勵磁系統的製作方法

2023-04-26 02:15:01

專利名稱：勵磁系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及勵磁系統，例如涉及軸向空隙式勵磁系統。
技術背景專利文獻1公開了以旋轉軸為中心在周向上埋設了多個永久磁鐵的 徑向式轉子。在該轉子中，在周向上的永久磁鐵的兩端設有空隙。通過 針對每個極改變這些空隙的靠近極中心的端部相對旋轉軸形成的夾角來 降低齒槽轉矩。另外，專利文獻2 4公開了與本發明相關聯的技術。 專利文獻1:日本特開平11一98731號公報 專利文獻2:日本特開平10—201147號公報 專利文獻3:日本特開2000—69695號公報 專利文獻4:日本特開2002_44888號公報但是，在專利文獻1記載的技術中，轉子在每個極中不是相同的形 狀，所以旋轉力產生不均衡，成為誘發振動的一個原因。 並且，在軸向式旋轉電機中，期望降低振動和噪聲。發明內容本發明的目的在於，提供一種能夠降低振動和噪聲的勵磁系統。 本發明的勵磁系統的第一方式具有多個永久磁鐵(20)，其在預定 的軸(P)的周圍配置成環狀；第1磁性體(10)，其在與所述軸平行的 第1方向上與一個所述永久磁鐵的磁極面接觸；第1非磁性體(11)，其 在以所述軸為中心的周向即第2方向上與所述第1磁性體(10)相鄰， 並在所述第1方向上與所述永久磁鐵(20)的一部分重疊；第2磁性體 (12)，其在所述第2方向上所述第1磁性體(10)的相反側與所述第1在所述第2方向上所述 第1非磁性體(11)的相反側與所述第2磁性體(12)相鄰，在把所述 永久磁鐵在所述軸(P)的周圍呈現的磁極對的數量設為Pn、把3以上的整數設為i時，第i夾角ei和第2夾角e2為o<ei<i8o/(i Pn)且180/(i Pn)^02S180 2/(i Pn)，所述第1夾角ei是在所述第2方向上 所述第l磁性體(10)與所述第2非磁性體(13)之間的邊界(131)以 所述軸(P)為中心相對基準軸(Q)形成的夾角，所述基準軸(Q)通 過在所述第2非磁性體(13)側與所述一個所述永久磁鐵相鄰的所述永 久磁鐵、和所述一個所述永久磁鐵之間的中點，而且與以所述軸(P)為 中心的徑向平行，所述第2夾角02是在所述第2方向上所述第1磁性體 (10)與所述第1非磁性體(11)之間的邊界(111)以所述軸(P)為 中心相對所述基準軸(Q)形成的夾角。本發明的勵磁系統的第二方式是在第一方式的勵磁系統中，所述第 1磁性體(10)的一部分介於所述永久磁鐵(20)和所述第1非磁性體(ll) 之間。本發明的勵磁系統的第三方式是在第一或第二方式的勵磁系統中， 還具有第3磁性體(14、 34)，該第3磁性體(14、 34)在所述第2方向 上位於所述一個所述永久磁鐵和與所述一個永久磁鐵相鄰的所述永久磁 鐵之間，並沿所述第l方向延伸。本發明的勵磁系統的第四方式是在第一 第三方式中的任一方式的 勵磁系統中，還具有第4磁性體(15)，該第4磁性體(15)在以所述軸 (P)為中心的徑向即第3方向上所述第1非磁性體(11)的至少與所述 軸(P)相反的一端側，連接所述第l磁性體(10)以及所述第2磁性體 (12)。本發明的勵磁系統的第五方式是在第四方式的勵磁系統中，所述第 4磁性體(15)在所述第3方向上越過所述第2非磁性體(13)沿所述第 2方向延伸。本發明的勵磁系統的第六方式是在第一 第五方式中的任一方式的勵磁系統中，所述第i夾角ei是ei二9o/(i Pn)，所述第2夾角e2是e2=180/(i Pn)。本發明的勵磁系統的第七方式是在第一 第六方式中的任一方式的 勵磁系統中，i是5或7。本發明的勵磁系統的第八方式是在第一 第七方式中的任一方式的 勵磁系統中，所述第1非磁性體(11)具有第1非磁性體部(lla)和第 2非磁性體部(llb)，所述第2非磁性體部(lib)在所述第2方向上在 所述第1磁性體(10)側與所述第1非磁性體部(lla)相鄰，所述第2 非磁性體部(lib)在與所述第1方向或所述第3方向平行的方向上的自 身長度與所述第1非磁性體部(lla)不同，所述第2非磁性體(13)具 有所述第3非磁性體部(13a)和第4非磁性體部(13b)，所述第4非磁 性體部(13b)在所述第2方向上在所述第1磁性體(10)側與所述第3 非磁性體部(13a)相鄰，所述第4非磁性體部(13b)在與所述第1方 向或所述第3方向平行的方向上的自身長度與所述第3非磁性體部(13a) 不同，在把3以上的整數設為j時，其中j是與i不同的值，第3夾角03 和第4夾角04為0<63<180/(] Pn)且180/(j Pn)^e4^ 180 2/(j Pn)且93<ei<e4<e2，所述第3夾角e3是在所述第2方向上所述第3非磁性體部(13a)與所述第4非磁性體部(13b)之間的邊界(131b)以所述軸 (P)為中心相對所述基準軸(Q)形成的夾角，所述第4夾角e4是在所 述第2方向上所述第1非磁性體部(11a)與所述第2非磁性體部(lib) 之間的邊界(111b)以所述軸(P)為中心相對所述基準軸(Q)形成的夾角。