專利名稱：永久磁鐵型轉(zhuǎn)子和永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及使用永久磁鐵和圍繞與永久磁鐵成面對(duì)關(guān)系的電樞芯子的協(xié)同工作線圈繞組的那類旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
上文中所述類型的電機(jī)有很多種?？梢岳眠@些結(jié)構(gòu)作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)，并且磁鐵或線圈可以轉(zhuǎn)動(dòng)或兩者可以旋轉(zhuǎn)。如果該裝置是一電動(dòng)機(jī)，選擇地激勵(lì)繞組以便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。如果該裝置以一發(fā)電機(jī)工作，使可相對(duì)回轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)而在繞組中感應(yīng)生成電流。
在此類型的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，在周向以均勻分開的間距設(shè)置若干永久磁鐵，并且相對(duì)配置它們的極性。電繞組形成在由一其間形成多個(gè)槽的構(gòu)件構(gòu)成的電樞極上。若干電樞極也在周向以有規(guī)律分開間距安裝。
對(duì)于此類的機(jī)構(gòu)，重要的是希望確保不用較大的功率輸入就能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件所要求的轉(zhuǎn)矩。實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)所必需的轉(zhuǎn)矩稱為“接合(cogging)轉(zhuǎn)矩”。如果接合轉(zhuǎn)矩較大并且該裝置是發(fā)電機(jī)，它要求較大的功率驅(qū)動(dòng)該機(jī)構(gòu)而且這樣的話會(huì)增加振動(dòng)。如果該裝置作為一電動(dòng)機(jī)工作并有較大的接合轉(zhuǎn)矩，在空轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)消耗較多的功率并且這樣也會(huì)增加振動(dòng)。
基本上，接合轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子每一回轉(zhuǎn)中線圈繞組中的峰值脈沖數(shù)(稱為“接合數(shù)”)有關(guān)。此接合數(shù)一般等于槽數(shù)和磁極數(shù)的最小公倍數(shù)。
此外，多個(gè)電樞芯子通常具有以線圈組或相卷繞的許多線圈。在一傳統(tǒng)型式的機(jī)構(gòu)中，每相的線圈是相互相鄰接設(shè)置并相對(duì)地卷繞，這具有引起不平衡磁力的缺點(diǎn)，這會(huì)引起振動(dòng)，以及除了有害的噪音之外，還引起機(jī)器軸承的過早磨損。
結(jié)合

圖1至4可以很好理解現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的這些缺點(diǎn)，這些圖示出了一現(xiàn)有形式的八極九槽機(jī)器。圖1示出了一現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的繞組。圖2示出了接合轉(zhuǎn)矩與回轉(zhuǎn)角的關(guān)系。圖3示出了諸線路和諸相之間的反電動(dòng)熱(MEF)。圖4是在這機(jī)器一部分回轉(zhuǎn)期間的磁通線的示意圖。
在圖示實(shí)施例中，這機(jī)器包括總的以標(biāo)號(hào)21標(biāo)出的一轉(zhuǎn)子，它包含具有多個(gè)永久磁鐵22的一個(gè)圓盤，永久磁鐵圍繞圓盤的周邊固定，該圓盤固定于轉(zhuǎn)子軸23。磁鐵22由鐵磁材料和永久磁鐵化的磁性材料形式，鐵磁材料被組裝到該圓盤和安裝到軸23上。該組件用樹脂粘合在一起。
一協(xié)同工作的電樞24具有被間隙或槽25分開的多個(gè)電樞芯子。這些間隙或槽25圍繞圓周和圍繞轉(zhuǎn)子軸23的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線均勻分開。
雖然結(jié)合具有旋轉(zhuǎn)磁鐵和固定線圈繞組的布置敘述該結(jié)構(gòu)，但顯然這種布置可以反過來，其中磁鐵保持不旋轉(zhuǎn)而線圈繞組旋轉(zhuǎn)。
形成若干槽25的若干電樞芯子被分成若干組，在這實(shí)施例中，這些電樞芯子組成三組，分別具有多個(gè)相鄰的繞組UUU、VVV、WWW。各個(gè)繞組26U、26V和26W圍繞相鄰芯子相反方向卷繞。因此，磁通是這樣的因?yàn)榫€圈相的相鄰繞組以相反方向卷繞以使如圖4所示的磁通增加，所以它是不平衡的。
