旋轉機械和電磁機械的製作方法
2024-02-08 21:02:15
專利名稱：旋轉機械和電磁機械的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種磁極結構，該結構能夠改善用於旋轉機械或運輸設備的使用磁體的馬達或發電機的性能和效率。
背景技術：
目前已經廣泛地使用具有嵌入其中的永磁體的同步馬達，已公知的是，永磁體式同步馬達能夠高效地以定速進行操作。特別地，隨著稀土材料的發展，永磁體的性能和最小化已經明顯地提高。然而，使用永磁體的方法還沒有發展完善，永磁體式發電機也同樣如此。
例如，日本專利文獻No.2001-156947公開了一種磁式電動機和發電機。在該現有技術中，磁體以徑向方式布置在馬達或發電機中。另外，為了進一步提高性能，其中引入有磁體的轉子的長度在軸向方向上比定子的長，由此提高在定子與轉子之間的間隙中產生的磁通量。
日本專利文獻No.2002-238193公開了馬達的另外一個實例。在該現有技術中，磁體是成圓形地布置的。該發明的特徵在於，一凹入部設置在下述區域中，在該區域中，永磁體的端部在內置永磁體的轉子的外周上相互鄰接。該現有技術記載了定子的內周和轉子的外周之間的間隙在永磁體的端部相互鄰接的區域中被放大。換句話說，間隙中存在的較大磁阻使定子的內周與轉子的外周之間的磁通量分布基本上類似正弦波，由此減小變動扭矩。日本專利文獻No.2002-118994公開了另外一個實例。
本發明的目標之一是具有嵌入在轉子中的永磁體的同步馬達。為了提供一種能夠減小變動扭矩(cogging torque)而不使轉子歪斜(skewing)的轉子結構，本申請提供了一種結構，在該結構中，磁極在不同的角度從N轉換至S或者從S轉換至N。在這種情況下，永磁體以圓形布置，這是最流行的布局方式。然而，其效率、性能和輸出還沒有發展完善。
發明內容
本發明的目的是解決上述問題的至少一個。本發明的目的是提供一種用於旋轉機械中的轉子中的永磁體結構，以及利用相同結構的方法，由此改善其效率、性能和輸出。本發明也意圖提供一種能夠實現最小化的旋轉電子設備。
實現上述目標的本發明是通過參照解決方案一步一步進行說明的。
本發明的一個方面是一種利用磁體的旋轉機械，其中，所述磁體被插入以徑向布置在轉子上，轉子上的磁極結構設置有子部，所述子部是非對稱的部件，使得所述轉子的所述子部到達一個點，在該點處，在相對意義上，它們不但對具有相同極性而且對具有相反極性的所述定子的磁極作出反應。
在本發明的另一實例中，提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，轉子磁極不是以均勻的間距或角度而是以具有給定相對角位移的不均勻角距進行布置的；磁體被插入以徑向和成圓形布置，從而構成所述轉子；間隙或非磁性構件部分設置在所述磁體的外周上，使得由所述成圓形布置的磁體產生的磁通量不會直接返回至所述轉子磁體，由此增加所述轉子和所述定子上的所述間隙部分中的磁通量。
在本發明的又一實例中，提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，所述磁體被插入以徑向布置在轉子上；轉子上的磁極結構設置有子部，所述子部是非對稱的部件，使得所述轉子上的所述子部到達一個點，在該點處，在相對意義上，它們不但對具有相同極性而且對具有相反極性的所述定子的電磁偶聯磁極作出反應。
在本發明的又一實例中，提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，磁體被插入以構成所述轉子，其中，所述轉子的突出部件由定位在一區域中的磁體構成，所述區域的長度長於由繞組電磁耦合鐵芯構成的所述定子的軸向長度；在所述轉子的突出部件中，由面對的磁體，其中一個磁體徑向布置而另一磁體成圓形布置，限定的內側具有相同的極性；在所述轉子的非突出部件中，由面對的磁體，其中一個磁體徑向布置而另一磁體成圓形布置，限定的內側具有相反的極性。