本發明的勵磁系統的第九方式是在第八方式的勵磁系統中，所述第 3夾角93是93=90/(] Pn)，所述第4夾角64是04二18O/(j Pn)。本發明的勵磁系統的第十方式是在第八或第九方式的勵磁系統中，j 是5或7。本發明的勵磁系統的第十一方式是在第一 第十方式中的任一方式 的勵磁系統中，還具有第5磁性體G0)，其在所述第l方向上在所述 第1磁性體(10)的相反側與所述永久磁鐵(20)接觸；第3非磁性體 (31)，其在所述第2方向上與所述第5磁性體(30)相鄰，並在所述第l方向上與所述永久磁鐵(20)的一部分重疊；第6磁性體(32)，其在所述第2方向上，在所述第5磁性體(30)的相反側與所述第3非磁性 體(31)相鄰；和第4非磁性體(33)，其在所述第2方向上在所述第3 非磁性體(31)的相反側與所述第6磁性體(32)相鄰，在把3以上的 整數設為K時，第5夾角小l和第6夾角小2為0,K180/(K'Pn)且 180/(K Pn)^(j)2^ 180 2/(K Pn)，其中，所述第5夾角(l是在所述第 2方向上所述第5磁性體(30)與所述第4非磁性體(33)之間的邊界(331) 以所述軸(P)為中心相對所述基準軸(Q)形成的夾角，所述第6夾角 小2是在所述第2方向上所述第5磁性體(30)與所述第3非磁性體(31) 之間的邊界(311)以所述軸(P)為中心相對所述基準軸(Q)形成的夾 角。本發明的勵磁系統的第十二方式是在第十一方式的勵磁系統中，所 述第5磁性體(30)的一部分介於所述永久磁鐵(20)和所述第3非磁 性體(31)之間。本發明的勵磁系統的第十三方式是在第十一或第十二方式的勵磁系 統中，還具有第7磁性體(35)，該第7磁性體(35)在所述第3方向上 所述第3非磁性體(31)的至少與所述軸(P)相反的一端側，連接所述 第5磁性體(30)以及所述第6磁性體(32)。本發明的勵磁系統的第十四方式是在第十三方式的勵磁系統中，所 述第7磁性體(35)在所述第3方向上越過所述第4非磁性體(33)沿 所述第2方向延伸。本發明的勵磁系統的第十五方式是在第十一 第十四方式中的任一 方式的勵磁系統中，所述第5夾角小l是小1=90/$ Pn)，所述第6夾角 小2是小2二180/(K Pn)。本發明的勵磁系統的第十六方式是在第十一 第十五方式中的任一 方式的勵磁系統中，K是5或7。本發明的勵磁系統的第十七方式是在第十一 第十六方式中的任一 方式的勵磁系統中，所述第3非磁性體(31)具有第5非磁性體部(31a) 和第6非磁性體部(31b)，所述第6非磁性體部(31b)在所述第2方向上在所述第5磁性體(30)側與所述第5非磁性體部(31a)相鄰，所述 第6非磁性體部(31b)在與所述第1方向或所述第3方向平行的方向上 的自身長度與所述第5非磁性體部(31a)不同，所述第4非磁性體(33) 具有第7非磁性體部(33a)和第8非磁性體部(33b)，所述第8非磁性 體部(33b)在所述第2方向上在所述第5磁性體(30)側與所述第7非 磁性體部(33a)相鄰，所述第8非磁性體部(33b)在與所述第1方向 或所述第3方向平行的方向上的自身長度與所述第7非磁性體部(33a) 不同，在把3以上的整數設為L時，其中L是與K不同的值，第7夾角 小3和第 8夾角(|)4為 0<(|)3<180/(L Pn)且 180/(L Pn)^)4^ 180 2/(L11)且(|)3<)1<(|)4<(|)2，其中，所述第7夾角(j)3是在所述第2方 向上所述第7非磁性體部(33a)與所述第8非磁性體部(33b)之間的 邊界(331b)以所述軸(P)為中心相對所述基準軸(Q)形成的夾角， 所述第8夾角小4是在所述第2方向上所述第5非磁性體部(31a)與所述 第6非磁性體部(31b)之間的邊界(311b)以所述軸(P)為中心相對 所述基準軸(Q)形成的夾角。本發明的勵磁系統的第十八方式是在第十七方式的勵磁系統中，所 述第7夾角小3是小3二90/(L Pn)，所述第8夾角(j)4是小4二180/(L Pn)。本發明的勵磁系統的第十九方式是在第十七或第十八方式的勵磁系 統中，L是5或7。本發明的勵磁系統的第二十方式是在第一 第十九方式中的任一方 式的勵磁系統中，所述第1磁性體(10)和所述第2磁性體(12)由壓 粉鐵心構成。根據本發明的勵磁系統的第一方式，能夠抵消在第1方向上的永久 磁鐵的相反側的第1磁性體的表面產生的磁通密度的i次諧波分量，從而 能夠降低磁通密度的i次諧波分量。進而，當在第1方向上與該勵磁系統 相對地配置電樞來構成旋轉電機時，能夠降低在該電樞產生的感應電壓 的i次諧波分量，從而能夠降低旋轉電機的振動和噪聲。根據本發明的勵磁系統的第二或第十二方式，能夠提高永久磁鐵的 工作點。根據本發明的勵磁系統的第三方式，能夠增大q軸電感，從而能夠 增大磁阻轉矩。根據本發明的勵磁系統的第四或第十三方式，能夠提高強度。 根據本發明的勵磁系統的第五或第十四方式，能夠進一步提高強度。