所述的例子使用九個(gè)槽和八個(gè)磁極，從而接合數(shù)為72即9×8。因此，雖然此類型的機(jī)器提供了如圖2可見的低接合轉(zhuǎn)矩和如圖3所示的相當(dāng)均勻的反電動(dòng)勢(shì)，但是它會(huì)引起振動(dòng)，以及由于諸線圈順序工作，從而在某些情況下趨于相互否定的情況(在下面敘述本發(fā)明和以上所述的現(xiàn)有技術(shù)之間的比較之中，這將會(huì)更明顯)，總輸出功率不是很大。
因此，本發(fā)明的一主要目的是提供一改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它裝有永久磁鐵，其中接合轉(zhuǎn)矩保持為較低的數(shù)值，同時(shí)顯著地改進(jìn)了振動(dòng)情況和電功率輸出。
本發(fā)明還有的一個(gè)目的是提供一結(jié)構(gòu)，其中能夠增加功率輸出和能夠降低驅(qū)動(dòng)力，而不會(huì)有害地影響接合轉(zhuǎn)矩。
將磁鐵數(shù)減少到例如6個(gè)可以降低振動(dòng)的影響。從而接合數(shù)降為18。但是，那么接合轉(zhuǎn)矩不可接受地變得很大。可以減少振動(dòng)問題的另一種方法是通過提供以并排方式相互傾斜到并且磁與線圈繞組協(xié)同工作一系列磁鐵。此類型的機(jī)器是很難制造的，事實(shí)上不可能用高生產(chǎn)量技術(shù)進(jìn)行制造。
所以，本發(fā)明的一基本目的也是提供一改進(jìn)的和最簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它能在高速機(jī)組設(shè)備上制造，并將具有所需的性能。
發(fā)明概述本發(fā)明的第一特征體現(xiàn)在具有一轉(zhuǎn)子和一定子的一永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)之中。轉(zhuǎn)子和定子的其中一個(gè)包括這樣設(shè)置的多個(gè)永久磁鐵，使得八個(gè)相鄰磁鐵極性相互不同，轉(zhuǎn)子和定子的其中另一個(gè)包括圍繞并列于與其協(xié)同工作的多個(gè)永久磁鐵的若干芯子卷繞的多個(gè)電線圈。按照本發(fā)明的這特征，線圈繞組設(shè)置成若干組或若干相，并且它們的繞組用公共端相互連接。每組或每相的兩個(gè)線圈繞組在圓周方向是不相鄰的。
本發(fā)明的另一特征也應(yīng)用在具有一轉(zhuǎn)子和一定子、若干永久磁鐵以及圍繞芯子的許多線圈繞組的一永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)之中。按照本發(fā)明的這特征，芯子和永久磁鐵的其中之一是以相對(duì)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸不對(duì)稱關(guān)系設(shè)置。
附圖簡(jiǎn)述圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)型式構(gòu)造的一旋轉(zhuǎn)電機(jī)的部分示意圖。
圖2是對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的以轉(zhuǎn)子的每一度回轉(zhuǎn)角的牛米為單位示出接合轉(zhuǎn)矩的曲線圖。
圖3是示出相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)型式的相和各線圈繞組導(dǎo)線的反電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)動(dòng)角之間關(guān)系的曲線圖。
圖4是以與現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的圖1的相同方向觀察的表示磁通線的視圖。
圖5是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例構(gòu)造的設(shè)有線圈繞組的一旋轉(zhuǎn)電機(jī)的部分類似圖1的視圖。
圖6是示出轉(zhuǎn)子的每一度轉(zhuǎn)角的接合轉(zhuǎn)矩的一曲線圈。
圖7是示出按照本發(fā)明的反電動(dòng)勢(shì)和相之間以及線路之間的電壓的曲線圖。
圖8是部分類似圖5的一示圖，但示出了線圈繞組。
圖9是在現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中示出磁通線的一視圖。
圖10是表示其中磁鐵與圖9中所示相比較具有不同外形的另一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的接合轉(zhuǎn)矩的一曲線圖。
