[發明專利]軸向間隙式旋轉機

有效

• 申請號: 200880022540.2
• 申請日: 2008-06-27
• 公開（公告）號: CN101689775A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 宮田浩二;渡邊直樹;本島正勝
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K16/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁香蘭;龐東成

技術領域

本發明涉及一種軸向間隙式旋轉機，所述旋轉機為諸如電動機或發 電機等同步式永磁旋轉機，其具有在旋轉軸方向上彼此面向的轉子和定 子。

背景技術

永磁旋轉機的結構可分為徑向間隙式和軸向間隙式。在徑向間隙式 中，多個永磁體沿轉子的圓周方向排列，永磁體的磁極沿徑向指向，并 且定子被設置為面向永磁體。通常，定子具有下述結構：線圈纏繞在面 向轉子的表面上具有多個齒的鐵芯上。通過使用鐵芯，來自轉子的磁極 的磁通量能夠有效地與這些線圈相交，因而對于電動機而言會產生大的 轉矩，對于發電機而言會產生大的電壓。另一方面，也存在著以下問題， 即，鐵芯的使用會產生齒槽轉矩和基于鐵芯磁滯損耗的損耗轉矩，使起 動轉矩變大。在應用于風力發電機時，例如，由于大的起動轉矩，微風 將無法產生電壓。

所述問題可以通過去除鐵芯而解決，但是這樣做將會降低磁效應， 因而通過徑向間隙式無法獲得大的輸出。因此，可以設計如圖9所示的 軸向間隙式。在圖9中，圓盤形磁性體(轉子磁軛)102a、102b整體性附著 于轉軸(軸)101上，并且轉子磁軛102a、102b各自在表面上具有多個永磁 體103。轉子磁軛102a、102b隔著間隔體104沿轉軸的方向排列。雖然 可以將永磁體103僅設置于轉子磁軛102a和102b中的一個之上，但是 在兩個轉子磁軛(102a、102b)的表面上設置永磁體(103a、103b)可以提供 高磁效應。上述這些被稱作轉子(105a、105b)。

在轉子磁軛(102a、102b)之間設置線圈106。線圈106容納在線圈基 座107中從而構成定子108并固定于外殼109上。轉軸101通過軸承120 由外殼109旋轉支撐。通過使磁極表面較大，此結構可于定子108中沒 有鐵芯的情況下提供大的輸出。

另外，當使用作為強永磁體的Nd-Fe-B型燒結磁體時，通過充分利 用其性能，旋轉機會獲得高輸出，并且不會發生鐵芯的磁飽和問題。通 常，轉子具有使用環氧類或丙烯酸類粘接用粘合劑附著在圓盤形磁性體 表面上的多個永磁體，并且，如JP2003-348805A所示，磁性體或磁體僅 通過一個表面來固定。

在大型轉子中，永磁體在旋轉過程中將受到大的離心力。此外，根 據運行狀態，旋轉機的溫度會經歷由室溫至高溫的熱循環。對于Nd-Fe-B 型燒結磁體，垂直于磁化方向的表面，即磁體與磁性材料盤粘接的表面， 具有負的熱膨脹系數(當溫度升高時收縮，-1.7×10^-6[1/K])。軟鐵通常 被用于磁性材料盤，并且其具有正的熱膨脹系數(當溫度升高時伸展，10 ×10^-6[1/K])。這樣，由于熱循環，粘接表面會受到大的應力。因此，存 在于粘合處發生斷裂及永磁體因離心力而脫落從而失去其功能的問題。

專利文獻1：JP2003-348805A

發明內容

本發明的目的在于提供一種軸向間隙式旋轉機，所述旋轉機剛性固 定永磁體而不降低磁通量，并具有高輸出。

為解決上述問題，本發明人已進行了深入研究，并獲得了剛性固定 永磁體并具有高輸出的軸向間隙式旋轉機。

具體而言，本發明的軸向間隙式旋轉機可包括：外殼；在外殼中受 到旋轉支撐的轉軸；轉子，其包括可整體性地隨作為中心軸的轉軸旋轉 的轉盤，和設置在所述轉盤的至少一側表面上的永磁體；和固定于外殼 上從而面向具有永磁體的轉子表面并與其有間隔的定子，其中定子線圈 以彼此間隔的關系同心設置；其中轉子的永磁體所產生的磁通量會隨其 旋轉間歇地穿過同心布置的線圈的內部，其中所述轉盤在面向定子的表 面中具有凹入部分，并且所述永磁體布置在所述凹入部分處，以具有在 所述轉盤表面之上的凸出部分。

本發明的軸向間隙式旋轉機可具有位于轉盤的一側上的永磁體，還 具有與定子有間隔設置的、可整體性地隨作為中心軸的轉軸旋轉的端部 轉盤。

本發明的軸向間隙式旋轉機可具有位于轉盤的兩側上的永磁體，還 具有與定子有間隔設置的、可固定地隨作為中心軸的轉軸旋轉的端部轉 盤。

本發明的軸向間隙式旋轉機可具有形成于端部轉盤面向定子的表面 上的凹入部分，所述凹入部分位于與設置有定子的線圈的同心圓的圓周 相對的圓的圓周上，并且其中永磁體被布置在凹入部分處，以具有凸出 于端部轉盤的表面之上的凸出部分。