在本發明的又一實例中，提供一種旋轉機械和由利用磁體的旋轉機械錶示的電磁機械。定子包括電樞繞組和強磁性件構成的磁極。在轉子上，永磁體徑向和成圓形布置，其中，由所述轉子上徑向布置的永磁體產生的磁通量大概是其上成圓形布置的永磁體產生的磁通量的二倍。在所述轉子的旋轉表面上，所述凹槽形成在所述轉子上由強磁性件製成的磁極結構上，所述凹槽的形狀和寬度被調整以使得由所述轉子上的每個磁極中產生的每個磁通量的整體相互作用得到的磁通量分布基本上呈正弦波。
在本發明的另一實例中，提供一種由利用磁體的旋轉機械，其中定子包括電樞繞組和強磁性件構成的磁極。在轉子上，永磁體徑向和成圓形布置，從而將由所述轉子上徑向布置的永磁體產生的磁通量控制為大概是其上成圓形布置的永磁體產生的磁通量的二倍。所述圓形布置的產生一級磁通量的永磁體設有用於產生二級磁通量的永磁體，以增加每個磁極的磁通量。在所述轉子的旋轉表面上，所述凹槽形成在所述轉子上由強磁性件製成的磁極結構上，所述凹槽的形狀和寬度被修正以使得由所述轉子上的每個磁極中產生的每個磁通量的整體相互作用得到的磁通量分布基本上呈正弦波。
在本發明的又一實例中，提供一種旋轉機械和電磁機械，其中，抗磁通量損失凹槽設置在轉子的徑向永磁體部件中的旋轉軸側上，並且所述旋轉軸由非磁性構件製成。
在本發明的又一實例中，對於所述轉子上的每個磁極之間的間隔來說，在最小處，一個磁極與另一個磁極之間的間隔或角距不等。
在本發明的又一實例中，提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，用於構造將永磁體保持在所述轉子上的鐵芯部件的鐵由非磁性件代替，由此防止在磁體之間出現磁通量損失，並且使所述旋轉設備可應用於大容量。
在本發明的又一實例中，提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，用於構造將永磁體保持在所述轉子上的鐵芯部件的鐵由比鐵輕的非磁性件代替，由此防止在磁體之間出現磁通量損失，並且使所述旋轉設備可應用於大容量。
在本發明的又一實例中，提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，用於構造將永磁體保持在所述轉子上的鐵芯部件的鐵由比傳導的非磁性件代替，由此防止在磁體之間出現磁通量損失，使所述旋轉設備可應用於大容量，並提供自起動能力。
在本發明的又一實例中，提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，用於安裝磁體的狹槽設置在鐵芯構件的外周部分上，該構件將徑向布置的磁體保持在所述轉子上，使得磁場由所述磁體徑向產生，由此使所述定子和所述轉子的磁通量相互作用，以在同步旋轉模式下在旋轉方向上產生扭矩。
在本發明的又一實例中，所述轉子上的永磁體由諸如超導線圈的電磁線圈代替，由此使所述旋轉設備可應用於大容量的設備或者諸如線性馬達等的運輸設備。
在本發明的又一實例中，徑向或圓形磁體構件上的一部分磁體能夠被移去，所述磁體的磁力能夠被調整以修正在所述轉子上具有非對稱形狀的所述磁極構件的磁場，由此進一步改善其特性。
發明效果本發明的一個方面是一種利用磁體的旋轉機械，其中，所述磁體被插入以徑向布置在轉子上；徑向布置的轉子磁極的子部是非對稱的部件，使得，在相對意義上，所述轉子的磁極的子部對具有相同極性和對具有相反極性的所述定子的磁極作出反應。當鄰近的定子和轉子在初級位置具有相同的(不同的)極性時，它們相互排斥(吸引)，並且在定子和轉子具有不同(相同)極性的子部位置處同時吸引(排斥)。該結構提供在定子和轉子的往復運動之間的平穩轉換，由此提高了旋轉電子設備的性能並且減小引發振動的扭矩變動現象。