圖11是用圖12中所示的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的以轉(zhuǎn)子的每度回轉(zhuǎn)角的牛米為單位的接合轉(zhuǎn)矩的一曲線圖。
圖12是示出在這現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中的磁通線的一曲線圖。
圖13是示出用另一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的以轉(zhuǎn)子的每一度回轉(zhuǎn)角的牛米為單位的接合轉(zhuǎn)矩的一曲線圖。
圖14是示出相對(duì)于這另一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)型式的相和各線圈繞組導(dǎo)線的反電動(dòng)勢(shì)與回轉(zhuǎn)角關(guān)系的一曲線圖。
圖15是示出再一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的磁通線的一視圖。
圖16是示出用這再一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的以轉(zhuǎn)子的每一度轉(zhuǎn)角的牛米為單位的接合轉(zhuǎn)矩的一曲線圖。
圖17是示出相對(duì)于這再一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)型式的相和各個(gè)線圈繞組導(dǎo)線的反電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)角關(guān)系的一曲線圖。
圖18是示出在又一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中的磁通線的一視圖。
圖19是示出用這又一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的以轉(zhuǎn)子的每一度回轉(zhuǎn)角的牛米為單位的接合轉(zhuǎn)矩的一曲線圖。
圖20是示出了相對(duì)于又一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)相和各線圈繞組導(dǎo)線的反電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)角的關(guān)系的一曲線圖。
圖21是部分類似于圖5的一視圖，它示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖22是示出了對(duì)本發(fā)明的這另一實(shí)施例的接合轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)角關(guān)系的一曲線圖。
圖23是示出對(duì)于這另一實(shí)施例的響應(yīng)轉(zhuǎn)角的相線電壓輸出的一曲線圖。
圖24是部分類似于圖21的一視圖，它示出了一傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)型式。
圖25是部分類似于圖22的一曲線圖，它示出了用于與圖22所示相比較的，用于這傳統(tǒng)技術(shù)的接合轉(zhuǎn)矩。
圖26是部分類似于圖5和21的一視圖，它示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖27是部分類似于圖5，21和26的一示圖，它示出了本發(fā)明的再另外一個(gè)實(shí)施例。
圖28是示出這再另外一個(gè)實(shí)施例的接合轉(zhuǎn)矩的曲線圖。
詳細(xì)描述首先參閱圖5至8的實(shí)施例和先看圖5和圖8，圖中示出了按照此實(shí)施例構(gòu)造的一旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該電機(jī)包括含有一轉(zhuǎn)子軸51的一轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子以傳統(tǒng)方式固定于轉(zhuǎn)子軸，還包括一圓盤52，八個(gè)具有一平面形的永久磁鐵53的周邊嵌在這圓盤之內(nèi)。將平板53的磁性材料永久磁化，此轉(zhuǎn)子的類型稱為“IPM”(內(nèi)部永久磁鐵)型。在這實(shí)施例中，每個(gè)永久磁鐵53的寬度等于45°。
永久磁鐵53與總的以標(biāo)號(hào)54示出的一電樞協(xié)同工作，電樞設(shè)置有在其間形成槽56的多個(gè)電樞極。有分開的九個(gè)電樞極55和56。