根據本發明的勵磁系統的第六方式，第2夾角e2是最小值，所以第1磁性體在第2方向上擴展，從而能夠提高在第1磁性體的中央的表面產 生的磁通密度。根據本發明的勵磁系統的第七、第十、第十六或第十九方式，在5 次諧波分量和7次諧波分量比較大時效果特別好。根據本發明的勵磁系統的第八方式，還能夠抵消在第1方向上的永 久磁鐵的相反側的第1磁性體的表面產生的磁通密度的j次諧波分量。根據本發明的勵磁系統的第九方式，能夠提高在第2方向上的第1 磁性體的中央的表面產生的磁通密度。根據本發明的勵磁系統的第十一方式，能夠抵消在第1方向上的永 久磁鐵的相反側的第5磁性體的表面產生的磁通密度的K次諧波分量， 從而能夠降低磁通密度的K次諧波分量。進而，當在第l方向上該勵磁 系統的兩側以相對的方式配置電樞來構成旋轉電機時，能夠降低在該電 樞中產生的感應電壓的i次諧波分量和K次諧波分量，從而能夠降低旋 轉電機的振動和噪聲。根據本發明的勵磁系統的第十五方式，第6夾角62是最小值，所以 第5磁性體在第2方向上擴展，從而能夠提高在第5磁性體的中央的表 面產生的磁通密度。根據本發明的勵磁系統的第十七方式，還能夠抵消在第1方向上的 永久磁鐵的相反側的第5磁性體的表面產生的磁通密度的L次諧波分量。根據本發明的勵磁系統的第十八方式，能夠提高在第2方向上的第 5磁性體的中央的表面產生的磁通密度。根據本發明的勵磁系統的第二十方式，能夠容易生產。


圖1是將第1實施方式的勵磁系統沿旋轉軸分離表示的示意立體圖。 圖2是相當於第1實施方式的一個永久磁鐵的勵磁系統的仰視圖。圖3是圖2所示的勵磁系統的周向剖視圖。圖4是表示非磁性體的端部形成的夾角的規定方法的一例的圖。圖5是表示產生於磁性體的表面的磁通密度分布的一例的圖。圖6是相當於第1實施方式的一個永久磁鐵的勵磁系統的俯視圖。圖7是圖6所示的勵磁系統的周向剖視圖。圖8是相當於第2實施方式的一個永久磁鐵的勵磁系統的仰視圖。 圖9是圖8所示的勵磁系統的周向剖視圖。圖10是相當於第3實施方式的一個永久磁鐵的勵磁系統的仰視圖。 圖11是將第4實施方式的勵磁系統沿旋轉軸分離表示的示意立體圖。
具體實施方式
根據以下的附圖和具體說明，本發明的目的、特徵、情況以及優點將更加明確。參照

本發明的實施方式。另外，相同標號表示相同或相當 的部分，省略重複的說明。 第1實施方式說明本發明的第1實施方式的勵磁系統。圖1是將該勵磁系統沿旋 轉軸P分解得到的示意立體圖。圖1所示的勵磁系統是所謂軸向空隙式 勵磁系統。該勵磁系統具有永久磁鐵20和磁性板1 、 3 。永久磁鐵20沿與旋轉軸P平行的方向(以下稱為旋轉軸方向)被磁 化。永久磁鐵20被配置成為環狀，並使磁化方向在旋轉軸P的周圍交替 不同。在圖1中示例了配置有4個永久磁鐵20的所謂4極勵磁系統。磁性板1、 3例如具有以旋轉軸P為中心的環狀的平板形狀。磁性體 1、 3和永久磁鐵20在圖1中被分解示出，但實際上永久磁鐵20被磁性 板l、 3夾持旋轉軸方向的兩端面。在此也參照圖2、 3，說明更具體的磁的部分的仰視圖。圖3是圖2所示的勵磁系統中以旋轉軸P為中心的周 向(以下稱為周向)上、非磁性體ll、 13所在的位置處的剖視圖。另外， 在圖2中，利用雙點劃線表示一個永久磁鐵20相對磁性板1的相對位置。磁性板I具有磁性體IO、 12、 14、 15和非磁性體11、 13。磁性板3 具有磁性體30、 32、 34、 35和非磁性體31、 33。磁性板3具有與磁性板 l相同的形狀。具體地講，磁性體30、 32、 34、 35和非磁性體31、 33分 別具有與磁性體10、 12、 14、 15和非磁性體11、 13相同的形狀。下面 代表性地說明磁性板1 ，省略對磁性板3的說明。磁性體10在旋轉軸方向上與一個永久磁鐵20的磁極面鄰接。非磁 性體11例如是空氣層，在周向上與磁性體10相鄰，在旋轉軸方向上與 一個永久磁鐵20的一部分重合。更加具體地講，在周向上相當於一個永 久磁鐵20的兩端的位置處設有非磁性體11。非磁性體11沿以旋轉軸為 中心的徑向(以下稱為徑向)延伸。並且，在圖3中，非磁性體ll被例示為在旋轉軸方向上在與永久磁 鐵20的相反側開口的凹部，磁性體10的一部分介在於永久磁鐵20和非 磁性體11之間。另外，磁性體10的一部分介在於永久磁鐵20和非磁性 體11之間並不是必須條件，但由此能夠提高永久磁鐵20的動作點。在周向上，磁性體12在磁性體10的相反側與非磁性體11相鄰。磁 性體12也沿徑向延伸。非磁性體13例如是空氣層，在周向上在與非磁性體11的相反側與 磁性體12相鄰。非磁性體13被設置在旋轉軸方向上與永久磁鐵20不重 合的位置，在圖3中被示例為貫通孔。並且，非磁性體13大致以相等的 寬度沿徑向延伸。非磁性體13在旋轉軸方向上貫穿磁性板1，所以能夠降低永久磁鐵 20的漏磁通。但是，為了發揮該效果，優選非磁性體13在周向上的寬度 具有某種程度的大小。非磁性體13 —般是為了降低漏磁通而設置的。磁性體14位於周向上相鄰的永久磁鐵20彼此之間，並沿旋轉軸方 向延伸。在圖3中，磁性體14具有沿旋轉軸方向突出的突起形狀，其突出程度為永久磁鐵20在旋轉軸方向上的厚度的一半。