本發明的另一實例提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，轉子磁極不是以均勻的間距或角度而是以具有給定相對角位移的不均勻角距進行布置的；磁體被插入以徑向和成圓形布置，從而構成所述轉子；間隙或非磁性構件部分設置在所述磁體的外周上，使得由所述成圓形布置的磁體產生的磁通量不會直接返回至所述轉子磁體，由此增加所述轉子和所述定子上的所述間隙部分中的磁通量。因此，旋轉電子設備的性能被提高，引起振動的變動現象被減小。
本發明的又一實例提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，所述磁體被插入以徑向和呈圓形地布置在轉子上；以給定方式布置的轉子磁極的子部是非對稱形狀的，使得所述轉子磁極的子部對應於電磁耦合的定子極性，(相對來說)相同的或相反的。當鄰近的定子和轉子在初級位置具有相同(不同)的極性時，它們相互排斥(吸引)，同時，在定子和轉子具有不同(相同)極性的子部位置處，它們相互吸引(排斥)。該結構提供在定子和轉子的往復運動之間的平穩轉換，由此顯著提高旋轉電子設備的性能並且減小引發振動的扭矩變動現象(torque cogging phenomenon)。
本發明的另一實施例提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，磁體被插入以在所述轉子的突出部件中構成所述轉子，所述轉子的突出部件由定位在一區域中的磁體構成，所述區域的長度長於由電磁耦合鐵芯構成的所述定子的軸向長度；在所述轉子的突出部件中，由面對的磁體，其中一個磁體徑向布置而另一磁體成圓形布置，限定的內側具有相同的極性；在所述轉子的非突出部件中，由面對的磁體，其中一個磁體徑向布置而另一磁體成圓形布置，限定的內側具有相反的極性。
因此，在轉子和定子中的間隙部分中的磁通量被明顯地增加並且磁通量損失被明顯地減小。因此，旋轉電子設備的性能被明顯增強，並且引發振動的變動現象被明顯減小。
本發明的又一實例提供一種旋轉機械和結合有利用磁體的旋轉機械的電磁機械。定子包括電樞繞組和強磁性件構成的磁極。永磁體徑向和成圓形布置在轉子上，其中，由所述轉子上徑向布置的永磁體產生的磁通量大概是其上成圓形布置的永磁體產生的磁通量的二倍。在所述轉子的旋轉表面上，所述凹槽形成在所述轉子上由強磁性件製成的磁極結構上，所述凹槽的形狀和寬度預先被設定為類似扇子的形狀，從而利用磁通計按如下方式修正磁通量分布，使得磁通量分布波形的諧波分量從旋轉表面被減小，並且獲得基本上的正弦波，其中磁通量沿著在由強磁性構件製成的磁極結構中的磁極的中心線被增強，同時朝向鄰近磁極之間的邊界被減輕。另外，使用調節凹槽可為最小化的旋轉電子設備中的馬達提供在若干千瓦下的95％或更高的效率。
本發明的另一實施例提供一種利用磁體的永磁體式旋轉機械。在轉子上，永磁體徑向和成圓形布置，從而將由所述轉子上徑向布置的永磁體產生的磁通量控制為大概是其上成圓形布置的永磁體產生的磁通量的二倍。所述圓形布置的產生一級磁通量的永磁體設置有產生二級磁通量的永磁體，由此增加每個磁極的磁通量。另外，凹槽形成在由所述轉子上的強磁性件製成的磁極結構上，所述凹槽的形狀和寬度預先被設定為類似扇子的形狀，從而利用磁通計按如下方式修正磁通量分布，使得磁通量分布波形的諧波分量從旋轉表面被減小，並且獲得基本上的正弦波，其中磁通量沿著在由強磁性構件製成的磁極結構中的磁極的中心線被增強，同時朝向鄰近磁極之間的邊界被減輕。另外，使用調節凹槽可為最小化的旋轉電子設備中的馬達提供在若干千瓦下的95％～97％的效率。
本發明的又一實例提供一種轉子上的徑向永磁體構件，其中，抗磁通量損失凹槽設置在旋轉軸側上，旋轉軸由非磁性構件製成，由此明顯更好地利用其中產生的磁通量。使用調節凹槽對於最小化的旋轉電子設備中的馬達來說可提供在若干千瓦下的95％～98％的效率。
