運輸系統和電動發電機的製作方法
2024-01-28 16:43:15 2
專利名稱：運輸系統和電動發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及採用永久磁鐵作磁場系統的電動發電機、特別是涉及在運載工具系統或運輸系統中進行驅動和再生的方法和電動發電機。
背景技術：
在先有技術的永久磁場型電動發電機中，感應電動勢E是由安置在轉子上的永久磁鐵產生的恆定的磁通Φ和電動發電機的轉動角速度ω確定的。亦即當電動發電機的轉動角速度ω(轉動速度)增大時，感應電動勢成比例地增加。
因此，在低速範圍內可獲得高扭矩，但是由於轉速的可變範圍很窄，在高速範圍內操作是困難的。因此可以認為高速操作範圍利用磁場弱化控制技術而展寬。
另外，作為由永久磁鐵產生的磁通來弱化磁場的方法，採用彈簧的離心力和調速器的機構已公開在日本公開專利No.2000-155262中。
用上述磁場弱化控制技術的展寬高速操作範圍的方法由於弱化磁場電流而帶來了產生熱量和效率降低的限制。
另外，在日本公開專利No.2000-155262中公開的方法中，彈簧和調速器的結構比較複雜。
發明內容
本發明的目的在於提供一種電動發電機，其中通過一個簡單的結構使由永久磁鐵產生的磁通的磁場弱化成為可能。
另外，本發明的另一目的是提供一種運輸系統，該系統包括永久磁鐵型電動發電機，該電動發電機在低轉速範圍或傳輸系統開始時能獲得高扭矩，在高轉速範圍內可獲得高動力特性。
按照本發明的一個方面，一種電動發電機包括具有一次繞組的定子、具有磁場磁鐵的轉子和一根軸。其中上述磁場磁鐵包括具有按順序沿轉動方向設置的不同極性的磁極的第一磁場磁鐵，和具有順序地安置在轉動方向的不同極性的磁極的第二磁場磁鐵。該電動發電機還包括在軸向和轉動方向移動第一和第二磁場磁鐵的機構。
按照本發明的另一個方面，一種電動發電機包括具有一次繞組的定子、具有磁場磁鐵的轉子和一根軸。其中上述磁場磁鐵包括具有順序地沿轉動方向設置的不同極性的磁極的第一磁場磁鐵和具有順序地沿轉動方向設置的不同極性的磁極的第二磁場磁鐵。該電動發電機還包括相對於另一磁場磁鐵沿軸向和轉動方向上移動一個磁場磁鐵機構。其中第一磁場磁鐵和第二磁場磁鐵的合成磁場被改變。
按照本發明的又一個方面，一種運輸系統包括一個電動發電機，其中第一磁場磁鐵和第二磁場磁鐵的合成磁場被改變，該電動發電機包括具有一次繞組的定子、具有磁場磁鐵的轉子和一根軸。上述磁場磁鐵包括具有順序地沿轉動方向設置的不同極性的磁極的第一磁場磁鐵和具有順序地沿轉動方向設置的不同極性的磁極的第二磁場磁鐵。上述電動發電機還包括用以使一個磁場磁鐵沿軸向和轉動方向相對於另一個磁場磁鐵移動的機構；一個車輛，所述電動—發電機是所述車輛的能源，一個從外部向所述車輛提供電能的集流器，和控制上述電動發電機的電能的電能變換器。
圖1是表示本發明一個實施例的電動發電機的布局和車輛的示意圖。
圖2是圖1電動發電機的整體概略示意圖。
圖3是表示圖1電動發電機轉子的相同磁極的磁極中心同相時的情況的示意圖。
圖4是表示圖1電動發電機轉子的相同磁極的磁極中心不同相時的情況的示圖。
圖5是表示圖1電動發電機的各種特性與轉速關係的曲線圖。
圖6是圖1電動發電機的控制方框圖。
圖7是本發明電動發電機的另一實施例的示圖(啟動器處於關斷狀態)。
圖8是本發明電動發電機的另一實施例的示圖(啟動器處於接通狀態)。
圖9示出本發明電動發電機的另一實施例的轉子內部情況。