並且，磁性體14與磁性板3具有的磁性體34在旋轉軸方向連續。另外，磁性體14、 34不是必須的要素，但利用該磁性體14、 34能 夠增大q軸電感，從而能夠提高磁阻轉矩。磁性體15在徑方向上的非磁性體11的至少與旋轉軸P相反的一端 側，將磁性體IO、 12連接。在圖1 3例示的勵磁系統中，磁性體15在 徑向上的非磁性體11的兩端側將磁性體10、 12連接。另外，磁性體15 不是必須的要素，但利用該磁性體15能夠提高磁性板1的強度。並且， 磁性體15在徑向上越過非磁性體13沿周向延伸。由此，能夠進一步提 高磁性板l的強度。另外，優選徑向上的磁性體15的寬度比較小。這是 因為能夠防止通過磁性體15產生的漏磁通。並且，該勵磁系統在旋轉軸方向的兩側隔開預定的間隙(氣隙)配 置有未圖示的電樞，並與該電樞一起構成旋轉電機。另外，關於勵磁系 統的保持，有使用以旋轉軸P為中心的圓柱狀非磁性體軸的方式、使用 非磁性體的輪轂的方式、利用非磁性體保持勵磁系統整體的方式、鑄模 保持的方式等。在這種結構的旋轉電機中，由於永久磁鐵20，在永久磁鐵20的相 反側的磁性板1、 3的表面產生磁通。在相當於一個永久磁鐵20的相應 表面產生的磁通密度分布，關於通過周向的一個永久磁鐵的中央(以下 稱為極中心)的與徑向平行的軸R對稱。如圖2、 3所示，這是因為相當 於一個永久磁鐵20部分的勵磁系統的形狀關於軸R對稱。並且，在周向上相鄰的永久磁鐵20在磁性板1 (或磁性板3)上呈 現的磁極的極性彼此不同。因此，在磁性板l、 3的表面產生的磁通密度 分布中，在周向上相鄰的永久磁鐵20彼此之間的中點(以下稱為極間) 處，磁通密度為零。艮口，該磁通密度分布包括把相鄰的極間彼此之間的周向上的長度作 為半波長的波形、和把該波形作為基波分量的奇數次高次諧波分量。這 些高次諧波分量成為振動和噪聲的一個原因，尤其是5次諧波分量、7次 諧波分量，它們與11次諧波成分以上的高次諧波成分相比，振幅大，容易形成噪聲。在此，參照圖2，把周向上的磁性體12與非磁性體13之間的邊界 131以旋轉軸P為中心相對基準軸Q形成的夾角設為ei，把周向上的磁 性體10與非磁性體11之間的邊界111以旋轉軸P為中心相對基準軸Q 形成的夾角設為e2。另外，基準軸Q是通過極間並與徑向平行的軸。並 且，在把勵磁系統的極對數設為Pn、把3以上的奇數設為i時，在符合 下式的位置分別設有非磁性體11、 13。另外，所說極對數是指永久磁鐵 20在旋轉軸P的周圍所呈的磁極對的數量。0<ei<180/(i Pn) ...... (1)且180/(i Pn)纖^180 2/(i Pn)...... (2)另外，在圖2中，把邊界lll、 131大致沿著徑向延伸作為前提，但 不限於此。例如，如圖4所示，在邊界111相對徑向傾斜時，可以將夾 角62規定為與電樞相對的部分的平均角度。具體地講，當電樞(尤其巻 繞了繞組的鐵心)位於在圖4中夾在雙點劃線之間的部分時，例如可以 把邊界111中與電樞相對的部分的中點M以旋轉軸P為中心相對基準軸 Q形成的夾角規定為e2。圖5是表示相當於一個永久磁鐵20的勵磁系統中、非磁性體11、 13 所在的位置處的剖視圖、和產生於磁性板l、 3表面的磁通密度的一例的 圖。參照圖5，當非磁性體13位於符合關係式(1)的位置時，在產生於 磁性板1的表面的磁通密度分布中，磁通密度在該範圍內下降，從而產 生在該範圍內成為谷的i次諧波分量(在極間為零)。gp，由於為了降低 漏磁通而設置的非磁性體13，而產生i次諧波分量。並且，為了降低起因於非磁性體13的i次諧波分量，在符合關係式 (2)的位置處設置非磁性體11。由於非磁性體11，在產生於磁性板1 表面的磁通密度分布中，磁通密度在該範圍內下降，從而產生在該範圍 內成為谷的i次諧波分量(在極間為零)。艮P，由於非磁性體13而產生的i次諧波分量和相位偏移180。(半波 長)後的i次諧波分量是起因於非磁性體ll而產生的。因此，能夠使這些i次諧波分量互相抵消，而降低該磁通密度的i次諧波分量。另外，磁 性板3具有與磁性板1相同的形狀，所以同樣能夠降低產生於磁性板3 表面的磁通密度的i次諧波分量。因此，能夠在設置非磁性體13降低漏磁通的同時，降低在配置於該 勵磁系統的兩側的電樞產生的感應電壓的i次諧波分量，從而能夠降低振 動和噪聲。另外，優選夾角e2二180/(卜Pn)。此時，夾角62是最小值，所以磁 性體10在周向上擴展，從而能夠提高產生於磁性體10中央的表面的磁 通密度。此時，考慮磁性體12、 14的位置，可以使非磁性體13位於符 合夾角91=90/(1 Pn)的位置。在此，在電樞採用集中繞組構成時， 一般5次諧波分量和7次諧波 分量比較大。該情況時，例如可以按照下面所述設置非磁性體11、 13， 在該勵磁系統中為了降低磁通密度的5次諧波分量，設i二5，此處設極 對數為2，所以將Pn=2和i = 5這兩個數值分別代入各個關係式(1 )、 (2)，使非磁性體ii、 13的位置滿足(xeKi8。而且i8°^e2^36。