本發明的又一實例提供具有上述效果的永磁體式旋轉機械，其中，對於所述轉子上的每個磁極之間的間隔來說，在最小處，一個磁極與另一個磁極之間的間隔或角距不等。採用這種方式，轉子不會產生變動扭矩。自然地，該不等間隔可以與每排和每組中的磁極的歪斜相結合。
本發明的又一實例提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，用於構造將永磁體保持在所述轉子上的鐵芯部件的鐵由非磁性件代替。當轉子的尺寸增加時，該結構不會損失磁體之間的磁通量，並且允許轉子應用於大容量。
本發明的又一實例提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，用於構造將永磁體保持在所述轉子上的鐵芯部件的鐵由比鐵輕的非磁性件代替。該結構不會在磁體之間損失磁通量，並且允許轉子應用於大容量。另外，也可減小轉子本身和軸的重量，和軸承損失量。
本發明的又一實例是一項改進，其中，用於構造將永磁體保持在所述轉子上的鐵芯部件的鐵由傳導的非磁性件代替。該結構不會損失在磁體之間的磁通量，並且允許所述旋轉設備可應用於大容量。它也可減小轉子的重量並且提供自起動能力。
本發明的又一實例提供一種利用磁體的旋轉機械，其中，用於安裝磁體的狹槽設置在鐵芯構件的外周部分上，該構件將徑向布置的磁體保持在所述轉子上，使得磁場由所述磁體徑向產生，致使所述定子和所述轉子的磁通量相互作用，以在同步旋轉模式下在旋轉方向上產生扭矩。
本發明的又一實例是一種改進，其中，所述轉子上的永磁體由諸如超導線圈的電磁線圈代替，由此覆蓋諸如線性馬達和類似的旋轉電子設備的需要明顯較高輸出和較高效率的運輸設備的應用。
本發明的又一實例是一種改進，其中，徑向或圓形磁體構件上的一部分磁體能夠被移去，所述磁體的磁力能夠被調整以修正在所述轉子上具有非對稱形狀的所述磁極構件的磁場，由此進一步改善其特性。
本發明的上述和其他目的、優勢、效果和方面將通過本發明的下述詳細說明並參照附圖更好地進行理解，其中圖1是本發明的實施例1的旋轉電子設備；圖2是示出本發明的實施例1的轉子21的示意圖；圖3是示出傳統轉子的實例的示意圖；圖4是示出本發明的實施例2的轉子22的示意圖；圖5是示出傳統轉子的另外一個實例的示意圖；圖6是示出本發明的實施例3的轉子23的示意圖；圖7是示出本發明的實施例4的轉子24a、24b的磁通量和定子3的磁通量的示意圖；圖8是示出本發明的實施例4的轉子24a的示意圖；圖9是示出本發明的實施例5的旋轉電子設備的剖視圖；圖10是示出本發明的實施例6的旋轉電子設備的剖視圖；圖11是示出本發明的實施例7的旋轉電子設備的剖視圖；圖12是示出本發明的實施例8的使用磁體以改善驅動力的旋轉電子設備的剖視圖；圖13是示出旋轉電子設備的剖視圖，其中使用非磁性構件以代替本發明的實施例8的轉子鐵芯。
具體實施例方式
下面將說明本發明的各種實施例。
圖1同時示出了實施例1、2、3和4的旋轉電子設備1。附圖標記21、22、23和24是轉子；15是旋轉軸；16是繞組。圖2示出了本發明的實施例1。附圖標記21是轉子，41是包括轉子21的電磁鋼板的鐵芯磁極，5是轉子21上的磁體。磁體5在磁極41上定位形成放射形。附圖標記6是凹槽，7是裝配孔。
圖3示出了轉子結構的一個實例，其中，轉子磁體以傳統的徑向方式進行布置，以作參考。
在轉子21的磁極41的結構中，磁體5被徑向布置，轉子21的磁極41的子部8具有非對稱形成的凸起結構。傳統地，子部8對稱形成。轉子21可以經由設置在轉子21上的裝配孔7進行翻轉(flipped)和重疊(overlaid)。轉子上疊加極41因此提供大於單個轉子21的聚集角。結果，轉子上的子部達到一個點，在該點處，它們能夠在相對意義上不但對具有相同極性而且對具有相反極性的定子的磁極作出反應。
在作為發電機或馬達操作的旋轉電子設備1中，當[鄰近的]定子3和轉子21在初級位置具有相同的(或不同的)極性時，它們在鄰近定子3和轉子21具有不同[(相同)]極性的子部位置處相互排斥(或吸引)並且同時吸引(排斥)。該結構在定子和轉子的往復運動之間提供平穩的轉換，由此改善旋轉電子設備1的性能，並且減小引發振動的扭矩變動現象。