圖10示出本發明電動發電機的另一實施例的轉子內部的情況。
圖11表示本發明電動發電機的另一實施例(啟動器處於接通狀態)。
圖12表示本發明另一實施例的電動發電機轉子(在間隙之間有差異)。
圖13用以說明本發明另一實施例的電動發電機的軸向位移的測量方法。
圖14是本發明另一實施例的電動發電機轉子的簡略示圖(8個磁極)。
圖15是本發明另一實施例的電動發電機轉子的簡略示圖(在第二轉子中提供止動件)。
圖16是本發明另一實施例的電動發電機的簡略示圖(磁場磁鐵具有用來作軸向和轉動方向移動的機構)。
圖17是本發明另一實施例的電動發電機的示圖(該構造具有第一、第二和第三磁場磁鐵)。
圖18用以表明圖16電動發電機的附加說明。
圖19用以表明圖17電動發電機的附加說明。
圖20是本發明另一實施例的電動發電機的示圖。
圖21是本發明另一實施例的電動發電機的示圖。
具體實施例方式
下面將說明本發明的實施例。
圖1表示本發明一個實施例的永久磁鐵型同步電動發電機的設計概況。
許多運輸系統採用電動發電機作能源。圖1表示作為一個運輸系統例子的軌道車輛系統。
圖1所示的軌道車輛系統具有電車1、電動發電機2、直接或間接裝到電動發電機2上的輪子83、控制電動發電機2的電功率的電力變換裝置4和集流器85。
這裡電車指的是以電為動力的車輛，在包括車輛的系統的運輸系統中，電車指的是廣義上的車輛。
另外，集流器是用於接收電車(或車輛)外部的電力的裝置。該集流器是無線式(86)的集電弓架和在第三軌型的情況下的集電器。另外，在工廠的運輸系統中採用了無接觸式集流器。
圖1底部所示的電動發電機2具有通過連接件81和齒輪裝置82將動力傳到軸84上的結構。在上述電動發電機2的左和右側提供了機構25R和25L，用該機構，圖2所示的止動件24在需要時平行於軸移動。
圖2概略示出圖1所示電動發電機轉子相同磁極的中心不對準的情況。電樞繞組11纏繞在定子芯10的槽中，定子芯10連到外殼13上，外殼具有製冷劑流過的通道12。
永久磁鐵埋入型的轉子20包括固定到軸22上的第一轉子20A和在軸22上分開的第二轉子20B。當然，轉子可以是一種表面磁鐵型的而不是永久磁鐵埋入型的。
在第一轉子20A中，永久磁鐵21A被這樣設置，使得沿轉動方向不同極性的磁極交替地對準。同樣，在第二轉子20B中，永久磁鐵21B被這樣設置，使得沿轉動方向不同極性的磁極交替地對準。同軸地安置在第一和第二兩個轉子上的磁場磁鐵與定子的磁極相對。
在第二轉子20B的內側形成一螺母部分23B，在軸上形成與螺母部分接觸的螺杆部分23A。通過用螺紋將第二轉子20B與軸連接，第二轉子20B可在相對軸轉動時在軸向移動。
另外，在離開第二轉子20B的側面的一個位置上設有一個止動件24，這樣第二轉子20B就不能移出離轉子中心預定的距離。此外，通過提供一個啟動器25的伺服機構，可使止動件在軸的軸向上移動，從而可改變第一和第二磁場磁鐵的磁極中心之間的距離。結果就能控制對在槽中具有電樞繞組的定子的、由第一和第二磁場磁鐵形成的總的有效的磁通量。
下面將描述永久磁鐵的有效磁通量通過上述調節發生的與力矩方向相對應的變化。
在基本採用定子中的電樞繞組和轉子中的永久磁鐵的電動發電機中，在電動發電機作為電動發電機那樣工作和作為發電機那樣工作時，在轉子的轉動方向相同的情況下，作用到轉子上的力矩方向是相反的。