，更優選ei=9。、 92=18。。另外，上面說明了磁性板3是與磁性板1相同的形狀，但不限於此。 例如，非磁性體31、 33相對磁性板3的相對位置和非磁性體11、 13相 對磁性板1的相對位置也可以彼此不同。下面進行具體說明。圖6表示圖1所示的勵磁系統的示意俯視圖中、相當於一個永久磁 鐵20的部分。圖7是圖6所示的勵磁系統的周向上、非磁性體部3K 33 所在的位置處的剖視圖。把周向上的磁性體32與非磁性體33之間的邊 界331以旋轉軸P為中心相對基準軸Q形成的夾角設為)l，把周向上的 磁性體30與非磁性體31之間的邊界311以旋轉軸P為中心相對基準軸Q 形成的夾角設為)2。在把3以上的奇數設為K時，可以在滿足下式的位 置處分別設置非磁性體3K 33。0<(|)1<180/(K Pn) ...... (3)且畫(K Pn)S(2^180 2/(K Pn)...... (4)該情況時，在一個永久磁鐵20的相反側的磁性體30的表面產生的 磁通密度分布中，能夠降低K次諧波分量。即，不僅能夠降低在旋轉軸 方向上的配置於該勵磁系統兩側的電樞中產生的感應電壓的i次諧波分 量，還能夠降低K次諧波分量。因此，能夠進一步降低振動和噪聲。另 外，與磁性板1相同，優選小l二90/(K'Pn)且小2二180/(K'Pn)。另外， 例如在設為i = 5、 K=7來構成磁性板1、 3時，在使用了集中繞組的電 樞的旋轉電機中效果特別好。另外，磁性板3不必一定具有非磁性體31。例如，利用設於磁性板 1的非磁性體11、 13能夠充分降低i次諧波分量，如果不需要降低其他 次高次諧波分量，則可以不設置非磁性體31。關於非磁性體33也相同， 但從降低永久磁鐵20的漏磁通的觀點考慮，優選將非磁性體33設置成 為在旋轉軸方向貫穿磁性板3。另外，如果在上述的任一勵磁系統中相當於一個永久磁鐵20的部分 的形狀都是關於軸R對稱，並且相當於全部永久磁鐵20的部分的形狀也 相同，則能夠防止勵磁系統相對旋轉軸P的傾斜。由此，能夠保持電樞 和該勵磁系統之間的間隙(氣隙)精度，能夠防止起因於該傾斜的旋轉 電機的特性劣化。另外，在利用空氣層構成如上所述的非磁性體ll、 13、 31、 33時， 由於強度下降，有可能因為旋轉帶來的離心力導致磁性板1、 3變形。但 是，根據本勵磁系統，不容易產生旋轉軸方向的變形，所以不容易對勵 磁系統和電樞之間的距離(氣隙)造成影響。因此，具有旋轉電機的特 性不易劣化的優點。另外，優選磁性板l、 3利用壓粉鐵心構成。例如，在利用層壓鋼板 構成磁性板l、 3時，通過衝孔在層壓鋼板上設置貫通孔，以便在磁性板 1上設置非磁性體11、 13。用於形成這種貫通孔的衝孔部件，例如由於 數萬次的衝孔而會磨損得不能再使用。另一方面，本勵磁系統能夠利用 壓粉鐵心構成磁性板1、 3，所以不會產生這種衝孔部件的耐久性問題， 從而能夠提高生產性。另外，在利用壓粉鐵心構成磁性板1、 3時，磁性板l、 3在旋轉軸方向上的厚度的臺階小時比較好。在該臺階較大時，例如需要反覆進行 衝壓成形，有時會導致生產性的下降。因此，磁性體14、 34這一組也可以與磁性板l、 3單獨成形。該情況時，能夠提高生產性。另外， 一般在裝配軸向空隙式旋轉電機時，為了得到所期望的空隙，使用塞尺進行組裝或檢查。具體地講，將塞尺從磁性板l、 3的外周側插 入電樞和勵磁系統之間，進行組裝或檢査。此時，根據磁性體15、 35， 如果各個磁性板l、 3的外周是連續的，則可以從任意方向插入塞尺，所 以能夠容易進行組裝或檢查。另外，從旋轉電機的特性方面考慮，優選 磁性體15、 35不在旋轉軸方向與電樞具有的鐵心相對。另外，在該第l實施方式中，磁性板l、 3在周向上連續，但也可以 是針對每個永久磁鐵20，磁性板1、 3的任一方在周向上分離。該情況時， 能夠在分離的磁性板側進一步降低漏磁通。第2實施方式通過敘述與第1實施方式的不同之處，說明本發明的第2實施方式 的勵磁系統。圖8是該勵磁系統的示意仰視圖。圖9是圖8所示的勵磁 系統的周向上、非磁性體11、 13所在的位置處的剖視圖。在圖8、 9中 示出相當於一個永久磁鐵20的部分。非磁性體11具有非磁性體部lla、 llb，非磁性體13具有非磁性體 部13a、 13b。非磁性體31具有非磁性體部31a、 31b，非磁性體33具有 非磁性體部33a、 33b。下面，首先說明磁性板l、 3具有彼此相同的形狀 的情況。非磁性體部lla例如是空氣層。非磁性體部llb例如是空氣層，在 周向上在磁性體IO側與非磁性體部lla相鄰。並且，非磁性體部lla、 llb在旋轉軸方向的自身的長度(即，旋轉軸方向上的厚度，以下稱為厚 度)彼此不同。更加具體地講，非磁性體部llb的厚度比非磁性體部lla的厚度薄。非磁性體部13a例如是空氣層。非磁性體部13b例如是空氣層，在 周向在磁性體IO側與非磁性體部13a相鄰。並且，非磁性體部13a、 13b 的厚度彼此不同。更加具體地講，非磁性體部13b的厚度比非磁性體部13a的厚度薄。另外，非磁性體部13a的厚度與磁性體10的厚度相同。 