要得到一種圓筒形磁鐵，它具有的磁化配置盡可能接近理想的Halback磁鐵。

這類磁鐵的一種是磁極各向異性的Halback磁鐵，該磁鐵由具有理想的Halback磁鐵產生的磁場再生的配置的磁場磁化。正如在IEEE磁性學論文集1998年第四期第34卷第2060～2062及PCT國際公開號No.WO97/37362中公開的，這種磁極各向異性的Halback磁鐵非常接近于正弦表面磁通密度配置，還表明正向波形的感應的反向電壓，另外還可增加電動發電機的扭矩。

然而，這種磁性各向異性的Halback磁鐵與理想的Halback磁鐵相比，它包括具有不足的磁化量和磁化方向偏差的部分。尤其是具有不足磁化量的部分會產生由電樞磁場消磁的傾向，從電動發電機的性能穩定性角度看，這是不符合要求的。

另外，在這種磁極各向異性的Halback磁鐵中，圓筒形磁鐵本身必須在接近理想Halback磁鐵的磁化矢量配置的條件下定向和磁化，為了進行定向和磁化，需要非常大的磁場。因此，除了制造相對較小的圓筒形磁鐵外，制造大尺寸的圓筒形磁鐵是很困難的。

正如在應用物理期刊1988年第十期卷64第5986～5987頁由E.Potenziani等公開的和IEEE磁性學論文集1992第二期卷28第1390～1393頁由M.Marinescu等公開的另一種圓筒形磁鐵，它具有的磁化配置接近于理想的Halback磁鐵，它是一種具有分步磁化矢量配置的分段的Halback磁鐵，該磁化矢量配置是由一個極性的圓筒形磁鐵得出的，該磁鐵分成多個磁塊，并通過逐步地轉動相應磁塊的磁化方向而得出的。這種磁鐵的表面磁通密度配置與徑向定向磁鐵相比接近于正弦波形，但它包含較高的諧波分量。然而，由于可對每個磁塊進行定向和磁化，可除去磁化不足部分，也可使消磁的可能性盡量降低。特別是按照M.Marinescu等的分析，已經表明，如果一個極分成3或4塊，可以增大由具有6個極和18條槽的電動發電機產生的扭矩，并可減小它的齒槽效應轉矩。

為了改進電動發電機的特性，要求增強如上所述的轉子的性能。然而，由于電動發電機的性能是由定子和轉子的聯合來確定的，因此必須是定子和轉子的相應性能是優良的，它的聯合也必須恰當。

發明概述

因此，本發明的目的在于減小尺寸、增大效率并減小永久磁鐵型電動發電機的齒槽效應轉矩。

按照本發明的一個方面。為達到上述目的，在具有定子和永久磁鐵型轉子的電動發電機中，在朝向定子的轉子的周向面上或其附近，安置了p·n塊永久磁塊，其中p為轉子極的數量，n是等于或大于2的整數，并且每個永久磁鐵塊滿足下列條件(a)～(e)；

(θi)-(θi+1)＝±(Ai·p/2)???????????????(1)

其中，當假設順時針方向為+時，Ai是第i個永久磁鐵塊和第(i+1)個永久磁鐵塊的徑向中心線之間形成的角，

θi是第i個永磁塊的磁化方向和它的向外的徑向之間形成的角，

θi+1是第(i+1)個永磁塊的磁化方向和它的向外的徑向之間形成的角，

±中的+是指內轉子型電動發電機的情況，±中的-是指外型電動發電機的情況。

附圖概述

圖1是加上本發明的沿垂直于轉動軸剖開的內轉子永久磁鐵型電動發電機的10的剖視圖。

圖2A～2D是表示磁塊21剖面形狀的例子的示圖，

圖3A和3B是說明磁塊21的磁化方向21a的示圖，

圖4是說明磁塊21的磁化方向21a的另一示圖，