永久磁鐵旋轉電機制造技術

本實用新型專利技術提供一種產生更大磁場的永久磁鐵旋轉電機，其包含成為旋轉體的底座的定子；可對定子旋轉而支撐的轉子；從轉子的旋轉中心部分向周方向Halbach排列的兩列永久磁鐵列；及以位于兩列永久磁鐵列之間的方式設于定子的電樞繞組；兩列永久磁鐵列的外側永久磁鐵的磁極方向與兩列永久磁鐵列的內側永久磁鐵的磁極方向，在徑方向上的磁極方向朝同方向，在周方向上的磁極方向朝反方向；外側永久磁鐵列在磁鐵內部構成的磁路長度乘上外側永久磁鐵列構成的磁路剖面積，與內側永久磁鐵列在磁鐵內部構成的磁路長度乘上內側永久磁鐵列構成的磁路剖面積相同。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種永久磁鐵旋轉電機。
技術介紹
海爾貝克(Halbach)排列永久磁鐵的永久磁鐵旋轉電機，具備在徑方向交互配置N極與S極的主磁極磁鐵；及在該主磁極磁鐵的周方向兩面磁化于徑方向以外(例如周方向)的輔助磁鐵。Halbach排列永久磁鐵的永久磁鐵旋轉電機的主磁極磁鐵與輔助磁鐵全體大致形成圓筒狀，Halbach排列永久磁鐵時,可增強特定方向的磁力。具有該Halbach排列的永久磁鐵的旋轉電機，為了無須增加磁鐵數量即可謀求高輸出化而正在進行。 但是先前的專利技術，因為定子及轉子使用鐵芯，導致轉矩的脈動增大。再者，發生鐵芯的磁性飽和，而限制轉矩的輸出。雖然使用產生強力磁場的磁鐵，然而轉矩的提高仍有限度。
技術實現思路
本技術所要解決的問題，是提供一種可產生更大磁場的永久磁鐵旋轉電機。實施例的永久磁鐵旋轉電機，包含定子，其成為旋轉體的底座；轉子，其可對該定子旋轉而支撐；兩列永久磁鐵列，其從該轉子的旋轉中心部分向周方向Halbach排列；及電樞繞組，其以位于該兩列永久磁鐵列之間的方式設于該定子；該兩列永久磁鐵列的外側永久磁鐵的磁極方向與該兩列永久磁鐵列的內側永久磁鐵的磁極方向，在徑方向上的磁極方向朝向同一方向，在周方向上的磁極方向朝向相反方向；該外側永久磁鐵列在磁鐵內部構成的磁路長度乘上該外側永久磁鐵列構成的磁路剖面積，與該內側永久磁鐵列在磁鐵內部構成的磁路長度乘上該內側永久磁鐵列構成的磁路剖面積相同。附圖說明圖I為本技術第一種實施例的構成的剖面圖(軸方向)。圖2為本技術第一種實施例的構成的剖面圖(徑方向)。圖3為本技術第一種實施例的作用的磁通密度分布圖。圖4為本技術第二種實施例的構成的剖面圖(軸方向)。圖5為本技術第三種實施例的構成的剖面圖(軸方向)。圖6為本技術第三種實施例的原理的磁鐵內磁路。圖7為本技術第三種實施例的原理的磁鐵列磁性回路。圖8為本技術第四種實施例的構成的剖面圖(軸方向)。圖9為本技術第五種實施例的構成的剖面圖(軸方向)。主要部件附圖標記I 旋轉電機2外側永久磁鐵列3內側永久磁鐵列4電樞繞組5轉子6定子7轉軸 9軸承10U相繞組11V相繞組12W相繞組13外側磁鐵與內側磁鐵的磁路14 附肋條轉子15附三角肋條轉子具體實施方式以下，參照附圖說明實施例的永久磁鐵的旋轉電機。就第一種實施例參照附圖詳細作以說明。圖I為說明第一種實施例的構成的剖面圖(軸方向)。圖2為說明第一種實施例的構成的剖面圖(徑方向)。圖3為說明第一種實施例的作用的磁通密度分布圖。首先就構成作以說明。如圖I所示，在圓板狀的定子6的中心部設有作為支撐軸而發揮作用的轉軸7，及在外周上設有用于安裝電樞繞組4的凸部。設置于凸部上的電樞繞組4，例如使用三相交流的情況，按U相一 V相一 W相的順序卷繞，即如圖2所示為U相繞組10、V相繞組11以及W相繞組12。在定子6與轉子5之間，以轉子繞定子6自由旋轉而支撐的方式設置軸承9，轉子5形成在定子6上旋轉的構造。在轉子5上于周方向構成兩列以Halbach排列而構成的大致圓筒形狀的永久磁鐵列2,3。轉子5在與定子相對側的面具有兩列凸部，在外側的凸部上，例如通過接著等安裝有外側永久磁鐵列2，在內側的凸部上安裝有內側永久磁鐵列3。在安裝于轉子5的永久磁鐵列2，3之間，以配置設置于定子6的電樞繞組4的方式構成。安裝于轉子5的永久磁鐵列2，3形成如圖2所示的磁極排列。換言之，就磁化于徑方向的磁極，以外側永久磁鐵列2與內側永久磁鐵列3的永久磁鐵的磁極為同一方向的方式構成。就在磁化于徑方向的磁極之間而磁化于周方向的永久磁鐵，以外側永久磁鐵列2與內側永久磁鐵列3的磁極為相反方向的方式構成。