換言之，非磁性體部13a在旋轉軸方向貫穿磁性板1。把周向上的非磁性體部13a與非磁性體部13b之間的邊界131b以旋 轉軸P為中心相對基準軸Q形成的夾角設為03，把周向上的非磁性體部 lla與非磁性體部lib之間的邊界lllb以旋轉軸P為中心相對基準軸Q 形成的夾角設為94。並且，在把3以上的奇數設為j時，其中j是與i不 同的值，在滿足下式的位置處分別設有非磁性體部lla、 llb、 13a、 13b。0<ei<180/(i Pn) ...... (1)且180/(i Pn)雄^180 2/(i Pn)...... (2)且0鄰〈畫(j Pn) ...... (5)且180/(j Pn聲63^180 2/(j Pn)...... (6)且e3<ei<e4<e2 ...... (7)另外，與第l實施方式相同，雖然把邊界lllb、 131b大致沿著徑向 延伸作為前提，但不限於此。另外，與在第1實施方式中敘述的相同，在磁性板1的表面，由於 非磁性體部lla、 13a產生相位彼此偏移180。(半波長)的j次諧波分量。 因此，能夠使這些j次諧波分量互相抵消，而降低產生於磁性板1表面的 磁通密度分布的j次諧波分量。因此，不僅降低產生於電樞的感應電壓的 i次諧波分量，也能夠降低j次諧波分量，從而能夠進一步降低振動和噪 聲。另夕卜，與第1實施方式相同，優選e3二90/(j Pn)、 04=180/0 Pn)。如果是這種情況，由於旋轉軸方向的厚度較小的非磁性體部llb在周向 上較寬，所以能夠提高產生於磁性板l表面的磁通密度。另夕卜，非磁性體ll (13)分別具有厚度不同的兩個非磁性體部lla、 lib (13a、 13b)，但不限於此，也可以具有厚度彼此不同的三個非磁性體部。如果是這種情況，則能夠降低三個次數的高次諧波分量。當然， 也可以具有四個以上的非磁性體部。另外，與第1實施方式相同，不限於磁性板3與磁性板1具有相同的形狀。具體地講，把周向上的非磁性體部33a與非磁性體部33b之間 的邊界331b以旋轉軸P為中心相對基準軸Q形成的夾角設為(3，把周向 上的非磁性體部31a與非磁性體部31b之間的邊界311b以旋轉軸P為中 心相對基準軸Q形成的夾角設為(H，把彼此不同的3以上的奇數設為L， 其中L是與K不同的值，此時，可以在滿足下式的位置處分別設置非磁 性體部31a、 31b、 33a、 33b。0<(|)1<180/(K Pn) ...... (3)且菌(K Pn)，S 180 2/(K Pn)...... (4)且0<(J)3<180/(L Pn) ...... (8)且蘭(L Pn)，S180 2/(L Pn)...... (9)且)3<(1<(|)4<(|)2 ...... (10)該情況時，能夠降低產生於磁性板3的表面的磁通密度分布的K次 諧波分量和L次諧波分量。因此，能夠降低產生於電樞中的感應電壓的i 次諧波分量、j次諧波分量、K次諧波分量和L次諧波分量，從而能夠進 一步降低振動和噪聲。另外，優選(3-90/(L Pn)、 (j)4 = 180/(L Pn)。另 外，非磁性體31、 33也可以分別具有厚度彼此不同的3個以上的非磁性 體部。另外，如果把i、 j、 K或L適當設定為5或7，則在5次諧波分量 和7次諧波分量較大的情況下(例如電樞利用集中繞組構成的情況下) 效果特別好。第3實施方式通過敘述與第2實施方式的不同之處，說明本發明的第3實施方式 的勵磁系統。圖10表示本勵磁系統的仰視圖中相當於一個永久磁鐵20的部分。另外，圖10所示的勵磁系統的周向上、非磁性體ll、 13所在的位置處的示意剖視圖與圖3大致相同。非磁性體部lla、 llb在徑向的自身的長度(以下簡稱為長度)彼此 不同。具體地講，非磁性體部lib的長度比非磁性體部lla的長度短。另 外，非磁性體部lla、 llb的厚度彼此相同。非磁性體部13a、 13b的長度彼此不同。具體地講，非磁性體部13b 的長度比非磁性體部13a的長度短。另外，非磁性體部13a、 13b的厚度 與磁性體IO相同。換言之，非磁性體部13a、 13b在旋轉軸方向上貫穿 磁性板1 。與第2實施方式相同，磁性板3具有與磁性板1相同的形狀，把非 磁性體部lla、 llb、 13a、 13b設置在滿足關係式(1) (2) (5) (6) (7)的位置。由此，能夠降低產生於電樞中的感應電壓的i次諧波分量和j次 諧波分量。另外，在非磁性體部31a、 31b、 33a、 33b相對磁性板3的相對位置 和非磁性體部lla、 llb、 13a、 13b相對磁性板1的相對位置不同的情況 下，把非磁性體部31a、 31b、 33a、 33b設置在滿足關係式(3) (4) (8) (9) (10)的位置處。由此，能夠降低產生於電樞中的感應電壓的i次諧 波分量、j次諧波分量、K次諧波分量和L次諧波分量。另外，非磁性體ll、 13、 31、 33也可以分別具有4個以上的非磁性 體部，從第2實施方式的觀點考慮，這些非磁性體在旋轉軸方向的厚度 或在徑向的長度也可以彼此不同。第4實施方式說明本發明的第4實施方式。