圖4示出了本發明的第二實施例2。附圖標記22是轉子，42是在轉子上由電磁鋼板形成的鐵芯。在磁極42上，磁體5徑向布置，磁體9成圓形布置，凹槽10和11設置在其上。鐵芯磁極由電磁鋼板製成。圖5示出了轉子結構以作為參考，磁體在其上以傳統的徑向方式布置。間隙或非磁性構件部分設置在磁體外周上以防止由圓形布置的磁體產生的磁通量直接返回至磁體9，由此增加轉子和定子中的間隙部分中存在的磁通量。
磁體5面向具有相同極性的鄰近磁體。轉子21上的磁體5具有例如6個磁極，它們並不是以60度間隔布置的，而是按照下述方式布置五個磁極的每個以60度×(170～176)/180表示的角距定位。另外一個磁極以60度+5度×(170～176)/180表示的角度定位。另一方面，在定子3上存在6個磁極的情況下，定子3上的磁體5以60度的間隔分隔開。因此，轉子21上的磁體5的位置相對於定子3上的電磁耦合(electromagneticallycoupled)的磁體具有一段相對位移。
使用該結構明顯地改善了旋轉電子設備1的性能，並且明顯地抑制了扭矩變動，因此減小了振動等。
轉子21設置有徑向布置的狹槽，以將磁體5插入每個磁極鐵芯的磁極41、42中，使得磁體5的長度能夠在徑向上被調整。由於能夠調整磁體5的徑向長度並且存在用於插入磁體5的徑向狹槽，所以允許使用尺寸大小能夠填充狹槽的磁體。因此，為了獲得特別強的磁通量，必需選擇強磁體或填充狹槽的全尺寸磁體。使用磁體5、9的可拆卸結構可容易地改變或調整馬達或發電機的特性。
圖6示出了本發明的實施例3。附圖標記23是轉子；43是由電磁鋼板製成的轉子23的鐵芯磁極。
在轉子23的磁極43上，磁體5徑向布置，子部6設置在磁極43的結構上。磁體9成圓形布置，間隙或非磁性構件設置在圍繞磁體9的凹槽10、11上。
實施例1和2的結合得到這一結構。因此，該結構提供了由兩個實施例的特性得出的協同效果。
出於這一原因，藉助轉子23和定子3上的磁極之間的耦合位移、和設置在轉子23和定子3上的磁極之間的凸起結構8等形式的子部的存在，性能上的明顯增強、變動扭矩抑制的明顯增加和振動的明顯減小隨著轉子23和定子3的間隙部分中的磁通量的明顯增加而被實現。
圖7和8示出了本發明的實施例4。附圖標記1是旋轉電子設備；24、24a、24b的任何一個是轉子；3是定子；44是由轉子24a、24b的電磁鋼板製成的鐵芯磁極。在旋轉電子設備1中，磁體5、9被插入以構造轉子，其中，轉子24的突出(run-out)部件由磁體5、9構成，所述磁體5、9定位在長度大於以由繞組16電磁耦合的鐵芯構造的定子3的軸向長度的區域中；在轉子24的突出部件中，由面對的磁體5、9，其中磁體5徑向布置而磁體9成圓形布置，限定的內側具有相同的極性；在轉子24的非突出部件中，由面對的磁體5、9，其中磁體5徑向布置而磁體9成圓形布置，限定的內側具有相反的極性。
根據圖4所述的上述結構，在轉子24上的「突出區域」24a中，磁通量沿著箭頭產生；在轉子24上的「非突出區域」24b中，磁通量沿另一箭頭產生。實際上，在「突出區域」24a和「非突出區域」中產生的磁通量疊加。該結構允許間隙部分中的磁通量的明顯增加，所述增加與定子3和轉子24上的「突出區域」的長度成比例。因此，旋轉電子設備1在優良性能、扭矩變動減小以及抑制振動方面實現了明顯有利的效果。
結果，即使旋轉電子設備1的尺寸較小，但是其也可獲得95～98％的優良效率。與傳統技術的旋轉電子設備1相比，本發明的尺寸可以小得多。
圖9、10、11、12和13是其他特定結構的旋轉電子設備的剖視圖。
101、101』、102、102』是本發明的永磁體式旋轉電子設備。附圖標記102是定子，103是轉子。定子102由電樞繞組104和定子磁極鐵芯105構成。轉子103構造成使得永磁體171、172和173[如圖9所示]為每個磁極徑向地以及成圓形地布置和組合。附圖標記108是分隔裝配板，該板隔離由每個相的每個永磁體得出的相。圖9示出具有具有三排和三組的轉子103的結構。