另一方面，在電動發電機作為電動發電機那樣工作的情況下，力矩方向在轉子轉動方向相反時是反向的，同樣，在電動發電機作為發電機那樣工作時，力矩方向在轉子轉動方向相反時也是反向的。
在將上述轉動方向和力矩方向的基本理論用到本發明的電動發電機的實施例中時，可有下面的敘述。
當電動發電機在車輛或運輸系統的車輛的開始時的中低轉動速度範圍內工作時，可以通過將第一轉子20A和第二轉子20B的相同極性的磁極的中心處於相同的相位、從而增大由定子磁極和相對的永久磁鐵(圖4所示)產生的有效磁通量，來獲得高的扭矩特性。
接著當電動發電機在去霜(defrosting)操作的高轉速範圍內工作時，在第二轉子20B相對於軸22移動以加大第一轉子20A和第二轉子20B之間的間隙、螺母部分從螺杆部分如圖5所示轉出時，第一轉子20A和第二轉子20B的相同極性的中心不在相同的相位。因此，由定子磁極和相對的永久磁鐵產生的有效磁通量減小，換言之，產生了一個弱化磁場效應，因此可在高轉速範圍內獲得高輸出功率的特性。
圖4表示通過使第一轉子20A和第二轉子20B的相同極性的中心不在同相位、第一轉子20A和第二轉子20B之間的間隙加大時減小了由定子磁極和相對的永久磁鐵產生的有效磁通量的狀態。
在圖3和4中，示出了一根螺栓的頭部61，螺紋杆部分60和螺母部分62。螺栓的頭部61與第一轉子20A相對應，螺母部分62與第二轉子20B相對應。當螺紋杆部分60(對應於圖2的部分23A)在一個方向轉動時，按加在螺母部分62上的力矩的方向，螺母部分62擰緊或擰松。按照作用在轉子20B上的力矩方向，同樣的現象出現在第二轉子20B上。
下面將描述本發明電動發電機的感應電動力的工作情況。
圖5表示有效磁通量、感應電動力和終端電壓對永久磁鐵同步電動發電機的角轉動速度的特性曲線。
感應電動力是由安置在轉子中的永久磁鐵產生的恆定的磁通量Φ和電動發電機的角轉動速度ω確定的。亦即正如圖5(a)所示，如果恆定的磁通量Φ是一個常數，則感應電動力則隨著角轉動速度ω(轉速)的增加而成比例地增大。然而，由於反電壓逆變器的電容量和供電的終端電壓而使反電壓逆變器的輸出電壓具有限制，因此在正常條件下由電動發電機產生的感應電動力也有限制。因此，在永久磁鐵同步電動發電機中，為了減小由永久磁鐵產生的磁通量，必在一個轉動速度上方的一個範圍中來進行所謂的磁場弱化控制。
由於感應電動力隨著角轉動速度成比例地增大，則必須增大磁場弱化控制電流。因此要求流過第一導線的線圈的電流很大，於是在該線圈中產生的熱量增大，這可能導致電動發電機在高轉速範圍時效率降低和由於溫度超過冷卻能力使永久磁鐵退磁。
例如，正如圖5(a)所示，當安置在轉子中的永久磁鐵產生的磁通量Φ1變到在角轉動速度ω1的一點上的磁通量Φ2時，電動發電機的感應電動力E1變到感應電動力E2，按照該特性，可以限制感應電動力的最大值。
同樣，圖5(b)是表示磁通量Φ僅相對於角轉動速度ω(轉速)作很小的變化的概略示圖，該感應電動力可保持為常數。
在為獲得圖5(b)所示特性的實施例中，電動發電機的第一磁場磁鐵固定到一根軸上，第二磁場磁鐵從該軸上離開。該軸和第二磁場磁鐵利用軸上的螺紋和第二磁場磁鐵內的螺母部分相互連接。另外，在離開第二磁場磁鐵側面的一個位置上提供一個止動件，並提供使止動件隨軸的轉動平行於軸移動的伺服機構。
圖6是圖1所示的電動發電機的控制方框圖。