圖II是將本勵磁系統沿旋轉軸P分解 表示的示意立體圖。本勵磁系統具有磁性板1、永久磁鐵20和磁性板4。磁性板1是在第1 第3實施方式的任一方式中敘述的磁性板1。在 圖11中示出了不具有在第2實施方式中敘述的磁性板1中的磁性體14、 15的磁性板。即，對於每個永久磁鐵20，磁性板l在周向上被分離。磁性板4具有以旋轉軸P為中心並包含呈環狀的周緣的平板形狀。並且，磁性板4具有充足的厚度，以便發揮作為所謂背軛鐵(backyoke) 的作用。另外，本勵磁系統能夠在旋轉軸方向上在磁性板1側隔開預定的間 隙配置電樞，並與該電樞一起構成旋轉電機。在該情況下，也能夠降低 產生於電樞中的感應電壓的i次諧波分量和j次諧波分量。另外，由於磁 性板1對於每個永久磁鐵20在周向上被分離，所以還能夠降低永久磁鐵 20的漏磁通。以上具體說明了本發明，但上述的說明只是全部方面中的示例而已， 本發明不限於此。應該理解為在不脫離本發明的範圍的情況下，能夠容 易得到未例示的無數變形例。
權利要求
1.一種勵磁系統(1)，其具有多個永久磁鐵(20)，其在預定的軸(P)的周圍配置成環狀；第1磁性體(10)，其在與所述軸平行的第1方向上與一個所述永久磁鐵的磁極面接觸；第1非磁性體(11)，其在以所述軸為中心的周向即第2方向上與所述第1磁性體(10)相鄰，並在所述第1方向上與所述永久磁鐵(20)的一部分重疊；第2磁性體(12)，其在所述第2方向上所述第1磁性體(10)的相反側與所述第1非磁性體(11)相鄰；和第2非磁性體(13)，其在所述第2方向上所述第1非磁性體(11)的相反側與所述第2磁性體(12)相鄰，在把所述永久磁鐵在所述軸(P)的周圍呈現的磁極對的數量設為Pn、把3以上的整數設為i時，第1夾角θ1和第2夾角θ2為0＜θ1＜180/(i·Pn)且180/(i·Pn)≤θ2≤180·2/(i·Pn)，其中，所述第1夾角θ1是在所述第2方向上所述第2磁性體(12)與所述第2非磁性體(13)之間的邊界(131)以所述軸(P)為中心相對基準軸(Q)形成的夾角，所述基準軸(Q)通過在所述第2非磁性體(13)側與所述一個所述永久磁鐵相鄰的所述永久磁鐵、和所述一個所述永久磁鐵之間的中點，而且與以所述軸(P)為中心的徑向平行，所述第2夾角θ2是在所述第2方向上所述第1磁性體(10)與所述第1非磁性體(11)之間的邊界(111)以所述軸(P)為中心相對所述基準軸(Q)形成的夾角。
2. 根據權利要求1所述的勵磁系統，其中，所述第l磁性體(10) 的一部分介於所述永久磁鐵(20)和所述第l非磁性體(11)之間。
3. 根據權利要求1或2所述的勵磁系統，其中，該勵磁系統還具有 第3磁性體(14、 34)，該第3磁性體(14、 34)在所述第2方向上位於 所述一個所述永久磁鐵和與所述一個永久磁鐵相鄰的所述永久磁鐵之 間，並沿所述第l方向延伸。
4. 根據權利要求1或2所述的勵磁系統，其中，該勵磁系統還具有 第4磁性體(15)，該第4磁性體(15)在以所述軸(P)為中心的徑向 即第3方向上所述第1非磁性體(11)的至少與所述軸(P)相反的一端 側，連接所述第l磁性體(10)以及所述第2磁性體(12)。
5. 根據權利要求4所述的勵磁系統，其中，所述第4磁性體(15) 在所述第3方向上越過所述第2非磁性體(13)沿所述第2方向延伸。
6. 根據權利要求i或2所述的勵磁系統，其中，所述第i夾角ei是ei=90/(i Pn)，所述第2夾角e2是62二180/(i Pn)。
7. 根據權利要求1或2所述的勵磁系統，其中，i是5或7。
8. 根據權利要求1或2所述的勵磁系統，其中，所述第1非磁性體(11)具有第1非磁性體部(lla)和第2非磁性 體部(llb)，所述第2非磁性體部(1 lb)在所述第2方向上在所述第1磁性體(10) 側與所述第1非磁性體部(lla)相鄰，所述第2非磁性體部(lib)在與 所述第1方向或所述第3方向平行的方向上的自身長度與所述第1非磁 性體部(lla)不同，所述第2非磁性體(13)具有所述第3非磁性體部(13a)和第4非 磁性體部(13b)，所述第4非磁性體部(13b)在所述第2方向上在所述第1磁性體(IO) 側與所述第3非磁性體部(13a)相鄰，所述第4非磁性體部(13b)在 與所述第1方向或所述第3方向平行的方向上的自身長度與所述第3非 磁性體部(13a)不同，在把3以上的整數設為j時，其中j是與i不同的值，第3夾角63和 第4夾角64為0<e3<180/(j Pn)且180/(j Pn)S04S180 2/(j Pn)且e3<ei<e4<e2，其中，所述第3夾角e3是在所述第2方向上所述第3非磁性體部(13a)與所述第4非磁性體部(13b)之間的邊界(131b)以 所述軸(P)為中心相對所述基準軸(Q)形成的夾角，所述第4夾角e4 是在所述第2方向上所述第1非磁性體部(11a)與所述第2非磁性體部 (lib)之間的邊界(111b)以所述軸(P)為中心相對所述基準軸(Q)形成的夾角。