需要指出的是，附圖標記112是旋轉軸；113是旋轉軸承；114是罩殼。
在圖10和11中，在轉子磁極鐵芯106中，由徑向布置在每個轉子103上的永磁體171獲得的磁通量大約是在轉子上成圓形布置的永磁體172的磁通量的兩倍。
對於徑向布置在轉子3上的永磁體171的磁通量和成圓形布置在轉子3上的永磁體172的磁通量，磁通量分布能夠通過在定子102和轉子103上的每個磁極的旋轉表面上設置凹槽109的扇形結構a、b和調整凹槽110的寬度c使用磁通計預先進行調整。
上述結構減小了旋轉表面上的每個磁極產生的磁通量分布波形中的諧波含量，由此使波形基本上為正弦波。
對於徑向布置在轉子3上的永磁體171的磁通量和成圓形布置在轉子3上的永磁體172的一級磁通量，磁通量分布能夠通過根據在定子102和轉子103上的每個磁極的旋轉表面上的永磁體173的尺寸或類似因素提供二級磁通量的量和設置凹槽109的扇形結構a、b、使用磁通計預先進行調整。
上述結構提高了磁通量並且減小了旋轉表面上的每個磁極產生的磁通量分布波形中的諧波含量，由此使波形基本上為正弦波。
為了防止徑向布置在轉子103上的永磁體171的磁通量從旋轉軸側損失，設置有抗磁通損失槽111，並且旋轉軸112由非磁性構件製成。該結構有效地提供了旋轉表面上的磁通量。
對於轉子103上的磁極之間的間隔，在四重磁極結構中，如圖10和11所示，例如，易於以88度的角距布置三個磁極，同時以相隔96度布置剩餘磁極(未示出)。在上述結構中以不均勻的間距布置的最少一個磁極的使用或類似考慮可防止轉子經受變動扭矩。自然地，該不均勻間距可以與每排和每組中的磁極的歪斜一起使用。
根據本發明的結構，在最小化的旋轉電子設備101、101』中使用的發電機在若干千瓦的高輸出時獲得較高的效率95％～98％。
在如圖12所示的用作發電機的最小化旋轉電子設備102中，新的狹槽設置於外周部分，以使磁體171被插入圍繞本發明的轉子105上的轉子鐵芯106徑向布置的所述狹槽中。磁體174被插入新的狹槽中，使得磁場指向徑向方向，使得排斥和吸引力總是在形成在定子上的磁極和磁體174之間產生，同時轉子以同步速度旋轉以在旋轉期間一直產生驅動力。因此，增加輸出並且改善效率。
另外，在用作發電機的最小化的旋轉電子設備102』中，使用非磁性構件120或傳導的非磁性構件121以構造本發明的轉子105的轉子鐵芯106可進一步增加輸出和效率，並且允許旋轉電子設備由磁感觸發起動。
將超傳導的材料的電磁體用於永磁體171、172、173和174以構成轉子103可允許旋轉電子設備產生高輸出並且在高效率下操作。
實用性本發明發現了很寬的應用場合，包括一般的工業設備、家用電器、汽車或車載設備、氣動、水動或熱動電子設備和醫療設備。
在不脫離由隨後的權利要求書限定的本發明的精神和/或範圍的情況下，可以在本文所述的本發明的實施例中，或者實施例的部件或構件中，或者方法的步驟順序中作出改變。
權利要求
1.一種利用磁體的旋轉機械，其中，所述磁體被插入以徑向布置在轉子上，轉子上的磁極結構設置有子部，所述子部是非對稱的部件，使得所述轉子的所述子部到達一個點，在該點處，在相對意義上，它們不但對具有相同極性而且對具有相反極性的所述定子的磁極作出反應。
2.一種利用磁體的旋轉機械，其中，轉子磁極不是以均勻的間距或角度而是以具有給定相對位移的各不同角度進行布置的；磁體被插入以徑向和成圓形布置，從而構成所述轉子；間隙或非磁性構件部分設置在所述磁體的外周上，使得由所述成圓形布置的磁體產生的磁通量不會直接返回至所述轉子磁體，由此增加所述轉子和所述定子上的所述間隙部分中的磁通量密度。