首先，驅動判斷部分101根據沿渦輪控制器安裝的傳感器的信息(壓縮機壓力、氣體溫度、操作模式和燃料氣體節流口等)和永久磁鐵同步電動發電機2的轉速來判斷永磁鐵型同步電動發電機2的驅動操作情況，並輸出電流指令值，從驅動判斷部分101輸出的電流指令值輸入到電流控制塊102，控制塊102對電流指令值和永久磁鐵同步電動發電機2的現有的電流值之間的差異進行去耦控制。
從電流控制塊102輸出的功率在轉動坐標變換部分103中轉換成三相交流電，並作為通過主PWM轉換電線104的控制信號送到永久磁鐵型同步電動發電機2。另外再測出永久磁鐵型同步電動發電機2每相的電流(至少是兩相電流)和轉動速度(渦輪的轉速是可接受的，另外還可採用具有變速齒輪的渦輪轉速的放大值)。在兩軸轉換塊105中每相電流轉換成兩軸電流，並反饋到電流指令值。另外轉速和磁極的位置等由探測器106測出，並通過磁極位置傳感器107和速度傳輸部分108送回到每個控制塊。
雖然在圖6所示的實施例中提供了電動發電機2的電流傳感器和速度傳感器的位置，這些傳感器的一部分可以拆掉，可採用同樣方式的驅動電動發電機2的較少的傳感器。
雖然圖6的實施例包括電動發電機2的位置和速度傳感器、以及電動發電機2的電流傳感器，也可採用設有部分這樣傳感器的、驅動電動發電機2的較少傳感器結構的控制電路。
另外，由於在本發明的永久磁鐵同步電動發電機中，第一和第二轉子的同極性的磁極中心處於與操作條件相對應的同相位和不同相位上，本發明的永久磁鐵同步電動發電機具有修正由用於控制與第一和第二磁場磁鐵的複合磁極的位置移動角相對應的反流器的控制器所供電流的超前角的功能。
下面將描述一個修正所供電流超前角的實施例。
當電動發電機通過將第一磁場磁鐵固定到一根軸上、使第二磁場磁鐵在軸上離開和在軸上形成螺紋、在第二磁場磁鐵內形成螺母部分從而通過螺紋相互連到軸上和第二磁場磁鐵上時，該第二磁場磁鐵在轉動的同時在軸向移動。
圖13表示第一和第二轉子的相同的磁極中心處於與操作狀態相對應的同相位和不同相位時，轉動角和軸向移動之間的關係。
參見圖13，由於轉動角θ和第二轉子的軸向移動ΔL之間具有成比例的關係，利用位移表64測出軸向移動ΔL，並反饋電能變換器的控制器，以用來進行最佳控制，從而修正作為第一和第二磁場磁鐵的複合磁極位置的移動角的轉換值的所供電流的超前角。
圖7是表示本發明電動發電機另一實施例的示圖。
第一轉子20A固定到軸22上，第二轉子20B離開軸22，在部分軸上形成螺紋部分23A，套41固定到第二磁場磁鐵內，螺母部分23B固定到套41內。第二轉子20B相對於第一轉子20A轉動，螺母部分在螺杆部分上轉擰動，第一轉子20A和第二轉子20B之間的間隙增大。
由於在第二磁場磁鐵和軸22之間具有小的遊隙，當第二轉子轉動時在第二磁場磁鐵內側和軸22之間會出現磁鏈變化，這就可能出現如電解腐蝕那樣的麻煩。因此，套41由非磁性材料製成，它的電阻率高於鐵。通過這樣做，第二磁場磁鐵的內側和軸22由套41來進行電和磁的絕緣。
支撐機構40A、40B安置在套41內側，從而引導第二磁場磁鐵和軸之間的轉動、往復移動和複合移動。
第二磁場磁鐵20B由部分軸上的螺紋部分23A形成的螺接功能而連到軸上，一個可移動的止動件24安置在離開第二磁場磁鐵的一個側面的位置上，支撐機構42、47安置在止動件24和軸之間以及止動件和第二轉子20B的側面之間，從而引導第二轉子相對於軸的轉動、往復移動和複合移動。支撐機構42具有止推軸承的作用，支撐機構47儘管它是一個徑向軸承，但它具有引導轉動、往復移動和複合移動的作用。
