[發明專利]混合型勵磁永久磁鐵及使用其的旋轉電機用轉子及發電機無效

申請號：	201110026190.0	申請日：	2011-01-19
公開（公告）號：	CN102611216A	公開（公告）日：	2012-07-25
發明（設計）人：	宮本恭祐;森下大輔;林喜峰;丁開鴻;彭眾杰;呂思晶	申請（專利權）人：	株式會社安川電機;煙臺首鋼磁性材料股份有限公司
主分類號：	H02K1/06	分類號：	H02K1/06;H02K1/27;H01F7/02
代理公司：	北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290	代理人：	李雪春;武玉琴
地址：	日本***	國省代碼：	日本;JP
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摘要：
搜索關鍵詞：	混合型勵磁永久磁鐵使用旋轉電機轉子發電機
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種旋轉電機等中使用的勵磁永久磁鐵以及使用該勵磁永久磁鐵的旋轉電機用轉子或發電機。

背景技術

為了產生較高的勵磁磁通，永磁式發電機目前使用高價且高性能的稀土類永久磁鐵。

在非專利文獻即日本國明電時報2010-No.3“風力發電用PMG的開發”中，刊登了如下內容的論文，即通過進行磁場解析來探討在發電機產生短路電流時電樞反應對永久磁鐵的影響。

該論文進行了如下闡述，最大的電樞反應是在失去變頻器控制并流動有短路電流時，此時，因為在q軸(磁鐵間軸)的位置流動-Id電流，所以，作為其對策，需要將以q軸為中心的部分的磁鐵厚度設計為經得住該短路電流時的電樞反應的厚度。

作為具體的發電機的一個例子，列舉了在日本國特開2004-23944號公報(專利文獻1)中記載的永磁式發電機。該專利文獻1中記載的發電機的永久磁鐵呈中央部比端部厚的形狀，正是采用了上述論文中所闡述的結構。

然而，專利文獻1中記載的永久磁鐵由于僅由一種高Hcj磁鐵構成，所以，其為在整體上不得不使用較多量的高價永久磁鐵的結構。

非專利文獻1：日本國《明電時報2010-No.3》“風力發電用PMG的開發”(日語原名：「明電時報2010-No.3」“風力発電用PMGの開発”)

專利文獻1：日本國特開2004-23944號公報

發明內容

作為在上述永磁式發電機中在磁鐵q軸(磁鐵間軸)的位置流動有-Id短路電流時的對策，需要將磁鐵厚度設計為經得住短路電流產生的電樞反應的厚度。也就是說，需要進行使相當于永久磁鐵中央部分的d軸附近的厚度厚的設計，但是僅用一種高價的稀土類永久磁鐵來構成磁鐵整體時，由于上述原因，存在磁鐵的投入量增加、成本增加的問題。尤其不能忽視的是環境問題，稀土類磁鐵的大量使用將關系到稀少資源Dy、Tb的大量消耗。

為解決這樣的現有技術所具有的問題，本發明的目的在于提供一種混合型勵磁永久磁鐵及使用該混合型勵磁永久磁鐵的旋轉電機用轉子或發電機，有效地利用磁鐵特性即矯頑力(以下稱Hcj)及剩余磁通密度(以下稱Br)的不同，在永久磁鐵的中央部分配置高Hcj磁鐵并在左右兩端配置高Br低Hcj磁鐵，通過以上構成，能夠降低高價的高Hcj磁鐵的投入量。

當發電機中產生短路電流時，如上所述，在自磁鐵磁通中心軸起90度的電相位也就是說q軸的位置則流動-Id電流，在磁鐵磁通中心軸上，電樞反應磁通作用在磁鐵去磁方向上。

因為電樞反應磁動勢的波形呈接近正弦波的形狀，所以磁鐵的去磁磁場在d(磁通)軸上最強，而越到磁鐵端則越變小。

根據這樣的物理特性，本發明是在中央部配置高Hcj磁鐵并在兩端部配置高Br低Hcj磁鐵的混合型勵磁永久磁鐵。

根據本發明，因為配置在兩端部的磁鐵是由低Hcj的磁鐵構成的，所以能夠減少為提高磁鐵的矯頑力特性而混合的高價稀土類元素Dy、Tb等的投入量。

另外，因為配置在兩端部的磁鐵雖然是低Hcj但卻是高Br的磁鐵，所以能夠使決定永磁同步電機輸出的勵磁磁通量增加。由此，能夠使兩端部的勵磁磁通量增加，如果輸出恒定時，能夠使永磁同步電機的尺寸小型化，能夠削減整體的磁鐵投入量。

根據本發明，與輸出恒定時的現有產品相比，能夠降低約15～30％的永磁發電機的稀土類磁鐵投入量，在成本上能夠降低約30％。

另外，通過分塊構成磁鐵，還能夠降低渦流損耗。

并且，如上所述，由于能夠使永磁同步電機的尺寸小型化，可實現輕量化，所以尤其在位于較細的塔架上高處的風力用發電機的修建作業工程中，該輕量化將起到極為重要的作用。

附圖說明

圖1是本發明的第1實施方式涉及的永磁發電機的主剖視圖。

圖2是表示該實施方式涉及的電樞和磁鐵部的放大圖。

圖3是本發明的第1實施方式涉及的永磁發電機的混合磁鐵的圖。