3.一種利用磁體的旋轉機械，其中，所述磁體被插入以徑向布置在轉子上；轉子上的磁極結構設置有子部，所述子部是非對稱的部件，使得所述轉子上的所述子部到達一個點，在該點處，在相對意義上，它們不但對具有相同極性而且對具有相反極性的所述定子的電磁耦合磁極作出反應。
4.一種利用磁體的旋轉機械，其中，磁體被插入以構成所述轉子，其中，所述轉子的突出部件由定位在一區域中的磁體構成，所述區域的長度長於由電磁耦合鐵芯構成的所述定子的軸向長度；在所述轉子的突出部件中，由面對的磁體，其中一個磁體徑向布置而另一磁體成圓形布置，限定的內側具有相同的極性；在所述轉子的非突出部件中，由面對的磁體，其中一個磁體徑向布置而另一磁體成圓形布置，限定的內側具有相反的極性。
5.一種利用磁體的旋轉機械，其中，定子包括電樞繞組和強磁性件構成的磁極；永磁體在轉子上徑向和成圓形布置，其中，由所述轉子上徑向布置的永磁體產生的磁通量大概是其上成圓形布置的永磁體產生的磁通量的二倍；在所述轉子的旋轉表面上，所述凹槽形成在述轉子上由所強磁性件製成的磁極結構上，所述凹槽的形狀和寬度被修正以使得由所述轉子上的每個磁極中產生的每個磁通量的整體相互作用得到的磁通量分布基本上呈正弦波。
6.一種利用磁體的旋轉機械，其中，定子包括電樞繞組和強磁性件構成的磁極；永磁體在轉子上徑向和成圓形布置，從而將由所述轉子上徑向布置的永磁體產生的磁通量控制為大概是其上成圓形布置的永磁體產生的磁通量的二倍；所述圓形布置的產生一級磁通量的永磁體與用於產生二級磁通量的永磁體面對面；在所述轉子的旋轉表面上，所述凹槽形成在所述轉子上由強磁性件製成的磁極結構上，所述凹槽的形狀和寬度被修正以使得由所述轉子上的每個磁極中產生的每個磁通量的整體相互作用得到的磁通量分布基本上呈正弦波。
7.根據權利要求5或6所述的旋轉機械，其中，在所述轉子上的所述徑向永磁體構件上，抗磁通量損失凹槽設置在旋轉軸側，所述旋轉軸由非磁性構件製成。
8.根據權利要求5、6和7中的任一項所述的旋轉機械，其中，對於所述轉子上的每個磁極之間的間隔來說，在最小處，一個磁極與另一個磁極之間的間隔或角距不等。
9.一種利用磁體的旋轉機械，其中，用於構造將永磁體保持在所述轉子上的鐵芯部件的鐵由非磁性件代替，由此防止在磁體之間出現磁通量損失，並且使所述旋轉設備可應用於大容量(large capacity)。
10.一種利用磁體的旋轉機械，其中，用於構造將永磁體保持在所述轉子上的鐵芯部件的鐵由比鐵輕的非磁性件代替，由此防止在磁體之間出現磁通量損失，並且使所述旋轉設備可應用於大容量。
11.根據權利要求9或10所述的旋轉機械，其中，用於構造將永磁體保持在所述轉子上的鐵芯部件的鐵由傳導的非磁性件代替，由此防止在磁體之間出現磁通量損失，使所述旋轉設備可應用於大容量，並提供自起動能力。
12.一種利用磁體的旋轉機械，其中，用於安裝磁體的狹槽設置在鐵芯構件的外周部分上，該構件將徑向布置的磁體保持在所述轉子上，使得磁場由所述磁體徑向產生，由此使所述定子和所述轉子的磁通量相互作用，以在同步旋轉的模式下在旋轉方向上產生扭矩。
13.根據權利要求1至12中的任一項所述的旋轉機械，其中，所述轉子上的永磁體由諸如超導線圈的電磁線圈代替，由此使所述旋轉設備可應用於大容量或者諸如線性馬達等的運輸設備。
14.根據權利要求1、3或5至13中的任一項所述的旋轉機械，其中，徑向或圓形磁體構件上的一部分磁體能夠被移去，所述磁體的磁力能夠被調整以修正在所述轉子上具有非對稱形狀的所述磁極構件的磁場，由此進一步改善其特性。
全文摘要
一種永磁體轉子，包括在轉子上徑向布置的永磁體(5)和成圓形布置的永磁體(9)，從而將由所述轉子上徑向布置的永磁體產生的磁通量控制為大概是其上成圓形布置的永磁體產生的磁通量的二倍。
文檔編號H02K21/12GK1864316SQ200480028815
公開日2006年11月15日 申請日期2004年8月2日 優先權日2003年8月2日
發明者木下幸雄 申請人:豬木寬至, 木下幸雄, 株式會社Inp技術研究所