如可在圖8中看到那樣，該裝置是三相型的，但不同于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)型式，包含電樞U、V和W的每相是這樣布線的相同相的兩個(gè)繞組不是相鄰設(shè)置的。
在這實(shí)施例中，永久磁鐵53設(shè)置成兩組，每組三塊永久磁鐵。在這實(shí)施例中，每組的相鄰磁鐵之間的間隔是等于8.33°，如圖5中尺寸“A”所示。但是，兩組之間的間隔大得多，如圖5中尺寸“B”所示具體為28.34°。在這實(shí)施例中，芯子或齒55的頂部的圓周范圍延伸一段31.27°的弧。
因而，如在圖6中可見的那樣，接合轉(zhuǎn)矩雖然比傳統(tǒng)型式的機(jī)器稍大，但是更均勻，以及反電動(dòng)勢(shì)是較均勻的。而且，此結(jié)構(gòu)的效果果，如在圖9中所見的，磁通線非常平滑，振動(dòng)明顯降小。同時(shí)，因?yàn)槿舾啥讼嗑€圈互相分開120°設(shè)置，噪音如振動(dòng)一樣減小了，軸承的使用壽命也延長(zhǎng)了。而且，此結(jié)構(gòu)可以非常容易制造，并且使用板狀磁鐵可以顯著降低成本，又不會(huì)降低機(jī)器的效率。
圖9至20突出了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)型式的實(shí)施例的改進(jìn)。這些圖示出了各種磁鐵外形，它們利用具有六極和九槽、并帶有如圖1-4的現(xiàn)有技術(shù)中所示的被定相的線圈繞組的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)型式。換句話說，這些圖示出了本申請(qǐng)人的發(fā)明和在六極、九槽結(jié)構(gòu)上使用永久磁鐵的各種型式的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)背對(duì)背的比較。
例如，圖9示出了在此實(shí)施例中具有以標(biāo)號(hào)22示出的弧形永久磁鐵的一結(jié)構(gòu)的磁通線，其中同時(shí)其它構(gòu)件以在該現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中所用的相同標(biāo)號(hào)標(biāo)注。
如可以見到那樣，在圖10示出的接合轉(zhuǎn)矩顯著大于本發(fā)明實(shí)施例的接合轉(zhuǎn)矩。并且，將可看到圖11的反電動(dòng)勢(shì)(EMF)曲線上幾乎沒有地方如圖7中所示的本申請(qǐng)曲線那樣光滑。
圖12-14類似于圖9-11，但示出了圖12中以22指出的凸形磁鐵的磁通，接合轉(zhuǎn)矩和反電動(dòng)勢(shì)。再次可以看到接合轉(zhuǎn)矩明顯大于本發(fā)明的，同時(shí)波形輸出很不規(guī)則。
圖15-17分別示出了利用徑向環(huán)型式的SPM磁鐵結(jié)構(gòu)的一配置的磁通線、接合轉(zhuǎn)矩和反電動(dòng)勢(shì)。再一次，接合轉(zhuǎn)矩顯著大于申請(qǐng)人的發(fā)明，以及反電動(dòng)熱很不規(guī)則。
圖18-20示出了當(dāng)利用圖中以標(biāo)號(hào)22所指出的傳統(tǒng)的板型SPM磁鐵時(shí)的磁通線，接合轉(zhuǎn)矩和反電動(dòng)勢(shì)。該結(jié)果再次清楚表明本發(fā)明結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。
圖21-23示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在此實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子101具有十二個(gè)極性交替設(shè)置的板型永久磁鐵，在圖21中以標(biāo)號(hào)102指出這些永久磁鐵和它們的極性。這些永久磁鐵以三個(gè)一組設(shè)置成多組，每組中的永久磁鐵是分開的，使該組的兩個(gè)磁鐵之間有26.7°的窄角度節(jié)間隙，該組中其余一磁鐵和中心磁鐵之間有36.6°的較寬節(jié)距。在這實(shí)施例中，每個(gè)磁鐵的角度是相同的，并以θθθ示出。
這些特定角度是用可從Ansofr-日本有限公司購(gòu)得的名為“Maxwell 2DField Simulator”的計(jì)算機(jī)軟件確定的，該公司的主要辦公室位于日本靜崗縣Yokahama市Kitaku 3-18-20 Shin Yokahama。這軟件可以計(jì)算出作用在它的特定位置處的一零件上的轉(zhuǎn)矩。通過用不同的節(jié)距角反復(fù)計(jì)算，可計(jì)算出用于θ1和θ2的最佳節(jié)距角。