另外還有一個效果，即當作為止推軸承的支撐機構42設置一個彈簧48時，可改進該支撐機構42的功能。
下面將描述作為一個例子的能使止動件24平行於軸移動的伺服機構的磁離合器。
這種磁離合器的結構是線圈46纏繞在一個軛架44上，止動件24還可用作一個可移動的芯子。軛架44和線圈46固定到電動發電機的支架49或圖中未示出的壓縮機的一部分上，一個彈簧45安置在軛架44和止動件24之間，從而具有制動激勵時的再設定裝置的作用。一個軸承50安置在支架49和軸22之間，用以支撐軸22。
圖7表示未激勵狀態的線圈46，圖8表示激勵狀態下的線圈46。
通過激勵線圈46，軛架44變成一個強磁鐵，它吸引具有作為可移動芯的作用的止動件24。
當止動件24受到激勵線圈46的吸引時，通到線圈46上的電流由於加到第二轉子20B上的、從而相對於第一轉子20A轉動的力矩而減小，同時在螺母部分從螺杆上擰開時在第一轉子20A和第二轉子20B之間的間隙加大。
這裡的圖中所示的磁離合器是能夠使止動件24在平行於軸的方向移動的伺服機構的例子，採用液壓作動器、用一個轉子和滾珠絲杆、一個線性電動發電機等能更精確地進行止動件的定位。
圖9表示固定到第二轉子20B內的套41的例子。
作為一種將第二轉子和軸固定的方法，第二轉子20B和套41採用在兩個構件接觸面上形成的凸凹部分來固定。在圖10中示出了第一轉子20A和離開軸22的第二轉子20B之間固定到軸22上的內部結構的差異。
圖10表示本發明的另一實施例。
在第一磁場磁鐵和第二磁場磁鐵相互接觸的地方，在第一磁場磁鐵的側面上形成一個凹入部分53，在第二磁場磁鐵上形成了還用作套子功能的凸起部分54。在一個裝置上可形成凸起部分54和套41。通過這樣做，可保證套41的足夠的空間。還有一種方法是通過有效地安置彈簧48、支撐機構40A、40B和螺母部分23B來得到一種具有薄的軸向厚度的第二轉子的電動發電機。
圖11表示本發明的另一實施例。
圖11中的基本構件與圖7中的相同，但在與磁離合器相對應的部分有變化。圖11表示在激勵條件下的線圈46，在切斷激勵時由彈簧45使軛架44離開止動件41。另外，該實施例具有一個特徵，即推力通過在加上力矩的螺杆部分23A和螺母部分23B之間的相互作用而由螺紋作用加到第二轉子20B上。因此，當切斷線圈46的激勵時，通過用一個推力來推出由於螺紋和力矩之間相互作用的止動件24，使止動件24從軛架44上脫開。軛架44通過一個臂52固定到支架49上或車體(未示出)的一部分上。
與圖7和8中所示相同，圖11所示的磁離合器是能使止動件24在平行於軸的方向移動的伺服機構的例子，採用液壓作動器，用一個轉子和滾珠絲杆的線性驅動裝置、線性電動發電機等可進行更精確的止動件的定位。
圖12表示本發明的另一實施例。
本發明的電動發電機的特徵在於第一轉子20A牢固地固定到軸22上，但第二轉子20B對軸來說是自由移動的。因此，在第二轉子20B和軸22之間存在機械尺寸上的小的遊隙，因此在大的力矩或離心力加到第二轉子20B上時第二轉子20B可變成偏心的。在具有第二磁場磁鐵的第二轉子20B和定子之間的氣隙2大於在具有第一磁鐵的第一轉子20A和定子之間的氣隙1。通過這樣做，可防止由於偏心引起的第二轉子20B和定子之間的機械接觸。
圖15表示本發明另一實施例的電動發電機。
本發明的這種電動發電機的特徵在於第二轉子20B內側長度比外側長度短，在第二轉子20B的內側提供伺服機構25(用作驅動止動件的作動件)。因此，可以減小包括止動件24和伺服機構25在內的整個轉子的軸向長度。
