[發明專利]旋轉電機

在審

• 申請號: 201410299642.6
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN105207378A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 蔡鎮州;辜圣允;蘆田拓也;橫山修一;森下明平
• 申請（專利權）人: 仁維國際股份有限公司;蔡鎮州;辜正隆;蘆田拓也;橫山修一;森下明平
• 主分類號: H02K1/22
• 分類號: H02K1/22
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及無鐵芯馬達、無鐵芯發電機等的旋轉電機，具體而言，是與使用霍爾貝克排列環狀配置的永久磁鐵的旋轉電機相關。

背景技術

一般的馬達、發電機，是使用永久磁鐵N極與S極交錯排列，而這樣的排列會使磁鐵排列的表側與里側，兩側皆產生磁場，無法有效利用磁場。因此，為了提升馬達、發電機的磁場，提出了使用稱為“霍爾貝克排列”的磁鐵排列構造。

由于霍爾貝克排列(Halbach)是以永久磁鐵90度逐次旋轉排列而成，磁場在磁鐵排列的一側減弱，另一側磁場增強，因此可以使永久磁鐵排列的單邊磁場較強。因此，如圖10所示為日本特開2009─201343號專利，提出了在分別以霍爾貝克排列的兩列永久磁鐵(雙層霍爾貝克排列)之中配置電樞繞阻的永久磁鐵旋轉電機。

一般使用雙層霍爾貝克排列永久磁鐵的旋轉電機，即無鐵芯馬達、無鐵芯發電機，為了使勵磁系統構成環狀，如圖10所示一般使用梯形斷面的永久磁鐵。然而，梯形斷面的永久磁鐵相較于長方形斷面價位較高，而產生制作旋轉電機需要大量成本的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種計劃減少制造成本且能夠簡單的制造具備霍爾貝克排列勵磁系統的旋轉電機。

為解決上述問題，本發明提供一種旋轉電機，包含一轉子與一定子，該轉子安裝于一旋轉軸上，該轉子包含構成雙層霍爾貝克排列的兩永久磁鐵排列，該定子包含一線圈排列，兩該永久磁鐵排列及該線圈排列8分別排列為環狀，各該永久磁鐵排列包含多個間隔排列的永久磁鐵，各該永久磁鐵垂直于該旋轉軸的斷面形狀為長方形。

本發明透過垂直于旋轉軸的斷面為長方型的永久磁鐵，以霍爾貝克排列成環狀的勵磁系統構成旋轉電機。由于將長方形斷面的永久磁鐵環狀排列，在兩相鄰磁鐵之間，必然產生楔型的間隙，所以需要在間隙中插入部材。而這個部材的夠成材料雖然沒有特別限定，但建議使用非磁性材料，非磁性、非導電性材料更好。

本發明的旋轉電機，使用了霍爾貝克排列勵磁系統的構成部材、長方形斷面的永久磁鐵。長方形斷面的永久磁鐵，可以大量生產、廉價的供應，與使用梯形斷面的情況相比，可以大幅降低成本。因此，本發明與使用梯形斷面永久磁鐵的一般品相比，可以低成本的制造旋轉電機。又因為永久磁鐵可以低成本購入，而可以低價格提供少量多種類的旋轉電機。并且因為使用了長方形斷面的永久磁鐵，磁鐵的斷面積減少，磁鐵用量減少，而達到省資源化的效果。

由于本發明是以垂直旋轉軸的斷面為長方形的永久磁鐵，霍爾貝克排列環狀構成，相鄰磁鐵間產生楔形間隙，并在間隙中置入間隙部材。由于如同上述在間隙中置入間隙部材，使得永久磁鐵的位置更容易決定，進而提生勵磁系統的制作性。又因位在相鄰磁鐵間的間隙置入間隙部材，可以防止永久磁鐵的搖晃，而提升勵磁系統的強度，因此將梯形斷面的永久磁鐵替換成長方形斷面，旋轉電機的強度與制作性都不會受到損害。

另外，永久磁鐵作為勵磁系統使用的情況，通常永久磁鐵與高磁性材料接觸的形式被使用，因此在以長方形斷面的永久磁鐵構成環狀勵磁系統的情況，在磁鐵間的間隙中置入高磁性材料，容易使主磁力線的磁阻抗下降，而在雙層霍爾貝克排列勵磁系統，置入比導磁率接近1的材料，間隙中的磁力線將不會減少。

附圖說明

圖1表示本發明的旋轉電機的徑方向概略斷面圖(垂直旋轉電機旋轉軸方向的斷面圖)。

圖2表示單層勵磁系統旋轉電機的軸方向斷面圖，沿(圖1)V-V線方向的概略斷面圖。

圖3表示多層勵磁系統旋轉電機的軸方向斷面圖。

圖4表示實施例1的測定結果圖，且是顯示間隙部材為空氣，且永久磁鐵為長方形斷面于第一層中央圓周方向的磁力線密度。

圖5表示實施例1的測定結果圖，且是顯示間隙部材為空氣，且永久磁鐵為長方形斷面于第三層中央圓周方向的磁力線密度。

圖6表示實施例2的測定結果圖，且是顯示間隙部材為鐵，且永久磁鐵為長方形斷面于第一層中央圓周方向的磁力線密度。

圖7表示實施例2的測定結果圖，且是顯示間隙部材為鐵，且永久磁鐵為長方形斷面于第三層中央圓周方向的磁力線密度。

圖8表示比較例的測定結果圖，且是顯示永久磁鐵為梯形斷面于第一層中央圓周方向的磁力線密度。

圖9表示比較例的測定結果圖，且是顯示梯形斷面的永久磁鐵，第三層中央圓周方向的磁力線密度。

圖10表示一般旋轉電機的徑方向斷面圖(垂直旋轉電機旋轉軸方向的斷面圖)。

附圖標記說明

旋轉電機(永久磁鐵旋轉電機)1

轉子3