對(duì)于有規(guī)則地設(shè)置的磁鐵，節(jié)距角θ1＝26.7°是一節(jié)距角θ0＝30°，偏置3.3°(機(jī)械角)，因此這角度3.3°稱為偏置角θD。在節(jié)距角θ1＝26.7°時(shí)，節(jié)距角θ2的數(shù)值必需為33.6°。
在圖22中示出了當(dāng)偏置角θD＝3.3°時(shí)和在線圈中沒有電流、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子101時(shí)作用在永久磁鐵102上的轉(zhuǎn)矩。因?yàn)闄C(jī)器的對(duì)稱性，所以作用在磁鐵N1和N4(見圖21)上的轉(zhuǎn)矩是相同的，N1，4代表了這些轉(zhuǎn)矩值的總和。同樣，N3，6和N2，5分別代表了磁鐵N3、N6的轉(zhuǎn)矩總和以及磁鐵N2、N5的轉(zhuǎn)矩總和。并且，S1，4、S3，6和S2，5分別代表磁鐵S1、S4、磁鐵S3、S6和磁鐵S2、S5的轉(zhuǎn)矩總和。圖22的水平軸線代表轉(zhuǎn)子101的轉(zhuǎn)角(機(jī)械角)。
如圖22清楚所示，如果偏置角θD＝3.3°，就產(chǎn)生一現(xiàn)象，其中一組磁鐵的轉(zhuǎn)矩值總和的峰值就被另一組磁鐵的轉(zhuǎn)矩值總和的底部所抵消。例如N1，4的轉(zhuǎn)矩峰值被N2，5的轉(zhuǎn)矩底部抵消。其結(jié)果，當(dāng)總計(jì)所有轉(zhuǎn)矩值時(shí)，總轉(zhuǎn)矩，即合成的接合轉(zhuǎn)矩(如圖22中以一粗線所示)非常小。這總轉(zhuǎn)矩是當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)、線圈中沒有驅(qū)動(dòng)電流時(shí)的接合轉(zhuǎn)矩。
這接合轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)子101轉(zhuǎn)過10°角的時(shí)期內(nèi)有三個(gè)峰值。換句話說，轉(zhuǎn)子101的一個(gè)回轉(zhuǎn)(360°)的期間將出現(xiàn)108個(gè)峰值，從而接合數(shù)達(dá)108。這機(jī)器有18個(gè)槽(S＝18)和12個(gè)極(P＝12)，因此這些數(shù)值的最小公倍數(shù)是36。所以，可以看出接合數(shù)是最小公倍數(shù)36的三倍，即3×36＝108。
當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)機(jī)器型式比較時(shí)這結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯，其中，如圖24中所示，轉(zhuǎn)子21的永久磁鐵22是以有規(guī)律間隔設(shè)置的。圖25示出在每個(gè)永久磁鐵22上所施加的轉(zhuǎn)矩和產(chǎn)生的接合轉(zhuǎn)矩的曲線圖。如圖24中所見，轉(zhuǎn)子21有12個(gè)以相等間節(jié)距角θ0(θ0＝30°)設(shè)置的永久磁鐵22。
利用相同計(jì)算機(jī)軟件可獲得圖25。作用在每個(gè)磁鐵N1-N6上的轉(zhuǎn)矩幅值是相同的。同樣，作用在各磁鐵S1-S6上的轉(zhuǎn)矩幅值是相同的，但是相位與作用在磁鐵N1-N6上的轉(zhuǎn)矩相位相差10°(機(jī)械角)。這些轉(zhuǎn)矩值的總和或接合轉(zhuǎn)矩是該轉(zhuǎn)矩的六倍，以及產(chǎn)生的接合轉(zhuǎn)矩為圖25中所示的數(shù)值。
如圖25清楚所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子21的永久磁鐵22有規(guī)則地設(shè)置時(shí)，接合轉(zhuǎn)矩的兩個(gè)峰值出現(xiàn)20°的機(jī)械角，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子21每一回轉(zhuǎn)有36個(gè)接合。因此，從接合數(shù)的平方的倒數(shù)確定接合數(shù)是增加了(如前所述)。
圖26示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。類似的構(gòu)件用以前所使用的相同標(biāo)號(hào)表示。在這實(shí)施例中，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)裝有18個(gè)槽55(S＝8)和12個(gè)磁極102(P＝12)。該機(jī)器的定子54有以有規(guī)則間隔設(shè)置的18個(gè)磁極齒56。
在周向設(shè)置的磁極齒上是以與圖8中的相同順序卷繞的U、V和W相線圈。這里，所有磁極齒56具有相同的周向節(jié)距角。也就是，以有規(guī)則間隔在周向設(shè)置磁極齒56。