雖然上面的對本發明的說明中是參照四極電動發電機進行的，不必說，本發明可用於兩極電動發電機或六極電動發電機。作為一個例子，圖14示出了一種永久磁鐵同步電動發電機的轉子，其中本發明用於八極電動發電機。另外，本發明可用於任何類型的轉子，埋入磁鐵型或表面磁鐵型轉子均可採用本發明。
圖16表示本發明的另一實施例的電動發電機。
圖16所示的電動發電機包括具有第一繞組的定子、具有磁場磁鐵的轉子和一根軸。上述磁場磁鐵具有第一和第二磁場磁鐵，它們分別具有順序地安置在轉動方向的不同極性的磁極。兩個磁場磁鐵均具有在軸向和轉動方向移動的機構。
在圖11所示的電動發電機中，用於使一個磁場磁鐵相對於另一個磁場磁鐵移動的機構所具有的構形是一個磁場磁鐵固定到電動發電機的軸上，而另一個磁場磁鐵可移動地安裝成對軸來說是自由移動的，而圖16的兩個磁場磁鐵均具有如上所述的在軸向和轉動方向上移動的機構。
在圖16中，在兩個磁場磁鐵之間的軸22上提供一個中部止動件64。該中部止動件具有限制兩個磁場磁鐵左、右移動的功能。圖18是類似於圖3、4的視圖，它表示用來說明上述限制功能的螺杆和螺母之間的關係。
在圖18(1)中，左右螺母的磁極中心穿過中間止動件64同相位。在相同方向的力矩加到左右螺母上時，一個螺母向外擰出。
因此，在採用這種電動發電機的滾動架系統中，進退的轉動方向相互相反，當在低轉速範圍、如電滾動架等起動而要求高力矩特性時，左右磁場磁鐵如圖18(1)所示，臨時對準。另外，在高轉速範圍內，要求高力矩特徵，允許左右止動件24如圖18(2)和18(3)那樣伸出而進行移動。結果，通過移動止動件24得到磁場弱化效應而改變兩個磁鐵產生的磁場。
圖17中示出了本發明另一實施例的電動發電機。
圖17所示的電動發電機包括具有依次安置在轉動方向的不同極性的磁極的第一磁場磁鐵，具有依次安置在轉動方向的不同極性的磁極的第二磁場磁鐵，安置在第一和第二磁場磁鐵之間、依次安置在轉動方向的具有不同極性的磁極的第三磁場磁鐵。在該基本構形中，第三磁場磁鐵20C除了如圖16所示的構形外，還固定到軸22上並安置在轉子的中部，如圖16所示，第一和第二磁場磁鐵的軸向寬度是相同的。
圖16和18是相類似的說明圖。圖19示出與螺杆和螺母相對應的圖17的轉子部分，在圖19中示出的構形的基本操作原理類似於圖18所示。
在圖16～19所示的電動發電機中，第一磁場磁鐵和第二磁場磁鐵可相對於軸在軸向和轉動方向上自由移動。通過軸上形成的螺紋部分和第一和第二磁場磁鐵內的螺母部分來提供螺接功能。
圖20和21表示本發明另一實施例的電動發電機。
圖20和21表示一個機構的例子，該機構用於在本發明的電動發電機的轉動方向相同時切換軸(動力輸出軸)的轉動方向。該機構具有用以逆向轉動的齒輪93和離合器90，它們用作切換動力輸出軸的轉動方向的裝置。即使在進、退時軸84的轉動方向是相反的，通過採用一個機構，也可以使本發明的電動發電機轉動方向相同。
在圖21中，在軸84的轉動方向相同時本發明的電動發電機的轉動方向相反，裝到轉子上的兩個磁場磁鐵所產生的磁場可以改變。
權利要求
1.一種電動發電機，包括具有繞組的定子和轉子，所述轉子將在轉動方向極性依次不同的磁極並列而構成的第一至第三磁場磁鐵設置在轉動軸上，並以該第一至第三磁場磁鐵與上述定子的磁極相對的方式，相對於上述定子配置，其特徵在於，位於被固定在上述轉動軸上的上述第三磁場磁鐵的兩端的上述第一以及第二磁場磁鐵可根據上述第一至第三磁場磁鐵的磁作用力和上述轉子上產生的力矩的方向，在上述轉動軸的軸向和轉動方向位移。