9. 根據權利要求8所述的勵磁系統，其中，所述第3夾角03是63 =90/(j Pn)，所述第4夾角e4是94=180/(] Pn)。
10. 根據權利要求8所述的勵磁系統，其中，j是5或7。
11. 根據權利要求1或2所述的勵磁系統，其中，該勵磁系統還具有 第5磁性體(30)，其在所述第1方向上在所述第1磁性體(10)的相反側與所述永久磁鐵(20)接觸；第3非磁性體(31)，其在所述第2方向上與所述第5磁性體(30) 相鄰，並在所述第1方向上與所述永久磁鐵(20)的一部分重疊；第6磁性體(32)，其在所述第2方向上在所述第5磁性體(30)的 相反側與所述第3非磁性體(31)相鄰；和第4非磁性體(33)，其在所述第2方向上在所述第3非磁性體(31) 的相反側與所述第6磁性體(32)相鄰，在把3以上的整數設為K時，第5夾角(l和第6夾角(|)2為 0 t)l<180/(K Pn)且180/(K Pn)^)2^ 180 2/(K Pn)，其中，所述第5 夾角小l是在所述第2方向上所述第6磁性體(32)與所述第4非磁性體 (33)之間的邊界(331)以所述軸(P)為中心相對所述基準軸(Q)形 成的夾角，所述第6夾角命2是在所述第2方向上所述第5磁性體(30) 與所述第3非磁性體(31)之間的邊界(311)以所述軸(P)為中心相 對所述基準軸(Q)形成的夾角。
12. 根據權利要求11所述的勵磁系統，其中，所述第5磁性體(30) 的一部分介於所述永久磁鐵(20)和所述第3非磁性體(31)之間。
13. 根據權利要求11所述的勵磁系統，其中，該勵磁系統還具有第 7磁性體(35)，該第7磁性體(35)在所述第3方向上所述第3非磁性 體(31)的至少與所述軸(P)相反的一端側，連接所述第5磁性體(30) 以及所述第6磁性體(32)。
14. 根據權利要求13所述的勵磁系統，其中，所述第7磁性體(35) 在所述第3方向上越過所述第4非磁性體(33)沿所述第2方向延伸。
15. 根據權利要求11所述的勵磁系統，其中，所述第5夾角(H是小l=90/(K Pn)，所述第6夾角(j)2是小2二180/(K Pn)。
16. 根據權利要求ll所述的勵磁系統，其中，K是5或7。
17. 根據權利要求ll所述的勵磁系統，其中，所述第3非磁性體(31)具有第5非磁性體部(31a)和第6非磁性 體部(31b),所述第6非磁性體部(31b)在所述第2方向上在所述第5磁性體(30) 側與所述第5非磁性體部Gla)相鄰，所述第6非磁性體部(31b)在 與所述第1方向或所述第3方向平行的方向上的自身長度與所述第5非 磁性體部(31a)不同，所述第4非磁性體(33)具有第7非磁性體部G3a)和第8非磁性 體部(33b)，所述第8非磁性體部(33b)在所述第2方向上在所述第5 磁性體(30)側與所述第7非磁性體部(33a)相鄰，所述第8非磁性體 部(33b)在與所述第1方向或所述第3方向平行的方向上的自身長度與 所述第7非磁性體部(33a)不同，在把3以上的整數設為L時，其中L是與K不同的值，第7夾角小3 和第8夾角小4為0 ))3<180/(L Pn)且180/(L Pn)^"^ 180 2/(L Pn) 且(|)3<(|)1<(1)4<小2，其中，所述第7夾角(J)3是在所述第2方向上所述第7 非磁性體部(33a)與所述第8非磁性體部(33b)之間的邊界(331b) 以所述軸(P)為中心相對所述基準軸(Q)形成的夾角，所述第8夾角 小4是在所述第2方向上所述第5非磁性體部(31a)與所述第6非磁性體 部(31b)之間的邊界(311b)以所述軸(P)為中心相對所述基準軸(Q) 形成的夾角。
18. 根據權利要求17所述的勵磁系統，其中，所述第7夾角(|)3是(|)3 =90/(L Pn)，所述第8夾角(|)4是(|)4= 180/(L Pn)。
19. 根據權利要求17所述的勵磁系統，其中，L是5或7。
20. 根據權利要求1或2所述的勵磁系統，其中，所述第1磁性體 (10)和所述第2磁性體(12)由壓粉鐵心構成。
全文摘要
本發明提供一種降低磁通密度的高次諧波分量的勵磁系統。永久磁鐵(20)在與旋轉軸(P)平行的方向與第1磁性板(1、3)鄰接。第1磁性板(1)具有第1和第2磁性體(10、12)以及第1和第2非磁性體(11、13)。第1磁性體(10)包括極中心在內在旋轉軸方向與一個永久磁鐵鄰接。第1磁性體(10)、第1非磁性體(11)、第2磁性體(12)、第2非磁性體(13)按照該順序沿以極中心為起始點以旋轉軸為中心的周向配置。在把極對數設為Pn、把3以上的奇數設為i時，極中心側的第2非磁性體(13)的端部(131)相對極間形成的夾角θ1為0＜θ1＜180/(i·Pn)，極中心側的第1非磁性體(11)的端部(111)相對極間形成的夾角θ2為180/(i·Pn)≤θ2≤180·2/(i·Pn)。
文檔編號H02K1/22GK101622772SQ200880007169
公開日2010年1月6日 申請日期2008年4月8日 優先權日2007年4月18日
發明者淺野能成, 青田桂治 申請人:大金工業株式會社