轉(zhuǎn)子101有12個(gè)永久磁鐵102。如圖21所示，永久磁鐵102用符號(hào)S1-S6和N1-N6和指示它們的位置的數(shù)字標(biāo)注。永久磁鐵102設(shè)置成為三塊永久磁鐵一組并且在周向總共設(shè)置有四組。即，第一組由N1、S6和N6構(gòu)＝組成，第二組由S5、N5和S4組成，第三組由N4、S3和N3組成，第四組由S2、N2和S1組成。
在兩組中永久磁鐵N1、S6、N6、N4、S3和N3的周向節(jié)距角相互之間是處于一對(duì)稱位置。例如，第一和第三組分開26.7°。即，由于有規(guī)律設(shè)置的永久磁鐵102的節(jié)距角(參考節(jié)距角)是360°/12＝30°，用N1和N4作為參考磁鐵，N1和相鄰的S6之間的角度和N4和相鄰的S3之間的角度各自比參考節(jié)距角30°小3.33°，即30.00°-3.33°＝26.67°。同樣，S6和S3離開它們的參考位置的偏置角各為6.66°。
在其它組(第二和第四組)內(nèi)在對(duì)稱位置的永久磁鐵S5、N5、S4、S2、N2和S1的節(jié)距角是33.3°。相鄰不同組之間的相鄰兩永久磁鐵的節(jié)距角是30°。即，永久磁鐵N6和S5之間的節(jié)距角、S4和N4之間的節(jié)距角、N3和S2之間的節(jié)距角和S1和N1之間的節(jié)距角各為30°。
如在上述實(shí)施例中那樣，作為在這實(shí)施例中的計(jì)算機(jī)數(shù)字分析的結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)接合數(shù)是108。即，證明接合數(shù)是槽數(shù)S＝18和極數(shù)P＝12的最小公倍數(shù)(36)。
圖27是示出本發(fā)明再一實(shí)施例結(jié)構(gòu)的一視圖。圖28是示出施加在每塊磁鐵上的轉(zhuǎn)矩和這實(shí)施例的合成接合轉(zhuǎn)矩的一曲線圖。此實(shí)施例以具有十八槽和十二極并且定子101與圖21中所示的相同的一電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)為例。
它的轉(zhuǎn)子101有十二塊永久磁鐵102。如圖21所示，永久磁鐵102以符號(hào)S1-S6和N1-N6和指出其位置的數(shù)字標(biāo)注表示。將永久磁鐵102設(shè)置成為三塊永久磁鐵組成一組并在周向總共設(shè)置四組。即，第一組由N1、S6和N6組成，第二組由S5、N5和S4組成，第二組由N4、S3和N3組成，以第四組由S2、N2和S1組成。
在這實(shí)施例中，在每組中三塊磁鐵的周向節(jié)距角是常數(shù)28.3°。但是，組之間的節(jié)距角是不同的。第一組和第二組之間的角度(磁鐵N6和S5之間的角度)是33.3°，第二組和第三組之間的角度(磁鐵S4和N4之間的角度)是28.3°，第三組和第四組之間的角度(磁鐵N3和S2之間的角度)是33.3°，第四組和第一組之間的角度(磁鐵S1和N1之間的角度)是28.3°。
作為用于這實(shí)施例的上述計(jì)算機(jī)分析的結(jié)果，計(jì)算了施加在各塊磁鐵上的轉(zhuǎn)矩和合成接合轉(zhuǎn)矩，如圖28所示。即，接合數(shù)是216。這數(shù)字是槽數(shù)S＝18和極數(shù)P＝12的最小公倍數(shù)的六倍。從而，與圖26的上述實(shí)施例比較接合數(shù)加倍，因此能夠理解將提供較平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。
由于在這實(shí)施例中不規(guī)則地設(shè)置永久磁鐵102，從而較佳地固定平衡重塊，以在周向?qū)D(zhuǎn)子101補(bǔ)償。另外，在上述實(shí)施例中建成的磁鐵之間的角度不需要是精確的，以稍許不同于在這里所建議角度的角度也能夠產(chǎn)生所預(yù)期的效果，因此，稍許不同的角度也被包含在本發(fā)明之中。在不脫離所附的書所限定的本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，還可以進(jìn)行許多其它的變化和修改。
權(quán)利要求
1.具有一轉(zhuǎn)子和一定子的一永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子和所述定子的其中一個(gè)包括設(shè)置成相鄰磁鐵的極性相互不同的多個(gè)磁鐵，所述轉(zhuǎn)子和所述定子的另一個(gè)包括圍繞與其協(xié)同工作的所述永久磁鐵并列的多個(gè)芯子卷繞的多個(gè)電線圈，所述線圈繞組設(shè)置成若干組，并以公共端相互連接，每組的兩線圈繞組周向不相鄰。