2.如權利要求1所述的電動發電機，其特徵在於，在上述轉子以低速向一個方向或者另一個方向轉動時，保持將上述第一至第三磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態，在上述轉子以高速向一個方向轉動時，在將上述第一以及第三磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態下，可使上述第二磁場磁鐵相對於上述第三磁場磁鐵位移，使上述第二以及第三磁場磁鐵的磁極中心從將上述第一至第三磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態錯開，在上述轉子以高速向另一個方向轉動時，在將上述第二以及第三磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態下，可使上述第一磁場磁鐵相對於上述第三磁場磁鐵位移，使上述第一以及第三磁場磁鐵的磁極中心從將上述第一至第三磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態錯開。
3.如權利要求1所述的電動發電機，其特徵在於，具有根據上述第一至第三磁場磁鐵的磁作用力和上述轉子上產生的力矩的方向使上述第一以及第二磁場磁鐵相對於上述轉動軸在其軸向和轉動方向移動的機構，以及抑制上述第一以及第二磁場磁鐵移動的機構。
4.如權利要3所述的電動發電機，其特徵在於，上述移動機構是以使上述第一以及第二磁場磁鐵相對於上述轉動軸可自由移動的方式，將上述第一以及第二磁場磁鐵和上述轉動軸結合的機構，是由設置在上述第一以及第二磁場磁鐵上的螺母部分和設置在上述轉動軸上的螺紋部分構成的螺杆機構。
5.如權利要求3所述的電動發電機，其特徵在於，上述移動抑制機構是設置在上述第一磁場磁鐵的與上述第二磁場磁鐵側相反一側，以及上述第二磁場磁鐵的與上述第一磁場磁鐵側的相反一側上、並且被構成為可沿上述轉動軸移動的機構。
6.一種運輸系統，包括具有車輪的車輛、作為該車輛的動力源將動力向上述車輪的車軸傳遞的電動發電機、從外部向上述車輛提供電能的集流器，控制上述電動發電機的電能的功率變換器，其特徵在於，上述電動發電機，包括具有繞組的定子和轉子，所述轉子將在轉動方向極性依次不同的磁極並列而構成的第一以及第二磁場磁鐵設置在轉動軸上，並以該第一以及第二磁場磁鐵與上述定子的磁極相對的方式，相對於上述定子配置，被構成為上述第一磁場磁鐵可根據上述第一以及第二磁場磁鐵的磁作用力和上述轉子上產生的力矩的方向，相對於上述第二磁場磁鐵在上述轉動軸的軸向和轉動方向位移。
7.如權利要求6所述的運輸系統，其特徵在於，在上述車輛處於低速區域時，保持將上述第一以及第二磁場磁極的磁極中心並列的狀態，在上述車輛處於高速區域時，上述第一磁場磁鐵可相對於上述第二磁場磁鐵位移，上述第一以及第二磁場磁鐵的磁極中心錯開。
8.一種運輸系統，包括具有車輪的車輛、作為該車輛的動力源將動力向上述車輪的車軸傳遞的電動發電機、從外部向上述車輛提供電能的集流器，控制上述電動發電機的電能的功率變換器，其特徵在於，上述電動發電機包括具有繞組的定子和轉子，所述轉子將在轉動方向極性依次不同的磁極並列而構成的第一以及第二磁場磁鐵設置在轉動軸上，並以該第一以及第二磁場磁鐵與上述定子的磁極相對的方式，相對於上述定子配置，被構成為上述第一以及第二磁場磁鐵可根據上述第一以及第二磁場磁鐵的磁作用力和上述轉子上產生的力矩的方向，在上述轉動軸的軸向和轉動方向位移。