在上述電樞繞組4上，例如通過流入三相交流而使轉子5旋轉。其次就作用加以說明。按照圖3，本實施例構成的永久磁鐵旋轉電機1，為永久磁鐵列2，3的磁通磁鏈電樞繞組4，而產生磁鐵列內的磁路13。通過外側永久磁鐵列2內部的磁路，依據圖3的磁力線分布時，從磁化于徑方向的磁極進入，通過磁化于周方向的磁極，而再度從磁化于徑方向的磁極流出。此外,通過內側永久磁鐵列3內部的磁路亦同樣如此。磁化于徑方向的永久磁鐵中，許多磁通因外側永久磁鐵列2與內側永久磁鐵列3為相同方向，而以磁通彼此合并的方式動作。磁化于周方向的永久磁鐵的磁通則因外側永久磁鐵列2與內側永久磁鐵列3為相反的方向，因而進行磁通彼此抵消的動作。這樣，外側永久磁鐵列在磁鐵內部構成的磁路長度乘上外側永久磁鐵列構成的磁路的剖面積，與內側永久磁鐵列在磁鐵內部構成的磁路長度乘上內側永久磁鐵列構成的磁路的剖面積相同時，外側與內側永久磁鐵的磁動勢相同，而在磁鐵間的空隙中心可獲得最大磁場。按照以上所述的至少一個實施例的使用Halbach排列的永久磁鐵旋轉電機，可提供以最小磁鐵量而在隔開外側與內側永久磁鐵列的空隙獲得更大磁場分布的永久磁鐵旋轉電機。因而可通過磁鏈于電樞繞組4而獲得大的轉矩。就第二種實施例參照附圖詳細作以說明。圖4為說明第二種實施例的構成的剖面圖(軸方向)。另外，就與圖I至圖3取相同構成的部件，標記相同附圖標記而省略說明。本實施例是在Halbach排列于轉子5的大致圓筒形狀的永久磁鐵列2，3中，使形成外側永久磁鐵列2的I個磁鐵的周方向長度與徑方向長度大致一致。 這樣構成的永久磁鐵旋轉電機，通過外側永久磁鐵列2而產生的磁場,在隔開永久磁鐵列2，3的空隙中心，以分布成正弦波狀的方式作用。換言之，使形成外側永久磁鐵列2的I個磁鐵的周方向長度與徑方向長度大致一致時，磁鐵間的空隙中心的磁通密度分布可獲得正弦波。按照以上所述的至少一個實施例的使用Halbach排列的永久磁鐵旋轉電機，可通過正弦波狀的磁場分布抑制轉矩的脈動。就第三種實施例參照附圖詳細作以說明。圖5為說明第三種實施例的構成的剖面圖(軸方向)。圖6為說明第三種實施例的原理的磁鐵內磁路。圖7為說明第三種實施例的原理的磁鐵列磁性回路。另外，就與圖I至圖4取相同構成的部件，標記相同附圖標記而省略說明。本實施例將隔開外側永久磁鐵列2與內側永久磁鐵列3的空隙的寬度，形成外側永久磁鐵列2的徑方向的長度的1/2以下。通過將隔開Halbach排列于轉子5的大致圓筒形狀的永久磁鐵列2，3的空隙寬度，形成外側永久磁鐵列2的徑方向長度的1/2，可使空隙中產生的最大磁通密度產生永久磁鐵列2，3采用的永久磁鐵材料的剩余磁通密度的85%以上。其根據使用圖6及圖7作以說明。圖6為切下永久磁鐵列2, 3的一部分,而近似直線狀。圖6中的磁路13的回路方程式，若將磁鐵的一邊長度設為lm，將隔開磁鐵間的空隙寬度設為lg，空氣中的磁阻為Rg,磁鐵中的磁阻為Rm，磁鐵的磁動勢為Hmlm，磁通為f時，可以下式表示。數學式I權利要求1.一種永久磁鐵旋轉電機,其特征在于,包含 定子，其成為旋轉體的底座； 轉子，其可對該定子旋轉而支撐； 兩列永久磁鐵列，其從該轉子的旋轉中心部分向周方向海爾貝克排列；及 電樞繞組，其以位于該兩列永久磁鐵列之間的方式設于該定子； 該兩列永久磁鐵列的外側永久磁鐵的磁極方向與該兩列永久磁鐵列的內側永久磁鐵的磁極方向，在徑方向上的磁極方向朝向同一方向，在周方向上的磁極方向朝向相反方向； 該外側永本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種永久磁鐵旋轉電機，其特征在于，包含：定子，其成為旋轉體的底座；轉子，其可對該定子旋轉而支撐；兩列永久磁鐵列，其從該轉子的旋轉中心部分向周方向海爾貝克排列；及電樞繞組，其以位于該兩列永久磁鐵列之間的方式設于該定子；該兩列永久磁鐵列的外側永久磁鐵的磁極方向與該兩列永久磁鐵列的內側永久磁鐵的磁極方向，在徑方向上的磁極方向朝向同一方向，在周方向上的磁極方向朝向相反方向；該外側永久磁鐵列在磁鐵內部構成的磁路長度乘上該外側永久磁鐵列構成的磁路剖面積，與該內側永久磁鐵列在磁鐵內部構成的磁路長度乘上該內側永久磁鐵列構成的磁路剖面積相同。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡鎮州，
申請(專利權)人：蔡鎮州，
類型：實用新型
國別省市：