2.具有一轉(zhuǎn)子和一定子的一永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子和所述定子的其中一個(gè)包括設(shè)置成相鄰磁鐵的極性相互不同的多個(gè)磁鐵，所述轉(zhuǎn)子和所述定子的另一個(gè)包括圍繞與其協(xié)同工作的所述永久磁鐵并列的多個(gè)芯子卷繞的多個(gè)電線圈，諸所述芯子和諸所述永久磁鐵中的一個(gè)相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)軸線不對(duì)稱設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，線圈繞組設(shè)置成若干組并以用公共端相互連接，每組的兩線圈繞組周向不相鄰。
4.如權(quán)利要求2所述的永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，所述永久磁鐵的形狀基本相同，每個(gè)永久磁鐵偏移一有規(guī)則設(shè)置位置的周向偏置角是設(shè)定成轉(zhuǎn)子每一回轉(zhuǎn)的接合數(shù)等于電繞組芯子之間的槽的數(shù)目S和磁極數(shù)P的最小公倍數(shù)。
5.如權(quán)利要求2所述的永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，用計(jì)算機(jī)數(shù)值分析分別確定施加在各永久磁鐵上的轉(zhuǎn)矩的幅值，所述永久磁鐵的轉(zhuǎn)矩曲線的峰或底相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角是相互偏置的以增加接合數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，線圈繞組設(shè)置成若干組，并以公共端相互連接，每組的兩線圈繞組在周向不相鄰。
7.如權(quán)利要求4所述的永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，槽數(shù)S是18，磁極數(shù)P是12，十二塊永久磁鐵分成四組，每組包括三塊周向相鄰的永久磁鐵，每組的三塊永久磁鐵的周向節(jié)距角是26.7°，組之間的相鄰兩塊永久磁鐵的周向節(jié)距角是36.60°。
8.如權(quán)利要求7所述的永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，線圈繞組設(shè)置成若干組，并以公共端互相連接，每組的兩線圈繞組在周向不相鄰。
9.如權(quán)利要求4所述的永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，槽數(shù)S是18，磁極數(shù)是12，十二塊磁鐵分成四組，所述四組的兩組包括三塊周向相鄰的永久磁鐵，每組的三塊永久磁鐵的周向節(jié)距角是26.7°，其它兩組內(nèi)的以對(duì)稱位置設(shè)置的永久磁鐵的周向節(jié)距角是33.3°。
10.如權(quán)利要求9所述的永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，線圈繞組設(shè)置成若干組，并以公共端相互連接，每組的兩線圈繞組在周向不相鄰。
11.如權(quán)利要求4所述的永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，槽數(shù)是18，磁極數(shù)是12，十二塊磁鐵分成四組，每組有三塊周向鄰近的永久磁鐵，每組的三塊磁鐵的周向節(jié)距角是28.3°，相鄰的不同組之間相鄰永久磁鐵的周向節(jié)距角順序?yàn)?3.3°，28.3°，33.3°，28.3°。
12.如權(quán)利要求11所述的永久磁鐵型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，繞圈繞組設(shè)置成若干組，并以公共端相互連接，每組的兩個(gè)線圈在周向不相鄰。
全文摘要
許多使用永久磁鐵旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)施例,其中顯著降低了接合轉(zhuǎn)矩,由磁通變化所引起的振動(dòng)也顯著降低了。通過將線圈繞組以相等的周向間距設(shè)置和將關(guān)聯(lián)的永久磁鐵設(shè)置成不對(duì)稱關(guān)系,使某些磁鐵之間的間隙不等來實(shí)現(xiàn)這效果。另外,線圈繞組設(shè)置成各相的兩個(gè)線圈繞組在周向不相鄰的。本發(fā)明還揭示了一種用于計(jì)算最佳間隔的方法。
文檔編號(hào)H02K1/27GK1377118SQ0114376
公開日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月20日
發(fā)明者高野正, 高橋秀明, 安藤勧 申請(qǐng)人:株式會(huì)社萌利克