9.如權利要求8所述的運輸系統，其特徵在於，在上述車輛處於低速區域，向一個方向或者另一個方向行進時，保持將上述第一以及第二磁場磁極的磁極中心並列的狀態，在上述車輛處於高速區域，向一個方向行進時，在上述第一磁場磁鐵被保持的狀態下，上述第二磁場磁鐵可相對於上述第一磁場磁鐵位移，上述第一以及第二磁場磁鐵的磁極中心從將上述第一以及第二磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態錯開，在上述車輛在高速區域向另一個方向行進時，在上述第二磁場磁鐵被保持的狀態下，上述第一磁場磁鐵可相對於上述第二磁場磁鐵位移，上述第一以及第二磁場磁鐵的磁極中心從將上述第一以及第二磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態錯開。
10.一種運輸系統，包括具有車輪的車輛、作為該車輛的動力源將動力向上述車輪的車軸傳遞的電動發電機、從外部向上述車輛提供電能的集流器，控制上述電動發電機的電能的功率變換器，其特徵在於，上述電動發電機包括具有繞組的定子和轉子，所述轉子將在轉動方向極性依次不同的磁極並列而構成的第一至第三磁場磁鐵設置在轉動軸上，並以該第一至第三磁場磁鐵與上述定子的磁極相對的方式，相對於上述定子配置，被構成為位於被固定在上述轉動軸上的上述第三磁場磁鐵的兩端的上述第一以及第二磁場磁鐵可根據上述第一至第三磁場磁鐵的磁作用力和上述轉子上產生的力矩的方向，在上述轉動軸的軸向和轉動方向位移。
11.如權利要求10所述的運輸系統，其特徵在於，在上述車輛在低速區域向一個方向或者另一個方向行進時，保持將上述第一至第三磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態，在上述車輛在高速區域向一個方向行進時，在將上述第一以及第三磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態下，可使上述第二磁場磁鐵相對於上述第三磁場磁鐵位移，使上述第二以及第三磁場磁鐵的磁極中心從將上述第一至第三磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態錯開，在車輛在高速區域向另一個方向行進時，在將上述第二以及第三磁場磁鐵並列的狀態下，可使上述第一磁場磁鐵相對於上述第三磁場磁鐵位移，使上述第一以及第三磁場磁鐵的磁極中心從將上述第一至第三磁場磁鐵的磁極中心並列的狀態錯開。
12.一種軌道車輛系統，其特徵在於，使用權利要求6至11任一項所述的運輸系統。
全文摘要
一種電動發電機具有一個帶一次繞組的定子、一個具有磁場磁鐵的轉子和一根軸。磁場磁鐵包括具有依次沿轉動方向設置的不同極性的磁極的第一磁場磁鐵和具有依次沿轉動方向設置的不同極性的磁極的第二磁場磁鐵。該電動發電機還具有用以使第一和第二磁場磁鐵在軸向和轉動方向移動的機構。
文檔編號H02K7/12GK1819404SQ200610004898
公開日2006年8月16日 申請日期2002年1月22日 優先權日2001年2月28日
發明者金弘中, 上田茂太 申請人:株式會社日立製作所